TW589387B - Substrate for coating purposes - Google Patents
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589387 經濟部中央標準局員工消費合作杜印製 A7 B7 五、發明説明（） 本發明有關塗層用之基板，該基板含鋁或鋁合金之輥 軋產品，其爲生產電子組件用之薄膜塗層基板，及其製造 方法。 電子組件一詞包括例如電子薄膜組件像二極體或電晶 體，特別是太陽能電池。此電子組件之使用經濟與否基本 上視其製造成本而定。 使用薄膜技術，可在製造此電子組件時節省材料，使 用連續塗層方法，可以低成本作大量生產。太陽能電池之 製造，基本上包括非晶矽（簡稱a_Si)或微晶矽（簡稱μο Si)之太陽能電池、或上述兩種材料或其中一種之多倍電 池。與利用批次法在矽晶片上製造之晶矽太陽能電池比 較，此種太陽能電池展現低效率，但製造成本比用晶矽製 造之太陽能電池低甚多。由於a-Si或μς-Si製之太陽能電池效 率較低（與晶矽製之太陽能電池比較），因此需要大面 積、低成本之組件以使其能經濟地使用。 目前，由於較高之效率及較小之表面積需要，幾乎只 使用單晶矽或多晶矽太陽能電池作爲光伏特能量生產單元 (例如裝在屋頂上）或作爲各別獨立的光伏特單元。 然而，在建造物上已建有太陽能電池負載架結構之整 體光伏特單元上，a-Si或jac-Si太陽能電池提供大的開發潛 力。特別是在光伏特正面元件之情況，a-Si或pc-Si太陽能電 池組件可利用電漿沉積法、CVD (化學蒸汽沉積法）及PVD (物理蒸汽沉積法）直接沉積在大面積之正面元件上，結 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ，裝-----r,y— ----- -4 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 589387 A7 B7 五、發明説明（） 果，直接裝在正面元件上之a-Si或noSi光伏特組件僅需要相 當之晶矽組件製造所需之主要能量之四分之一。 因此大面積a-Si或pc-Si太陽能電池之使用潛力是非常大 的。此太陽能電池可用在建築物中例如作爲正面元件，或 在車輛製造中例如用作車體覆板，對電能生產有重要貢 獻。 然而，利用薄膜技術生產電子組件需要適合之基板。 特別是對大面積光伏特太陽能電池，必須要有具有適合薄 膜塗層表面性質之低成本基板。 在玻璃基板或不銹鋼fg片上生產a-Si或w-Si太陽能電池 是已知的。 爲了成本及重量之緣故，如今廣泛使用大面積鋁夾板 或具有鋁外層之複合夾板。爲此緣故，利用薄膜技術使太 陽能電池沉積在鋁或鋁合金基板上將非常有利於經由光伏 特單元之太陽能之經濟開發。 使用塗層用鋁基板之另一重要的優點爲鋁及其合金之 延性。該材料之延性使其容易輥軋，因此可以低成本生產 大面積基板，以及可在基板表面上壓紋，特別是利用輥乳 法。壓紋可針對特定目的作最適當之表面結構，如次微米 至毫米範圍之倒錐形或鋸齒結構，例如在光伏特上之使 用。 由半導體技術領域得知，鋁及矽在直接相互接觸下可 發生反應，在200°C下可發生各種反應。因此鋁基板在薄膜 技術中使用經常需要在其上沉積一擴散障壁層及/或絕緣 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -----,Ί訂 ------ 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 589387 A7 _ B7__ 五、發明説明（） 層。爲了防止鋁及矽之相互擴散，至今已作了各種有效， 但複雜及昂貴的擴散障壁層試驗。然而，對大面積及低成 本光伏特組件，必須要避免複雜多層系統之擴散障壁層。 同時此一擴散障壁層不可含任何貴重材料。另一有關擴散 障壁層之要求係關於其製造方法及材料與基板材料及基板 生產之相容性。 用鋁作爲a-Si或μο-Si薄膜太陽能電池基板材料描述在專 利案DE3528087中，基板表面在草酸中經陽極處理形成一氧 化物層作爲障壁層及絕緣層。在該情況中，必須用高純度 鋁基板生產陽極氧化物層。 特別是當在氣相中沉積非常薄之層，例如a-Si或之 電漿沉積時，已發現，例如具有陽極氧化物層特徵之鋁基 板之表面，其中鋁及矽發生相互擴散及/或展現導致短路 之局部缺陷位址，可導致整個薄層組件內之崩潰。上述問 題特別出現在使用純鋁或鋁合金之商用鋁基板時。 薄膜半導體元件之經濟製造通常需要利用電漿沉積法 沉積矽層，因爲此方法可使膜層在低基板溫度下生產。相 反地，其它薄膜太陽能電池技術像CIS (二硒化銅銦）或 CIGS (二硒化銅銦鎵）不適合鋁基板，因爲它們需要接近 鋁熔點之溫度。雖然電漿沉積發生在低基板溫度，基板表 面可在特定位址（使得與基板熱接觸不良之賴粒或針狀表 面結構）變得局部非常的熱，結果，導致例如鋁及矽之電 漿誘導之相互擴散。因此應注意基板表面溫度不會，或僅 輕微地，因電漿沉積過程而增高，因爲由於離子撞擊產生 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) F裝-----Γ——訂--- $ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） -6- 87 3 9 8 五 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 _B7____ 發明説明（） 之一些表面原子動能之增加不可視爲傳統觀念上之溫度增 高。 本發明之目的爲提供低成本之薄膜塗層基板以製造電 子元件，可避免由上述已知基板產生之缺點。 該目的係利用本發明達成，在其中所有要塗層之基板 表面上之粗糙度特徵（具有小於10微米及大於0.1微米之垂 直於基板表面之最大尺寸）爲局部粗糙度之側面完全暴露 在垂直沉積於基板表面之材料中。 本發明之另外有利及偏愛形式之要塗層之基板有關在 申請專利範圍附屬項中描述之另外發展之基板。 在有關本發明之範圍，已發現，爲了避免沉積在鋁基 板上之薄膜元件內之短路及/或避免基板元素與塗層元素 相互擴散，只選擇適合之抗擴散材料或障壁層材料是不夠 的。對適當擴散障壁更重要的是同時選擇抗擴散材料與塗 層方法及要塗層之基板表面，因爲擴散偏愛發生在顆粒邊 界及邊界層內之缺陷點處。另外，已發現，在如電漿沉積 程序期間，基板元素與半導體元素之相互擴散強烈地被存 在之局部粗糙度（像基板表面內之小洞或基板表面之小顆 粒元素）所助長，特別是當這些展現尖銳邊緣及角時。因 此應注意此粗糙度通常僅造成與基板主體之少量熱接觸， 以致於在如電漿沉積期間由離子供應之能量僅能少量地傳 至基板主體，結果導致基板表面有非常顯著之局部過熱。 然後局部過熱導致基板元素與塗層元素之相互擴散加速。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -----Ί 訂 ------ -7- 五 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 589387 A7 B7 發明説明（） 本發明要塗層基板之粗糙度宜展現自基板面垂直向上 延伸一小於10微米及大於0.1微米之最大尺寸。同時，平行 基板表面沏I量之每一局部粗糙度之最大尺寸宜大於或等於 相當之垂直尺寸。 另外’在每一粗糙度側面上之每一法線與圍繞局部粗 糙度之基板之表面法線間之角度宜爲〇至88° (針對全圓爲 360°) °本發明基板之局部粗糙度之尖峰部份宜展現大於〇.2 微米之曲率半徑β 關於薄膜半導體元件之生產，特別是具有大面積者， 本發明之塗層基板表面要能防止或至少減少基板元素與塗 層元素之相互擴散。此外，本發明之基板可利用沉積之薄 膜層掩蓋局部粗糙度，進而防止沉積在基板上之薄膜元件 內之短路。 塗層基板爲例如一鋁或其合金之薄板狀輥軋基板。較 偏愛者爲鋁或其合金之薄板、長條板或箔片。然而，基板 可爲具有一任何希望形狀之鋁表面或含鋁表面之板體。基 板亦可爲一複合材料，至少其外層爲鋁或鋁合金。因此， 塗層基板之表面可爲純鋁層（基本上含鋁及一般商業級雜 質），或爲銘合金層。 純銘基板可爲例如純度98.3重量％及更高，較適宜者爲 "·〇重量％及更高，特別是99.5至99.98重量％之鋁，其餘爲 商品中常見之雜質。 銘合金基板宜爲熟鋁合金。在這些鋁合金中例如下列 種類之合金：AlMg、AIMn、AlMgSi、AlCuMg及 AIZnMg。 本紙張尺度適用中國國家檩準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 丨、-----------·丨------ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -8- 589387 A7 B7__ 五、發明説明（） 熟鋁合金可含，例如：高至1.5重量％矽、高至1.0重量 %鐵、高至4.0重量％銅、高至1.5重量％錳、高至6.0重量％ 鎂、高至7.0重量％鋅、高至0.2重量％鈦及高至1.6重量％其 它元素，其餘爲鋁。較偏愛者爲含下列元素之鋁基板：0.25 至1.5重量％矽、高至0.3重量％鐵、高至0.25重量％銅、0.1 至0.8重量％錳、2.7至5.0重量％鎂、高至1.0重量％鋅、0.01 至0.2重量％鈦、高至0.2重量％鉻及高至L5重量％其它元 素，其餘爲銘。 實際使用之鋁基板合金實例爲AlMg3、AlMg3Si、AMg5、 AlMg5Si、AlMglO 及 A4MgSil。 適用之塗層基板爲5微米至1.5毫米厚箔片，特別是5微 米至2〇毫米厚箔片，或0.5至50毫米厚長條板或薄板。較偏 愛者爲0.0丨毫米至5毫米，特別是005毫米至3毫米厚之鋁薄 板、長條板或箔片。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本發明之基板允許薄膜系統（像意圖用於太陽能組件 者），直接沉積在鋁表面上。這使得例如可直接在市面上 購得之鋁或有鋁外層之複合夾板（例如塑膠核心及蜂窩核 心夾板）之夾板正面上肆造光伏特組件。此光伏特正面元 件滿足正常，高標準之建築工業及防火要求，因而在著火 之情況，矽太陽能電池特別不會釋放出有毒物質。另外， 鋁基板上之光伏特組件之生產、操作及淸理沒有生態上之 問題。 具有直接沉積之薄膜太陽能電池之正面元件可利用正 面元件經濟有效地產生能源，同時降低安裝及密封太陽能 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（21〇X297公釐） 589387 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（） 組件之成本。此正面元件可使用在拼合組件，即它們可用 作太陽能收集夾板、遮陽棚及太腸能電池。 在一偏愛之形式中，本發明基板之特徵爲在要塗層之 基板表面，其上或其中至少有部份一壓紋型式結構。壓紋 結構可有一裝飾狀的外表或可爲如是的形式，其能將入射 之電磁輻射，特別是光反射到一定方向。 壓紋結構宜使用壓紋輥輪產生，例如在輥軋基板之生 產中，使用一具有希望結構表面之療輪實施最後一次輥 軋；或將塗層結構化而產生。 裝飾之壓紋結構可含標誌&廣告詞、商標、公司名稱 或圖案，因此壓紋圖案亦可用於例如提高未經許可而複製 之困難性。此壓紋結構宜展現一 1麈米至1微米，較適宜者 爲介於10塵米與0.5微米間之結構深度。結構深度意指結構 谷與結構頂間之最大高度差。 在一預定之角度範圍內，有目的之偏轉或散射電磁輻 射用之壓紋結構可用於例如提高太陽能電池之效率。此壓 紋結構有效地展現0.5微米至2毫米，較適宜者爲10徼米至1 毫米之結構深度。 壓紋圖案可有任何希望之形狀。平行於基板表面之壓 紋結構之個別元素之最大尺寸宜爲1塵米至5毫米，較適宜 者爲介於10塵米與2毫米之間。
在光伏特電池應用中，壓紋結構宜爲具有V形槽之鋸 齒圖寒。V形槽之側面最好是如是，能使太陽在一年中終 天照在兩側面上。因此使用在不靠近赤道之地區時，這些V (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（21〇X297公釐） -10- 589387 A7 _ B7__ 五、發明説明（） 形槽宜爲不對稱形狀。使用在例如中歐之地區時，V形槽 之形狀要這樣，例如以正面元件之表面法線爲準，一側面 展現約5至10°之角度及另一側面展現50至60°之角度（角度 總是相對於360°之全圓而言）。V形槽之結構大小在毫米或 次毫米範圍內是適宜的。 壓紋表面結構，像例如倒錐形結構或鋸齒圖案之表面 結構，例如在光伏特組件之情況，增加太陽能電池之有效 厚度，以致於增加電池之吸收容量。因而相對於在無壓紋 圖案結構之基板上之太陽能電池之厚度，薄膜太陽能電池 之厚度可減小。結果節省昂貴的半導體材料，使製造太陽 能電池之方法加速，及在使用非晶矽組件之情況，可降低 電池之光誘導老化，因此得到更安定之效率。 在一偏愛之形式中，輥軋基板可在要塗層之基板表面 上展現一障壁層，該障壁層爲一電勢(galvanic)金屬層或金屬 氧化物層、或一層SixNy、SiC或ΖηΟ,其厚度爲100塵米至5微 米。一偏愛之金屬氧化物層爲例如一層利用陽極化製備之 氧化鋁。 經濟部中央標準局員工消費合作社印粟 在大面積單一組件之情況，障壁層可爲導電材料之形 式（例如ΖηΟ);在一傳統系列之個別電池之排列情況，在 實際組件與基板間必須具備一絕緣層（例如溶膠-凝膠或搪 瓷層）。 在下文中，我們認爲溶朦-凝膠係利用溶膠-凝膠法生產 之層。 -11 - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） 經濟部中央標準局員工消費合作社印裂 589387 A7 B7 五、發明説明（） 在另一偏愛之形式中，輥軋基板可展現一溶膠-凝膠或 搪瓷層作爲要塗層之表面上之障壁層。此一障壁層之厚度 爲例如0.5至250微米，適宜者爲1至200微米，且較適宜者爲 1至150微米。 溶膠-凝膠層具有類似玻璃之特性，除了基板本身之障 壁層外，也在電池與基板間加一層溶膠_凝膠作爲電池之前 面（絕緣）封閉層，以防止氣候影響及流體（酸雨、鳥糞 等）造成之腐蝕。因溶膠-凝膠層電池基板之緊密組合之結 果而提供對冰雹之抵抗力。 使用溶膠-凝膠法製成之溶膠-凝膠層一方面可作爲基板 與電池間之障壁層；另一方面，加入反射紅外線輻射之物 質與導電性ZnO背接觸，可用作反射紅外線輻射之工具。結 果可節省不然要使用之銀層。 白色（紅外線一反射）之搪瓷層一方面可作爲基板與 電池間之障壁層，另一方面，加入反射紅外線輻射之物質 與導電性ZnO背接觸，可用作反射紅外線輻射之工具。結果 可節省不然要使用之銀層。 爲了改進溶膠_凝膠或搪瓷層之黏著性質及防止與時間 及溫度有關之障壁層之組成份擴散至鋁基板內或從鋁基板 擴散至障壁層內，鋁基板可在塗層前陽極化。在此方面， 形成之氧化物層宜爲一等向性具有5至10之介電常數之0.01 至0.5微米厚之障壁層。等向性障壁層於此代表一無孔氧化 物層，並展現鋁或鋁合金對高溫之高抵抗力及提高化學抵 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -------------.—IT------ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -12- 589387 A7 B7 五、發明説明（） 抗力。此一等向性障壁層防止或減少例如黏著抑制劑在界 面鋁基板/溶膠礙膠或搪瓷層處之任何擴散。 於等向性障壁層之外表面上可有額外之0.1至10徼米厚 之多孔氧化物層。因此可預先考慮者特別爲開口朝向表面 之孔。多孔氧化物層較適宜之層厚爲01至2微米。孔徑宜 爲α〇3至ο·ΐ5微米’且孔深對孔徑之比宜爲⑽至1〇12孔/平 方公分，較適宜者爲介於1〇9與1〇11孔/平方公分之間。 溶膠-凝膠層含例如具有通式R，si(Q灿或R，2Si(〇R)2之有_機 取代之烷氧矽氧合產物，其中R及冗代表有機 基、烷基、乙烯另一形式中，溶廖_凝膠層可 通式文nAIUn之有機取代之燒氧基化合物之聚合產物，其中A 代表Si、Τι、Zr或Al，X代表H〇…院基-〇_或cl_，R代表苯 基、垸基、乙嫌基、乙烯酯或環氧醚及η代表一數卜2或 3。苯基之實例爲未被取代之苯基，烷基之實例爲甲基、乙 基、丙基、異丙基、正丁基、異丁基、戊基等，乙烯基之 實例爲-ch=ch2，乙烯酯之實例爲-(CH2)3_ac(=〇>c(-CH3)=CH2 及環氧，之實例爲-(CH2)3-〇-CH2-CH=CH2 〇 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 溶膠-凝膠層宜利用溶膠-凝膠法直接或間接沉積在鋁基 板上。爲此目的，例如將烷氧化物及鹵矽烷混合及，在水 及適合觸媒存在下，水解及縮合。去除水及溶劑後，將形 成之溶膠利用浸漬、離心、噴灑等沉積在基板上，此時溶 ft轉形成凝膠薄膜（例如在溫度及/或輻射之作用影響 下）。通常係使用矽烷生成溶膠；亦可用不含矽但食鈦、 鉻或鋁之化合物部份取代矽烷。此方式可改變溶膠-凝膠層 __ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐〉 __ 589387 A7 _B7___ 五、發明説明（） 之硬度、密度及折射率。溶膠-凝膠層之硬度亦可使用不同 的矽烷控制，例如形成一無機網路以控制硬度及熱安定 性，或使用一有機網路控制彈性。可歸類在無機及有機聚 合物間之溶膠-凝膠層可經由溶膠_凝膠法，利用選擇性水解 及烷氧化物（主要爲矽、鋁、鈦及锆之烷氧化物）之縮合 沉積在鋁基板上。此方法之結果爲建成一無機網路及，經 由適當衍生之矽酸酯，可建造額外之有機基，用於官能化 及形成設定之有機聚合物系統。另外，溶膠-凝膠薄膜亦可 利用電浸漬塗層法，依照一胺與有機修飾之陶瓷之電泳沉 澱原則沉積。 經濟部中央標準局員工消費合作社印裂 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 搪瓷層之熔點在480°C到高至或接近鋁基板熔點之範圍 內。接近熔點意指比鋁基板熔點低20或10°C之溫度。適合 之搪瓷層爲那些以鹼-矽-鈦酸鹽爲基礎者，需要時加入降低 烘烤溫度之化合物，像鋰、鋇、銻、鎘、鉍或釩之氧化 物。較偏愛者爲由一含下列元素之氧化物之玻料製成之搪 瓷層：矽：27-33重量％，較適宜者爲30重量％，鈣：9-12重 量％，較適宜者爲9.5-11.5重量％，鈦：18-22重量％，較適宜 者爲20-22重量％，鈉：18-22重量％，較適宜者爲20-22重量 %，鋁：0.5至3.2重量％，較適宜者爲2.8-3.2重量％，鋰：3.5-4.2重量％，較適宜者爲3.8-4.2重量％，硼：5-8重量％，較適 宜者爲6.5-8重量％，銷：0.05-3重量％，較適宜者爲2J-3重量 %，鋅：0·8_2·0重量％，較適宜者爲0.8-1.5重量％，鎂：1-1.5 重量％，鈣：〇·5重量％，銻：0-2.8重量％，緦：0-1.5重量 %，及磷：0-2.5重量％。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X 297公釐） -14- 589387 經濟部中央檩隼局員工消費合作衽印製 A7 B7 五、發明説明（） 較偏愛者爲以一玻料沉積在表面上之搪瓷層且’利用 熱處理或烘烤，轉化成一 50至200微米，較適宜者爲50至120 微米，特別是70至100微米厚之搪瓷層。此搪瓷層可例如從 一具有上述組成份比例之氧化物混合物產生。通常氧化物 係以玻料形式存在，即成爲一已磨碎之混合物。這些玻料 亦可含加工添加劑如硼酸、偏矽酸鈉、氫氧化鉀、二氧化 鈦及顏料。一玻料組成物之典型實例包含：100份玻料、約 4份硼酸、1份偏矽酸鈉、1份氫氧化鉀、5至15份二氧化鈦 及1至7份顏料。搪瓷可例如包含一層，此層係將一層坡料 組成物沉積在基板表面上及在熱處理操作中烘烤，即轉形 成一層搪瓷。然而，也可含有在兩次烘烤操作中沉積之兩 層，在三次烘烤操作中沉積之三層或在數次烘烤操作中沉 積之數層。其它沉積搪瓷層之方法包括僅在一次烘烤操作 中沉積二或多層玻料或玻料組成物。玻料可例如具有小於 74微米，有用者爲小於44微米之平均粒徑。玻料可利用散 射、噴灑、浸漬或漿液沉積法沉積。另外之可能方法爲靜 電噴灑或電泳法。在一些使用懸浮劑之情況中，玻料必須 乾燥。乾燥後，可將已塗層之基板置於烘烤爐中，其中烘 烤操作可連續或分階段進行。典型之烘烤時間在3至1〇分鐘 之範圍內。典型之烘烤溫度係介於480與560°C之間。烘烤操 作可分階段或連續實施。 具有一凝膠或搪瓷障壁層之本發明基板展現非常平滑 之表面。此障壁層保護基板避免機械、物理、化學及光化 本紙張尺度適用中國國家襟準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) —Bui 1_11 —ml 1_11 —Βιϋ ϋ··— 一、 JHI ϋϋ In -15- 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 589387 Α7 Β7 五、發明説明（） 因素之有害影響以及例如大大地避免環境因素之影響。表 面是平滑的，光亮的且非常硬。 本發明基板上之障壁層係用作擴散之障壁層及/或電 絕緣層。 在另一偏愛之形式中，障壁層在其自由表面上至少部 份展現有壓紋結構。壓紋結構可爲裝飾狀之外表，或其可 作成這樣，能使入射電磁輻射，特別是光反射到一定方 向。此障壁層壓紋結構之形狀宜相當於先前描述之鋁基板 表面上之壓紋結構之形狀。 壓紋結構係例如利用壓紋輥軋產生，壓紋係使用一希 望之壓紋圖案之輥輪。在溶膠-凝膠或搪瓷障壁層之情況， 表面之壓紋宜在障壁層在半固態下進行，即在搪瓷層之情 況，以烘烤期間之中間步驟來實施，及在溶膠-凝膠層之情 況下，壓紋在部份硬化之狀態下進行。 本發明基板宜用於非晶矽或多晶矽或微晶矽之薄膜太 陽能電池之製造。非常偏愛者爲將此薄膜太陽能電池沉積 在正面元件上。在高溫下，例如在強烈日光下，太陽能電 池通常展現效率損失。然而，在半導體材料a-Si及μ-Si (多 晶性或微晶性）之情況，其效率損失與用單晶矽太陽能電 池比較甚不顯著，及例如在一 a-Si:H中典型上爲0.1%/°K。這 意指當使用此正面薄板上之太陽能電池時，不必要在夾板 後提供空氣循環以維持電池效率。此效率損失不表示與太 陽能電池或光伏特組件之壽命有關。限制此太陽能電池使 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -----^~ 訂--------— -16- 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 589387 A7 B7 五、發明説明（） 用壽命之唯一因素爲光伏特電池組件密封不良及太陽能電 池內接觸材料相互擴散所造成之腐蝕。 非晶性水合矽及/或非晶性水合矽合金之半導體薄膜 在本發明基板上之沉積宜在一含至少一對電極之電漿室中 實施且耦合至一高頻發電機，如是基板連至第一電極且遠 離第二電極，將含至少一個矽化合物之氣體引入電漿室 中，使用10至150 MHz頻率之高頻電流在兩個電極間產生電 獎。 爲半導體薄膜之沉澱，本發明基板與第二電極間之距 離宜爲1_3公分。同樣偏愛者爲頻率與基板離第二電極之距 離比介於30與80 MHz/公分之間。非常偏愛者爲頻率介於30 與100MH2之間及基板離第二電極之距離爲1-1.25公分。電漿 中發射之電能（在兩電極之鉗位測量）與電極間可用之電 漿體積之比宜介於0.02與0.2瓦/立方公分之間。半導體薄 膜之電漿沉積宜在10至50巴之壓力下進行，此時基板溫度 經常保持在150至350°C。引入電漿室內之氣體宜含矽烷或二 矽烷及/或高級矽烷或四氟化矽或氫、或這些物質之混合 物。矽烷氣體之引入流率爲0.3至2.0 seem (標準立方公分/ 分鐘）/電漿可用空間，較適宜之流通量爲1.2 seem/升。 引入電漿室內之氣體可含另外之物質像鍺、氫、氬、四氟 化鍺、甲烷、四氟化碳、氮、氨、膦或二硼烷。 非常偏愛者爲矽與氮之合金半導體薄膜之沉澱。在該 情況中，引入電漿室內之氣體包含一體積比爲0.03至0.3之 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） I-------0Φ-----. 丨訂----- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -17- 589387 經濟部中央標準局員工消費合作社印«- A7 B7 發明説明（） 矽烷及氨之混合物，及本發明基板離第二電極之距離爲1至 3公分。 利用本發明解決了有關方法之目的，即將要塗層之基 板表面暴露在一化學發亮之程序或電漿蝕刻程序中。電漿 蝕刻包括與表面反應之基生成氣體成份之電漿蝕刻，或物 理電漿蝕刻（濺散掉），蝕刻時表面因與例如氬離子衝撞 而被去除。 市面上購得之鋁合金常常含有核種像二硼化鈦。此核 種通常在尖銳邊之表面上產生顆粒結構及，用鹼或酸淸理 表面後，導致顆粒四周之槽狀凹陷。此凹陷通常無法被電 漿沉積層滿意地覆蓋。結果短路可發生在背面及正面接觸 面間。 因此依照本發明，沉積薄膜前，先將尖銳邊顆粒例如 在氬電漿中利用離子撞擊弄圓。另外，此一處理提供此一 顆粒結構與基板材料間之較佳的熱接觸，因此，塗層期間 塗層材料與基板材料之相互擴散降低。 通常，金屬展現多晶結構。物理電漿鈾刻期間基板表 面被氬離子撞擊之結果，金屬表面成爲一基本上非晶結 構。此非晶性基板表面進而造成相互間之低擴散行爲。 由於用高能量撞擊鋁基板表面，電漿中之重氬離子導 致非晶性基板表面之形成及基板表面之銳邊顆粒結構之圓 化。 本發明之另一偏愛之防止銳邊凹陷之方法’係在一不 會攻擊化學塗層之基板表面之大氣中，利用化學電漿蝕刻 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（21〇><297公餐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)
589387 A7 B7 五、發明説明（） 法淸理表面。特別適合該目的者爲一 02-、SF6、o2/sf6、 CF4-、02/CF4-或 BC13 大氣。 同樣偏愛者爲一使基板展現有障壁層之方法，障壁層 厚度要如是選擇，以使存在之局部粗糙度被此障壁層完全 覆蓋爲原則，即使得不再有任何尖銳邊之粗糙度存在。適 合該目的者特別爲ZnO、SiN、Sic及以溶膠-凝膠法沉積之溶 膠-凝膠層、及搪瓷。此種層展現非常平滑的表面，且同時 作爲良好的抗擴散障壁層及絕緣層。 本發明方法有效地降低基板元素與薄膜塗層元素之相 互擴散，並可利用薄膜塗層完全覆蓋粗糙度。結果可沉積 較低廉之擴散障壁及絕緣層，因此障壁層產生將基板表面 上之粗糙度圓化之另一效果。 丨·-----------.IIT'----- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -19-
Claims (1)
- 589387 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A8 B8 C8 _____ D8 六、申請專利範圍 雕結構元件在基板水平方向之最大尺寸爲1塵 米到5毫米。 5·如申請專利範圍第4項之塗層基板，其特徵 爲，該浮雕結構展現一非對稱之V形槽，而該V 形槽有一陡峭側面及一平側面，陡峭側面與基 板表面之法線形成一 2到200之角度，而平側面 與基板表面法線形成一 20到70°之角度。 I 6·如申請專利範圍第1項之塗層基板，其特徵 爲，鋁基板之要塗層之表面上展現一障壁層， 該障壁層宜爲一電勢金屬層或金屬氧化物層或 一層SixNy、SiC或ZnO，其厚度爲100塵米到5微 米。 7·如申請專利範圍第丨項之塗層基板，其特徵 爲，其鋁基板之要塗層之表面上有一層作爲障 壁層之溶膠-凝膠或搪瓷層，該障壁層之厚度爲 0.5到250微米。 8.如申請專利範圍第6項之塗層基板，其特徵 爲，該障壁層展現一浮雕結構，該浮雕結構之 個別元件深度爲1塵米到0.8毫米，該浮雕結構 之個別兀件在基板表面水平方向之最大尺寸爲1 塵米到1毫米。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)-21 - 589387 8 8 8 8 ABCD 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 六、申請專利範圍 9·如申s靑專利範圍第1項之塗層基板，其特徵 爲，其基板表面展現有單一或多重非晶或微晶 5夕之薄膜太陽能電池，該薄膜太陽能電池具有 一 n-i-p結構，其面向光線之面具有一額外之導 電氧化物，特別是ZnO之保護層。 10·如申請專利範圍第9項之塗層基板，其特徵 爲，在基板表面與薄膜太陽能電池之間，該塗 層基板具有一銀/氧化鋅製之紅外線反射鏡 層。 11·如申請專利範圍第9項之塗層基板，其特徵 爲，在基板表面與薄膜太陽能電池之間，該塗 層基板有一白色紅外線反射搪瓷層及TC0 (透明 接觸性氧化物）之反射鏡層，宜爲ZnO、IT0 (氧 化銦錫）或Sn02反射鏡層。 12.如申請專利範圍第9項之塗層基板，其特徵 爲，在基板表面與薄膜太陽能電池之間，該塗 層基板有一具有紅外線反射性質之溶膠-凝膠 層，該紅外線反射性質係由埋藏於溶膠-凝膠層 內之紅外線反射顆粒或物質達成。 13·如申請專利範圍第9項之塗層基板，其特徵 爲，其中在薄膜太陽能電池上之導電氧化物保 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 -22- 589387 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 護層上面向光線之一面展現一額外溶膠-凝膠保 護層。 14. 一種製造用於製造電子組件之薄膜塗層基板之 方法，該塗層基板爲一鋁及鋁合金之輥軋產 品，該基板有一荽塗層之表面，其爲由如一種 小孔狀、小顆粒狀元件及針狀元件形成之局部 不規則形粗糙表面，該表面上之所有局部不規 則形元件在垂直基板表面方向之最大尺寸小於 10微米，大於0.1微米，這些不規則形粗糙元件 之側面完全暴露在垂直衝撞在表面之沉積材料 中，每一不規則形元件在與表面平行方向之最 大尺寸大於或等於與表面垂直方向之相當最大 尺寸，其特徵爲，其要塗層之鋁表面要予以化 學電漿蝕刻加工，該項蝕刻係在不會化學浸蝕 要塗層之基板表面之氣韹中實施，宜在〇2_、 SF6、o2/sf6、CF4-、02/CF4·或 8(：^氣體中實 ，或暴 露在情性氣體下之物理電漿程序中，宜暴露在 Ar-、Nr或在Hr氣體中。 15· —種製造展現有單一或多重非晶或微晶矽薄膜 太陽能電池之塗層基板之方法，該薄膜太陽能 電池具有一 n-i-p結構，其具有一額外之導電氧 化物保護層，其面向光線之一面展現一額外溶 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -tmKammA ΜΙ_ϋ —l·— 、1T -23- 589387 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 膠-凝膠保護層，其特徵爲，其中之溶膠-凝膠保 護層結構化。 16.如申請專利範圍第1項之塗層基板，其係用來 製造光電正面板元件。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -24- 申請曰期 案 號 類 別 以上各欄由本局填註）589387 發明 專利説明書 發明 新型 名稱 發明 創作> 中 文 英 文 姓 名 國 籍 塗層基板 Substrate for coating purposes ⑴米契爾•葛兹Michael Goetz (2) 瓦特•侯兹 Walter Hotz (3) 賀伯特•凱普額齡ertKepp恥r (1)瑞士 （2)瑞士 （3)德國 住、居所 經濟部中央榡準局員工消費合作杜印製 申請人 姓 名 (名稱） 國 籍 住 、居所 (事務所） 代 表人 姓 名 (1) 瑞士，CH-2000，紐柴特，魯馬替71號 Rue Matile 71, CH-2000 Neuchatel, Switzerland (2) 瑞士，CH-8222，柏林根，埃給路44號 Eggeweg 44, CH-8222 Beringen, Switzerland (3) 瑞士，CH-2013，可婁比爾，魯得埃唐2號 Rue de FEtang 2, CH-2013 Colombier, Switzerland 鋁肯科技及管理有限公司 Alcan Technology & Management Ltd. 瑞士 瑞士，CH-8212萊茵瀑布紐豪森 CH-8212 Neuhausen am Rheinfall, Switzerland 漢斯•布爾卡特Hans Burichart 伊斯特•芳•陸爾Esther von Rohr 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 x 297公釐） 589387 Ci \ 2〇u 」 A8 B8 C8 D8 Y 申請專利範圍 1. 一'種製造電子組件用之薄膜塗層基梅，該塗層 基板由一鋁及鋁合金之輥軋產品構成，該基板 有一要塗層之表面，其爲由如一種小孔狀、小 顆粒狀元件及針狀元件形成之局部不規則形粗 糙表面，該表面上之所有局部不規則形元件在 垂直基板表面方向之最大尺寸小於10微米，大 於0·1微米，這些不規則形粗糙元件之側面完全 暴露在垂直衝撞在表面之沉積材料中，每一不 規則形元件在與表面平行方向之最大尺寸大於 或等於與表面垂直方向之相當最大尺寸，此種 不規則形粗糙元件可避免電子元件缺陷。 2·如申請專利範圍第1項之塗層基板，其特徵爲， 局部不規則形粗糙元件之尖峰部有一大於0.2微 米之彎曲半徑。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 3·如申請專利範圍第1項之塗層基板，其特徵爲， 該塗層基板係純度爲百分之98.3到99.98 (重量） 之鋁或鋁合金，或爲至少具有一純鋁或鋁合金 外層之複合材料，複合材料之外層表面爲要塗 層之基板表面。 4.如申請專利範圍第1項之塗層基板，其特徵爲， 其要塗層之表面展現一浮雕結構，該浮雕結構 之個別元件有1塵米到1毫米之深度，而個別浮 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） -20-
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