用于生产具有彩色干涉过滤器层的基材的方法、包含彩色干涉过滤器层的所述基材、所述基材作为彩色太阳能电池或作为彩色太阳能模块或作为其构件的应用以及包括至少两个此基材的阵列.pdf

用于生产具有彩色干涉过滤器层的基材的方法、 包含彩色 干涉过滤器层的所述基材、 所述基材作为彩色太阳能电池 或作为彩色太阳能模块或作为其构件的应用以及包括至少 两个此基材的阵列
    本发明涉及用于生产具有彩色干涉过滤器层的基材的方法、 包含彩色干涉过滤器 层的所述基材、 所述基材作为彩色太阳能电池或作为彩色太阳能模块或作为其构件的应用 以及包括至少两个所述基材的阵列。
     由于可预见的传统能源如石油和煤炭的枯竭以及危害气候的燃烧产物如二氧化 碳造成的日益增长的温室效应， 所谓的可再生能源正变得日益重要。太阳能收集器和光伏 太阳能模块均属于其中。太阳能收集器和光伏太阳能模块通常都有非常暗的视觉外观。对 于晶体硅太阳能模块， 最多通过所使用的硅有条件地获得非常不均匀的蓝色变色。此限制 导致迄今在安装这种太阳能模块时巨大的妥协。例如， 在德国明确规定具有红色屋面瓦面 的文物保护的建筑物不允许安装太阳能模块。鉴于此种限制， 迄今并不缺乏尝试来提高太
     阳能模块的应用领域以使得不再为太阳能模块的技术给定的颜色而限定。但是， 这种方法 却遇到了问题， 即， 为能够有效吸收太阳光和获得尽可能高的效率， 通常将力争获得完全为 黑色的太阳能模块。例如用具有基于 CIS-, CIGS- 和 CIGSSe- 吸收材料的薄层太阳能电池 获得了这种黑色太阳能模块。彩色太阳能模块目前只能以复杂的方法或间接的方法获得。 例如将彩色玻璃用于太阳能模块的外玻璃。 此玻璃通常作为太阳能模块上防止老化的外护 层存在。但是这种玻璃的设色反射光很差。通常还必须容忍非常大的效率损失， 因为大部 分入射光没有到达太阳能模块转化光线的吸收层。此外， 彩色平面玻璃制造成本高。作为 替代， 人们尝试在外保护玻璃层和转化光线的吸收层之间安装一层彩色薄膜。但是这种系 统的色彩效果类似于使用着色玻璃板一样差。 与传统的太阳能模块相比再度发现显著的效 率损失。配有彩色丝网印花的外保护玻璃被建议作为另一种替代。此方法也是成本高且导 致显著的效率损失。另外已知的是， 例如在手表中， 其数字表盘具有太阳能电池， 在此太阳 能电池上装有单独的干涉过滤器， 以获得彩色效果。这种做法总是导致至少一个额外的生 产步骤， 并且此外造成必须耗费额外的材料。
     在 WO2009/042497 A2 中描述了用于微电子机械系统 （MEMS）的干涉仪调节器 （IMOD） ， 从光线入射面看， 它包括保护层、 电极层和吸收层以及一个所谓的光学共振层和 一个反射体。所述共振层可以例如为包含空气的空腔或者为导电或不导电材料层。通 过在转化光线的吸收层下安装光学共振层以及反射体层应该可以再次提高效率。根据 WO2009/085601 A2， 描述于 WO2009/042497 A2 中的光伏系统可以通过配备大量的二色性过 滤器再次改善其效率。配有额外的干涉过滤器的太阳能电池或模块例如见于 JP 2000 208 793 A、 JP 09307132 A、 JP 60148174 A、 JP 2002 148 362 A、 JP 601 425 76 A、 JP 2001 217 444 A 和 JP 11 295725 A 的说明书中。
     由 EP 468 475 A1 得知一种无定形氧化物薄膜， 其主要由含锆和硅的氧化物 （ZrSizOy） 构成， 其中 Si 与 Zr 的原子比 z 为 0.05 ≤ z < 19， O 与 Zr 的原子比 y 为 2.1 ≤ y < 40。用此种无定形氧化物薄膜应该得到用于热辐射反射玻璃的阻碍反射的表面覆层， 它具有良好的化学耐受性以及机械耐磨损性， 并因此具有良好的耐久性。根据 DE 10 2004 005 050 A1 可以借助于色彩选择性干涉滤镜来提高电流中辐射的能量转化， 所述 滤镜将太阳辐射分解为不同的波长范围并光伏聚光至多个对不同光色最佳的半导体上。 为 此， 将太阳光借助于活动布置的干涉镜薄膜分为至少两个光谱波长范围。
     另外， 迄今人们最多还可以利用不同模块类型的本征色。 但是在此种方法中， 通常 所希望的颜色决定了可使用的模块系统。随基于 CdTe 的薄层太阳能电池而出现深绿色的 色彩效果， 随玻璃基材上的无定形硅太阳能电池出现深紫色至红棕色的色彩效果， 随具有 金属基材的无定形三层硅太阳能电池出现深灰色 - 蓝色 - 紫色的色彩效果， 随纹理化单晶 太阳能电池出现深灰色色彩效果， 随单晶硅太阳能电池出现深蓝色色彩效果， 随多晶太阳 能电池出现品蓝色彩效果。 这些用传统太阳能电池可获得的颜色迄今通常源自表征各太阳 能电池类型的吸收材料， 并且因此也不可改变。
     很希望能够获得例如太阳能电池或模块等构件， 其具有彩色视觉外观并可以简单 而可靠的方式获得， 而不必完全取代传统的生产工艺。 因此本发明的目的在于， 提供构件例 如太阳能电池或太阳能模块， 其在该构件例如太阳能电池或太阳能模块的表面上提供具有 连贯一致色调并可有目的地调节的彩色视觉外观。 本发明的目的也在于提供此种彩色的例 如太阳能电池或太阳能模块等构件， 其尽管具有彩色视觉外观， 但却允许尽可能高的效率， 即通过加入颜色所述模块性能应该最多只是稍有降低。 本发明的目的还在于提供可以成本 低廉并可靠地大批量生产彩色构件例如彩色太阳能电池或太阳能模块的方法。 与此相应， 已发现通过物理或化学气相沉积使用涂覆装置， 特别在使用溅射气体 条件下生产具有彩色干涉过滤器层并包含一种或多种多晶金属氧化物的基材的方法， 其中 由气相沉积出至少两层、 尤其至少 6 层涂覆层， 分别形成多晶金属氧化物， 即各层彼此重叠 沉积， 各涂覆层分别具有在约 50 nm － 350 nm 范围内， 尤其在约 90 nm － 210 nm 范围内 和特别优选在约 105 nm 或 110 nm － 190 nm 或 200 nm 范围内的平均厚度， 其中平均原子 比例， 即其中至少一种， 尤其每一种包含于在每种情况中至少两层， 尤其所有涂层中的金属 的平均以百分比计的原子比例与平均组成， 即各金属在干涉过滤器层中平均以百分比计的 组成的偏差不超过 +/-20 原子％， 优选不超过 +/-10 原子％， 特别优选不超过 +/-5 原子％， 还更优选不超过 +/-2 原子％， 和还更优选不超过 +/-1 原子％， 其中 100 原子％表示所有包 含在所述层中的金属的总和。
     此外在扩展方案中发现一种用涂覆装置， 尤其在使用溅射气体条件下通过物理和 / 或化学气相沉积而生产具有彩色干涉过滤器层并包含一种或多种多晶金属氧化物的基材 的方法， 所述方法包括下述步骤 ： a1） 提供至少一个第一涂覆装置用于物理或化学气相沉积， 特别是物理气相沉积， 其 包含至少一个涂料源 A， 可配备以或包含物理或化学可蒸发或可雾化的金属或金属氧化物 材料， 特别是金属或金属氧化物溅射钯材， 具有至少一个第一材料涂覆区， 特别是一个溅 射 - 侵蚀区， 和至少一个第二材料涂覆区， 特别是一个溅射 - 侵蚀区， 以及任选地至少一个 第 r 个材料涂覆区， 特别是溅射 - 侵蚀区， 其中 r 为大于 2 的自然数， 其至少逐段相互间隔 地沿涂料源 A 的第一伸展方向并排地， 尤其基本上平行地延伸， b1） 提供至少一种具有可涂覆或已涂覆表面的基材， c1） 将可涂覆或已涂覆的基材表面， 特别以基本恒定的间距 KA1 和 / 或以基本恒定的速
     度 VA1， 导过第一涂料源 A， 沉积出多晶金属氧化物， 其方式应使得在可涂覆或已涂覆的表 面上首先沉积出第一种材料， 所述第一种材料源自第一涂料源 A 的第一材料涂覆区， 生成 第一层涂层， 在第一种材料上沉积出第二种材料， 所述第二种材料源自第一涂料源 A 的第 二材料涂覆区， 生成第二涂层， 任选地在第二种材料上或在各前一种材料上沉积出第 r 种 材料， 所述第 r 种材料源自第一涂料源 A 的第 r 个材料涂覆区， 生成第 r 层涂层， 并且在导 过第一涂料源 A 后得到两层或 r 层涂层的第一涂覆层 A1， 其中各涂层的平均厚度调节在约 50 nm-350 nm 的范围， 特别在约 90 nm-210 nm 和特别优选在约 105 nm 或 110 nm- 约 190 nm 或 200 nm 的范围内， c2） 任选地一次或多次将根据步骤 c1） 获得的涂覆过的基材表面， 特别以基本恒定的间 距 KA2 和 / 或以基本恒定的速度 VA2， 导过第二涂料源 A 或第一涂料源 A， 沉积出多晶金属氧 化物， 其方式应使得在根据步骤 c1 的涂覆层上沉积出第一种材料， 所述第一种材料源自第 二涂料源 A 的第一材料涂覆区或第一涂料源 A 的第一或第二材料涂覆区， 生成第一层涂层， 在第一种材料上沉积出第二种材料， 所述第二种材料源自第二涂料源 A 的第二材料涂覆区 或者第一涂料源 A 的第一或第二材料涂覆区， 生成第二层涂层， 任选地在第二种材料上或 在各前一种材料上沉积出第 r 种材料， 所述第 r 种材料源自第二涂料源 A 或者第一涂料源 A 的第 r 个材料涂覆区， 生成第 r 层涂层， 并且在导过第二涂料源 A 或者第一涂料源 A 后得 到两层或 r 层涂层的第二涂覆层 A2， 其中将各涂层的平均厚度调节在约 50 nm-350 nm 的范 围， 特别在约 90 nm-210 nm 和特别优选在约 105 nm 或 110 nm- 约 190 nm 或 200 nm 的范 围内， cn） 任选地一次或多次将根据步骤 c2） 或者后续步骤 cn） 获得的涂覆过的基材表面， 特别以基本恒定的间距 KAn 和 / 或以基本恒定的速度 VAn， 导过第三或第 （n + 1） 个涂料源 A 或第一和 / 或第二涂料源 A， 沉积出多晶金属氧化物， 其方式应使得在根据步骤 c2 或步骤 cn） 的涂覆层上 首先沉积出第一种材料， 所述第一种材料源自第 n 个涂料源 A 的第一材料涂覆区， 生 成第一层涂层， 在第一种材料上沉积出第二种材料， 所述第二种材料源自第 n 个涂料源 A 的 第二材料涂覆区， 生成第二层涂层， 任选地在第二种材料上或在各前一种材料上沉积出第 r 种材料， 所述第 r 种材料源自第一、 第二或第 n 个涂料源 A 的第 r 个材料涂覆区， 生成第 r 层涂层， 或者 沉积出第一种材料， 所述第一种材料源自第一或第二涂料源 A 的第一或第二材料涂覆 区， 生成第一层涂层， 在第一种材料上沉积出第二种材料， 所述第二种材料源自第一或第二 涂料源 A 的第二或第一材料涂覆区， 生成第二层涂层， 任选地在第二种材料上或在各前一 种材料上沉积出第 r 种材料， 所述第 r 种材料源自第一或第二涂料源 A 的第 r 个材料涂覆 区， 生成第 r 层涂层， 并且在导过第一、 第二或第 n 个蒸镀源 A 后得到两层或 r 层涂层的第 r 层涂覆层 An， 其中将各涂层的平均厚度调节在约 50 nm-350 nm 的范围， 特别在约 90 nm-210 nm 和特别优选在约 105 nm 或 110 nm- 约 190 nm 或 200 nm 的范围内， 其中 n 为大于 2 的自然数， 其中所述 1、 2 或 n 涂料源 A 沿基材行进路线并列排布或者 可沿基材行进路线并列排布， 并且其中所述 2 或 n 材料涂覆区相互间隔排布， 和其中通过 1、 2 或 n 涂料源 A（为进行气相物理沉积将可涂覆或已涂覆的基材表面分别一次或多次地 导过所述涂料源 A） ， 获得了平均厚度 DIF 在约 180nm-10000nm 范围内、 特别在约 250 nm –2500 nm 范围内的干涉过滤器层 ； 其中具有可涂覆或已涂覆表面的基材的运动方向和第一延伸方向相互具有一定角度， 并且尤其形成基本垂直的角度， 或者包括下述步骤 ： x1） 提供至少一个第二涂覆装置用于物理或化学气相沉积， 特别是物理气相沉积， 其包 含至少两个涂料源 B， 可配备以或包含可蒸发金属或金属氧化物材料或者可蒸发和可分解 的金属有机化合物， 所述装置具有第三个特别是沿涂料源 B 的第一伸展方向延伸的材料涂 覆区， y1） 提供至少一种具有可涂覆或已涂覆表面的基材， z1） 将可涂覆或已涂覆的基材表面， 特别以基本恒定的间距 KA1 和 / 或以基本恒定的 速度 VA1， 导过第一涂料源 B， 沉积出多晶金属氧化物， 其方式应使得在可涂覆或已涂覆的 表面上沉积出材料， 所述材料源自第一涂料源 B， 并且在导过第一涂料源 B 后得到第一涂层 B1， B1 的平均厚度在约 50 nm-350 nm 的范围内， 特别在约 90 nm-210 nm 的范围内和特别 优选在约 105 nm 或 110 nm- 约 190 nm 或 200 nm 的范围内， 和 z2） 一次或多次将根据步骤 z1） 获得的涂覆过的基材表面， 特别以基本恒定的间距 KA2 和 / 或以基本恒定的速度 VA2， 导过第二涂料源 B 或第一涂料源 B， 沉积出多晶金属氧化物， 其方式应使得在根据步骤 z1） 的涂层上沉积出材料， 所述材料源自第二涂料源 B 或第一涂 料源 B， 并且在导过第二涂料源 B 或者第一涂料源 B 后得到第二涂层 B2， B2 的平均厚度在 约 50 nm-350 nm 的范围， 特别在约 90 nm-210 nm 的范围内和特别优选在约 105 nm 或 110 nm- 约 190 nm 或 200 nm 的范围内， zm） 任选地一次或多次将根据步骤 z2） 或者后续步骤 zm） 获得的涂覆过的基材表面， 特 别以基本恒定的间距离 KAm 和 / 或以基本恒定的速度 VAm， 导过第 m 个涂料源 B， 沉积出多 晶金属氧化物， 其方式应使得在根据步骤 z2） 或步骤 zm） 的涂覆层上沉积出材料， 所述材料源自第三 或第 （m + 1） 个涂料源 B， 或者其方式应使得在根据步骤 z2） 或步骤 zm） 的涂覆层上沉积出材料， 所述材料源自 第一或第二涂料源 B， 并且在导过第 m 个涂料源 B 或第一和 / 或第二涂料源 B 后得到第 m 层涂层 Bm， 其中 Bm 的平均厚度 Km 在约 50 nm-350 nm 的范围内， 特别在约 90 nm-210 nm 的范围内和特别优选 在约 105 nm 或 110 nm- 约 190 nm 或 200 nm 的范围内， 其中 n 为大于 2 的自然数， 其中所述 1、 2 或 m 涂料源 B 沿基材行进路线并排排布或者 可沿基材行进路线并排排布， 并且其中通过 1、 2 或 n 涂料源 （为进行气相物理或化学沉积将 可涂覆或已涂覆的基材表面分别一次或多次地导过所述涂料源 A） ， 获得了平均厚度 DIF 在 约 180nm-10000nm 范围内， 特别在约 250 nm – 2500 nm 范围内的干涉过滤器层， 并且其中 具有可涂覆或已涂覆表面的基材的运动方向和第一延伸方向任选地相互具有一定角度， 并 且尤其形成基本垂直的角度 ； 和 其中平均原子比例， 即至少一种、 尤其每一种包含于在每种情况中至少两层、 尤其所有 涂层中的金属的平均以百分比计的原子比例与平均组成， 即各金属在干涉过滤器层中的平 均以百分比计的组成的偏差不超过 +/-20 原子％， 优选不超过 +/-10 原子％和特别优选不超过 +/-5 原子％， 还更优选不超过 +/-2 原子％和还更优选不超过 +/-1 原子％， 其中 100 原子％表示所有包含在所述层中的金属的总和。 此方法变体也特别是前述说明的根据本发 明的方法的扩展方案。
     用根据本发明的方法可获得的涂层的特征在于相当均匀的组成。 对于每一个涂层 优选使用同一种金属氧化物材料。因此对于每个涂料源 A 或第一涂覆装置的每个材料涂覆 区优选使用匹配的原料， 例如溅射钯材形式的原料。 因此， 优选在一个这样的多层干涉层或 金属氧化物层中平均百分比计的金属比例在各相互叠置的涂层中基本相匹配。此外， 优选 这样的根据本发明的方法， 用此方法获得了整体上在其平均厚度方面均基本匹配的涂层。 当然这里也可以有所不同， 即在金属氧化层内具有一层或多层相互不一致的平均厚度的涂 层。 此外， 优选的是使包含可涂覆或已涂覆表面的基材被导过涂料源的速度保持恒定， 即所 述速度 VA1、 VA2 和如果使用其他涂料源时的速度 Van 相一致。这特别适用于沿涂料源的基 材直线传送路径。 当然， 在另一个实施形式中同样可能的是， 不使基材导过涂料源的速度保 持恒定或使该速度持续增加。也可以将基材导过各涂料源的速度设为不同。根据另一个实 施形式， 也可将待涂覆的基材表面沿弯曲的传送路径， 例如在环形轨道上， 导过一个或多个 涂料源。如果基材表面在环形轨道上运动， 其实只一个涂料源已足以获得多个形成金属氧 化物层的涂层。 如果使基材表面在涂料源前前后移动， 随后近似于摆动运动， 则这以同样的 方式是可能的。 在此变体中也可以只用一个涂料源施加多个涂层。 通常的运动速度在 0.01 m/min – 10 m/min 的范围内， 优选在 0.2 m/min – 2 m/min 的范围内。此外， 如果沿传 送路径该基材的可涂覆或已涂覆表面与涂料源的间距保持恒定， 也是优选的。 当然， 也可以 在一个或多个涂料源的范围内可变地设置此间距。 通常基材的可涂覆或已涂覆表面与涂料 源的间距在 10 mm-1000 mm 的范围内， 在磁控溅射源的情况下优选在 40 mm-200 mm 的范围 内。 此外， 在一个实施形式中可以如下设置 ： 用于气相沉积、 特别是物理气相沉积的第 一涂覆装置包括一个磁控管溅射装置， 且所述涂料源包括或者是具有正面和背面以及具有 纵向延伸和横向延伸的磁控管， 其包含至少一个在表面之后或相邻于表面的磁系统， 所述 磁系统相互间隔外置并包括至少一个内置的以北 - 南 - 北或南 - 北 - 南排列的永磁体， 优 选沿磁控管的第一伸展方向排列布置。
     在一个实施形式中， 所述磁控管的横向延伸基本与可涂覆或已涂覆基材表面的运 动方向相一致， 而磁控管的纵向延伸与间隔的， 特别是平行放置的永磁体的走向一致并因 此也与材料涂覆区的走向一致。
     适合的磁控管溅射装置是本领域技术人员已知的并可见于例如 R.A. Haefer, Oberfläche- und Dünnschichte-Technologie – Teil 1: Beschichtungen und Oberflächen, Springer Verlag, 1987。特别优选使用 DC- 磁控管溅射装置用于根据本发 明的方法。
     在一个适宜的安排中可以如下设定 ： 使每一个尤其是平面的金属靶或金属氧化物 靶， 尤其是矩形靶， 设置于磁控管的正面上， 从而使得所述磁系统至少部分被遮盖， 优选完 全被遮盖。 磁控管上优选存在的两个材料涂覆区有利地基本平行地沿涂料源的伸展方向延 伸。在一个具有两个涂覆区的实施形式中， 所述材料涂覆区的平均间距在 40 mm-400 mm 的 范围内， 优选在 80 mm-200 mm 的范围内， 特别优选在 115 mm-165 mm 的范围内。另外可如
     下设定 ： 在一个实施形式中， 相邻涂料源或磁控管的相邻涂覆区之间的平均间距为例如至 少 60 mm 至最大由装置长度限制的某个值， 例如 3500 mm， 优选在 100 mm-2000 mm 的范围内 且进一步优选在 200 mm-500 mm 的范围内。
     适合的第二涂覆装置为那些可以利用例如热气相喷镀、 电子束轰击或用 CVD 工 艺， 特别是利用等离子体活化的 CVD（等离子体增强 CVD， PECVD） 获得金属氧化物层的涂覆 装置。
     按照根据本发明方法的一种实施形式， 所述用于物理气相沉积的涂覆装置包括一 个磁控溅射装置， 后者包括一个可绕轴向纵轴转动放置的圆柱形管状靶， 在管状靶的内部 设有磁系统。
     在一个实施方案中， 由多晶金属氧化物形成的干涉过滤器层包括至少两层， 优选 至少 6 层涂层。
     在根据本发明方法的一个优选实施方案中， 所述基材为太阳能电池或太阳能模块 或它们的部件， 和 / 或所述彩色干涉过滤器层为可导电的透光电极层或前电极层， 特别是 太阳能电池或太阳能模块的可导电的透光电极层或前电极层。
     此外， 根据本发明的方法可以如下设定 ： 所述第一、 第二和 / 或第 n 层涂覆层或 者至少两层， 尤其是所有的涂层的平均厚度基本一致和 / 或在 +/-20 ％的限度内， 优选 +/-10％， 特别优选 +/-5％和更优选不超过 +/-2 原子％的限度内变化。 在一个特别适合的实施方案中， 特别是在生产太阳能电池或太阳能模块时， 根据 本发明的方法如下设定 ： 金属氧化物为或包括氧化锌或富集有特别最多约 5 重量％的铝或 氧化铝、 硼或氧化硼、 镓或氧化镓和 / 或铟或氧化铟的氧化锌。
     所述第一、 第二、 或第 n 层涂覆层有利地包括两层分别源自材料涂覆区的涂层。
     特别有利的是， 尤其对于制备彩色太阳能模块和彩色太阳能电池而言， 一个扩展 方案已证实， 根据此扩展方案至少一种， 特别是每一种单独的包含于干涉过滤器层中的金 属在整个体积上深度解析， 它们以其平均百分比计的比例与在此干涉过滤器层中的平均以 百分比计的金属组成的偏差不超过 +/-20 原子％， 尤其不超过 +/-10 原子％， 特别优选不超 过 +/-5 原子％， 还更优选不超过 +/-2 原子％和还更优选不超过 +/-1 原子％， 其中 100 原 子％表示所有包含在所述层中的金属的总和。在本发明范围内， 金属含量的深度解析测定 总是平行于基材法线， 即垂直于基材进行。例如， 在一个实施方案中， 例如借助于二次离子 质谱法平行于基材法线测定间距为 10 nm-20 nm 的测量点。
     在这种情况下， 在一个有利的实施方案中如下设定 ： 金属氧化物以这样的方式沉 积， 即使得至少一种， 特别是每一种单独的包含在第一层、 第二层和 / 或第 n 层涂覆层中和 / 或包含在至少一层， 特别是所有涂层中的金属的以平均百分比计的原子比例基本一致。
     此外， 在另一实施方式中， 根据本发明的方法的特征在于， 作为溅射气体使用惰性 气体或惰性气体的混合物， 尤其是氩气或包括氩气， 或者作为溅射气体使用包含一定体积 比氧气的惰性气体或惰性气体的混合物， 尤其是氩气或包括氩气， 所述氧气特别如此调节， 使得按第一、 第二、 第 m 和 / 或第 n 层材料涂层的体积进行平均， 所述金属氧化物在第一、 第 二、 第 m 或第 n 层材料涂层中具有低于氧气的化学计量。这里可示例性参考这样的气体混 合物， 其除了惰性气体 （优选氩气） 之外， 还包含 0.01-5 体积 %， 优选 0.2-2 体积 % 的氧气。
     如果将氧气加入溅射气体， 则可以不再只从陶瓷溅射靶， 例如含氧化锌的陶瓷溅
     射靶出发， 而是由金属靶或金属合金靶出发， 从而在氧气的存在下在涂层本身时才形成金 属氧化物。 对于这种情况， 必须选择氧气的量如此之高， 使得可使全部量的金属转化成金属 氧化物。
     根据一个特别有利的实施方案， 根据本发明的方法特别重要的是， 选择第一层、 第 二层和第 n 层涂覆层和 / 或至少两层， 特别是所有涂层的平均厚度， 使得在可见光入射时通 过光学干涉形成窄波段反射带通滤波器， 其在 360 nm-860 nm 波长范围内具有基于反射最 大波长计最大 35%、 优选最大 25% 的半值宽度。
     此外在根据本发明方法的一个实施变体中， 可考虑将所述具有可涂覆或已涂覆表 面的基材为了气相沉积而以基本上相同的间距和以基本上相同的速度导过一个或多个涂 料源， 特别是分别包含至少两个材料涂覆区的涂料源。
     本发明的基本任务进一步通过一种基材达成， 所述基材包含通过物理或化学气相 沉积而获得的彩色透光的多晶金属氧化物层作为干涉过滤器层， 其包含至少两层、 尤其至 少 6 层尤其分别叠置的涂层， 其中至少一种， 尤其每一种包含于每种情况中至少两层， 尤其 所有涂层中的金属的平均原子比例， 即平均按百分比计的原子比例与金属氧化物层中相应 金属的平均组成即按平均百分比计的组成的偏差不超过 +/-20 原子％， 优选不超过 +/-10 原子％和特别优选不超过 +/-5 原子％， 还更优选不超过 +/-2 原子％和还更优选不超过 +/-1 原子％， 其中 100 原子％表示所有包含在所述层中的金属的总和， 和其中所述涂层的 平均层厚在约 50 nm-350 nm 的范围内， 特别在约 90 nm-210 nm 的范围内和特别优选分别 在约 105 nm 或 110 nm- 约 190 nm 或 200 nm 的范围内。所述根据本发明的基材通过根据 本发明的方法可以特别有利的方式供使用。在一个优选的实施方案中， 对于根据本发明的 基材的形成干涉层的金属氧化物层可以提及一个所谓的单一材料系统， 即除了这种金属氧 化物之外， 最多还加入小于化学计量的金属氧化物， 例如小于化学计量的氧化锌， 和 / 或例 如以加入的化合物的物质量计不超过 5％的量加入掺杂材料， 该加入量例如对于基于氧化 锌的金属氧化物层产生导电性是必须的。
     在本发明范围内， 如果在 400 nm-800 nm 范围内透光率平均值大于 60％， 优选大 于 70％和特别优选大于 80％， 则形成干涉过滤器层的多晶金属氧化物层特别是透光的， 其 中在测量白色标准 （零点测量） 时一起测量未涂覆的透明载体材料 （例如玻璃） 。
     在一个特别有选的实施方案中， 根据本发明的基材为太阳能电池或太阳能模块或 其部件， 且所述彩色透光的多晶氧化物层为干涉过滤器层和同时为电极层， 特别是前电极 层。 赋予氧化物层例如氧化锌层以导电能力， 以使其可以用作电极层或前电极层， 原则上这 是为本领域技术人员所已知的。 为此， 通常将用金属或金属氧化物进行富集或掺杂， 根据元 素周期表， 所述金属的族数与那种为金属氧化物层基础的金属相差 +/-1， 其中主族和副族 之间没有差别。根据此定义， 例如铍、 镁、 钾、 锶、 钡和镭属于第二族金属， 但锌、 镉和汞也属 于第二族金属。作为合适的体系可示例性地列举例如具有例如最高为 5 重量％的铝或氧化 铝比例的 ZnO:Al2O3。进一步可示例性地列举在 0.1-2.5 重量％范围内的和在 1.0-2.0 重 量％范围内的铝或氧化铝比例。此外作为合适的金属氧化物体系， 尤其对于电极层或前电 极层， 也可以考虑基于 SnO2， 任选掺杂以氟化物， 或者基于 In2O3， 任选掺杂以 Sn 或 SO2 的那 些。因此任选地本发明同样适应于透光的导电和不导电的作为干涉过滤器的金属氧化物 层。另外， 根据本发明的基材也包括配有前述金属氧化物层的平面显示器、 电动车窗 或 SAW- 信号过滤器， 以及热或电铬涂层。
     这样的根据本发明的基材是特别优选的， 其中至少一种， 尤其每一种包含于金属 氧化物层中的金属在整个体积深层解析， 与金属氧化物层中金属的平均组成相差不超过 +/-20 原子％， 特别不超过 +/-10 原子％， 特别优选不超过 +/-5 原子％， 还更优选不超过 +/-2 原子％和还更优选不超过 +/-1 原子％， 其中 100 原子％表示所有包含在所述层中的金 属的总和。
     特别有利的是， 如果至少一种， 特别是每一种包含于涂层中的金属的原子比例 总是基本一致和 / 或至少两层， 尤其是所有的涂层的平均厚度基本一致和 / 或最大在 +/-20％， 优选 +/-5％， 特别优选 +/-2％的限度内变化。
     此外在一个特别合适的根据本发明的基材的实施方案中可以如下设定 ： 在一个或 多个特别是所有的相互相邻层 （特别是涂层） 之间的一个或多个第一过渡区， 特别在平行于 基材表面的平面里， 具有一个特别是平面的晶体结构缺陷， 随此缺陷出现的折射率与所述 层 （特别是涂层） 的各相邻晶体结构的折射率不同， 和 / 或所述多晶金属氧化物以柱状形式 生长， 其中多数柱体， 特别是几乎所有柱体的主要方向至少沿柱体的截面与基材表面相对 于基材表面的法线方向呈一角度， 特别基本上为 +/-45º， 特别为 +/-15º， 其中在相邻柱体 之间的一个或多个第二过渡区具有一个特别是平面的晶体结构缺陷， 随此缺陷出现的折射 率与所述柱体内各相邻晶体结构的折射率不同。在本发明范围内， 所述柱体的主要方向可 以通过一个涂层内一个柱体的起点和终点之间的连接线来确定。在本发明范围内， 所述柱 体截面的主要方向可以通过所述柱体截面的起点和终点之间的连接线来确定。
     这样的基材也已证实为特别适合的， 在此基材中， 在 590 nm 波长处， 涂层以及第 一和第二过渡区的折射率和 / 或金属氧化物层的平均折射率在 1.2-3.6 范围内， 特别在 1.7-2.5 范围内， 优选在 1.95 以上， 且特别优选在 2.0 或 2.1-2.5 的范围内。如果将金属 氧化物层的折射率调节在高于 1.95 的值， 优选在 2.0 及其上的范围， 即 2.0-3.6 或 2.0 或 2.1-2.5 或 2.3， 则将特别得到彩色的或色彩特别强烈的根据本发明的基材以及特别是太 阳能模块。
     根据本发明的彩色基材、 特别是太阳能模块或太阳能电池形式的基材的特征在 于， 所述彩色透光的多晶金属氧化物层是导电的， 特别具有在 0-1 欧姆 - 米范围内， 优选在 -7 -3 -5 1 x 10 欧姆 - 米 - 1 x 10 欧姆 - 米范围内， 特别优选在 2 x 10 欧姆 - 米 - 2 x 10-4 欧姆 - 米或 2 x 10-6 欧姆 - 米 - 2 x 10-5 欧姆 - 米范围内的比电阻率。在这种太阳能电池 和太阳能模块中， 所述可导电的金属氧化物层优选为前电极。因此本发明同样适合于太阳 能模块和太阳能电池， 特别是薄层太阳能模块和薄层太阳能电池， 例如基于 CIS-， CIGS- 或 CIGSSe- 吸收器层的那些， 其中前述的和下述的由至少两个涂层形成的金属氧化物层同时 也用作干涉过滤器层用以产生色彩效果。
     在 根 据 本 发 明 的 基 材 中， 根 据 一 个 实 施 方 案 所 述 金 属 氧 化 物 层 具 有 在 0.18 μm-10 μm 范围内， 优选在 0.25 μm-2.5 μm 范围内的平均厚度。
     在此， 如果涂层厚度的横向偏差最大在 +/-10％， 优选 +/-5％， 和特别优选 +/-2％ 限度内变化， 则具有特别的优点。
     在一种实施形式中， 把这样的金属氧化物层用于根据本发明的基材， 所述金属氧化物成基于氧化锌或基于氧化锌和特别是不超过 5％的物质量的， 优选不超过 2.5％的物 质量的铝或氧化铝、 硼或氧化硼、 镓或氧化镓和 / 或铟或氧化铟。前述提及的金属氧化物层 的特征通常为具有导电性。
     在这种情况下可以如下设定 ： 在金属氧化物层中， 具有对金属氧化物层体积平均 的低于氧的化学计量的金属氧化物， 特别是氧化锌。
     在根据本发明的以太阳能电池或太阳能模块或其部件形式的基材中， 优选以此顺 序包括导电的后电极层、 光转换吸收层， 其特别是基于 III-V- 半导体或 II-VI- 半导体或 I-III-VI- 半导体或有机半导体的， 和前电极层以及任选的层压薄膜和 / 或盖板玻璃。 适于 太阳能模块的层压薄膜和盖板玻璃是本领域技术人员十分熟悉的。其优选是透明的。作为 优选的盖板玻璃通常使用所谓的白色玻璃。 适合的透明层压薄膜基于例如热塑性或交联的 塑料。引用的例子为 EVA、 PVB 和离子交联聚合物。
     在一个特别优选的实施方案中， 根据本发明的彩色基材在彩色金属氧化物层侧具 * * 有 Cab ≥ 3， 尤其 Cab ≥ 4 的色度， 其中参数 Cab* 根据 DIN6174 在 CIELab- 色彩空间中确 定。 根据本发明， 光伏太阳能电池在彩色金属氧化物层侧优选具有 Cab* ≥ 3.5， 尤其 Cab* ≥ 4 的色度， 其中参数 Cab* 根据 DIN6174 在 CIELab- 色彩空间中确定。根据本发明， 光伏太阳 能模块， 尤其是在彩色导电金属氧化物前电极层上层压了透明层压薄膜例如 EVA- 薄膜的 那些， 在彩色金属氧化物层侧优选具有 Cab* ≥ 5， 尤其 Cab* ≥ 6 的色度， 其中参数 Cab* 根据 DIN6174 在 CIELab- 色彩空间中确定。令人感兴趣地已发现， 根据本发明的基材的金属氧 化物层或干涉过滤器层的层压使色调变得更加强烈。适宜使用 DIN5033 的规定用于测量色 度。 对于不能直接将用于测量使用的累计球放在待测量的金属氧化物层或干涉过滤器层上 的情形， 例如在测量太阳能模块时通常用层压薄膜或任选的盖板玻璃盖住金属氧化物层或 干涉过滤器层的情形， 必须对白色标准进行基准测量， 该白色标准必须以相应的方式装配 以层压薄膜和任选的盖板玻璃。
     此外， 根据本发明的基本任务通过阵列实现， 所述阵列包括至少两个根据本发明 的基材， 尤其是太阳能模块或太阳能电池或其部件的形式的基材。 在这种情况下， 在一种实 施形式中可以提供这样的阵列， 其特征在于至少一个平面载体， 尤其是盖板玻璃， 在它上面 安装所述基材， 尤其是太阳能电池或太阳能模块， 优选以这样的方式安装， 即使得所述彩色 透光的多晶金属氧化物层面向平面载体和 / 或平放于其上， 尤其是粘附平放。在根据本发 明的阵列上可以施加多个根据本发明的彩色太阳能电池或太阳能模块， 例如施加在载体板 或盖板玻璃上。借此对大面积尺寸也可获得有针对性的色彩效果或设计效果。在一个适宜 的实施方案中根据本发明的阵列可以作为立面或立面元件或立面外层使用。
     本发明以下述令人吃惊的认识为基础， 即无需另外的构件和材料也可得到彩色 构件， 例如太阳能电池或太阳能模块， 其特征在于非常亮丽或强烈的且非常均匀的色彩效 果。 本发明进一步以下述令人吃惊的认识为基础， 即可得到彩色太阳能模块和太阳能电池， 其所希望的颜色在生产时可有针对性地进行调节， 即不必承受显著的效率损耗。用根据本 发明的彩色太阳能模块可以令人吃惊地将效率损耗或功率损耗值限制在 5％以下， 优选在 2％以下和甚至在 1％以下。作为另外的优点已证实， 不仅可使太阳能模块和太阳能电池具 有色彩， 而且大量具有已涂覆的或可涂覆表面的基材也可被赋予色彩。用根据本发明的方 法也还使较大的面积获得始终一致均匀的色彩效果。这里作为特别的优点已证实， 在俯视时将获得非常强烈的色彩效果， 却无需为此依赖于额外添加颜料或其他色料。另一个优点 是， 可用根据本发明的基材获得的色彩效果在其品质方面只非常小地 （如果有的话） 依赖于 对基材表面的观察角度。
     本发明的其它特征和优点在以下的说明中给出， 在本发明的优选实施形式中基于 示意图示例性地说明。
     图示为 ： 图 1 根据本发明的太阳能模块的反射光谱， 所述模块具有生成蓝色色调的金属氧化物 前电极， 图 2 根据本发明的太阳能模块的反射光谱， 所述模块具有生成绿色色调的金属氧化物 前电极， 图 3 根据本发明的太阳能模块的反射光谱， 所述模块具有生成红色色调的金属氧化物 前电极， 图 4 根据 DIN5033 用于测定彩色基材色彩 （不包括辉度） 的装置， 和 图 5 根据 DIN5033 用于测定彩色太阳能模块的色彩 （不包括辉度） 的装置。
     图 1 展示了根据本发明的蓝色薄层太阳能模块的反射光谱， 所述模块包含根据本 发明的方法在使用总共带 4 个磁控管的磁控管溅射装置的条件下生产的金属氧化物前电 极， 其中每个磁控管具有两个材料涂覆区。作为溅射靶使用包含约 2 重量％ Al2O3 的陶瓷 ZnO:Al2O3 靶。每一个材料涂覆区使涂层获得约 110 nm 的平均厚度。
     图 2 展示了根据本发明的绿色薄层太阳能模块的反射光谱， 所述模块包含根据本 发明的方法在使用总共带 4 个磁控管的磁控管溅射装置的条件下生产的金属氧化物前电 极， 其中每个磁控管具有两个材料涂覆区。作为溅射靶使用包含约 2 重量％ Al2O3 的陶瓷 ZnO:Al2O3 靶。每一个材料涂覆区使涂层获得约 130 nm 的平均厚度。
     图 3 展示了根据本发明的红色薄层太阳能模块的反射光谱， 所述模块包含根据本 发明的方法在使用总共带 4 个磁控管的磁控管溅射装置的条件下生产的金属氧化物前电 极， 其中每个磁控管具有两个材料涂覆区。作为溅射靶使用包含约 2 重量％ Al2O3 的陶瓷 ZnO:Al2O3 靶。每一个材料涂覆区使涂层获得约 10 nm 的平均厚度。
     所述反射光谱用 UV-VIS-NIR- 光谱仪测量。
     图 4 图示了根据 DIN5033 用于测定根据本发明的彩色基材色彩 （不包括辉度） 的装 置。累计球 4 置于根据本发明的基材 1 的金属氧化物层 2 上。通过光源 6， 例如氙闪光灯， 将光线通过裂缝 8 导入累计球 4 并以这样的方式到达通过开口 10 露出的金属氧化物表面 2 的片段上。反射的光线从金属氧化物层 2 的待测量样段经开口 12 到达探头 14。
     图 5 图示了用于测定根据本发明的彩色太阳能模块 16 色彩 （不包括辉度） 的装置。 氧化物层 2 平置于例如以本征氧化锌层和 CIGSSe- 吸收器层组成的体系形式的基材 1 上。 在此展示的实施形式中， 所述氧化锌层 2 被层压薄膜 18 例如 EVA 遮盖， 层压薄膜 18 与太阳 能模块 16 的盖板玻璃 20 相邻接。因此， 在测量太阳能模块时所述累计球没有直接放于生 成色彩的金属氧化物层 2 上。同样必须以相应的方式以层压薄膜 18 和盖板玻璃 20 配备白 色标准板用以基准测量。
     在前述的说明书中、 在权利要求中以及在附图中公开的本发明的特征在其不同的 实施形式中可以不仅单独而且以每一种任意的组合对于实现本发明来说是重要的。