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1、(10)申请公布号 CN 103026493 A (43)申请公布日 2013.04.03 CN 103026493 A *CN103026493A* (21)申请号 201180030806.X (22)申请日 2011.06.17 102010030301.1 2010.06.21 DE H01L 31/0216(2006.01) H01L 31/0224(2006.01) H01L 31/0236(2006.01) H01L 31/18(2006.01) (71)申请人 索莱尔有限公司 地址 德国菲施巴赫 (72)发明人 沃尔夫冈富卡雷克 (74)专利代理机构 中原信达知识产权代理有限 。
2、责任公司 11219 代理人 杨靖 车文 (54) 发明名称 用于太阳能电池的带有表面结构化的面电极 的基底及其制造方法 (57) 摘要 本发明涉及一种带有表面结构化层的基底 （1） 和一种在使用这种基底 (1) 的情况下的太阳 能电池， 其中， 在基底 (1) 上沉积有下层 (2) 和在 该下层上的用作面电极的导电的电极层 (3、 5)， 其中， 下层 (2) 在其背对基底 (1) 的表面上具有 纳米尺度的表面结构并且电极层 (3、 5) 有着具有 不依赖于表面取向地均一的厚度的相符性。下层 (2) 的纳米尺度的表面结构借助燃烧 CVD 方法用 在大气压下运行的等离子燃烧器在形成纳米团簇 的。
3、情况下调整出在直至 500nm RMS 粗糙度范围内 的结构大小。 (30)优先权数据 (85)PCT申请进入国家阶段日 2012.12.21 (86)PCT申请的申请数据 PCT/EP2011/060091 2011.06.17 (87)PCT申请的公布数据 WO2011/161010 DE 2011.12.29 (51)Int.Cl. 权利要求书 2 页 说明书 7 页 附图 2 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 2 页 说明书 7 页 附图 2 页 1/2 页 2 1. 用于太阳能电池的带有表面结构化层的基底， 包括 ： - 基底 (1)， 在所。
4、述基底上沉积有下层 (2)， - 布置在所述下层 (2) 上方的导电的电极层 (3、 5)， 用作面电极， -其中， 所述下层(2)在其背对所述基底(1)的表面上具有纳米尺度的表面结构并且所 述电极层 (3、 5) 相符地用不依赖于表面取向地均一的厚度在所述下层 (2) 上沉积， 并且 - 其中， 所述下层 (2) 具有如下表面结构， 所述表面结构借助燃烧 CVD 方法用在大气压 下运行的等离子燃烧器在形成纳米团簇的情况下调整出作为所述表面结构的 RMS 粗糙度 测量的在直至 500nm 范围内的结构大小。 2. 按权利要求 1 所述的基底， 其中， 沉积有具有色散的折射率的电极层， 在太阳光。
5、谱中 从蓝光的波长向红外线的波长去， 所述色散的折射率下降。 3. 按权利要求 2 所述的基底， 其中， 所述折射率具有使其在太阳光谱的预定的波长下 与所述下层的折射率一致的色散。 4.按前述权利要求之一所述的基底， 其中， 所述下层(2)直接在所述基底(1)上用使所 述下层用作阻挡层的材料和厚度沉积， 所述阻挡层减少了从所述基底 （1） 进入或穿过接在 所述阻挡层上的层的扩散过程。 5.按前述权利要求之一所述的基底， 其中， 所述电极层(3、 5)由带有在130Ohm cm至 1000Ohm cm 范围内的电阻率的材料构成。 6. 按权利要求 5 所述的基底， 其中， 所述电极层 (3、 5。
6、) 由带有在 250Ohm cm 至 600Ohm cm 范围内的电阻率的材料构成。 7.太阳能电池， 其带有基底(1)， 在所述基底上沉积有具有前电极(3)、 背电极(5)和布 置在这两个电极之间的吸收层 (4) 的层堆叠， 其中， 所述太阳能电池具有按权利要求 1 至 6 之一所述的基底 (1)。 8. 用于制造用于太阳能电池的经覆层的基底的方法， 所述基底具有表面结构化的电极 层， 所述方法包括下列方法步骤 ： -借助燃烧CVD方法用在大气压下运行的等离子燃烧器在所述基底上沉积下层(2)， 方 式是， 所述燃烧 CVD 方法借助其至少一个能调整的过程参数以如下方式运行， 即， 在蒸汽相 。
7、态中以作为表面结构的RMS粗糙度测量的在直至500nm范围内的团簇大小形成并用层材料 沉积纳米团簇， 从而使所述下层在其背对所述基底 (1) 的表面上获得这种纳米尺度的表面 结构 ； - 在所述下层 (2) 上方沉积导电的电极层 (3、 5)， 其中， 所述电极层 (3、 5) 相符地用不 依赖于表面取向地均一的厚度在所述下层 (2) 上沉积。 9. 按权利要求 8 所述的用于制造经覆层的基底的方法， 其中， 有掺杂物的电极层以如 下方式沉积， 即， 使所述电极层具有色散的折射率。 10. 按权利要求 9 所述的用于制造经覆层的基底的方法， 其中， 在太阳光谱中从蓝光的 波长向红外线的波长去，。
8、 所述色散的折射率下降。 11.按权利要求9或10所述的用于制造经覆层的基底的方法， 其中， 所述折射率的色散 借助掺杂以如下方式来调整， 即， 使得所述折射率在太阳光谱的预定的波长下与所述下层 的折射率一致。 12.按权利要求8至11之一所述的用于制造经覆层的基底的方法， 其中， 所述电极层借 权 利 要 求 书 CN 103026493 A 2 2/2 页 3 助溅射来沉积。 13.按权利要求8至12之一所述的用于制造经覆层的基底的方法， 其中， 沉积如下这种 下层， 该下层的作为阻挡层的材料被减少， 所述阻挡层抵抗从所述基底 (1) 进入接在所述 阻挡层上的层的扩散过程或从接在所述阻挡层。
9、上的层而出的扩散过程， 和 / 或其中， 所述 燃烧 CVD 方法借助它的至少一个能调整的过程参数以如下方式运行， 即， 产生所述下层的 适用于阻挡特性的密度。 14.按权利要求8至13之一所述的用于制造经覆层的基底的方法， 其中， 所述纳米团簇 的形成和 / 或所述下层的密度借助如下过程参数 ： 所述等离子燃烧器到基底的间距、 所输 送的前体的量、 过程压力或所述基底在等离子中的停留时间， 中的至少一个而变化。 15. 用于制造太阳能电池的层堆叠的方法， 其中， 作为前电极 (3) 的电极层、 作为背电 极 (5) 的电极层和布置在这两个电极层之间的吸收层 (4) 在基底 (1) 上沉积， 。
10、其中， 在所述 基底 (1) 上按权利要求 8 至 14 之一所述以一定表面结构沉积下层和其中一个电极层。 权 利 要 求 书 CN 103026493 A 3 1/7 页 4 用于太阳能电池的带有表面结构化的面电极的基底及其制 造方法 技术领域 0001 本发明通常涉及一种光伏太阳能电池。本发明涉及这种太阳能电池的带有表面 结构化的层的基底， 这个表面结构化的层是能导电的且透明的并且充当太阳能电池的面电 极， 即， 前电极或背电极。 背景技术 0002 为了制造薄层太阳能电池， 太阳能电池的层堆叠在刚性或柔性的基底上沉积， 该 层堆叠包括至少一个吸收层和用于与吸收层电接触的电极。 因为一个或。
11、多个吸收层的厚度 也可以小于入射光的波长并且尤其是小于入射光的进入深度， 所以必须采取措施来延长吸 收层中光的路程并且因此提高太阳能电池的效率。 这种陷光技术或者说光陷阱技术也用于 有较厚吸收层的太阳能电池， 例如由硅晶片制成的太阳能电池。 0003 薄层太阳能电池的层堆叠通常包括面式前电极， 该前电极面朝入射光并且因此是 透明的。 其下有由半导体材料， 例如晶形或非晶形的硅制成的、 吸收光并且将其转化成电压 的吸收层， 以及背电极。背电极背对入射光并且因此可以是不透明的并且有着具有较小面 电阻的较大厚度。 0004 基底既可以面朝入射光， 也就是说正侧地布置， 也可以背侧地布置， 从而在吸收。
12、层 与基底之间要么有前电极， 要么有背电极。在第一种情况下， 基底也必须是透明的。正侧的 基底经常被称为顶衬。 由硅晶片制成的太阳能电池本身是自承载式的并且大多具有带状电 极。但这种太阳能电池也经常与大面积的透明的基底连接， 例如布置在两个玻璃板之间。 0005 太阳能电池相对入射光的各自的安装状况对陷光技术 (LightTrapping) 的设计 方案起决定性作用。原则上提供各种不同的可以部分相互结合的可行性。首先， 在太阳能 电池的光入射面上的光反射可以通过合适的抗反射装置来减小。 这例如通过抗反射层的沉 积和 / 或通过光入射面的微结构进行， 该微结构通过折射率的逐渐匹配而引起反射的宽带。
13、 式减少。 反之， 太阳能电池的背侧反射性地设计， 以便将穿过太阳能电池出来的光线反射到 系统内并且使这个光线可以重新穿过系统。 0006 作为备选， 经常也作为补充的是， 前电极以如下方式来结构化， 即， 使得从这个层 进入到吸收层中的光同样具有平角， 那就是说散射地作用， 其中， 吸收层直接连接在前电极 上并且通常作为透明的、 导电的氧化层 (TCO= 透明导电氧化物 ) 来沉积。分界面也能以类 似的方式在光入射方向上观察在背电极之前或之后进行结构化。 这尤其可以是在吸收层与 连接在其上的背电极之间的分界面和 / 或在透明的背电极的情况下通过反射层与其背侧 的遮盖装置的分界面。 0007 。
14、这些措施导致， 重新反射到太阳能电池中的光通过漫射的反射和 / 或通过重新 折射同样具有平角并且因此同样经过穿过吸收层的明显延长的路程。为了说明在太阳能 电池内的散射效果首先引入雾度， 该雾度说明了散射地透射光与全部透射光的比。在当前 常用的用于太阳能电池的材料及其结构中， 分界结构和表面结构处在约 30nm 至 500nm 的 说 明 书 CN 103026493 A 4 2/7 页 5 RMS(Root-Mean-Square， 均方根 ) 粗糙度范围内。 0008 因此， 如在 WO 2010/009598A1 中所述的那样， 为了制造所述表面结构化， 要么考 虑基底本身的结构化， 要么。
15、将面电极的层结构化。至少一个大多沉积在基底上的电极的分 界面越来越多地被结构化。在 DE 102004017680A1 中这通过用盐酸的湿化学酸洗步骤进 行， 该酸洗步骤集成在直流式设备中。 0009 但在这种情况下缺点在于， 电极材料必须与酸洗方法匹配， 也就是说， 必须例如使 用能在弱酸中良好地酸洗的材料， 这些材料通过酸洗过程具有合适的对光进行散射的表面 粗糙度， 而不会蚀刻过多的层材料。但这种特性与电极材料在一些接下来的制造步骤中并 且在用作太阳能电池时的不足的化学稳定性联系在一起。 由此还有关联的减少的面导电性 和光学透明度， 这两者都对太阳能电池的能量效率起不利的作用。此外， 证实。
16、不利的是， 与 公知的表面形状相比， 经酸洗的电极表面具有逆转的表面形状， 其中， 公知的表面形状能借 助各种不同的大多在大气压下运行的 CVD 过程， 例如燃烧 CVD 方法 (DE 102008025108A1 或 DE 102007025068B4) 来制造。 0010 逆转的表面形状， 其结构取代在基底的表面上隆起而进入基底深处， 相比隆起的 表面形状要求层堆叠的有缺点的匹配， 这种有缺点的匹配大部分归因于在层中的深处的结 构的类型、 位置和深度以及由此接在其后的吸收层的相关的层生长。逆转的表面结构经常 也具有打开的穿过面电极的层的通道， 这使电极的电特性变得极为糟糕。 0011 作为。
17、对基底或面电极的上述结构化方法的备选的是， 将处在面电极下方的层结构 化， 从而使沉积在其上的透明的面电极同样具有结构化的表面。例如在 JP 61241983A 中， 面电极与吸收器的分界面借助位于其下的氧化铝层而被结构化， 该氧化铝层具有在 40nm 范围内的平均结构高度。这些层的沉积借助热 CVD( 化学气相沉积 ) 方法进行。在 US 2010/0116332A1 中， 从液相沉积出中间层并且接下来借助压印或平版印刷来结构化。但这 些结构也具有逆转的表面形状。 0012 在用 LPCVD( 低压化学气相沉积 ) 方法制造的粗糙 TCO 层中， 粗糙度以层的晶体生 长为基础。这意味着， 随。
18、着层厚度增加， 微晶变大且粗糙度提高。因此， 对于一定的粗糙度 来说总是需要由过程预定的层厚度。 发明内容 0013 因此， 本发明的任务是， 提供一种用于太阳能电池的基底， 该基底带有表面结构化 的面电极， 该面电极带有已长成的隆起的表面形状， 并且提供一种基底的制造方法， 该制造 方法改善了面电极的光学和电学特性从而提高了太阳能电池的能量效率。 0014 为了解决这个任务， 电极层的表面结构间接地在沉积有所期望的纳米尺度的表面 结构的下层上方产生， 该下层具有从几十 nm 至约 500nm RMS 粗糙度的结构大小， 电极层在 这个下层上相符地沉积。作为相符地沉积的层在此应理解为如下这种层。
19、， 该层以均一的层 厚度来制造， 而不依赖于处在其下方的层表面的那些单个区段具有何种取向， 从而使下层 的纳米尺度的表面结构通过电极层映射出。 在映射中的偏差在此只要在保持结构尺度化的 程度上就是可行的。 0015 按照本发明， 下层具有如下表面结构， 该表面结构可以借助燃烧 CVD 方法用大气 压下运行的等离子燃烧器在形成纳米团簇的情况下调整到直至 500nm 范围内的结构大小。 说 明 书 CN 103026493 A 5 3/7 页 6 这种层结构的特征在于， 纳米团簇作为层材料的颗粒以在直至 500nm 范围内的不同大小埋 入层结构中并且在此也被层材料遮盖。颗粒的概念以层材料的小固体来。
20、理解， 这些小固体 在规律的层生长期间埋入同一层材料的基质中并且在此由于前述的层结构也完全或至少 部分被遮盖。纳米颗粒在这种情况下在气相中产生， 并且不像在其他 CVD 方法中那样通过 在层中的晶体生长而产生。 0016 在借助在大气压下运行的等离子燃烧器的燃烧化学气相沉积 ( 燃烧 CVD 或 CCVD) 中， 将反应性的初始材料(前体)与其他气体混合并且导引通过等离子燃烧器， 在那里进行 到前体组成部分的能量和脉冲传递， 由此前体组成部分被激发且部分离子化、 发生反应， 并 且在蒸汽相态下朝向基底加速。在蒸汽相态中已经形成了纳米颗粒， 该纳米颗粒的数量和 大小基本上由浓度和停留时间来决定。。
21、在基底上凝聚反应性物质作为由蒸汽相态构成的 层。 借助等离子燃烧器的运行参数可以影响前体组成部分的并且由此沉积成的层的脉冲和 能量。 0017 以此方式产生的层令人惊奇地在很小的层厚度， 即使明显小于 500nm 的情况下也 具有非常密实的层， 这些层带有能调整的粗糙度并且尤其是带有已长成的结构， 也就是说 隆起的表面形状， 该表面形状不具有形状倒转， 也就是说取代凹陷部具有隆起部。 这允许在 不损害电、 光学和机械特性的情况下， 在所期望的尺度级 ( 表面形状 ) 下优化 TCO 层并且因 此最小化能量和材料耗费。一方面表面粗糙度并且另一方面 TCO 层的电和光学特性及层厚 度能用按照本发明。
22、的层结构及用其制造方法相互不依赖地调整， 也就是说彼此是独立的。 0018 表面结构尤其具有在整个范围上的结构大小， 从而这些结构如在几百 nm 范围内 那样同样在几十 nm 的范围内存在。由此确保了下层由于其表面结构化一方面能充当抗反 射层， 另一方面下层并且由此相符的电极层具有对光散射最有利的结构大小。 0019 尤其证实具有优点的是， 通过过程引导， 能有针对性地调整在层基质中的颗粒的 大小、 数量并且由此调整颗粒的分布。能量特性也能通过过程引导来调整。这种调整可以 通过各种不同的过程参数， 例如通过等离子燃烧器与基底的间距、 通过所输送的前体的量， 也就是说其占初始物质的总量的份额、 。
23、过程压力或基底在等离子中的停留时间进行。在颗 粒特性与调整参数之间的相互关系能通过试验依赖于所使用的前体、 工作气体组成以及对 层和表面结构的要求有针对性地来获知。例如已经发现， 甚至可以制造大小直至几 m 的 颗粒， 这种颗粒作为尘粒被感知并且没有埋入。沉积过程以最优的方式在形成灰尘的阈值 下或在该阈值附近进行。在不期望地形成了灰尘的情况下， 灰尘必要时可以通过接下来的 清洗过程从基底去除。 令人惊奇的是， 同样已经发现， 在形成灰尘的阈值上存在至少一个上 述参数的极限值， 从该极限值起进行积尘式沉积。在此， 颗粒的份额和大小占据一定的值， 从而使在已长成的层中几乎不进行颗粒的埋入。 这个极。
24、限值也能在过程参数变化时通过试 验来获知。 0020 利用下层的能有针对性调整的且也较大的尺度级以及下层的表面结构通过电极 层的相符的映射， 这个电极层能够具有自身的表面粗糙度， 该表面粗糙度具有如对于最优 的雾度来说所必需的一样的尺度级。 电极层的所期望的尺度级尤其能不依赖于电极材料来 调整， 从而可以使用更多的材料， 也可以使用那些利用它们迄今为止无法达到所必需的表 面粗糙度的材料， 例如 ITO。 0021 此外， 电极层的能达到的纳米尺度的表面结构不再与电极层的至少要沉积的层厚 说 明 书 CN 103026493 A 6 4/7 页 7 度的制造联系在一起， 这也为此使较薄的层并且因。
25、此较少的材料成本和制造成本成为可 能。 0022 电极层优选通过靶在等离子或尤其是磁控溅射中的喷溅来制造。 0023 电极层的沉积也可以借助 CVD 方法进行。为此公知有各种不同的方法， 例如等离 子支持的 CVD 过程或热解。对于这个层来说也可以通过沉积方法的合适的过程化而对结构 在形状和大小方面产生积极影响。 在这里也可以具有例如氟或玻尔的掺杂物的氧化锡或氧 化锌的沉积是能很好地掌控的、 产生了合适的表面形状的方法。 此外具有优点的是， 这两个 层经常在大气压下被实施沉积方法， 这减小了制造方法的成本。 0024 用所建议的为了制造表面结构不使用酸洗步骤的层堆叠， 既在这两个层的能使用 的。
26、材料和用此能达到的光学和电学特性方面， 又在表面结构方面， 达到了最优。因此， 对于 下层来说可以使用如下这样的材料， 这些材料除了良好的可过程化特性外， 在表面结构方 面也具有特别的化学或光学特性。 0025 例如， 通过折射率的调整以及因此影响在层堆叠分界面上依赖于折射率和方向的 反射， 可以进行与太阳能电池中的安装地点的匹配并且可以进行能借助表面结构化达到的 光路径的匹配。如果在正侧的基底系统中透明的下层的折射率与基底的折射率匹配， 那么 在这两个层之间的结构化的分界面的反射被提高。如果反之折射率与电极层的折射率匹 配， 那么在玻璃表面上的反射和在下层与电极层之间的结构化的分界面上的散射。
27、得到加 强。通过系统优化可以找出如下折射率， 这个折射率使层堆叠中的反射损失最小化并且实 现了有效的光陷阱。 0026 因此， 根据本发明的设计方案， 电极层具有色散的， 也就是说依赖于波长的折射 率。例如， 在太阳光谱中从蓝光的波长向红外线的波长去， 折射率可以下降。 0027 这种色散的折射率能通过电极材料的掺杂以具有优点的方式在其沉积期间能达 到用于调整导电性。随着导电性增强， 在近红外线范围内通过自由载流子的吸收提高。这 导致在这个波长范围内折射率的下降。对于各种不同的电极材料来说， 例如对于 AZO( 铝掺 杂氧化锌 ) 来说， 折射率也可以调整到玻璃基底的值范围或甚至更小。 002。
28、8 根据本发明的另一种实施形式， 可以通过选择掺杂浓度来选择， 在哪种波长下电 极层的折射率与下层的折射率一致。由此， 对于这种波长范围来说将下层在光学上变得无 效并且由此使反射损失最小化是可行的。 0029 对下层的尤其是化学特性的调整， 一方面允许这两个层在基底上对于接下来制造 太阳能电池的过程步骤以及对于太阳能电池的使用来说更好的化学稳定性。另一方面， 下 层能有条件地作为其他功能层， 由于其密实的结构， 尤其作为阻挡层。 因为与那些借助晶体 生长或借助溅射在高温下沉积且它们的密度由于沉积被减小到它们固体密度的 70% 至 90% 的层相反， 按照本发明的层具有较高的能达到的且能调整的密。
29、度。适用于调整纳米团簇形 成的燃烧 CVD 方法的过程参数， 由于直接的相互关系也能用于下层的密度的调整。 0030 在作为阻挡层的功能中， 下层减少了从基底到在其上沉积成的层的扩散过程， 这 些扩散过程在温度作用下例如在经覆层的基底的过程化中或在太阳能电池运行期间出现。 0031 为此能采用的材料主要取决于所使用的基底。在玻璃基底中， 例如尤其是捕获扩 散的钠离子。可以考虑如下层作为阻挡层， 其由金属氧化物、 氮化物或氮氧化物、 半导体或 半导体合金构成。已经证实， 对于玻璃基底来说有不同化学计量的含硅的氧化层或氮氧化 说 明 书 CN 103026493 A 7 5/7 页 8 层可以作为。
30、能用所期望的纳米尺度的粗糙度复制地沉积的阻挡层， 它们也具有铝或钛的混 合物。铝或钛的化学计量和亚化学计量的氧化层也是具有优点的。 0032 对电极材料的选择来说也存在其他选择， 因为不再要求限制在可酸洗的材料中。 这允许电极层材料尤其在电极层的稳定性、 导电性和厚度方面的优化。尤其是有较高化学 稳定性， 也就是说有在太阳能电池过程化期间的较小降解以及其较长使用寿命的电极材料 的使用， 使所必需的层厚度减小了直至 20%， 这支持了电极层的相符的沉积并且引起成本的 明显下降。面电阻率的优化也可以不依赖于电极层的要产生的表面结构进行， 这在薄的电 极层中会导致电极的改进的导电性。 附图说明 00。
31、33 接下来应当借助实施例详细阐释本发明。在配属的附图中 ： 0034 图 1 示出带有按本发明的基底作为前电极的太阳能电池的层结构 ； 0035 图 2 示出带有按本发明的基底作为背电极的太阳能电池的层结构 ； 0036 图 3 示出可达到的 RMS 粗糙度 Rq 与层厚度 d 的关联图表 ； 以及 0037 图 4 示出用于表示出折射率 n 和消光系数 k 在太阳光波长范围内的色散特性的图 表。 具体实施方式 0038 按照图 1， 太阳能电池的原理性层结构从用箭头表示的入射光 8 的方向观察， 首先 包括透明的基底 1。这个基底在实施例中由玻璃构成， 也可以备选地由其他材料， 例如由也 。
32、可以是柔性的合成材料构成。在基底 1 上首先沉积有透明的下层 2。 0039 下层2的沉积在实施例中由氧化硅构成并且用燃烧CVD方法借助在大气压下运行 的等离子燃烧器进行。 0040 为了覆层， 含碳氢化合物的、 极易燃的并且富含能量的工作气体与前体混合地被 输送给等离子燃烧器并且在那里被点燃成等离子束。 在等离子束中工作气体被分解以提供 反应产物， 例如用于氧化的氧气， 并且激发并加速前体， 从而使部分离子化的原子和分子的 束对准基底并且在形成待施加的层材料的情况下在基底上沉积成层。 在实施例中进行氧化 硅 SiOx 的沉积， 对此例如六甲基二硅氧烷 (HMDSO) 是公知的前体。由丙烷和甲。
33、烷形成混合 物充当工作气体。 0041 以此方式在化学计量或亚化学计量的氧化下沉积成密实的 SiOx 层， 其无需进一 步处理就具有所期望的粗糙度。在丙烷 - 空气混合物的输送为 50l/min 并且相距基底的燃 烧器间距为 20mm 的情况下， 可以直至 HDMSO 添加物为约 2ml/min 地沉积具有不断增加的粗 糙度的下层。从这个极限值起会发现积尘式沉积。 0042 在图 3 中示出可达到的 RMS 粗糙度 Rq 与层厚度 d( 两者都以 nm 为单位 ) 的关系。 0043 由于过程引导， 下层 2 在其表面上形成了具有在直至 500nm 的优选范围内的结构 大小的结构， 其中， 在。
34、此也指的是 RMS 粗糙度， 该粗糙度由于其从均方偏差来计算而具有比 结构的实际高度差更小的值， 这个值就是所谓的峰间值。 0044 下层 2 可以备选地为了实现其他或另外的功能， 例如光学和化学的功能， 也可以 两层地或具有其他子层地来实施， 其中， 子层也可以具有彼此不同的材料。 说 明 书 CN 103026493 A 8 6/7 页 9 0045 下层 2 的折射率和色散在实施例中处在基底 1 的区域内， 这个范围对于浮法玻璃 来说约为 1.5。通过下层 2 的材料组合， 在使用氧化硅、 氧氮化硅和氮化硅中的氧成分和氮 成分的情况下， 可以非常好地调整下层的所期望的折射率。因此对于绝缘。
35、的含硅的下层来 说， 折射率处在二氧化硅的从约1.46起的折射率直至氮化硅的约2.12的折射率的范围内。 0046 在下层2上沉积有用透明的导电材料制成的通常称为TCO层的电极层作为前电极 3。前电极 3 的沉积借助例如具有铝掺杂的氧化锌靶 (AZO) 在氩气下的溅射来进行。AZO 层 的厚度可以根据对太阳能电池的要求处在 300nm 至 1000nm 的范围内。前电极 3 以如下方 式来沉积， 即， 使其覆盖下层 2 的所有结构并且在此具有连续大致统一的厚度， 从而它同样 具有在下层 2 的表面结构范围内的表面结构。 0047 在图 4 中示出折射率 n( 实线 ) 和消光系数 k( 虚线 。
36、) 与在太阳光波谱范围内的波 长的关系。 分别通过各种不同的符号所标注的曲线分布示出对于借助铝掺杂达到的载流子 浓度的 2*1020cm3( 正方形 )、 4*1020cm3( 圆形 ) 和 6*1020cm3( 三角形 ) 的值。由随着载流子 浓度提高而提高的色散特性可知， AZO 前电极 3 的折射率也可以达到或甚至小于玻璃的值 范围。 0048 作为备选， 下层2的折射率与前电极3匹配， 从而在用也可以具有铝成分的氧化锌 构成的电极材料的情况下， 也可以依赖于覆层方法和电极层 3 的材料组成来调整出在 2.05 左右范围内的值。 0049 光敏的吸收层 4 直接连接在前电极 3 上， 该。
37、吸收层同样为了简化仅作为同质层示 出， 但是也可以多层地构造。吸收层 4 由非晶形或多晶体的硅构成。作为备选， 其它材料， 例如 CIS 或 CdTe 也是可行的。沉积借助合适的 PVD 或 CVD 方法进行， 这也可以与例如借助 激光或温度处理的结晶过程结合。吸收层 4 的表面同样具有表面粗糙度。 0050 另一个透明的电极层， 即背电极 5 与粗糙的吸收层 4 邻接。背电极 5 也由相符的 并且因此同样粗糙的 TCO 层构成。太阳能电池按照实施例背侧地通过反射性的金属的、 相 符沉积而成的例如由银或铝制成的覆盖层 6 封闭。作为备选， 覆盖层 6 也可以由例如着色 的白色的反射层构成。 0。
38、051 光陷阱系统在所示实施例中由结构化的下层2结合相符的前电极3并且结合在吸 收层 4 与背电极 5 之间的粗糙的分界面以及背电极 5 和反射性的覆盖层 6 形成。在吸收层 4、 TCO 层覆盖层 6 之间的粗糙的分界面产生穿过吸收层 4 出来的光线的散射。 0052 按照图 2 的太阳能电池具有类似的原理性结构， 在这种太阳能电池中基底 1 布置 在背对入射光 8 的背侧上。相同的组成部分用同一附图标记标示。层序在下文中又在入射 光的方向上进行说明， 这在制造层系统期间与在基底 1 上的沉积顺序镜像对称。 0053 太阳能电池的层系统在光入射侧上用保护层 7 来遮盖， 该保护层同时提供机械。
39、和 化学的保护并且可以实施为抗反射层。保护层由例如高度透明的氮化硅层构成。但其它的 透明的金属氧化物、 氮化物或氮氧化物、 半导体或半导体合金也是可行的。沉积用合适的 PVD 或 CVD 方法进行。 0054 在保护层 7 下方连接的是由 TCO 构成的前电极 3。沉积通过反应性溅射进行。在 前电极 3 上又接着吸收层 4， 如上面对图 1 所说明的那样。吸收层 4 在这个实施例中也沉积 有粗糙的表面， 从而接下来沉积成的前电极 3 和保护层 7 由于它们相符的层厚度而同样具 有表面结构化。在吸收层 4 上接着由透明的 TCO 构成的背电极 5。作为备选， 背电极 5 也可 说 明 书 CN 。
40、103026493 A 9 7/7 页 10 以是金属的。 0055 背电极5具有如下表面结构， 该表面结构由处在背电极5下方的、 表面结构化的下 层 2 和背电极 5 的大致均匀的层厚度来确定。下层 2 的表面结构的制造如上面对图 1 所说 明的那样实现， 从而就这方面来说参考上述阐释。下层 2 在实施例中同样透明地来实施， 并 且具有在 TCO 层范围内的折射率。下层 2 在实施例中双层地来实施， 以便相对玻璃基底 1 达到最优的阻挡效果。下层由作为扩散屏障的具有约 100nm 厚度的密实的第一氧化硅子层 2.1 和具有表面粗糙度为约 250nm 的第二氧化硅子层 2.2 构成。 0056。
41、 在光入射方向上来观察处在下方的基底 1 必须是不透明的。在当前实施例中， 基 底是吸收性的玻璃。作为备选也可以用其他基底， 例如反射性的金属。作为备选， 下层 2 也 可以不透明地构造， 由此基底 1 的反射特性或吸收特性不再重要。 0057 附图标记列表 0058 1 基底 0059 2 下层 0060 2.1、 2.2 下层的第一、 第二子层 0061 3 电极层， 前电极 0062 4 吸收层 0063 5 电极层， 背电极 0064 6 覆盖层 0065 7 保护层 0066 8 入射光 说 明 书 CN 103026493 A 10 1/2 页 11 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 103026493 A 11 2/2 页 12 图 3 图 4 说 明 书 附 图 CN 103026493 A 12 。