[发明专利]用于聚合物基底上柔性光电装置的多层薄膜后接触系统

说明书

相关应用的交叉引用

该美国非临时专利申请要求于2011年8月10日在美国专利和商标局提交的第61/522,209号美国临时专利申请的权益，该美国临时专利的全部内容通过参考并入本文。

技术领域

本发明涉及光电模块以及制造光电模块的方法，并且更具体地，涉及这样的光电模块以及制造光电模块的方法，其中，模块中的机械变形被大幅度减少或消除。

背景技术

一种类型的柔性光电（PV）模块被形成为聚合基底上的薄膜装置。这种装置的示例为铜-铟-镓-硒（CIGS）装置。CIGS装置带来在薄膜沉积过程、装置构图以及最终组装/包装方面的很多挑战。聚合物基底具有十分重要的意义，因为该材料的高温变化足以容纳CIGS处理，同时该材料保持其介电质性能，其介电性能使得能够在无需任何额外的绝缘薄膜的情况下进行单片集成。

柔性CIGS装置的基本挑战在于在CIGS p型吸收层的沉积之前将金属背接触部沉积至聚合物上。该背接触部与CIGS进行欧姆接触，并且允许电流流过该装置并通过互连来收集到附接至电负载的导线。因而，通常为金属层的该背接触部，必须在装置处理之前和之后都保持高导电率。该背接触部还必须能在用于后继薄膜沉积步骤的沉积环境中存在。

发明内容

根据第一方面，提供了用于光电元件的聚合物基底和背接触结构。该结构包括聚合物基底，聚合物基底具有装置侧以及和装置侧相对的背侧，其中，光电元件可位于装置侧。电介质层在聚合物基底的背侧形成。金属结构在聚合物基底的装置侧形成。

根据另一方面，提供了光电元件。该光电元件包括CIGS光电结构以及具有装置侧以及和装置侧相对的背侧的聚合物基底，其中，CIGS光电结构可位于装置侧。电介质层在聚合物基底的背侧形成。金属结构在聚合物基底的装置侧形成，位于聚合物基底与CIGS光电结构之间。

附图说明

如附图中所示，上述特点和优点以及其他特点和优点将在对优选方面的更具体描述中变得显而易见，在附图中，在所有不同视图中，相同标号指相同部分。附图不一定按比例。为了清晰，附图中的区域和层的厚度可夸大。

图1包括在基于真空的溅射Mo沉积过程中作为氩压力函数的Mo内应力的图。

图2包括根据一些例示性实施方式的、用于聚合物上柔性单片集成CIGS光电装置的背接触部的示意性剖视图，其中，聚合物采用多金属层多作为顶部接触层，并且采用氧化物作为背侧涂层。

图3包括根据一些例示性实施方式的、电介质-聚合物-金属-Mo-CIGS堆结构的图像。

具体实施方式

对于CIGS装置，钼（Mo）一直是用于背接触部的材料的通常选择，无论基底如何。虽然能够采用DC溅射或其它薄膜沉积方法以直接方式来沉积Mo，但是随溅射可能出现的大范围应力状态的可特别使柔性基底上的沉积复杂化，尤其是那些未表现出显著刚度的那些基底，诸如聚合物。不同于膜应力可容易地由基底承担的刚性基底，膜应力可对柔性基底，尤其是由聚合物制成的基底的寿命、表面拓扑结构和物理性能具有显著影响。与CIGS层堆的半导体和金属相比，此类基底虽然表现出允许单片集成的优异介电性能，但是通常也表现出高且不一致的热膨胀系数。因而，存在结合内应力的外源应力，可使这些柔性基底弯曲、起皱、扭曲以及以其他方式减少这些柔性基底的完整性。另外，背接触部的电学和力学性能还影响装置性能和黏附。

图1包括在基于真空的溅射Mo沉积过程中作为氩压力函数的Mo内应力的图。因而，在背接触部沉积步骤中期待内应力和外源应力的谨慎平衡以提供可行的柔性光电装置。沉积的方法、沉积压力、速度、幅片前进处理气体、幅片前进速度以及通过数量是进行平衡以为装置提供最佳后解除层的所有变量。

根据本公开，在背接触部中使用两种或更多种不同金属的多层方法被用来代替沉积于高温聚合物基底两侧上的现有Mo膜。根据本公开，聚合物基底可以是例如聚酰亚胺、聚苯并双恶唑（PBO）、绝缘金属箔或其他这种用于柔性的、单片集成的CIGS模块的材料，其中，CIGS模块采用高温CIGS沉积过程，诸如多源蒸发。与在聚合物的两侧上都采用Mo膜以平衡该过程应力并伴随后继的CIGS、CdS和TCO沉积的现有过程不同，根据一些例示性实施方式，采用在聚合物基底的背侧上的电介质膜、施加至聚合物的前侧的具有初高导电率且低模量、低成本的金属薄膜层（例如，铝（Al））以及随后在铝膜层之上Mo薄盖来形成应力平衡的背接触部。Mo可在添加或不添加氧气的情况下设置在Al上。