專利名稱：：太陽能電池用透明電極及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及太陽能電池用透明電極及其制造方法，更具體地涉及高質(zhì)量的太陽能電池用透明電極及其制造方法，該透明電極使透光率的下降最小化，顯著減小了電阻率，并且改善了表面粗糙度，由此提高了太陽能電池的效率，從而提供了高效的太陽能電池。
背景技術(shù)：
：導(dǎo)電性透明電極廣泛用于各種技術(shù)應(yīng)用，并且還被要求針對各個領(lǐng)域，特別是針對諸如太陽能電池和顯示部件這樣的領(lǐng)域，進行開發(fā)。如韓國專利申請Na2006-0053541中所公開的，提供高導(dǎo)電性和透光率的透明電極主要用在通過太陽光產(chǎn)生電的太陽能電池中，和將從襯底生成的光信號顯示到外部的顯示部件中。為此，通過用濺射將諸如ITO(銦錫氧化物)的導(dǎo)電材料淀積在諸如玻璃的絕緣基層上，來制造這種透明電極。具體地說，由于OLED(有機發(fā)光二極管)的特性，用在OLED中的透明電極要求導(dǎo)電材料層具有較低的電阻率和較高的平坦度。這里，因為OLED層很薄，所以較高的平坦度比較低的電阻率更有必要。然而，對于用在太陽能電池中的透明電極，光電轉(zhuǎn)換效率是最關(guān)鍵的。因此，由于該應(yīng)用領(lǐng)域的特性，所以導(dǎo)電材料同時具有低電阻率和高透光率是必要的。為了開發(fā)高效太陽能電池，淀積在透明基層上的導(dǎo)電材料層應(yīng)當(dāng)具有較低的電阻率和較低的表面粗糙度，同時提供較高的透光率。然而，常規(guī)非晶ITO在具有高平坦度的同時還具有高電阻率。同時，盡管多晶ITO相比于非晶ITO具有更低的電阻率，但是其電阻率仍然較高。此外，多晶ITO的表面非常粗糙。因此，非常需要開發(fā)出這樣的透明電極的制造方法，其使用韓國專利申請No.2006-0053541中公開的新開發(fā)的金屬氧化物或已有的金屬氧化物，并利用已有的淀積裝備，維持了與常規(guī)透明電極類似的透光率，并且顯著減小了電阻率并改善了表面粗糙度
發(fā)明內(nèi)容技術(shù)問題因此，本發(fā)明的一方面是提供高質(zhì)量的太陽能電池用透明電極及其制造方法，該透明電極使透光率的下降最小化，顯著減小了電阻率，并且改善了表面粗糙度，由此提高了太陽能電池的效率，從而提供了高效的太陽能電池。本發(fā)明的其它方面和/或優(yōu)點將在下面的描述中被部分闡述，并且部分將從描述中顯而易見，或者可以通過本發(fā)明的實踐來獲知。技術(shù)方案通過提供一種在太陽能電池中應(yīng)用的透明且導(dǎo)電的透明電極來實現(xiàn)本發(fā)明的前述和/或其他方面，所述透明電極包括透明基層；形成在所述透明基層上的第一多晶透明金屬氧化物層；形成在所述第一多晶透明金屬氧化物層上的金屬層；以及形成在所述金屬層上的第二多晶透明金屬氧化物層。還通過提供一種太陽能電池來實現(xiàn)本發(fā)明的前述和/或其他方面，所述太陽能電池包括所述用于太陽能電池的透明電極，和面對所述透明電極的對置電極。還通過提供一種用于太陽能電池的透明電極的制造方法來實現(xiàn)本發(fā)明的前述和/或其他方面，所述制造方法包括提供透明基層；在所述透明基層上形成第一多晶透明金屬氧化物層；在所述第一多晶金屬氧化物層上形成金屬層；以及在所述金屬層上形成第二多晶透明金屬氧化物層。有益效果如上所述，本發(fā)明提供了用于太陽能電池的透明電極、包括該透明電極的太陽能電池以及該透明電極的制造方法，這使透光率的降低最小化，顯著減小了電阻率并改善了表面粗糙度，由此提高了太陽能電池的效率，從而提供了高效的太陽能電池。根據(jù)以下結(jié)合附圖對實施方式的描述，本發(fā)明的上述和/或其他方面將變得清楚，并且更容易理解，在附圖中圖1是根據(jù)本發(fā)明示例性實施方式的透明電極的橫截面視圖2是采用根據(jù)本發(fā)明的透明電極的染料敏化(dye-sensitized)太陽能電池的橫截面視圖3是通過掃描顯微鏡捕獲到的根據(jù)本發(fā)明的用于太陽能電池的透明電極的表面；以及圖4是通過掃描顯微鏡到的根據(jù)對比實施方式的透明電極的表面。具體實施例方式下面，將參照附圖來描述本發(fā)明的示例性實施方式，其中，相同的標(biāo)號指代相同的部件，并且必要時將避免重復(fù)的描述。下面將詳細(xì)描述本發(fā)明。本發(fā)明涉及用于太陽能電池的透明電極，該透明電極是透明且導(dǎo)電的。該透明電極包括透明基層10、形成在透明基層10上的第一多晶透明金屬氧化物層20、形成在第一多晶透明金屬氧化物層20上的金屬層30以及形成在金屬層30上的第二多晶透明金屬氧化物層40。一般來說，太陽能電池包括通過其入射太陽光的透明電極，和面對該透明電極的對置電極。透明電極應(yīng)當(dāng)透明且導(dǎo)電以使電流能在其中流動。因此，該透明電極是用導(dǎo)電材料制造的。如果透明電極材料包括絕緣材料，則將導(dǎo)電材料涂覆在該絕緣材料上。根據(jù)本發(fā)明，如圖1中所示，透明電極包括透明基層10、形成在透明基層IO上的第一多晶透明金屬氧化物層20、形成在第一多晶透明金屬氧化物層20上的金屬層30以及形成在金屬層30上的第二多晶透明金屬氧化物層40。根據(jù)本發(fā)明，通過使用具有較低電阻率的金屬來使導(dǎo)電材料層的導(dǎo)電性最大化。因為在金屬層30上、下形成有氧化物層20和40以再次反射金屬反射光，艮卩，6金屬層30夾在氧化物層20和40之間以最小化由于引入金屬層30而造成的透光率的降低，所以可以制造高導(dǎo)電性的多個層。透明基層IO可以包括在太陽能電池中采用的各種已知透明材料，例如，絕緣體或?qū)w。優(yōu)選地，透明基層10包括具有結(jié)構(gòu)和化學(xué)穩(wěn)定性的玻璃。氧化物層20形成在透明基層10上，以對透明基層10提供高導(dǎo)電性，提供用于在其上形成金屬層30的表面，并防止金屬層30進入透明基層10中。氧化物層20形成第一多晶透明金屬氧化物層20，該第一多晶透明金屬氧化物層20包括晶體而非非晶。該透明金屬氧化物可以包括透明且導(dǎo)電的各種已知金屬氧化物。更具體地說，該透明金屬氧化物可以包括例如含摻雜物銻或氟的錫氧化物、含摻雜物鋁或鉀的鋅氧化物、含摻雜物錫的ITO或者日本專利首次公開No.2004-43851的晶體In-W-O。優(yōu)選地，該透明金屬氧化物可以包括廣泛使用、便利且導(dǎo)電性高的ITO或FTO，更優(yōu)選地可以包括ITO。即，由于引入金屬層30而作為防反射層的透明金屬氧化物層(膜)包括廣泛用于已有透明導(dǎo)電層的ITO。ITO層在可見光范圍內(nèi)提供高透光率，同時還具有低電阻率。此外，通過控制淀積條件，ITO層具有良好的表面平坦度和高折射率。因此，當(dāng)隨后形成金屬層30時，即使ITO層很薄，它也不會破裂，而仍然是連續(xù)的。此外，電阻率降低。因此，ITO層適合于用作金屬層30的防反射層。此外，第一多晶透明金屬氧化物層20影響旋光性以提高透光率，防止襯底材料的漫射，并用作影響金屬初始核生成的成核改性層，并且在確定整個夾層結(jié)構(gòu)的平坦度方面起關(guān)鍵作用?？梢酝ㄟ^各種已知的淀積方法，例如真空淀積、離子注入、濺射、施加液體的方法，來形成ITO透明金屬氧化物層，以形成透明導(dǎo)電層。優(yōu)選地，通過濺射來形成ITO透明金屬氧化物層，以控制厚度并且便于使用。在這種情況中，ITO透明金屬氧化物層應(yīng)當(dāng)包括多晶體，以降低電阻率，并防止金屬層30和氧化物層20與40的擴散與耦合。一般來說，將非晶ITO退火成多晶體。優(yōu)選地，第一多晶透明金屬氧化物層20的厚度在250埃到800埃的范圍內(nèi)，以保證足夠的透光率，并通過在不損害透光率的范圍內(nèi)形成金屬層30來提高導(dǎo)電性。在這種情況中，表面粗糙度未劣化。因為多晶ITO具有各向異性，其在方向(400)上具有快速結(jié)晶生長率，所以表面粗糙度變差并且透光率降低，或者如果多晶體生長得太多，則金屬層30變厚。因此，第一多晶透明金屬氧化物層20的厚度優(yōu)選地在前述范圍內(nèi)。如圖1中所示，金屬層30形成在第一多晶透明金屬氧化物層20上。因為金屬層30顯著減小了透明基層10的導(dǎo)電材料的電阻率，所以就導(dǎo)電性而言，金屬層越厚越好。然而，如果金屬層30太厚，則透明電極的透光率降低。因此，金屬層30的厚度優(yōu)選地最大為500埃，更優(yōu)選地為50埃到150埃，最優(yōu)選地為IOO埃左右，以保證足夠的導(dǎo)電性和透光率。畢竟，大部分導(dǎo)電性通過金屬層30來實現(xiàn)，因此，金屬層30應(yīng)該是平坦、完整且連續(xù)的。金屬層30可以包括高導(dǎo)電性的各種已知金屬。優(yōu)選地，金屬層30包括從包括銀(Ag)、銀合金、鉑(Pt)、鉑合金、金(Au)、金合金、銅(Cu)、銅合金以及它們的混合物(合金)的組中選擇的至少一種材料，該材料是高導(dǎo)電性的并且易于淀積。更優(yōu)選地，金屬層30包括從包括銀(Ag)、鉑(Pt)、金(Au)、銅(Cn)以及它們的混合物(合金)的組中選擇的至少一種材料，最優(yōu)選地，包括高導(dǎo)電性的銀(Ag)。如果金屬層30包括高導(dǎo)電性的銀且吸收較少的可見光，則用于太陽能電池的透明電極在具有多層結(jié)構(gòu)的情況下有足夠的透光率。金屬層30可以通過各種已知的淀積方法來形成，優(yōu)選地通過濺射來形成，從而無困難地制造金屬層30，并調(diào)整其厚度。優(yōu)選地，通過室溫淀積工藝而不加熱基層來形成金屬層30，以抑制第一多晶金屬氧化物層20的粗糙化以及金屬與金屬氧化物之間的相互作用，并降低電阻率。因為金屬層30薄并且可以用作化學(xué)雜質(zhì)，所以第二多晶透明金屬氧化物層40可以通過與形成第一多晶透明金屬氧化物層20相同的方法形成在金屬層30上，由此保護并包含金屬層30。第二多晶透明金屬氧化物層40在光學(xué)上用作防反射層，并提高透光率且保護金屬層30。第二多晶透明金屬氧化物層40可以包括多晶體，以提高導(dǎo)電性。要求第二多晶透明金屬氧化物層40具有平坦的表面，以隨后無困難地形成其他層并保證透光率。優(yōu)選地，第二多晶透明金屬氧化物層40的厚度在250埃到800埃的范圍內(nèi)，以不降低表面粗糙度，并保證透光率。此外，本發(fā)明提供包括根據(jù)本發(fā)明的透明電極的太陽能電池。該太陽能電池包括用于該太陽能電池的透明電極，和面對該透明電極的對置電極。該太陽能電池包括具有太陽光入射其中的透明電極的各種已知太陽能電池。例如，該太陽能電池包括硅型太陽能電池、染料敏化太陽能電池等。前述太陽能電池的結(jié)構(gòu)在本領(lǐng)域是已知的，因此，將省略其詳細(xì)描述。圖2例示了包括根據(jù)本發(fā)明的透明電極的染料敏化太陽能電池。如圖中所示，該太陽能電池包括透明電極和對置電極(70+80+卯)(含鉑的催化劑金屬層70、導(dǎo)電涂覆層80和作為該對置電極的基底的玻璃層90)，該透明電極具有i)透明基層10、ii)包括第一多晶透明金屬氧化物層20、金屬層30和第二多晶透明金屬氧化物層40的導(dǎo)電層(20+30+40)。同時，染料敏化太陽能電池還可以包括包含染料的多孔層50，和形成在多孔層50上的電解質(zhì)層60。此外，本發(fā)明提供用于太陽能電池的透明電極的制造方法。根據(jù)本發(fā)明的用于太陽能電池的透明電極的制造方法包括提供透明基層的操作，在該透明基層上形成第一多晶透明金屬氧化物層的操作，在該第一多晶透明金屬氧化物層上形成金屬層的操作，以及在該金屬層上形成第二多晶透明金屬氧化物層的操作。透明基層10、透明金屬氧化物層20與40以及金屬層30的材料如上所述。優(yōu)選地，透明金屬氧化物層20與40包括ITO，而金屬層30包括銀(Ag)?？梢栽诨鶎?0處于室溫時形成金屬層30,由此降低電阻率并制造高效的太陽能電池。可以通過將非晶ITO退火成多晶體，來形成ITO層。更優(yōu)選地，在基層被加熱至200士5(TC時形成ITO層。在這種環(huán)境下，ITO層無困難地被制造，恰當(dāng)?shù)厣L，從而保證了合適的粗糙度。形成透明金屬氧化物層20與40和金屬層30的方法可以包括各種已知方法，優(yōu)選地，包括如上所述的真空濺射淀積方法。優(yōu)選地，金屬層30的厚度最大為500埃，更優(yōu)選地為50埃到150埃。第一多晶透明金屬氧化物層20的厚度為250埃到800埃，而第二多晶透明金屬氧化物層40的厚度為250埃到800埃。為了進一步減小與多晶金屬氧化物層20與40對應(yīng)的電阻率，在前述制造處理之后優(yōu)選地對整個透明電極進行退火。因此，晶粒邊界處的電阻可以降低，并且電阻率可以減小。退火條件可以包括已知的退火條件。在220士5(TC處將ITO金屬氧化物加熱30分鐘到2小時，以抑制粒度的粗糙化和表面反應(yīng)，并降低電阻率。下面，將描述本發(fā)明的示例性實施方式和對比實施方式。這些實施方式例示了本發(fā)明，但是并不限制本發(fā)明的范圍。[表]<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>如表2中所示，與根據(jù)對比實施方式的透明電極相比較，根據(jù)示例性實施方式1和2的透明電極具有低得多的表面電阻和電阻率，并使導(dǎo)電性得到了更大的提高。此外，根據(jù)示例性實施方式1和2的透明電極幾乎沒有損失透光率，并改善了表面粗糙度。如圖3中所示，根據(jù)示例性實施方式1的透明電極具有晶粒未粗糙化的精細(xì)結(jié)構(gòu)，而根據(jù)對比實施方式的透明電極具有更大的晶粒和更高的粗糙度值。[表]<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的一些示例性實施方式，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將意識到，可以在不偏離本發(fā)明的原理和精神的情況下，對這些示例性實施方式作出改變，本發(fā)明的范圍在所附權(quán)利要求書及其等同物中限定。工業(yè)應(yīng)用如上所述，本發(fā)明提供了用于太陽能電池的透明電極、包括該透明電極的太陽能電池以及該透明電極的制造方法，這使透光率的降低最小化，顯著減小了電阻率并改善了表面粗糙度，由此提高了太陽能電池的效率，從而提供了高效的太陽能電池。權(quán)利要求1、一種在太陽能電池中應(yīng)用的透明且導(dǎo)電的透明電極，所述透明電極包括透明基層；形成在所述透明基層上的第一多晶透明金屬氧化物層；形成在所述第一多晶透明金屬氧化物層上的金屬層；以及形成在所述金屬層上的第二多晶透明金屬氧化物層。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的透明電極，其中，所述金屬層是從包括銀、鉑、金、銅以及它們的混合物或合金的組中選擇的至少一種，而所述透明金屬氧化物層包括銦錫氧化物或氟錫氧化物。3、根據(jù)權(quán)利要求l所述的透明電極，其中，所述金屬層的厚度最大為500埃。4、根據(jù)權(quán)利要求3所述的透明電極，其中，所述第一多晶透明金屬氧化物層的厚度在250埃到800埃的范圍內(nèi)，所述金屬層的厚度在50埃到150埃的范圍內(nèi)，而所述第二多晶透明金屬氧化物層的厚度在250埃到800埃的范圍內(nèi)。5、根據(jù)權(quán)利要求l所述的透明電極，其中，所述金屬層是通過室溫淀積工藝來制造的。6、一種太陽能電池，所述太陽能電池包括根據(jù)權(quán)利要求1到5中的一項所述的太陽能電池用透明電極，和面對所述透明電極的對置電極。7、根據(jù)權(quán)利要求6所述的太陽能電池，所述太陽能電池還包括置于所述透明電極與所述對置電極之間的電解質(zhì)層和含染料的多孔層。8、一種太陽能電池用透明電極的制造方法，所述制造方法包括提供透明基層；在所述透明基層上形成第一多晶透明金屬氧化物層；在所述第一多晶透明金屬氧化物層上形成金屬層；以及在所述金屬層上形成第二多晶透明金屬氧化物層。9、根據(jù)權(quán)利要求8所述的制造方法，所述制造方法還包括在前述操作之后，對所述太陽能電池用透明電極進行退火。10、根據(jù)權(quán)利要求9所述的制造方法，其中，所述透明金屬氧化物包括銦錫氧化物，并且對所述透明電極進行退火的操作包括在220士5(TC對所述透明電極進行熱處理達30分鐘到2小時。11、根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的制造方法，其中，所述透明金屬氧化物層和所述金屬層是通過真空濺射淀積法來形成的。12、根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的制造方法，其中，所述透明金屬氧化物包括銦錫氧化物，并且所述金屬層包括銀，且是在所述基層處于室溫時形成的。13、根據(jù)權(quán)利要求12所述的制造方法，其中，所述銦錫氧化物層是在所述基層加熱至200土5(TC時形成的。14、根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的制造方法，其中，所述第一多晶透明金屬氧化物層的厚度在250埃到800埃的范圍內(nèi)，所述金屬層的厚度在50埃到150埃的范圍內(nèi)，而所述第二多晶透明金屬氧化物層的厚度在250埃到800埃的范圍內(nèi)。全文摘要本發(fā)明涉及太陽能電池用透明電極及其制造方法，更具體地涉及要在太陽能電池中應(yīng)用的透明且導(dǎo)電的透明電極及其制造方法，所述透明電極包括透明基層、形成在所述透明基層上的第一多晶透明金屬氧化物層；形成在所述第一多晶透明金屬氧化物層上的金屬層、以及形成在所述金屬層上的第二多晶透明金屬氧化物層。因此，根據(jù)本發(fā)明的透明電極使透光率的降低最小化，顯著減小了電阻率，并且改善了表面粗糙度，由此提高了太陽能電池的效率，從而提供了高效的太陽能電池。文檔編號H01L31/042GK101622721SQ200880006542公開日2010年1月6日申請日期2008年2月21日優(yōu)先權(quán)日2007年2月28日發(fā)明者李鐘燦,裵鎬基,金鐘福申請人:東進世美肯株式會社