通過氧化來構建可氧化材料層的方法以及具有所構建的覆層的基板技術

本發明專利技術涉及用于構建可氧化材料層的方法。在所述方法中，利用至少一個氧化步驟使設置于基板上的至少一個可氧化材料層經歷局部氧化。在所述局部氧化的情況中，對所述可氧化材料層中的至少一個選擇區域進行氧化，以使得所述可氧化材料層在所述氧化之后通過在整個層厚上延伸的至少一個氧化區而被細分成相互電絕緣的區域。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及一種用于構建可氧化材料層的方法。根據該方法，利用至少一個氧化步驟使設置于基板上的至少一個可氧化材料層經歷局部氧化。在該局部氧化的情況下，對所述可氧化材料層中的至少一個選擇區域進行氧化，以使得該層在氧化之后通過在整個層厚上延伸的至少一個氧化區而被細分成相互電絕緣的區域。此外，本專利技術還涉及具有所構建的覆層的基板。所述基板因此具有如下的可氧化材料層：其通過至少一個氧化區而被局部地細分成相互電絕緣的至少兩個區域。
技術介紹
作為層材料而言，特別是作為太陽能電池的接觸材料而言，鋁在各種應用中具有許多優點，例如：與p型硅和n型硅都能形成良好的電接觸、具備良好的反射特性、具有高的電導率值、以及具有低的材料價格。能夠通過氣相沉積工藝以相對簡單的步驟將鋁涂敷到基板(例如，太陽能電池)的整個表面上。這樣的工藝例如已經被用在BC太陽能電池(背接觸型太陽能電池；back-contactsolarcell)中。相對于最常生產的具有前側鍍層金屬和背側鍍層金屬的太陽能電池，全部鍍層金屬被形成于電池背側上的BC太陽能電池具有重要的效率優點。由于沒有前側觸點，所以顯然更多的光能夠被用來生成電流。23.6％的太陽能電池效率和21.2％的模塊效率已經證明了該電池構思的潛能和工業用途(請參見D.D.Smith,P.J.Cousins,A.Masad,“GenerationIIIHighEfficiencyLowerCostTechnology:TransitiontoFullScaleManufacturing”,PhotovoltaicSpecialistsConference(PVSC),38thIEEE,2012)。在這個應用中，而且在其它應用中，必須構建各金屬層以實現例如p型和n型區域的分離。關于BC太陽能電池，迄今為止只有一種構建方法已經證明了它的價值，該構建方法也被披露于專利文獻US7,388,147中。對于這個方法，電鍍保護漆(electroplatingprotectivevarnish)和蝕刻工藝都是必要的。概括地說，首先，制備由三個PVD層(例如鋁、鈦-鎢、銅)制成的層疊體。在PVD銅層上，制備電鍍保護漆，以便更多的銅能夠以電鍍的方式(galvanically)局部生長。在制作了由錫或銀制成的保護層之后，除去上述電鍍保護漆，并且用于將未電鍍區域中的那些PVD層除去的額外蝕刻步驟是必要的。這些鍍層金屬形成工藝是相對復雜且昂貴的。因為昂貴的生產成本，所以只有少數的商家打算使用BC太陽能電池的電池構思。在以前已知的其中要將鋁層氧化(陽極氧化(anodising)工藝)的應用中，氧化僅淺淺地發生，這樣該鋁層的僅僅一部分被氧化從而形成氧化鋁。鋁層仍保留于所形成的氧化鋁層下面的這個事實導致了層與層之間很好的貼合。該工藝一般用于使天然氧化物層的厚度增加的目的，以便實現特定的物理特性。一個特性是表面的電絕緣效果，因為這個效果，所以被氧化的鋁表面被用作電容器和整流器(currentrectifier)中的電介質。在標準的陽極氧化工藝的情況下，鋁層僅僅在它的表面上被氧化，以便使該表面具有耐性。于是，為了產生足夠厚的且具有足夠耐性的氧化鋁層，必須采用相對較長的工藝時間。主要地，該標準的陽極氧化工藝被用來處理飛機構造中的鋁部件和用來對家居用品及家具進行最后的表面處理。專利文獻US4936957A披露了陽極氧化工藝在硅晶片上的使用。這里，鋁層在整個表面上被執行陽極氧化，以便產生該晶片的絕緣層。因而，鋁層并非完全地被全部氧化。此外，使用了多步驟工藝，這會造成各種不同的氧化鋁層(硬陽極氧化鋁/軟陽極氧化鋁)。專利文獻DE2540301A1中披露了在半導體
中的另一種應用。這里，將鋁層淺淺地氧化(不是在整個層厚上完全地氧化)，以便改善涂敷在鋁層上的第二金屬層的貼合。然而，通過這樣的手段，沒有實現金屬性區域彼此之間的電絕緣。
技術實現思路
鑒于
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的情形，本專利技術的目的是指出一種用于構建可氧化材料層的快速且經濟的方法。這個目的是通過本專利技術的具有權利要求1中的特征的方法和本專利技術的具有權利要求17中的特征的基板而被實現的。本專利技術的從屬權利要求進而代表著有利的發展。因此，根據本專利技術，指明了一種用于構建可氧化材料層的方法。通過該方法，利用至少一個氧化步驟使設置于基板上的至少一個可氧化材料層經歷局部氧化。在所述局部氧化的情況下，對所述可氧化材料層中的至少一個選擇區域進行氧化，以使得所述可氧化材料層在所述氧化之后通過在整個層厚上延伸的至少一個氧化區而被細分成相互電絕緣的區域。本專利技術的特征在于，所述可氧化材料層的構建是通過在整個層厚上的局部氧化而被實施的。因此，可以確保所述可氧化材料層在所述氧化之后通過在整個層厚上延伸的至少一個氧化區而被細分成相互電絕緣的區域。根據本專利技術，實現了下列效果：與
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中所說明的那些方法比較而言，本專利技術要求保護的方法代表著明顯更簡單、更快且更經濟的用于構建可氧化材料(例如，鋁)層的工藝。能夠無需采用昂貴的掩模遮蔽工藝和復雜且危險的激光工藝，這相對于
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中已知的方法而言就代表著顯著的優勢。此外，本專利技術的方法所要求的化學品是便宜的、批量生產的化學品，由此，又提供了重要的成本優勢。此外，對于本專利技術的方法，可以想到的是在工廠工程(plantengineering)方面的相對簡單的技術實施方案。所述方法的一個優選變型提供了如下特征：所述氧化是電化學氧化、鉻化(chromatising)或磷化(phosphatising)。根據本專利技術的方法可以特征在于：在最后一個氧化步驟之后而被產生的所述氧化區具有可氧化材料的氧化層或由可氧化材料的氧化層構成。所述氧化層的層厚優選為0.01μm至10μm，特別優選為0.1μm至2μm，更特別為0.3μm至1μm。能夠將所述可氧化材料層氧化成使得所述至少一個氧化區的寬度為100μm以下，優選為10μm至100μm，特別優選為30μm至100μm。根據本專利技術，所述可氧化材料層的所述氧化是利用氧化介質和用于計量所述氧化介質的計量裝置而被實施的。由此，在所述氧化過程中，所述氧化介質與所述計量裝置和所述可氧化材料層這兩者都接觸。此外，在所述計量裝置與所述可氧化材料層之間施加電壓，特別地1V至100V的電壓，優選地10V至60V的電壓，特別優選地12V至30V的電壓，借此電壓而引起經過所述氧化介質的電荷輸運。通過這樣做，最終實現了本專利技術的所述可氧化材料層的所述氧化。此外，優選的是，所施加的本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于構建可氧化材料層的方法，在所述方法中，利用至少一個氧化步驟使設置于基板上的至少一個可氧化材料層經歷局部氧化，在所述局部氧化的情況下，對所述可氧化材料層中的至少一個選擇區域進行氧化以使得所述可氧化材料層在最后一個氧化步驟之后通過在整個層厚上延伸的至少一個氧化區而被細分成相互電絕緣的區域，其特征在于，所述可氧化材料層的所述氧化是利用氧化介質和用于計量所述氧化介質的計量裝置而被實施的，在所述氧化過程中所述氧化介質既與所述計量裝置接觸又與所述可氧化材料層接觸，并且所述計量裝置與所述可氧化材料層之間被施加1V至100V的電壓，憑借所述電壓而引起流過所述氧化介質的電流。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2013.09.26 DE 102013219342.41.一種用于構建可氧化材料層的方法，在所述方法中，利用至少一個氧化步驟使設置
于基板上的至少一個可氧化材料層經歷局部氧化，在所述局部氧化的情況下，對所述可氧
化材料層中的至少一個選擇區域進行氧化以使得所述可氧化材料層在最后一個氧化步驟
之后通過在整個層厚上延伸的至少一個氧化區而被細分成相互電絕緣的區域，
其特征在于，所述可氧化材料層的所述氧化是利用氧化介質和用于計量所述氧化介質
的計量裝置而被實施的，在所述氧化過程中所述氧化介質既與所述計量裝置接觸又與所述
可氧化材料層接觸，并且所述計量裝置與所述可氧化材料層之間被施加1V至100V的電壓，
憑借所述電壓而引起流過所述氧化介質的電流。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，在所述最后一個氧化步驟之后而被產生的
所述氧化區具有可氧化材料的氧化層或由可氧化材料的氧化層構成，所述氧化層的層厚優
選為0.01μm至10μm，特別優選為0.1μm至2μm，更特別為0.3μm至1μm。
3.根據權利要求1或2所述的方法，其特征在于，將所述可氧化材料層氧化成使得所述
至少一個氧化區的寬度為100μm以下，優選為10μm至100μm，特別優選為30μm至100μm。
4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，所施加的所述電壓和由此引起的流過所述
氧化介質的所述電流是脈沖式的。
5.根據權利要求1至4中任一項所述的方法，其特征在于，所述氧化介質是導電液體介
質，特別是粘性的導電液體介質，優選是氧化酸，特別優選是硫酸、磷酸、草酸或鉻酸。
6.根據權利要求1至5中任一項所述的方法，其特征在于，將印模用作所述計量裝置，所
述印模特別是由化學惰性的導電材料制成的印模，所述化學惰性的導電材料優選為鈦、不
銹鋼、鉑或鋁，所述計量裝置特別優選地代表著陰極。
7.根據權利要求6所述的方法，其特征在于，所述印模的表面具有網狀物，所述網狀物
特別地由化學惰性的導電材料制成，所述化學惰性的導電材料優選為鈦、不銹鋼、鉑或鋁，
所述印模優選地在所述氧化之前首先被浸入所述氧化介質中，以使得所述網狀物被所述氧
化介質潤濕且隨后所述印模通過將所述網狀物潤濕的所述氧化介質而與所述可氧化材料
層接觸。
8.根據權利要求6所述的方法，其特征在于，所述印模的表面具有網狀物，所述網狀物
特別地由化學穩定的不導電的開孔海綿或者氈制成，所述海綿優選地由海綿橡膠、乳膠泡
沫或PUR泡沫構成，所述印模優選地在所述氧化之前首先被浸入所述氧化介質中，以使得所
述網狀物吸取所述氧化介質且隨后使所述印模與所述可氧化材料層接觸。
9.根據權利要求6所述的方法，其特征在于，所述印模的表面具有網狀物，所述網狀物
作為對所述氧化介質有耐性的密封部，所述網狀物優選地由三元乙丙橡膠構成，所述氧化
介質在所述氧化之前首先被涂敷到所述可氧化材料層上，隨后使所述印模與所述可氧化材
料層接觸，由此，對所述氧化介質有耐性的所述密封部從所述可氧化材料層的不要被氧化
的區域中取代所述氧化介質。
10.根據權利要求6所述的方法，其特征在于，所述印模的表面具有網狀物，所述網狀物
作為對所述氧化介質有耐性的密封部，所述網狀物優選地由三元乙丙橡膠構成，在所述氧
化之前首先使所述印模與所述可氧化材料層接觸，且隨后通過設置于所述印模內的通道將
所述氧化介質涂敷到所述可氧化材料層的要被氧化的區域上。
11.根據權利要求1至5中任一項所述的方法，其特征在于，所述計量裝置是導電噴嘴，
所述氧化介質能夠通過所述...

【專利技術屬性】
技術研發人員：馬賽厄斯·坎普，約納斯·巴爾奇，馬庫斯·格拉特撒，
申請(專利權)人：弗勞恩霍夫應用研究促進協會，
類型：發明
國別省市：德國;DE