專(zhuān)利名稱：用于生產(chǎn)具有彩色干涉過(guò)濾器層的基材的方法、包含彩色干涉過(guò)濾器層的所述基材、所述 ...的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于生產(chǎn)具有彩色干涉過(guò)濾器層的基材的方法、包含彩色干涉過(guò)濾器層的所述基材、所述基材作為彩色太陽(yáng)能電池或作為彩色太陽(yáng)能模塊或作為其構(gòu)件的應(yīng)用以及包括至少兩個(gè)所述基材的陣列。由于可預(yù)見(jiàn)的傳統(tǒng)能源如石油和煤炭的枯竭以及危害氣候的燃燒產(chǎn)物如二氧化碳造成的日益增長(zhǎng)的溫室效應(yīng)，所謂的可再生能源正變得日益重要。太陽(yáng)能收集器和光伏太陽(yáng)能模塊均屬于其中。太陽(yáng)能收集器和光伏太陽(yáng)能模塊通常都有非常暗的視覺(jué)外觀。對(duì)于晶體硅太陽(yáng)能模塊，最多通過(guò)所使用的硅有條件地獲得非常不均勻的藍(lán)色變色。此限制導(dǎo)致迄今在安裝這種太陽(yáng)能模塊時(shí)巨大的妥協(xié)。例如，在德國(guó)明確規(guī)定具有紅色屋面瓦面的文物保護(hù)的建筑物不允許安裝太陽(yáng)能模塊。鑒于此種限制，迄今并不缺乏嘗試來(lái)提高太陽(yáng)能模塊的應(yīng)用領(lǐng)域以使得不再為太陽(yáng)能模塊的技術(shù)給定的顏色而限定。但是，這種方法卻遇到了問(wèn)題，即，為能夠有效吸收太陽(yáng)光和獲得盡可能高的效率，通常將力爭(zhēng)獲得完全為黑色的太陽(yáng)能模塊。例如用具有基于CIS-，CIGS-和CIGSSe-吸收材料的薄層太陽(yáng)能電池獲得了這種黑色太陽(yáng)能模塊。彩色太陽(yáng)能模塊目前只能以復(fù)雜的方法或間接的方法獲得。 例如將彩色玻璃用于太陽(yáng)能模塊的外玻璃。此玻璃通常作為太陽(yáng)能模塊上防止老化的外護(hù)層存在。但是這種玻璃的設(shè)色反射光很差。通常還必須容忍非常大的效率損失，因?yàn)榇蟛糠秩肷涔鉀](méi)有到達(dá)太陽(yáng)能模塊轉(zhuǎn)化光線的吸收層。此外，彩色平面玻璃制造成本高。作為替代，人們嘗試在外保護(hù)玻璃層和轉(zhuǎn)化光線的吸收層之間安裝一層彩色薄膜。但是這種系統(tǒng)的色彩效果類(lèi)似于使用著色玻璃板一樣差。與傳統(tǒng)的太陽(yáng)能模塊相比再度發(fā)現(xiàn)顯著的效率損失。配有彩色絲網(wǎng)印花的外保護(hù)玻璃被建議作為另一種替代。此方法也是成本高且導(dǎo)致顯著的效率損失。另外已知的是，例如在手表中，其數(shù)字表盤(pán)具有太陽(yáng)能電池，在此太陽(yáng)能電池上裝有單獨(dú)的干涉過(guò)濾器，以獲得彩色效果。這種做法總是導(dǎo)致至少一個(gè)額外的生產(chǎn)步驟，并且此外造成必須耗費(fèi)額外的材料。在W02009/042497 A2中描述了用于微電子機(jī)械系統(tǒng)(MEMS)的干涉儀調(diào)節(jié)器 (IM0D)，從光線入射面看，它包括保護(hù)層、電極層和吸收層以及一個(gè)所謂的光學(xué)共振層和一個(gè)反射體。所述共振層可以例如為包含空氣的空腔或者為導(dǎo)電或不導(dǎo)電材料層。通過(guò)在轉(zhuǎn)化光線的吸收層下安裝光學(xué)共振層以及反射體層應(yīng)該可以再次提高效率。根據(jù) W02009/085601 A2，描述于W02009/042497 A2中的光伏系統(tǒng)可以通過(guò)配備大量的二色性過(guò)濾器再次改善其效率。配有額外的干涉過(guò)濾器的太陽(yáng)能電池或模塊例如見(jiàn)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 的說(shuō)明書(shū)中。由EP 468 475 Al得知一種無(wú)定形氧化物薄膜，其主要由含鋯和硅的氧化物 (ZrSizOy)構(gòu)成，其中Si與Zr的原子比ζ為0.05彡ζ < 19，0與Zr的原子比y為 2. 1 < y < 40。用此種無(wú)定形氧化物薄膜應(yīng)該得到用于熱輻射反射玻璃的阻礙反射的表面覆層，它具有良好的化學(xué)耐受性以及機(jī)械耐磨損性，并因此具有良好的耐久性。根據(jù)DE 10 2004 005 050 Al可以借助于色彩選擇性干涉濾鏡來(lái)提高電流中輻射的能量轉(zhuǎn)化，所述濾鏡將太陽(yáng)輻射分解為不同的波長(zhǎng)范圍并光伏聚光至多個(gè)對(duì)不同光色最佳的半導(dǎo)體上。為此，將太陽(yáng)光借助于活動(dòng)布置的干涉鏡薄膜分為至少兩個(gè)光譜波長(zhǎng)范圍。另外，迄今人們最多還可以利用不同模塊類(lèi)型的本征色。但是在此種方法中，通常所希望的顏色決定了可使用的模塊系統(tǒng)。隨基于CdTe的薄層太陽(yáng)能電池而出現(xiàn)深綠色的色彩效果，隨玻璃基材上的無(wú)定形硅太陽(yáng)能電池出現(xiàn)深紫色至紅棕色的色彩效果，隨具有金屬基材的無(wú)定形三層硅太陽(yáng)能電池出現(xiàn)深灰色-藍(lán)色-紫色的色彩效果，隨紋理化單晶太陽(yáng)能電池出現(xiàn)深灰色色彩效果，隨單晶硅太陽(yáng)能電池出現(xiàn)深藍(lán)色色彩效果，隨多晶太陽(yáng)能電池出現(xiàn)品藍(lán)色彩效果。這些用傳統(tǒng)太陽(yáng)能電池可獲得的顏色迄今通常源自表征各太陽(yáng)能電池類(lèi)型的吸收材料，并且因此也不可改變。很希望能夠獲得例如太陽(yáng)能電池或模塊等構(gòu)件，其具有彩色視覺(jué)外觀并可以簡(jiǎn)單而可靠的方式獲得，而不必完全取代傳統(tǒng)的生產(chǎn)工藝。因此本發(fā)明的目的在于，提供構(gòu)件例如太陽(yáng)能電池或太陽(yáng)能模塊，其在該構(gòu)件例如太陽(yáng)能電池或太陽(yáng)能模塊的表面上提供具有連貫一致色調(diào)并可有目的地調(diào)節(jié)的彩色視覺(jué)外觀。本發(fā)明的目的也在于提供此種彩色的例如太陽(yáng)能電池或太陽(yáng)能模塊等構(gòu)件，其盡管具有彩色視覺(jué)外觀，但卻允許盡可能高的效率， 即通過(guò)加入顏色所述模塊性能應(yīng)該最多只是稍有降低。本發(fā)明的目的還在于提供可以成本低廉并可靠地大批量生產(chǎn)彩色構(gòu)件例如彩色太陽(yáng)能電池或太陽(yáng)能模塊的方法。與此相應(yīng)，已發(fā)現(xiàn)通過(guò)物理或化學(xué)氣相沉積使用涂覆裝置，特別在使用濺射氣體條件下生產(chǎn)具有彩色干涉過(guò)濾器層并包含一種或多種多晶金屬氧化物的基材的方法，其中由氣相沉積出至少兩層、尤其至少6層涂覆層，分別形成多晶金屬氧化物，即各層彼此重疊沉積，各涂覆層分別具有在約50 nm - 350 nm范圍內(nèi)，尤其在約90 nm - 210 nm范圍內(nèi)和特別優(yōu)選在約105 nm或110 nm - 190 nm或200 nm范圍內(nèi)的平均厚度，其中平均原子比例，即其中至少一種，尤其每一種包含于在每種情況中至少兩層，尤其所有涂層中的金屬的平均以百分比計(jì)的原子比例與平均組成，即各金屬在干涉過(guò)濾器層中平均以百分比計(jì)的組成的偏差不超過(guò)+/-20原子％，優(yōu)選不超過(guò)+/-10原子％，特別優(yōu)選不超過(guò)+/-5原子％， 還更優(yōu)選不超過(guò)+/-2原子％，和還更優(yōu)選不超過(guò)+/-1原子％，其中100原子％表示所有包含在所述層中的金屬的總和。此外在擴(kuò)展方案中發(fā)現(xiàn)一種用涂覆裝置，尤其在使用濺射氣體條件下通過(guò)物理和 /或化學(xué)氣相沉積而生產(chǎn)具有彩色干涉過(guò)濾器層并包含一種或多種多晶金屬氧化物的基材的方法，所述方法包括下述步驟
al)提供至少一個(gè)第一涂覆裝置用于物理或化學(xué)氣相沉積，特別是物理氣相沉積，其包含至少一個(gè)涂料源A，可配備以或包含物理或化學(xué)可蒸發(fā)或可霧化的金屬或金屬氧化物材料，特別是金屬或金屬氧化物濺射鈀材，具有至少一個(gè)第一材料涂覆區(qū)，特別是一個(gè)濺射-侵蝕區(qū)，和至少一個(gè)第二材料涂覆區(qū)，特別是一個(gè)濺射-侵蝕區(qū)，以及任選地至少一個(gè)第r個(gè)材料涂覆區(qū)，特別是濺射-侵蝕區(qū)，其中r為大于2的自然數(shù)，其至少逐段相互間隔地沿涂料源A的第一伸展方向并排地，尤其基本上平行地延伸， bl)提供至少一種具有可涂覆或已涂覆表面的基材，
cl)將可涂覆或已涂覆的基材表面，特別以基本恒定的間距KAl和/或以基本恒定的速度VA1，導(dǎo)過(guò)第一涂料源A，沉積出多晶金屬氧化物，其方式應(yīng)使得在可涂覆或已涂覆的表面上首先沉積出第一種材料，所述第一種材料源自第一涂料源A的第一材料涂覆區(qū)，生成第一層涂層，在第一種材料上沉積出第二種材料，所述第二種材料源自第一涂料源A的第二材料涂覆區(qū)，生成第二涂層，任選地在第二種材料上或在各前一種材料上沉積出第r種材料，所述第r種材料源自第一涂料源A的第r個(gè)材料涂覆區(qū)，生成第r層涂層，并且在導(dǎo)過(guò)第一涂料源A后得到兩層或r層涂層的第一涂覆層Al，其中各涂層的平均厚度調(diào)節(jié)在約 50 nm-350 nm的范圍，特別在約90 nm-210 nm和特別優(yōu)選在約105 nm或110 nm_約190 nm或200 nm的范圍內(nèi)，
c2)任選地一次或多次將根據(jù)步驟cl)獲得的涂覆過(guò)的基材表面，特別以基本恒定的間距KA2和/或以基本恒定的速度VA2，導(dǎo)過(guò)第二涂料源A或第一涂料源A，沉積出多晶金屬氧化物，其方式應(yīng)使得在根據(jù)步驟cl的涂覆層上沉積出第一種材料，所述第一種材料源自第二涂料源A的第一材料涂覆區(qū)或第一涂料源A的第一或第二材料涂覆區(qū)，生成第一層涂層， 在第一種材料上沉積出第二種材料，所述第二種材料源自第二涂料源A的第二材料涂覆區(qū)或者第一涂料源A的第一或第二材料涂覆區(qū)，生成第二層涂層，任選地在第二種材料上或在各前一種材料上沉積出第r種材料，所述第r種材料源自第二涂料源A或者第一涂料源 A的第r個(gè)材料涂覆區(qū)，生成第r層涂層，并且在導(dǎo)過(guò)第二涂料源A或者第一涂料源A后得到兩層或r層涂層的第二涂覆層A2，其中將各涂層的平均厚度調(diào)節(jié)在約50 nm-350 nm的范圍，特別在約90 nm-210 nm和特別優(yōu)選在約105 nm或110 nm-約190 nm或200 nm的范圍內(nèi)，
cn)任選地一次或多次將根據(jù)步驟c2)或者后續(xù)步驟cn)獲得的涂覆過(guò)的基材表面， 特別以基本恒定的間距KAn和/或以基本恒定的速度VAn，導(dǎo)過(guò)第三或第(n + 1)個(gè)涂料源 A或第一和/或第二涂料源Α，沉積出多晶金屬氧化物，其方式應(yīng)使得在根據(jù)步驟c2或步驟 cn)的涂覆層上
首先沉積出第一種材料，所述第一種材料源自第η個(gè)涂料源A的第一材料涂覆區(qū)，生成第一層涂層，在第一種材料上沉積出第二種材料，所述第二種材料源自第η個(gè)涂料源A的第二材料涂覆區(qū)，生成第二層涂層，任選地在第二種材料上或在各前一種材料上沉積出第r 種材料，所述第r種材料源自第一、第二或第η個(gè)涂料源A的第r個(gè)材料涂覆區(qū)，生成第r 層涂層，或者
沉積出第一種材料，所述第一種材料源自第一或第二涂料源A的第一或第二材料涂覆區(qū)，生成第一層涂層，在第一種材料上沉積出第二種材料，所述第二種材料源自第一或第二涂料源A的第二或第一材料涂覆區(qū)，生成第二層涂層，任選地在第二種材料上或在各前一種材料上沉積出第r種材料，所述第r種材料源自第一或第二涂料源A的第r個(gè)材料涂覆區(qū)，生成第r層涂層，并且在導(dǎo)過(guò)第一、第二或第η個(gè)蒸鍍?cè)碅后得到兩層或r層涂層的第r 層涂覆層An，其中將各涂層的平均厚度調(diào)節(jié)在約50 nm-350 nm的范圍，特別在約90 nm-210 nm和特別優(yōu)選在約105 nm或110 nm-約190 nm或200 nm的范圍內(nèi)，
其中η為大于2的自然數(shù)，其中所述1、2或η涂料源A沿基材行進(jìn)路線并列排布或者可沿基材行進(jìn)路線并列排布，并且其中所述2或η材料涂覆區(qū)相互間隔排布，和其中通過(guò) 1、2或η涂料源A (為進(jìn)行氣相物理沉積將可涂覆或已涂覆的基材表面分別一次或多次地導(dǎo)過(guò)所述涂料源Α)，獲得了平均厚度DIF在約180nm-10000nm范圍內(nèi)、特別在約250 nm -2500 nm范圍內(nèi)的干涉過(guò)濾器層；
其中具有可涂覆或已涂覆表面的基材的運(yùn)動(dòng)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， 或者包括下述步驟
xl)提供至少一個(gè)第二涂覆裝置用于物理或化學(xué)氣相沉積，特別是物理氣相沉積，其包含至少兩個(gè)涂料源B，可配備以或包含可蒸發(fā)金屬或金屬氧化物材料或者可蒸發(fā)和可分解的金屬有機(jī)化合物，所述裝置具有第三個(gè)特別是沿涂料源B的第一伸展方向延伸的材料涂覆區(qū)，
yl)提供至少一種具有可涂覆或已涂覆表面的基材，
zl)將可涂覆或已涂覆的基材表面，特別以基本恒定的間距KAl和/或以基本恒定的速度VA1，導(dǎo)過(guò)第一涂料源B，沉積出多晶金屬氧化物，其方式應(yīng)使得在可涂覆或已涂覆的表面上沉積出材料，所述材料源自第一涂料源B，并且在導(dǎo)過(guò)第一涂料源B后得到第一涂層 Bi，Bl的平均厚度在約50 nm-350 nm的范圍內(nèi)，特別在約90 nm-210 nm的范圍內(nèi)和特別優(yōu)選在約105 nm或110 nm-約190 nm或200 nm的范圍內(nèi)，和
z2) —次或多次將根據(jù)步驟zl)獲得的涂覆過(guò)的基材表面，特別以基本恒定的間距KA2 和/或以基本恒定的速度VA2，導(dǎo)過(guò)第二涂料源B或第一涂料源B，沉積出多晶金屬氧化物， 其方式應(yīng)使得在根據(jù)步驟zl)的涂層上沉積出材料，所述材料源自第二涂料源B或第一涂料源B，并且在導(dǎo)過(guò)第二涂料源B或者第一涂料源B后得到第二涂層B2，B2的平均厚度在約50 nm-350 nm的范圍，特別在約90 nm-210 nm的范圍內(nèi)和特別優(yōu)選在約105 nm或110 nm-約190 nm或200 nm的范圍內(nèi)，
zm)任選地一次或多次將根據(jù)步驟z2)或者后續(xù)步驟zm)獲得的涂覆過(guò)的基材表面，特別以基本恒定的間距離KAm和/或以基本恒定的速度VAm，導(dǎo)過(guò)第m個(gè)涂料源B，沉積出多晶金屬氧化物，
其方式應(yīng)使得在根據(jù)步驟z2)或步驟zm)的涂覆層上沉積出材料，所述材料源自第三或第(m + 1)個(gè)涂料源B，
或者其方式應(yīng)使得在根據(jù)步驟z2)或步驟zm)的涂覆層上沉積出材料，所述材料源自第一或第二涂料源B，
并且在導(dǎo)過(guò)第m個(gè)涂料源B或第一和/或第二涂料源B后得到第m層涂層&ιι，其中to 的平均厚度Km在約50 nm-350 nm的范圍內(nèi)，特別在約90 nm-210 nm的范圍內(nèi)和特別優(yōu)選在約105 nm或110 nm-約190 nm或200 nm的范圍內(nèi)，
其中η為大于2的自然數(shù)，其中所述1、2或m涂料源B沿基材行進(jìn)路線并排排布或者可沿基材行進(jìn)路線并排排布，并且其中通過(guò)1、2或η涂料源(為進(jìn)行氣相物理或化學(xué)沉積將可涂覆或已涂覆的基材表面分別一次或多次地導(dǎo)過(guò)所述涂料源Α)，獲得了平均厚度DIF在約180nm-10000nm范圍內(nèi)，特別在約250 nm - 2500 nm范圍內(nèi)的干涉過(guò)濾器層，并且其中具有可涂覆或已涂覆表面的基材的運(yùn)動(dòng)方向和第一延伸方向任選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，即至少一種、尤其每一種包含于在每種情況中至少兩層、尤其所有涂層中的金屬的平均以百分比計(jì)的原子比例與平均組成，即各金屬在干涉過(guò)濾器層中的平均以百分比計(jì)的組成的偏差不超過(guò)+/-20原子％，優(yōu)選不超過(guò)+/-10原子％和特別優(yōu)選不超過(guò)+/-5原子％，還更優(yōu)選不超過(guò)+/-2原子％和還更優(yōu)選不超過(guò)+/-1原子％，其中100 原子％表示所有包含在所述層中的金屬的總和。此方法變體也特別是前述說(shuō)明的根據(jù)本發(fā)明的方法的擴(kuò)展方案。用根據(jù)本發(fā)明的方法可獲得的涂層的特征在于相當(dāng)均勻的組成。對(duì)于每一個(gè)涂層優(yōu)選使用同一種金屬氧化物材料。因此對(duì)于每個(gè)涂料源A或第一涂覆裝置的每個(gè)材料涂覆區(qū)優(yōu)選使用匹配的原料，例如濺射鈀材形式的原料。因此，優(yōu)選在一個(gè)這樣的多層干涉層或金屬氧化物層中平均百分比計(jì)的金屬比例在各相互疊置的涂層中基本相匹配。此外，優(yōu)選這樣的根據(jù)本發(fā)明的方法，用此方法獲得了整體上在其平均厚度方面均基本匹配的涂層。 當(dāng)然這里也可以有所不同，即在金屬氧化層內(nèi)具有一層或多層相互不一致的平均厚度的涂層。此外，優(yōu)選的是使包含可涂覆或已涂覆表面的基材被導(dǎo)過(guò)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時(shí)的速度Van相一致。這特別適用于沿涂料源的基材直線傳送路徑。當(dāng)然，在另一個(gè)實(shí)施形式中同樣可能的是，不使基材導(dǎo)過(guò)涂料源的速度保持恒定或使該速度持續(xù)增加。也可以將基材導(dǎo)過(guò)各涂料源的速度設(shè)為不同。根據(jù)另一個(gè)實(shí)施形式，也可將待涂覆的基材表面沿彎曲的傳送路徑，例如在環(huán)形軌道上，導(dǎo)過(guò)一個(gè)或多個(gè)涂料源。如果基材表面在環(huán)形軌道上運(yùn)動(dòng)，其實(shí)只一個(gè)涂料源已足以獲得多個(gè)形成金屬氧化物層的涂層。如果使基材表面在涂料源前前后移動(dòng)，隨后近似于擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)，則這以同樣的方式是可能的。在此變體中也可以只用一個(gè)涂料源施加多個(gè)涂層。通常的運(yùn)動(dòng)速度在0.01 m/min - 10 m/min的范圍內(nèi)，優(yōu)選在0. 2 m/min - 2 m/min的范圍內(nèi)。此外，如果沿傳送路徑該基材的可涂覆或已涂覆表面與涂料源的間距保持恒定，也是優(yōu)選的。當(dāng)然，也可以在一個(gè)或多個(gè)涂料源的范圍內(nèi)可變地設(shè)置此間距。通?；牡目赏扛不蛞淹扛脖砻媾c涂料源的間距在10 mm-1000 mm的范圍內(nèi)，在磁控濺射源的情況下優(yōu)選在40 mm-200 mm的范圍內(nèi)。此外，在一個(gè)實(shí)施形式中可以如下設(shè)置用于氣相沉積、特別是物理氣相沉積的第一涂覆裝置包括一個(gè)磁控管濺射裝置，且所述涂料源包括或者是具有正面和背面以及具有縱向延伸和橫向延伸的磁控管，其包含至少一個(gè)在表面之后或相鄰于表面的磁系統(tǒng)，所述磁系統(tǒng)相互間隔外置并包括至少一個(gè)內(nèi)置的以北-南-北或南-北-南排列的永磁體，優(yōu)選沿磁控管的第一伸展方向排列布置。在一個(gè)實(shí)施形式中，所述磁控管的橫向延伸基本與可涂覆或已涂覆基材表面的運(yùn)動(dòng)方向相一致，而磁控管的縱向延伸與間隔的，特別是平行放置的永磁體的走向一致并因此也與材料涂覆區(qū)的走向一致。適合的磁控管濺射裝置是本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的并可見(jiàn)于例如R.A. Haefer, Oberflache- und Diinnschichte-Technologie - Tei 1 1: Beschichtungen und Oberfl^chen, Springer Verlag, 1987。特別優(yōu)選使用DC-磁控管濺射裝置用于根據(jù)本發(fā)明的方法。在一個(gè)適宜的安排中可以如下設(shè)定使每一個(gè)尤其是平面的金屬靶或金屬氧化物靶，尤其是矩形靶，設(shè)置于磁控管的正面上，從而使得所述磁系統(tǒng)至少部分被遮蓋，優(yōu)選完全被遮蓋。磁控管上優(yōu)選存在的兩個(gè)材料涂覆區(qū)有利地基本平行地沿涂料源的伸展方向延伸。在一個(gè)具有兩個(gè)涂覆區(qū)的實(shí)施形式中，所述材料涂覆區(qū)的平均間距在40 mm-400 mm的范圍內(nèi)，優(yōu)選在80 mm-200 mm的范圍內(nèi)，特別優(yōu)選在115 mm-165 mm的范圍內(nèi)。另外可如下設(shè)定在一個(gè)實(shí)施形式中，相鄰?fù)苛显椿虼趴毓艿南噜復(fù)扛矃^(qū)之間的平均間距為例如至少60 mm至最大由裝置長(zhǎng)度限制的某個(gè)值，例如3500 mm，優(yōu)選在100 mm-2000 mm的范圍內(nèi)且進(jìn)一步優(yōu)選在200 mm-500 mm的范圍內(nèi)。適合的第二涂覆裝置為那些可以利用例如熱氣相噴鍍、電子束轟擊或用CVD工藝，特別是利用等離子體活化的CVD (等離子體增強(qiáng)CVD，PECVD)獲得金屬氧化物層的涂覆
直ο按照根據(jù)本發(fā)明方法的一種實(shí)施形式，所述用于物理氣相沉積的涂覆裝置包括一個(gè)磁控濺射裝置，后者包括一個(gè)可繞軸向縱軸轉(zhuǎn)動(dòng)放置的圓柱形管狀靶，在管狀靶的內(nèi)部設(shè)有磁系統(tǒng)。在一個(gè)實(shí)施方案中，由多晶金屬氧化物形成的干涉過(guò)濾器層包括至少兩層，優(yōu)選至少6層涂層。在根據(jù)本發(fā)明方法的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，所述基材為太陽(yáng)能電池或太陽(yáng)能模塊或它們的部件，和/或所述彩色干涉過(guò)濾器層為可導(dǎo)電的透光電極層或前電極層，特別是太陽(yáng)能電池或太陽(yáng)能模塊的可導(dǎo)電的透光電極層或前電極層。此外，根據(jù)本發(fā)明的方法可以如下設(shè)定所述第一、第二和/或第η層涂覆層或者至少兩層，尤其是所有的涂層的平均厚度基本一致和/或在+/-20%的限度內(nèi)，優(yōu)選 +/-10%，特別優(yōu)選+/-5%和更優(yōu)選不超過(guò)+/-2原子％的限度內(nèi)變化。在一個(gè)特別適合的實(shí)施方案中，特別是在生產(chǎn)太陽(yáng)能電池或太陽(yáng)能模塊時(shí)，根據(jù)本發(fā)明的方法如下設(shè)定金屬氧化物為或包括氧化鋅或富集有特別最多約5重量％的鋁或氧化鋁、硼或氧化硼、鎵或氧化鎵和/或銦或氧化銦的氧化鋅。所述第一、第二、或第η層涂覆層有利地包括兩層分別源自材料涂覆區(qū)的涂層。特別有利的是，尤其對(duì)于制備彩色太陽(yáng)能模塊和彩色太陽(yáng)能電池而言，一個(gè)擴(kuò)展方案已證實(shí)，根據(jù)此擴(kuò)展方案至少一種，特別是每一種單獨(dú)的包含于干涉過(guò)濾器層中的金屬在整個(gè)體積上深度解析，它們以其平均百分比計(jì)的比例與在此干涉過(guò)濾器層中的平均以百分比計(jì)的金屬組成的偏差不超過(guò)+/-20原子％，尤其不超過(guò)+/-10原子％，特別優(yōu)選不超過(guò)+/-5原子％，還更優(yōu)選不超過(guò)+/-2原子％和還更優(yōu)選不超過(guò)+/-1原子％，其中100原子％表示所有包含在所述層中的金屬的總和。在本發(fā)明范圍內(nèi)，金屬含量的深度解析測(cè)定總是平行于基材法線，即垂直于基材進(jìn)行。例如，在一個(gè)實(shí)施方案中，例如借助于二次離子質(zhì)譜法平行于基材法線測(cè)定間距為10 nm-20 nm的測(cè)量點(diǎn)。在這種情況下，在一個(gè)有利的實(shí)施方案中如下設(shè)定金屬氧化物以這樣的方式沉積，即使得至少一種，特別是每一種單獨(dú)的包含在第一層、第二層和/或第η層涂覆層中和 /或包含在至少一層，特別是所有涂層中的金屬的以平均百分比計(jì)的原子比例基本一致。此外，在另一實(shí)施方式中，根據(jù)本發(fā)明的方法的特征在于，作為濺射氣體使用惰性氣體或惰性氣體的混合物，尤其是氬氣或包括氬氣，或者作為濺射氣體使用包含一定體積比氧氣的惰性氣體或惰性氣體的混合物，尤其是氬氣或包括氬氣，所述氧氣特別如此調(diào)節(jié)， 使得按第一、第二、第m和/或第η層材料涂層的體積進(jìn)行平均，所述金屬氧化物在第一、第二、第m或第η層材料涂層中具有低于氧氣的化學(xué)計(jì)量。這里可示例性參考這樣的氣體混合物，其除了惰性氣體(優(yōu)選氬氣)之外，還包含0. 01-5體積％，優(yōu)選0. 2-2體積％的氧氣。如果將氧氣加入濺射氣體，則可以不再只從陶瓷濺射靶，例如含氧化鋅的陶瓷濺射靶出發(fā)，而是由金屬靶或金屬合金靶出發(fā)，從而在氧氣的存在下在涂層本身時(shí)才形成金屬氧化物。對(duì)于這種情況，必須選擇氧氣的量如此之高，使得可使全部量的金屬轉(zhuǎn)化成金屬氧化物。根據(jù)一個(gè)特別有利的實(shí)施方案，根據(jù)本發(fā)明的方法特別重要的是，選擇第一層、第二層和第η層涂覆層和/或至少兩層，特別是所有涂層的平均厚度，使得在可見(jiàn)光入射時(shí)通過(guò)光學(xué)干涉形成窄波段反射帶通濾波器，其在360 nm-860 nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)具有基于反射最大波長(zhǎng)計(jì)最大35%、優(yōu)選最大25%的半值寬度。此外在根據(jù)本發(fā)明方法的一個(gè)實(shí)施變體中，可考慮將所述具有可涂覆或已涂覆表面的基材為了氣相沉積而以基本上相同的間距和以基本上相同的速度導(dǎo)過(guò)一個(gè)或多個(gè)涂料源，特別是分別包含至少兩個(gè)材料涂覆區(qū)的涂料源。本發(fā)明的基本任務(wù)進(jìn)一步通過(guò)一種基材達(dá)成，所述基材包含通過(guò)物理或化學(xué)氣相沉積而獲得的彩色透光的多晶金屬氧化物層作為干涉過(guò)濾器層，其包含至少兩層、尤其至少6層尤其分別疊置的涂層，其中至少一種，尤其每一種包含于每種情況中至少兩層，尤其所有涂層中的金屬的平均原子比例，即平均按百分比計(jì)的原子比例與金屬氧化物層中相應(yīng)金屬的平均組成即按平均百分比計(jì)的組成的偏差不超過(guò)+/-20原子％，優(yōu)選不超過(guò)+/-10 原子％和特別優(yōu)選不超過(guò)+/-5原子％，還更優(yōu)選不超過(guò)+/-2原子％和還更優(yōu)選不超過(guò) +/-1原子％，其中100原子％表示所有包含在所述層中的金屬的總和，和其中所述涂層的平均層厚在約50 nm-350 nm的范圍內(nèi)，特別在約90 nm-210 nm的范圍內(nèi)和特別優(yōu)選分別在約105 nm或110 nm-約190 nm或200 nm的范圍內(nèi)。所述根據(jù)本發(fā)明的基材通過(guò)根據(jù)本發(fā)明的方法可以特別有利的方式供使用。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，對(duì)于根據(jù)本發(fā)明的基材的形成干涉層的金屬氧化物層可以提及一個(gè)所謂的單一材料系統(tǒng)，即除了這種金屬氧化物之外，最多還加入小于化學(xué)計(jì)量的金屬氧化物，例如小于化學(xué)計(jì)量的氧化鋅，和/或例如以加入的化合物的物質(zhì)量計(jì)不超過(guò)5%的量加入摻雜材料，該加入量例如對(duì)于基于氧化鋅的金屬氧化物層產(chǎn)生導(dǎo)電性是必須的。在本發(fā)明范圍內(nèi)，如果在400 nm-800 nm范圍內(nèi)透光率平均值大于60%，優(yōu)選大于70%和特別優(yōu)選大于80%，則形成干涉過(guò)濾器層的多晶金屬氧化物層特別是透光的，其中在測(cè)量白色標(biāo)準(zhǔn)(零點(diǎn)測(cè)量)時(shí)一起測(cè)量未涂覆的透明載體材料(例如玻璃)。在一個(gè)特別有選的實(shí)施方案中，根據(jù)本發(fā)明的基材為太陽(yáng)能電池或太陽(yáng)能模塊或其部件，且所述彩色透光的多晶氧化物層為干涉過(guò)濾器層和同時(shí)為電極層，特別是前電極層。賦予氧化物層例如氧化鋅層以導(dǎo)電能力，以使其可以用作電極層或前電極層，原則上這是為本領(lǐng)域技術(shù)人員所已知的。為此，通常將用金屬或金屬氧化物進(jìn)行富集或摻雜，根據(jù)元素周期表，所述金屬的族數(shù)與那種為金屬氧化物層基礎(chǔ)的金屬相差+/-1，其中主族和副族之間沒(méi)有差別。根據(jù)此定義，例如鈹、鎂、鉀、鍶、鋇和鐳屬于第二族金屬，但鋅、鎘和汞也屬于第二族金屬。作為合適的體系可示例性地列舉例如具有例如最高為5重量％的鋁或氧化鋁比例的&ι0:Α1203。進(jìn)一步可示例性地列舉在0. 1-2. 5重量％范圍內(nèi)的和在1. 0-2. 0重量％范圍內(nèi)的鋁或氧化鋁比例。此外作為合適的金屬氧化物體系，尤其對(duì)于電極層或前電極層，也可以考慮基于SnO2,任選摻雜以氟化物，或者基于In2O3，任選摻雜以Sn或的那些。因此任選地本發(fā)明同樣適應(yīng)于透光的導(dǎo)電和不導(dǎo)電的作為干涉過(guò)濾器的金屬氧化物層。
另外，根據(jù)本發(fā)明的基材也包括配有前述金屬氧化物層的平面顯示器、電動(dòng)車(chē)窗或SAW-信號(hào)過(guò)濾器，以及熱或電鉻涂層。這樣的根據(jù)本發(fā)明的基材是特別優(yōu)選的，其中至少一種，尤其每一種包含于金屬氧化物層中的金屬在整個(gè)體積深層解析，與金屬氧化物層中金屬的平均組成相差不超過(guò) +/-20原子％，特別不超過(guò)+/-10原子％，特別優(yōu)選不超過(guò)+/-5原子％，還更優(yōu)選不超過(guò) +/-2原子％和還更優(yōu)選不超過(guò)+/-1原子％，其中100原子％表示所有包含在所述層中的金屬的總和。特別有利的是，如果至少一種，特別是每一種包含于涂層中的金屬的原子比例總是基本一致和/或至少兩層，尤其是所有的涂層的平均厚度基本一致和/或最大在 +/-20 %，優(yōu)選+/-5 %，特別優(yōu)選+/-2 %的限度內(nèi)變化。此外在一個(gè)特別合適的根據(jù)本發(fā)明的基材的實(shí)施方案中可以如下設(shè)定在一個(gè)或多個(gè)特別是所有的相互相鄰層(特別是涂層)之間的一個(gè)或多個(gè)第一過(guò)渡區(qū)，特別在平行于基材表面的平面里，具有一個(gè)特別是平面的晶體結(jié)構(gòu)缺陷，隨此缺陷出現(xiàn)的折射率與所述層(特別是涂層)的各相鄰晶體結(jié)構(gòu)的折射率不同，和/或所述多晶金屬氧化物以柱狀形式生長(zhǎng)，其中多數(shù)柱體，特別是幾乎所有柱體的主要方向至少沿柱體的截面與基材表面相對(duì)于基材表面的法線方向呈一角度，特別基本上為+/-45°，特別為+/-15°，其中在相鄰柱體之間的一個(gè)或多個(gè)第二過(guò)渡區(qū)具有一個(gè)特別是平面的晶體結(jié)構(gòu)缺陷，隨此缺陷出現(xiàn)的折射率與所述柱體內(nèi)各相鄰晶體結(jié)構(gòu)的折射率不同。在本發(fā)明范圍內(nèi)，所述柱體的主要方向可以通過(guò)一個(gè)涂層內(nèi)一個(gè)柱體的起點(diǎn)和終點(diǎn)之間的連接線來(lái)確定。在本發(fā)明范圍內(nèi)，所述柱體截面的主要方向可以通過(guò)所述柱體截面的起點(diǎn)和終點(diǎn)之間的連接線來(lái)確定。這樣的基材也已證實(shí)為特別適合的，在此基材中，在590 nm波長(zhǎng)處，涂層以及第一和第二過(guò)渡區(qū)的折射率和/或金屬氧化物層的平均折射率在1. 2-3. 6范圍內(nèi)，特別在 1.7-2. 5范圍內(nèi)，優(yōu)選在1.95以上，且特別優(yōu)選在2.0或2. 1-2. 5的范圍內(nèi)。如果將金屬氧化物層的折射率調(diào)節(jié)在高于1. 95的值，優(yōu)選在2. 0及其上的范圍，即2. 0-3. 6或2. 0或 2. 1-2. 5或2. 3，則將特別得到彩色的或色彩特別強(qiáng)烈的根據(jù)本發(fā)明的基材以及特別是太陽(yáng)能模塊。根據(jù)本發(fā)明的彩色基材、特別是太陽(yáng)能模塊或太陽(yáng)能電池形式的基材的特征在于，所述彩色透光的多晶金屬氧化物層是導(dǎo)電的，特別具有在0-1歐姆-米范圍內(nèi)，優(yōu)選在 1 X 10_7歐姆-米-1 X 10_3歐姆-米范圍內(nèi)，特別優(yōu)選在2 X 10_5歐姆-米-2 χ 10_4 歐姆-米或2 χ 10_6歐姆-米-2 χ 10_5歐姆-米范圍內(nèi)的比電阻率。在這種太陽(yáng)能電池和太陽(yáng)能模塊中，所述可導(dǎo)電的金屬氧化物層優(yōu)選為前電極。因此本發(fā)明同樣適合于太陽(yáng)能模塊和太陽(yáng)能電池，特別是薄層太陽(yáng)能模塊和薄層太陽(yáng)能電池，例如基于CIS-，CIGS-或 CIGSSe-吸收器層的那些，其中前述的和下述的由至少兩個(gè)涂層形成的金屬氧化物層同時(shí)也用作干涉過(guò)濾器層用以產(chǎn)生色彩效果。在根據(jù)本發(fā)明的基材中，根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案所述金屬氧化物層具有在0. 18 μπι-10 μ 范圍內(nèi)，優(yōu)選在0. 25 μ m_2. 5 μπι范圍內(nèi)的平均厚度。在此，如果涂層厚度的橫向偏差最大在+/-10 %，優(yōu)選+/-5 %，和特別優(yōu)選+/-2 % 限度內(nèi)變化，則具有特別的優(yōu)點(diǎn)。在一種實(shí)施形式中，把這樣的金屬氧化物層用于根據(jù)本發(fā)明的基材，所述金屬氧化物成基于氧化鋅或基于氧化鋅和特別是不超過(guò)5%的物質(zhì)量的，優(yōu)選不超過(guò)2. 5%的物質(zhì)量的鋁或氧化鋁、硼或氧化硼、鎵或氧化鎵和/或銦或氧化銦。前述提及的金屬氧化物層的特征通常為具有導(dǎo)電性。在這種情況下可以如下設(shè)定在金屬氧化物層中，具有對(duì)金屬氧化物層體積平均的低于氧的化學(xué)計(jì)量的金屬氧化物，特別是氧化鋅。在根據(jù)本發(fā)明的以太陽(yáng)能電池或太陽(yáng)能模塊或其部件形式的基材中，優(yōu)選以此順序包括導(dǎo)電的后電極層、光轉(zhuǎn)換吸收層，其特別是基于III-V-半導(dǎo)體或II-VI-半導(dǎo)體或 I-III-VI-半導(dǎo)體或有機(jī)半導(dǎo)體的，和前電極層以及任選的層壓薄膜和/或蓋板玻璃。適于太陽(yáng)能模塊的層壓薄膜和蓋板玻璃是本領(lǐng)域技術(shù)人員十分熟悉的。其優(yōu)選是透明的。作為優(yōu)選的蓋板玻璃通常使用所謂的白色玻璃。適合的透明層壓薄膜基于例如熱塑性或交聯(lián)的塑料。引用的例子為EVA、PVB和離子交聯(lián)聚合物。在一個(gè)特別優(yōu)選的實(shí)施方案中，根據(jù)本發(fā)明的彩色基材在彩色金屬氧化物層側(cè)具有Cab*彡3，尤其C/彡4的色度，其中參數(shù)Cab*根據(jù)DIN6174在CIELab-色彩空間中確定。根據(jù)本發(fā)明，光伏太陽(yáng)能電池在彩色金屬氧化物層側(cè)優(yōu)選具有C/ ^ 3. 5，尤其C/ ^ 4的色度，其中參數(shù)C/根據(jù)DIN6174在CIELab-色彩空間中確定。根據(jù)本發(fā)明，光伏太陽(yáng)能模塊，尤其是在彩色導(dǎo)電金屬氧化物前電極層上層壓了透明層壓薄膜例如EVA-薄膜的那些，在彩色金屬氧化物層側(cè)優(yōu)選具有C/ ^ 5，尤其C/ ^ 6的色度，其中參數(shù)C/根據(jù) DIN6174在CIELab-色彩空間中確定。令人感興趣地已發(fā)現(xiàn)，根據(jù)本發(fā)明的基材的金屬氧化物層或干涉過(guò)濾器層的層壓使色調(diào)變得更加強(qiáng)烈。適宜使用DIN5033的規(guī)定用于測(cè)量色度。對(duì)于不能直接將用于測(cè)量使用的累計(jì)球放在待測(cè)量的金屬氧化物層或干涉過(guò)濾器層上的情形，例如在測(cè)量太陽(yáng)能模塊時(shí)通常用層壓薄膜或任選的蓋板玻璃蓋住金屬氧化物層或干涉過(guò)濾器層的情形，必須對(duì)白色標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行基準(zhǔn)測(cè)量，該白色標(biāo)準(zhǔn)必須以相應(yīng)的方式裝配以層壓薄膜和任選的蓋板玻璃。此外，根據(jù)本發(fā)明的基本任務(wù)通過(guò)陣列實(shí)現(xiàn)，所述陣列包括至少兩個(gè)根據(jù)本發(fā)明的基材，尤其是太陽(yáng)能模塊或太陽(yáng)能電池或其部件的形式的基材。在這種情況下，在一種實(shí)施形式中可以提供這樣的陣列，其特征在于至少一個(gè)平面載體，尤其是蓋板玻璃，在它上面安裝所述基材，尤其是太陽(yáng)能電池或太陽(yáng)能模塊，優(yōu)選以這樣的方式安裝，即使得所述彩色透光的多晶金屬氧化物層面向平面載體和/或平放于其上，尤其是粘附平放。在根據(jù)本發(fā)明的陣列上可以施加多個(gè)根據(jù)本發(fā)明的彩色太陽(yáng)能電池或太陽(yáng)能模塊，例如施加在載體板或蓋板玻璃上。借此對(duì)大面積尺寸也可獲得有針對(duì)性的色彩效果或設(shè)計(jì)效果。在一個(gè)適宜的實(shí)施方案中根據(jù)本發(fā)明的陣列可以作為立面或立面元件或立面外層使用。本發(fā)明以下述令人吃驚的認(rèn)識(shí)為基礎(chǔ)，即無(wú)需另外的構(gòu)件和材料也可得到彩色構(gòu)件，例如太陽(yáng)能電池或太陽(yáng)能模塊，其特征在于非常亮麗或強(qiáng)烈的且非常均勻的色彩效果。本發(fā)明進(jìn)一步以下述令人吃驚的認(rèn)識(shí)為基礎(chǔ)，即可得到彩色太陽(yáng)能模塊和太陽(yáng)能電池， 其所希望的顏色在生產(chǎn)時(shí)可有針對(duì)性地進(jìn)行調(diào)節(jié)，即不必承受顯著的效率損耗。用根據(jù)本發(fā)明的彩色太陽(yáng)能模塊可以令人吃驚地將效率損耗或功率損耗值限制在5%以下，優(yōu)選在 2%以下和甚至在以下。作為另外的優(yōu)點(diǎn)已證實(shí)，不僅可使太陽(yáng)能模塊和太陽(yáng)能電池具有色彩，而且大量具有已涂覆的或可涂覆表面的基材也可被賦予色彩。用根據(jù)本發(fā)明的方法也還使較大的面積獲得始終一致均勻的色彩效果。這里作為特別的優(yōu)點(diǎn)已證實(shí)，在俯視時(shí)將獲得非常強(qiáng)烈的色彩效果，卻無(wú)需為此依賴于額外添加顏料或其他色料。另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，可用根據(jù)本發(fā)明的基材獲得的色彩效果在其品質(zhì)方面只非常小地(如果有的話)依賴于對(duì)基材表面的觀察角度。本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)在以下的說(shuō)明中給出，在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施形式中基于示意圖示例性地說(shuō)明。圖示為


圖1根據(jù)本發(fā)明的太陽(yáng)能模塊的反射光譜，所述模塊具有生成藍(lán)色色調(diào)的金屬氧化物前電極，
圖2根據(jù)本發(fā)明的太陽(yáng)能模塊的反射光譜，所述模塊具有生成綠色色調(diào)的金屬氧化物前電極，
圖3根據(jù)本發(fā)明的太陽(yáng)能模塊的反射光譜，所述模塊具有生成紅色色調(diào)的金屬氧化物前電極，
圖4根據(jù)DIN5033用于測(cè)定彩色基材色彩(不包括輝度)的裝置，和圖5根據(jù)DIN5033用于測(cè)定彩色太陽(yáng)能模塊的色彩(不包括輝度)的裝置。圖1展示了根據(jù)本發(fā)明的藍(lán)色薄層太陽(yáng)能模塊的反射光譜，所述模塊包含根據(jù)本發(fā)明的方法在使用總共帶4個(gè)磁控管的磁控管濺射裝置的條件下生產(chǎn)的金屬氧化物前電極，其中每個(gè)磁控管具有兩個(gè)材料涂覆區(qū)。作為濺射靶使用包含約2重量％ Al2O3的陶瓷 SiO = Al2O3靶。每一個(gè)材料涂覆區(qū)使涂層獲得約110 nm的平均厚度。圖2展示了根據(jù)本發(fā)明的綠色薄層太陽(yáng)能模塊的反射光譜，所述模塊包含根據(jù)本發(fā)明的方法在使用總共帶4個(gè)磁控管的磁控管濺射裝置的條件下生產(chǎn)的金屬氧化物前電極，其中每個(gè)磁控管具有兩個(gè)材料涂覆區(qū)。作為濺射靶使用包含約2重量％ Al2O3的陶瓷 SiO = Al2O3靶。每一個(gè)材料涂覆區(qū)使涂層獲得約130 nm的平均厚度。圖3展示了根據(jù)本發(fā)明的紅色薄層太陽(yáng)能模塊的反射光譜，所述模塊包含根據(jù)本發(fā)明的方法在使用總共帶4個(gè)磁控管的磁控管濺射裝置的條件下生產(chǎn)的金屬氧化物前電極，其中每個(gè)磁控管具有兩個(gè)材料涂覆區(qū)。作為濺射靶使用包含約2重量％ Al2O3的陶瓷 SiO = Al2O3靶。每一個(gè)材料涂覆區(qū)使涂層獲得約10 nm的平均厚度。所述反射光譜用UV-VIS-NIR-光譜儀測(cè)量。圖4圖示了根據(jù)DIN5033用于測(cè)定根據(jù)本發(fā)明的彩色基材色彩(不包括輝度)的裝置。累計(jì)球4置于根據(jù)本發(fā)明的基材1的金屬氧化物層2上。通過(guò)光源6，例如氙閃光燈， 將光線通過(guò)裂縫8導(dǎo)入累計(jì)球4并以這樣的方式到達(dá)通過(guò)開(kāi)口 10露出的金屬氧化物表面 2的片段上。反射的光線從金屬氧化物層2的待測(cè)量樣段經(jīng)開(kāi)口 12到達(dá)探頭14。圖5圖示了用于測(cè)定根據(jù)本發(fā)明的彩色太陽(yáng)能模塊16色彩(不包括輝度)的裝置。 氧化物層2平置于例如以本征氧化鋅層和CIGSSe-吸收器層組成的體系形式的基材1上。 在此展示的實(shí)施形式中，所述氧化鋅層2被層壓薄膜18例如EVA遮蓋，層壓薄膜18與太陽(yáng)能模塊16的蓋板玻璃20相鄰接。因此，在測(cè)量太陽(yáng)能模塊時(shí)所述累計(jì)球沒(méi)有直接放于生成色彩的金屬氧化物層2上。同樣必須以相應(yīng)的方式以層壓薄膜18和蓋板玻璃20配備白色標(biāo)準(zhǔn)板用以基準(zhǔn)測(cè)量。在前述的說(shuō)明書(shū)中、在權(quán)利要求中以及在附圖中公開(kāi)的本發(fā)明的特征在其不同的實(shí)施形式中可以不僅單獨(dú)而且以每一種任意的組合對(duì)于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明來(lái)說(shuō)是重要的。
權(quán)利要求
1.通過(guò)使用涂覆裝置，特別是借助于濺射氣體進(jìn)行物理或化學(xué)氣相沉積而制備具有包含一種或多種多晶金屬氧化物的彩色干涉過(guò)濾器層的基材的方法，其中由氣相沉積出至少兩層、尤其至少6層各自重疊的涂層，形成多晶金屬氧化物，所述涂層分別具有在約50 nm-350 nm范圍內(nèi)，尤其在約90 nm-210 nm范圍內(nèi)的平均厚度，其中至少一種、尤其每一種包含于在每種情況中至少兩層、尤其所有涂層中的金屬的平均以百分比計(jì)的原子比例與各金屬在干涉過(guò)濾器層中的平均以百分比計(jì)的組成的偏差不超過(guò)+/-20原子％，優(yōu)選不超過(guò)+/-10原子％和特別優(yōu)選不超過(guò)+/-5原子％，其中100原子％表示所有包含在所述層中的金屬的總和。
2.特別根據(jù)權(quán)利要求1用于生產(chǎn)具有包含一種或多種多晶金屬氧化物的彩色干涉過(guò)濾器層的基材的方法，所述方法使用涂覆裝置，特別是借助于濺射氣體通過(guò)物理或化學(xué)氣相沉積進(jìn)行，包括以下步驟al)提供至少一個(gè)第一涂覆裝置用于物理或化學(xué)氣相沉積，特別是物理氣相沉積，所述裝置包含至少一個(gè)涂料源A，可配備有或包含物理或化學(xué)可蒸發(fā)或可霧化的金屬或金屬氧化物材料，特別是金屬或金屬氧化物濺射鈀材，具有至少一個(gè)第一材料涂覆區(qū)，特別是濺射-侵蝕區(qū)，和至少一個(gè)第二材料涂覆區(qū)，特別是濺射-侵蝕區(qū)，以及任選地至少一個(gè)第r 個(gè)材料涂覆區(qū)，特別是濺射-侵蝕區(qū)，其中r為大于2的自然數(shù)，其至少逐段相互間隔地沿涂料源A的第一伸展方向并排地、尤其基本上平行地延伸， bl)提供至少一種具有可涂覆或已涂覆表面的基材，cl)將可涂覆或已涂覆的基材表面，特別以基本恒定的間距KAl和/或以基本恒定的速度VA1，導(dǎo)過(guò)第一涂料源A，沉積出多晶金屬氧化物，其方式應(yīng)使得在可涂覆或已涂覆的表面上首先沉積出第一種材料，所述第一種材料源自第一涂料源A的第一材料涂覆區(qū)，生成第一層涂層，在此第一種材料上沉積出第二種材料，所述第二種材料源自第一涂料源A的第二材料涂覆區(qū)，生成第二層涂層，任選地在此第二種材料上或在各自的前一種材料上沉積出第r種材料，所述第r種材料源自第一涂料源A的第r個(gè)材料涂覆區(qū)，生成第r層涂層， 并且在導(dǎo)過(guò)第一涂料源A后得到由兩層或r層涂層組成的第一涂覆層Al，其中將各涂層的平均厚度調(diào)節(jié)在約50 nm-350 nm，特別在約90 nm-210 nm的范圍內(nèi)，c2)任選地一次或多次地將根據(jù)步驟cl)獲得的涂覆過(guò)的基材表面，特別以基本恒定的間距KA2和/或以基本恒定的速度VA2，導(dǎo)過(guò)第二涂料源A或第一涂料源A，沉積出多晶金屬氧化物，其方式應(yīng)使得在根據(jù)步驟cl)的涂覆層上沉積出第一種材料，所述第一種材料源自第二涂料源A的第一材料涂覆區(qū)或第一涂料源A的第一或第二材料涂覆區(qū)，生成第一層涂層，在此第一種材料上沉積出第二種材料，所述第二種材料源自第二涂料源A的第二材料涂覆區(qū)或者第一涂料源A的第一或第二材料涂覆區(qū)，生成第二層涂層，任選地在此第二種材料上或在各前一種材料上沉積出第r種材料，所述第r種材料源自第二涂料源A或者第一涂料源A的第r個(gè)材料涂覆區(qū)，生成第r層涂層，并且在導(dǎo)過(guò)第二涂料源A或者第一涂料源A后得到由兩層或r層涂層組成的第二涂覆層A2，其中將各涂層的平均厚度調(diào)節(jié)在約 50 nm-350 nm，特別在約90 nm-210 nm的范圍內(nèi)，cn)任選地一次或多次地將根據(jù)步驟c2)或者后續(xù)步驟cn)獲得的涂覆過(guò)的基材表面， 特別以基本恒定的間距KAn和/或以基本恒定的速度VAn，導(dǎo)過(guò)第三或第(n + 1)個(gè)涂料源 A或沿第一和/或第二涂料源Α，沉積出多晶金屬氧化物，其方式應(yīng)使得在根據(jù)步驟c2或步驟cn)的涂覆層上首先沉積出第一種材料，所述第一種材料源自第η個(gè)涂料源A的第一材料涂覆區(qū)，生成第一層涂層，在此第一種材料上沉積出第二種材料，所述第二種材料源自第η個(gè)涂料源A的第二材料涂覆區(qū)，生成第二層涂層，任選地在此第二種材料上或在各前一種材料上沉積出第r種材料，所述第r種材料源自第一、第二或第η個(gè)涂料源A的第r個(gè)材料涂覆區(qū)，生成第r層涂層，或者沉積出第一種材料，所述第一種材料源自第一或第二涂料源A的第一或第二材料涂覆區(qū)，生成第一層涂層，在此第一種材料上沉積出第二種材料，所述第二種材料源自第一或第二涂料源A的第二或第一材料涂覆區(qū)，生成第二層涂層，任選地在第二種材料上或在各前一種材料上沉積出第r種材料，所述第r種材料源自第一或第二涂料源A的第r個(gè)材料涂覆區(qū)，生成第r層涂層，并且在導(dǎo)過(guò)第一、第二或第η個(gè)蒸鍍?cè)碅后得到由兩層或r層涂層組成的第r層涂覆層An，其中將各涂層的平均厚度調(diào)節(jié)在約50 nm-350 nm，特別在約90 nm-210 nm的范圍內(nèi)，其中η為大于2的自然數(shù)，其中所述1、2或η涂料源A沿基材行進(jìn)路線并列排布或者可并列排布，并且其中所述2或η材料涂覆區(qū)相互間隔排布，和其中通過(guò)為進(jìn)行物理氣相沉積而將可涂覆或已涂覆的基材表面分別一次或多次地導(dǎo)過(guò)的1、2或η涂料源Α，獲得了具有平均厚度DIF在約180nm-10000nm范圍內(nèi)，特別在約250 nm - 2500 nm范圍內(nèi)的干涉過(guò)濾器層；其中具有可涂覆或已涂覆表面的基材的運(yùn)動(dòng)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，或者包括下述步驟xl)提供至少一個(gè)第二涂覆裝置用于物理或化學(xué)氣相沉積，特別是物理氣相沉積，其包含至少兩個(gè)涂料源B，可配備有或包含可蒸發(fā)的金屬或金屬氧化物材料或者可蒸發(fā)和可分解的金屬有機(jī)化合物，所述裝置具有第三個(gè)，特別是沿涂料源B的第一伸展方向延伸的材料涂覆區(qū)，yl)提供至少一種具有可涂覆或已涂覆表面的基材，zl)將可涂覆或已涂覆的基材表面，特別以基本恒定的間距KAl和/或以基本恒定的速度VA1，導(dǎo)過(guò)第一涂料源B，沉積出多晶金屬氧化物，其方式應(yīng)使得在可涂覆或已涂覆的表面上沉積出材料，所述材料源自第一涂料源B，并且在導(dǎo)過(guò)第一涂料源B后得到第一涂層 Bi，Bl具有的平均厚度Kl在約50 nm-350 nm的范圍內(nèi)，特別在約90 nm-210 nm的范圍內(nèi)， 禾口z2) 一次或多次地將根據(jù)步驟zl)獲得的涂覆過(guò)的基材表面，特別以基本恒定的間距 KA2和/或以基本恒定的速度VA2，導(dǎo)過(guò)第二涂料源B或第一涂料源B，沉積出多晶金屬氧化物，其方式應(yīng)使得在根據(jù)步驟zl)的涂層上沉積出材料，所述材料源自第二涂料源B或第一涂料源B，并且在導(dǎo)過(guò)第二涂料源B或者第一涂料源B后得到第二涂層B2，B2具有的平均厚度K2在約50 nm-350 nm的范圍，特別在約90 nm-210 nm的范圍內(nèi)，zm)任選地一次或多次地將根據(jù)步驟z2)或者后續(xù)步驟zm)獲得的涂覆過(guò)的基材表面， 特別以基本恒定的間距KAm和/或以基本恒定的速度VAm，導(dǎo)過(guò)第m個(gè)涂料源B，沉積出多晶金屬氧化物，其方式應(yīng)使得在根據(jù)步驟z2)或步驟zm)的涂層上沉積出材料，所述材料源自第三或第(m + 1)個(gè)涂料源B，或者其方式應(yīng)使得在根據(jù)步驟z2)或步驟zm)的涂層上沉積出材料，所述材料源自第一或第二涂料源B，并且在導(dǎo)過(guò)第m個(gè)涂料源B或第一和/或第二涂料源B后得到第m層涂層Bm，Bm具有的平均厚度Km在約50 nm-350 nm的范圍內(nèi)，特別在約90 nm-210 nm的范圍內(nèi)，其中m為大于2的自然數(shù)，其中所述1、2或m涂料源B沿基材行進(jìn)路線并列排布或者可并列排布，并且其中通過(guò)為進(jìn)行物理或化學(xué)氣相沉積而將可涂覆或已涂覆的基材表面分別一次或多次導(dǎo)過(guò)的1、2或η涂料源A獲得了具有平均厚度DIF在約ISOnm-IOOOOnm范圍內(nèi)，特別在約250 nm - 2500 nm范圍內(nèi)的干涉過(guò)濾器層，和其中任選地，具有可涂覆或已涂覆表面的基材的運(yùn)動(dòng)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；和其中至少一種，尤其每一種包含于在每種情況中至少兩層，尤其所有涂層中的金屬的平均以百分比計(jì)的原子比例與各金屬在干涉過(guò)濾器層中的平均以百分比計(jì)的組成的偏差不超過(guò)+/-20原子％，優(yōu)選不超過(guò)+/-10原子％和特別優(yōu)選不超過(guò)+/-5原子％，其中100 原子％表示所有包含在所述層中的金屬的總和。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的方法，其特征在于，所述用于氣相沉積，特別是物理氣相沉積的涂覆裝置包括磁控管濺射裝置，尤其是平面磁控管濺射裝置，并且所述涂料源包括或者是具有正面和背面以及具有縱向延伸和橫向延伸的磁控管，其包含至少一個(gè)在表面之后或相鄰于表面的磁系統(tǒng)，所述磁系統(tǒng)相互間隔外置和包括至少一個(gè)內(nèi)置的以北-南-北或南-北-南排列的永磁體，優(yōu)選沿磁控管的第一伸展方向排列布置。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求之一的方法，其特征在于，每一個(gè)尤其是平面的金屬或金屬氧化物靶，尤其是矩形靶，布置在磁控管的正面，使得所述磁系統(tǒng)被至少部分地、尤其完全地遮蓋，并且在靶的表面產(chǎn)生至少一個(gè)侵蝕區(qū)或?yàn)R射侵蝕區(qū)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2的方法，其特征在于，所述用于物理氣相沉積的涂覆裝置包括磁控濺射裝置，后者包括繞軸向縱軸可轉(zhuǎn)動(dòng)放置的圓柱形管狀靶，在管狀靶的內(nèi)部設(shè)有磁系統(tǒng)，其中其優(yōu)選在管狀靶的表面產(chǎn)生至少一個(gè)侵蝕區(qū)或?yàn)R射侵蝕區(qū)，由于管狀靶的轉(zhuǎn)動(dòng)，所述裝置優(yōu)選基本均勻地濺射管狀靶的表面。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求之一的方法，其特征在于，所述干涉過(guò)濾器層總共包括至少兩層， 優(yōu)選至少6層涂層。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求之一的方法，其特征在于，所述基材為太陽(yáng)能電池或太陽(yáng)能模塊或其部件，和/或所述彩色干涉過(guò)濾器層為導(dǎo)電透光的電極層或前電極層，特別是太陽(yáng)能電池或太陽(yáng)能模塊的電極層或前電極層。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求之一的方法，其特征在于，所述第一、第二和/或第η層涂覆層或者至少兩層，尤其是所有涂層的平均厚度基本一致和/或在+/-20 %，優(yōu)選+/-10 %，特別優(yōu)選+/-5%的限度內(nèi)變化。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求之一的方法，其特征在于，所述金屬氧化物是或包括氧化鋅或富集有例如最多約5重量％的鋁或氧化鋁、硼或氧化硼、鎵或氧化鎵和/或銦或氧化銦的氧化鋅。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求之一的方法，其特征在于，所述第一、第二和/或第η層涂覆層包括兩層涂層，所述兩層涂層分別源自材料涂覆區(qū)。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求之一的方法，其特征在于，使所述金屬氧化物以這樣的方式沉積，即至少一種、特別是每一種包含于第一、第二和/或第η層涂覆層中和/或至少一層、尤其是所有涂層中的金屬的平均以百分比計(jì)的原子比例分別基本一致。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求之一的方法，其特征在于，作為濺射氣體使用惰性氣體或惰性氣體的混合物，尤其是氬氣或包括氬氣，或者作為濺射氣體使用包含一定體積比氧氣的惰性氣體或惰性氣體的混合物，尤其是氬氣或包括氬氣。
13.根據(jù)前述權(quán)利要求之一的方法，其特征在于，選擇所述第一、第二和第η層涂覆層和/或至少兩層、尤其是所有涂層的厚度，使得在可見(jiàn)光入射時(shí)通過(guò)光學(xué)干涉形成窄波段反射帶通濾波器，其在360 nm-860 nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)具有基于反射最大波長(zhǎng)計(jì)最大35%，優(yōu)選最大25%的半值寬度。
14.根據(jù)前述權(quán)利要求之一的方法，其特征在于，為進(jìn)行氣相沉積而將所述具有可涂覆或已涂覆表面的基材以基本上相同的間距和以基本上相同的速度導(dǎo)過(guò)一個(gè)或多個(gè)涂料源， 特別是分別包含至少兩個(gè)材料涂覆區(qū)的涂料源。
15.根據(jù)權(quán)利要求7-14之一的方法，其特征在于，所述太陽(yáng)能電池或太陽(yáng)能模塊優(yōu)選按此順序包括導(dǎo)電的反電極層、光轉(zhuǎn)換吸收層，特別是基于III-V-半導(dǎo)體或II-VI-半導(dǎo)體或I-III-VI-半導(dǎo)體或有機(jī)半導(dǎo)體的光轉(zhuǎn)換吸收層，和干涉過(guò)濾器層以及任選地至少一層層壓薄膜和/或蓋板玻璃。
16.根據(jù)前述權(quán)利要求之一的方法，其特征在于，在590nm波長(zhǎng)處，所述涂層以及第一和第二過(guò)渡區(qū)的折射率和/或所述金屬氧化物層的平均折射率值被調(diào)節(jié)在1. 2-3. 6范圍內(nèi)，特別在1. 7-2. 5范圍內(nèi)，優(yōu)選在1. 95以上，且特別優(yōu)選在2. 0或2. 1-2. 5的范圍內(nèi)。
17.基材，其包含彩色透光的多晶金屬氧化物層作為干涉過(guò)濾器層，該層得自物理或化學(xué)氣相沉積，特別可根據(jù)前述權(quán)利要求之一的方法獲得，其包括至少兩層，尤其至少6層各相互疊置的涂層，其特征在于，至少一種，尤其每一種包含于在每種情況中至少兩層，尤其所有涂層中的金屬的平均以百分比計(jì)的原子比例與各金屬在干涉過(guò)濾器層中的平均以百分比計(jì)的組成的偏差不超過(guò)+/-20原子％，優(yōu)選不超過(guò)+/-10原子％和特別優(yōu)選不超過(guò) +/-5原子％，其中100原子％表示所有包含在所述層中的金屬的總和，并且所述涂層的平均厚度在約50 nm-350 nm的范圍內(nèi)，特別在約90 nm-210 nm的范圍內(nèi)。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的基材，其特征在于，至少一種、尤其每一種包含于所述涂層中的金屬的原子比例分別基本一致，和/或者至少兩層，尤其是所有涂層的平均厚度基本一致和/或最大在+/-20 %，優(yōu)選+/-10 %或+/-5 %，特別優(yōu)選+/-2 %的限度內(nèi)變化。
19.根據(jù)權(quán)利要求17或18的基材，其特征在于，在590nm波長(zhǎng)處，所述涂層以及第一和第二過(guò)渡區(qū)的折射率和/或所述金屬氧化物層的平均折射率在1. 2-3. 6范圍內(nèi)，特別在 1. 7-2. 5范圍內(nèi)，優(yōu)選在1. 95以上，且特別優(yōu)選在2. 0或2. 1-2. 5的范圍內(nèi)。
20.根據(jù)權(quán)利要求17-19之一的基材，其特征在于，彩色透光的多晶金屬氧化物層是導(dǎo)電的，特別是具有在0-1歐姆-米范圍內(nèi)，優(yōu)選在1 X 10_7歐姆-米-1 X 10_3歐姆-米范圍內(nèi)，特別優(yōu)選在2 χ 10_5歐姆-米-2 χ 10_4歐姆-米或2 χ 10_6歐姆-米-2 χ 10_5 歐姆-米范圍內(nèi)的比電阻。
21.根據(jù)權(quán)利要求20的基材，其特征在于，所述基材為太陽(yáng)能電池或太陽(yáng)能模塊或其部件，且所述彩色透光的多晶氧化物層為干涉過(guò)濾器層和同時(shí)為電極層，特別是前電極層。
22.根據(jù)權(quán)利要求17-21之一的基材，其特征在于，所述金屬氧化物層具有在0.18 μπι-10 μπι范圍內(nèi)，優(yōu)選在0. 25 μ m_2. 5 μπι范圍內(nèi)的平均厚度。
23.根據(jù)權(quán)利要求17-22之一的基材，其特征在于，所述涂層厚度的橫向偏差最大在 +/-20 %，優(yōu)選+/-10或+/-5 %，和特別優(yōu)選+/-2 %的限度內(nèi)變化。
24.根據(jù)權(quán)利要求17-23之一的基材，其特征在于，所述金屬氧化物層基于氧化鋅或者氧化鋅和例如不多于5重量％的鋁或氧化鋁、硼或氧化硼、鎵或氧化鎵和/或銦或氧化銦。
25.根據(jù)權(quán)利要求17-Μ之一的基材，其特征在于，所述太陽(yáng)能電池或太陽(yáng)能模塊優(yōu)選以此順序包括導(dǎo)電的反電極層、光轉(zhuǎn)換吸收層，特別是基于III-V-半導(dǎo)體或II-VI-半導(dǎo)體或I-III-VI-半導(dǎo)體或有機(jī)半導(dǎo)體的光轉(zhuǎn)換吸收層，和前電極層以及任選地層壓薄膜和/ 或蓋板玻璃。
26.根據(jù)權(quán)利要求17-25之一的基材，其特征在于，該基材在彩色金屬氧化物層側(cè)具有 Cab*彡3，尤其Cab*彡4的色度，其中參數(shù)C/根據(jù)DIN 6174在CIELab-彩色空間中確定。
27.根據(jù)權(quán)利要求沈的基材，其特征在于，所述基材為光伏太陽(yáng)能電池且其在彩色金屬氧化物層側(cè)具有Cab*彡3. 5，尤其C/彡4的色度，其中參數(shù)C/根據(jù)DIN 6174在 CIELab-彩色空間中確定，或者所述基材為光伏太陽(yáng)能模塊且其在彩色金屬氧化物層側(cè)具有Cab*彡5，尤其Cab*彡6的色度，其中參數(shù)C/根據(jù)DIN 6174在CIELab-彩色空間中確定。
28.根據(jù)權(quán)利要求17-27之一的基材作為彩色太陽(yáng)能電池或作為彩色太陽(yáng)能模塊或作為其部件的應(yīng)用。
29.陣列，特別是立面外層或其部件，其包括至少兩種根據(jù)權(quán)利要求17-27之一，尤其根據(jù)權(quán)利要求21-27之一的基材。
30.根據(jù)權(quán)利要求四的陣列，其特征在于具有至少一個(gè)平面載體，尤其是蓋板玻璃，在它上面安裝所述基材，尤其是太陽(yáng)能電池或太陽(yáng)能模塊，優(yōu)選以這樣的方式安裝，即所述彩色透光的多晶金屬氧化物層面向平面載體和/或平放于其上，尤其是粘附平放。
全文摘要
本發(fā)明涉及通過(guò)具有涂覆裝置，特別借助于濺射氣體，尤其是物理或化學(xué)的氣相沉積用于生產(chǎn)具有彩色干涉過(guò)濾器層的基材的方法，所述基材包含一種或多種多晶金屬氧化物，在此方法中由氣相沉積出至少兩個(gè)，尤其至少6個(gè)，各自重疊沉積形成多晶金屬氧化物的涂層，所述涂層分別具有在約50nm-350nm范圍內(nèi)的平均厚度，尤其在約90nm-210nm范圍內(nèi)，其中至少一種，尤其分別每種包含于在每種情況中至少兩層，尤其所有涂層中的金屬的平均以百分比計(jì)的原子比例偏差不超過(guò)各金屬在干涉過(guò)濾器層中的平均以百分比計(jì)的構(gòu)成的+/-20原子％，優(yōu)選不超過(guò)+/-10原子％和特別優(yōu)選不超過(guò)+/-5原子％，其中100原子％表示所有包含在所述層中的金屬的總和。本發(fā)明還涉及據(jù)此方法可獲得的彩色基材以及包含多個(gè)這種基材的陣列。
文檔編號(hào)H01L31/0216GK102498574SQ201080042272
公開(kāi)日2012年6月13日 申請(qǐng)日期2010年9月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月23日
發(fā)明者F.赫格特, J.R.蒂恩, V.普羅布斯特 申請(qǐng)人:羅伯特·博世有限公司