[发明专利]铝基材、采用该铝基材的具有绝缘层的金属基板、半导体元件和太阳能电池

说明书

技术领域

本发明涉及：用于形成用于半导体元件的具有绝缘层的金属基板的Al基材，其中阳极化膜是绝缘层；具有绝缘层的金属基板；半导体元件和太阳能电池。

背景技术

近年来在形成柔性和轻质半导体元件诸如太阳能电池和TFT(薄膜晶体管)方面已经取得了一些进展。柔性器件可以应用于广泛的多种用途，诸如用于电子纸、柔性显示器(flexible display)等。

由于诸如对于其上形成的半导体电路的绝缘性，和能够使基板承受具有优良的元件性能的半导体膜的成形温度的耐热性的要求，玻璃基板被主要用作半导体元件的基板。然而，玻璃基板易碎，并且柔性差。因此，难以形成薄的轻质玻璃基板。

由于此原因，正在考虑将由金属诸如铝和不锈钢形成的基板(其上设置绝缘膜)作为轻质基板，所述轻质基板在柔性方面优于常规玻璃基板并且能够经受高温加工。如上所述，半导体电路和基板彼此绝缘是必需的。要求绝缘膜具有小的泄漏电流(高电阻)、高耐电压性，并且不会因为在使用期间被施加电压而发生绝缘失效。

例如，在CIGS太阳能电池中，由每个单块太阳能电池产生的电压为至多大约0.65V。然而，其中接近100块电池在单块基板上串联连接的模块电路很常见。如果考虑长时间内的安全性和可靠性，对于金属基板的绝缘层，500V以上电压的耐电压性是必需的。另外，即使不发生绝缘失效，如果存在泄漏电流，太阳能电池组件的光电转换效率将下降。

日本未审查的专利公开号2001-339081公开了一种CIGS太阳能电池，其采用了一种基板，其中绝缘层设置在导电基底的两侧上。日本未审查的专利公开号2001-339081的基板采用气相法或液相法通过在金属基底上形成氧化膜而获得。这导致在氧化膜中容易形成针孔、裂纹等。另外，从粘着性的角度来看，在半导体加工期间氧化膜可能与金属基底分离。由于这些缺点，难以获得具有良好的元件性能的半导体元件。

同时，还已经提议了在铝基板的表面上进行阳极氧化处理，并使用铝基板，在该铝基板的表面上形成有多孔AAO(阳极氧化铝)膜。所述基板由下列构成：由阳极化部形成的绝缘层，和由未阳极化部形成的金属层(铝层)，所述未阳极化部保持不阳极化。因此，绝缘层和金属层之间的粘着性良好，并且通过单个加工步骤就可以获得具有大面积的基板。然而，AAO膜是多孔的，因此其绝缘性不高。因此，已经提议用于改善AAO膜的绝缘性的技术，和用于补偿由于绝缘性差所导致的元件性能劣化的技术(日本未审查的专利公开号2000-049372，7(1995)-147416和2003-330249)。

日本未审查的专利公开号2000-049372提议通过在基板的表面上设置不平坦的结构增加光利用效率，从而改善元件性能。日本未审查的专利公开号7(1995)-147416公开了一种液晶矩阵面板，其中AAO膜的表面进一步被SiN膜覆盖以改善绝缘性。日本未审查的专利公开号2003-330249提议采用孔隙填充法使阻挡层的厚度变得较厚以便改善绝缘性，所述阻挡层是在多孔部分的小孔隙的底部和铝基底之间的氧化铝层。

日本未审查的专利公开号2000-049372采用在基板表面上形成的不平坦结构改善了元件性能。然而，绝缘性本身并未得到改善，并且与耐电压性和泄漏电流相关的问题仍然存在。另外，在日本未审查的专利公开号7(1995)-147416和2003-330249中提议的方法需要在形成AAO膜后另外的工艺。

发明内容

鉴于前述的情况开发出了本发明。本发明的目的是提供一种具有绝缘层的金属基板，其能够通过简单工艺制备，在半导体加工过程中具有耐热性，具有优异的耐电压性，并且具有小的泄漏电流。本发明的另一目的是提供一种获得所述金属基板的Al基材。

本发明的再一个目的是提供采用所述具有绝缘层的金属基板的半导体元件和太阳能电池。

本发明人研究了泄漏电流性能和使在其表面上装配有阳极化膜的铝基板(之后，称为AAO(阳极氧化铝)基板)的耐电压性劣化的因素，所述铝基板用作用于半导体元件的基板。作为研究的结果，本发明人成功地发现了用于半导体元件的基板的新设计理念，该基板具有优异的泄漏电流性能和耐电压性能。本发明人基于所述新设计理念发明了一种用于半导体元件的基板，所述基板具有优异的泄漏电流性能和耐电压性能；获得所述用于半导体元件的基板的Al基材；和采用所述用于半导体元件的基板的半导体元件。

即，本发明的Al基材是在通过在其至少一个表面上进行阳极氧化形成用于半导体元件的具有绝缘层的金属基板的方法中使用的Al基材，其特征在于：