透明的多层组件和制造方法
阅读说明：本技术 透明的多层组件和制造方法 (Transparent multilayer component and method of manufacture ) 是由 M·艾肯舍伊特 A·米特纳希特 T·施蒂格利茨 玛丽·T·阿尔特 于 2020-03-05 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种透明的多层组件(100),其例如用于制造太阳能电池或有机发光二极管(OLED),并且还涉及一种相应的制造方法。本发明还涉及具有这种透明的多层组件的太阳能电池和OLED。尤其地,透明的多层组件根据本发明包括具有聚合物材料的透明的载体结构(104)和具有导电氧化物的导电透明层(110),其中作为附着力增强措施在载体结构与导电透明层之间布置碳化硅层(108)。(The invention relates to a transparent multilayer component (100), for example for producing solar cells or organic light-emitting diodes (OLEDs), and to a corresponding production method. The invention also relates to solar cells and OLEDs having such transparent multilayer assemblies. In particular, the transparent multilayer component according to the invention comprises a transparent carrier structure (104) comprising a polymer material and a conductive transparent layer (110) comprising a conductive oxide, wherein a silicon carbide layer (108) is arranged between the carrier structure and the conductive transparent layer as an adhesion-promoting measure.)
技术领域
本发明涉及一种透明的多层组件，其例如用于制造太阳能电池或有机发光二极管(OLED)，以及还涉及一种相应的制造方法。本发明还涉及具有这种透明的多层组件的太阳能电池和OLED。
背景技术
例如，透明电极是柔性光电应用，例如显示器、成像单元和传感器的主要元件。在此，高导电性电极优选用于保持低电阻。尤其是对于所谓的可穿戴设备，即可穿戴在身上的电子设备或可植入的组件来说，对灵活性、可靠性和长期稳定性提出很高的要求。
透明金属的和半导体的薄层(所谓的TCO，英文：透明导电氧化物)在太阳能工业和屏幕研发中尤为重要。这种TCO例如在N.Al-Dahudi和M.A.Aegerter的出版物“透明导电In2O3的比较研究：使用溶胶和纳米颗粒悬浮液制成的Sn(ITO)涂层(Comparative study oftransparent conductive In2O3:Sn(ITO)coatings made using a sol and ananoparticle suspension)”，薄固态膜(Thin Solid Films)，第502卷，no.1-2，第193-197页，2006年，及H.Liu，V.Avrutin，N.Izyumskaya，和H.的出版物“用于发光和吸收装置中电极应用的透明导电氧化物(Transparent conducting oxides forelectrode applications in light emitting and absorbing devices)”，Superlattices and Microstructures，第48卷，no.5，第458-484页，2010年，中进行了描述。
经常用来进行新研发的材料是半导体ITO(氧化铟锡)，其电特性可以通过掺杂进行针对性地调整(参见例如B.T.Minami的“用于氧化铟锡(ITO)替代物的透明导电氧化物薄膜研发的现状(Present status of transparent conducting oxide thin-filmdevelopment for Indium-Tin-Oxide(ITO)substitutes)”，薄固态膜(Thin SolidFilms)，第516卷，no.17，第5822-5828页，2008年)。
然而，ITO的机械特性有问题，尤其是因为它由于其脆性的断裂性能而易于开裂。为了仍然将ITO集成到不同的生产工艺中并且在此保持其完整性，ITO大多沉积在固体材料(例如玻璃或金属)上，如以下文章所述：H.K.Lin，S.M.Chiu，T.P.Cho和J.C.Huang的“具有薄金属玻璃夹层的柔性PET/ITO膜的改进的弯曲疲劳性能(Improved bending fatiguebehavior of flexible PET/ITO film with thin metallic glass interlayer)”，Mater.Lett.，第113卷，第182-185页，2013年；S.K.Park，J.I.Han，D.G.Moon和W.K.Kim的“聚合物衬底上外部变形的铟锡氧化物膜的机械稳定性(Mechanical Stability ofExternally Deformed Indium–Tin–Oxide Films on Polymer Substrates)”，Jpn.J.Appl.Phys.，第42卷，no.1，No.2A，第623-629页，2003年；K.A.Sierros，N.J.Morris，K.Ramji和D.R.Cairns的“用于柔性光电装置的氧化铟锡涂层聚对苯二甲酸乙二醇酯的应力腐蚀开裂(Stress–corrosion cracking of indium tin oxide coated polyethyleneterephthalate for flexible optoelectronic devices)”，薄固态膜(Thin SolidFilms)，第517卷，no.8，第2590-2595页，2009年；B.Sim，E.-H.Kim，J.Park和M.Lee的“具有沉积在塑料衬底上的薄铝缓冲层的铟锡氧化物膜的高度增强的机械稳定性(Highlyenhanced mechanical stability of indium tin oxide film with a thin Al bufferlayer deposited on plastic substrate)”，Surf.Coat.Technol.，第204卷，no.3，第309-312页，2009年；D.-P.Tran，H.-I.Lu和C.-K.Lin的“循环变形对聚对苯二甲酸乙二醇酯衬底上的氧化铟锡膜的导电特性的影响(Effects of cyclic deformation on conductivecharacteristics of indium tin oxide thin film on polyethylene terephthalatesubstrate)”，Surf.Coat.Technol.，第283卷，第298-310页，2015年。
电子工业的新发展倾向于由聚合物制成的柔性基材，以便能够用导电膜形成(abbilden)可变和更复杂的结构。在此，在已知结构中尤其会出现以下问题。
在生产工艺中，已知的ITO层必须在固体载体材料上沉积和结构化。后续步骤不允许将任何热应力或机械应力引入膜中，因为这种应力可能在脆性的膜中产生裂纹和缺陷。但是例如对于非常好的导电能力而言，TCO膜的热处理(200℃和800℃之间)是必不可少的(参见N.Al-Dahudi和M.A.Aegerter的“透明导电In2O3的比较研究：使用溶胶和纳米颗粒悬浮液制成的Sn(ITO)涂层(Comparative study of transparent conductive In2O3:Sn(ITO)coatings made using a sol and a nanoparticle suspension)”，薄固态膜(ThinSolid Films)，第502卷，no.1-2，第193-197页，2006年)。
因此，ITO层的透光的和柔性的涂层和/或封装只能在有限的范围内进行，并且因此无法保证长使用寿命。恰好在机械交变载荷或高湿度的应用领域中，目前的方法是不完美的，因为只能实现在室温下沉积和退火的保护层(例如聚对二甲苯，如在Y.Jimbo等的“用于电生理测量的具有低薄膜电阻的超柔性透明氧化物/金属/氧化物堆叠电极(Ultraflexible Transparent Oxide/Metal/Oxide Stack Electrode with Low SheetResistance for Electrophysiological Measurements)”，(eng)，ACS appliedmaterials&interfaces，第9卷，no.40，第34744-34750页，2017年，中描述的那样，硅或类似物)。在这种情况下，这些层对清洁和下游研发过程提出了非常特殊的要求。
总之，目前可用的具有透光导电或半导体薄层的多层组件的缺点在于，不能进行层的需要在升高的温度下进行退火的后续涂层或加工。因此，TCO始终是最后的工艺步骤之一或者必须用在接近室温的低温下沉积的聚合物进行涂层。聚对二甲苯是目前唯一可以在室温下利用CVD方法(化学气相沉积)沉积的柔性聚合物材料，其他CVD沉积不会得出柔性层。
TCO和ITO层必须直接沉积在玻璃或其他固体载体上，这不允许机械柔性。
为了在TCO与柔性载体聚合物之间产生足够的附着，还已知插入了作为附着力增强措施(Haftvermittler)的薄金属层，例如铝、银、钛或铂。然而，该解决方案的缺点在于，一方面电特性受到强烈影响。此外，如果在TCO之下布置金属层，则整个多层结构不再是足够光学透明的。
发明内容
因此，需要光学透明的多层组件，其能克服已知解决方案的缺点并且在此是安全可靠的，但仍然可以以成本经济的方式被制造。
该目的通过独立权利要求的主题实现。本发明的有利实施方式是从属权利要求的主题。
本发明在此基于下述构思，即将碳化硅薄层用作在柔性透光载体聚合物与导电透明层之间的附着力增强措施。本发明的发明人能够证实，这种SiC附着力增强措施对TCO膜的电特性和半导体特性的影响非常小，但却在此既在一方面具有针对聚合物的碳化学(Kohlenstoffchemie)的最佳的结合特性又在另一方面具有针对TCO膜的氧化物结构的最佳的结合特性。因此，碳化硅基于碳组分具有针对聚合物的优异的附着，并且另一方面，基于硅组分形成了针对TCO半导体的非常好的附着。
尤其地，根据本发明的透明的多层组件包括具有聚合物材料的透明的载体结构和具有导电氧化物的导电透明层，其中在载体结构与导电透明层之间布置碳化硅层作为附着力增强措施。
根据透明的多层组件的有利的实施方式，载体结构的聚合物材料包括聚酰亚胺PI、聚对苯二甲酸乙二醇酯PET、聚乙烯PE、聚碳酸酯PC、聚氯乙烯PVC、聚酰胺PA、聚四氟乙烯PTFE、聚甲基丙烯酸甲酯PMMA、聚醚醚酮PEEK、聚砜PSU、聚对二甲苯、聚二甲基硅氧烷PDMS和/或聚丙烯PP。聚酰亚胺在此是特别惰性的和化学稳定的。
根据本发明，导电氧化物例如可以包括氧化铟锡ITO、氧化氟锡FTO、氧化铝锌AZO和/或氧化锑锡ATO。
为了使用于可见光的透明的多层组件是足够透光的，根据本发明的有利的改进方案的碳化硅层具有10nm至100nm的厚度、优选地为约50nm的厚度。
根据本发明的有利的改进方案，导电透明层被结构化以构造至少一个电极。在此，至少一个电极可以包括单电极和由多个电极组成的阵列。有利地，精细地结构化的电极也可靠地附着到载体结构处。
为了使导电透明层电绝缘和/或防止化学和机械负荷，还可以有利地设有透明的覆盖层，其具有聚合物材料并且至少部分地覆盖导电透明层。
在此，可选地可以在覆盖层与导电透明层之间布置第二碳化硅层作为附着力增强措施，以改进覆盖层在导电透明层上的附着。
本发明还涉及一种用于制造透明导电结构的方法。该方法包括以下步骤：
提供具有聚合物材料的透明的载体结构，
将碳化硅层施加到载体结构上，
将具有导电氧化物的导电透明层施加到碳化硅层上，使得碳化硅层构造成在载体结构与导电透明层之间的附着力增强措施。
正如已经提到的那样，以此方式可以以成本经济且简单的方式制造透明的多层组件，其各个层可靠地且牢固地彼此连接，其中多层组件还具有高机械柔性。
依照根据本发明的方法的有利的实施方式，导电透明层借助光刻工艺被结构化。光刻工艺是具有高精度和可重复性的适于批量生产的成熟工艺。
有利地，碳化硅层以所谓的PECVD方法(等离子体增强化学气相沉积)中沉积在载体结构上。PECVD是下述工艺，在其中可以利用比标准CVD(化学气相沉积)方法更低的温度将不同材料的薄膜沉积到衬底上。在PECVD方法的情况下，通过在并联的电极、即接地电极与RF电极之间供给反应气体引起沉积。电极之间的电容耦合将反应气体激发形成等离子体，该等离子体进而导致希望的化学反应。由此，反应产物沉积在衬底上。布置在接地电极上的衬底通常被加热至250℃至350℃的温度。与此相比，常见的CVD方法通常需要600℃至800℃。本发明的发明人甚至能够在进行SiC沉积时实现100℃至120℃的温度，使得光刻胶不被损坏并且因此使得剥离方法和光结构化成为可能。
依照根据本发明方法的有利的改进方案，导电透明层借助反应阴极溅射沉积在碳化硅层上。该方法也被称为“反应溅射”并且是指下述沉积方法，在其中原子通过用高能离子(主要是惰性气体离子)轰击从固体(靶材)中释放出来并转变为气相，其中在惰性工作气体(例如氩气)中添加了一种或多种反应气体(例如氧气或氮气)。气体在靶材处、在真空室中或在衬底处与溅射的层原子发生反应并形成新的物质。产生的反应产物接下来沉积在基材表面处。
为了保护导电透明层，有利地还可以施加透明的覆盖层，其具有聚合物材料并且至少部分地覆盖导电透明层。
在此，可以在覆盖层与导电透明层之间沉积作为附着力增强措施的第二碳化硅层，以改进覆盖层在导电透明层上的附着。优选地，将附加的由类金刚石碳(英文：Diamond-Like-Carbon DLC)制成的层-下文称为DLC层-施加到该碳化硅层上，以便在例如将PI用作用于覆盖层的聚合物材料时，进一步改进与聚合物材料的离心涂布的液态前体(Vorstufe)的连接。
依照根据本发明的方法的有利的改进方案，可以在蚀刻步骤中在覆盖层中引入接触开口，穿过该接触开口可以接触导电透明层。
本发明还涉及一种光伏电池，下文中也称为太阳能电池，其具有吸收层和根据本发明的透明的多层组件，其中导电透明层与吸收层电连接和光学连接。
如H.Liu，V.Avrutin，N.Izyumskaya，和H.的评论文章“用于发光和吸收装置中电极应用的透明导电氧化物(Transparent conducting oxides forelectrode applications in light emitting and absorbing devices)”，Superlattices and Microstructures，第48卷，第5期，第458-484页，2010年，中详细描述的那样，太阳能电池利用光伏效应将入射光直接转化为电流。电子-空穴对由光量子产生，并在具有不同导电极性的两种材料的界面处被分离。各种太阳能电池类型与导电氧化物有关。此外，原则上可以分为厚膜硅太阳能电池和薄膜硅太阳能电池、具有单个或多个阻隔层的薄膜电池、染料敏化太阳能电池、有机/聚合物电池和具有多个阻隔层的基于III-V族半导体的高效太阳能电池。
TCO在许多类型的薄膜太阳能电池中用作透明电极，例如硅薄膜太阳能电池、CdTe薄膜太阳能电池和铜铟镓硒(CIGS)薄膜太阳能电池。在此，TCO中的载流子浓度必须尽可能低，以防止在红外范围内发生不希望的游离载流子吸收，而载流子移动性应当尽可能高，以产生足够高的电导率。
此外，薄膜硅电池的优点是其价格经济。各种不同的光伏技术都基于硅薄膜，例如基于具有1.8eV的准直接带隙的氢化非晶硅(a-Si:H)、具有1.1eV的间接带隙的氢化微晶硅(μc-Si:H)、在玻璃上的这两种形式(微晶硅)和的多晶硅(PSG)的组合。
最先提到的三种技术使用TCO作为前面和/或背面电极。根据本发明将碳化硅用作TCO层与相应的载体材料之间的附着力增强措施。例如，这种电池可以根据“顶衬(Superstrate)”原理构造，其中光穿过载体材料进入起作用的内部区域。对于这种太阳能电池，制造工艺在电池的在运行中朝向光的正面处开始，并且向背面进行。首先，在透明衬底层上沉积TCO前接触层，然后沉积非晶硅和/或微晶硅以及TCO或金属背面接触层。因此，TCO前接触层必须足够牢固以承受全部后续的层沉积和处理步骤而不受损坏。在已知的布置中，衬底层大多由玻璃制成。然而，根据本发明使用聚合物层，使得太阳能电池也是柔性的。
最后，本发明还涉及具有阴极、发射层和阳极的有机发光二极管OLED，其中该OLED具有根据本发明的透明的多层组件，并且其中导电透明层构成了OLED的阳极。
下面使用以下术语和定义。
与本发明有关，术语“柔性”是指层或衬底是可弯曲的并且尤其可在一定限度内变形而不断裂。
术语“导电”在下文中被理解为，材料能够传导电流并且适合于构造电极。因此，除了例如金属表现出的导电性之外，在本发明的范围内也应包括半导体材料的导电性。
在本发明的范围内，术语“透明”和“透光”应表示对于尤其在可见范围内的特定的光波长的高透光性。然而，本领域技术人员清楚的是，本发明的原理也可以与红外范围内的辐射透光性相关联地应用。
附图说明
为了更好地理解本发明，根据以下附图中所示的实施例对本发明进行更详细的阐述。在此，相同的部件具有相同的附图标记和相同的构件名称。此外，所示的和所述的不同实施方式中的一些特征或特征组合本身可以代表独立的、有创造性的或根据本发明的解决方案。在附图中：
图1-图6示出了根据本发明的第一实施方式的透明的多层组件的制造工艺的示意图；
图7-图13示出了根据本发明的第二实施方式的透明的多层组件的制造工艺的示意图；
图14示出了不同层与波长相关的透光率的示意图；
图15示出了根据本发明的太阳能电池的第一实施方式的示意图；
图16示出了根据本发明的太阳能电池的第二实施方式的示意图；
图17示出了根据本发明的OLED的有利的实施方式的示意图。
具体实施方式
在本发明中，随后参照附图、并且在此尤其首先参照图1至图6对根据本发明的根据第一实施方式的透明的多层结构以及其制造进行详细阐述。应注意，在所有附图中，尺寸比例并且尤其是是层厚比例并未按正确比例显示。
图1示意性地示出了作为原材料的硅晶片102，其涂有例如聚酰亚胺层的透明的载体层104、和光刻胶106。硅晶片102仅在以微系统技术制造根据本发明的多层组件100期间用作衬底并且随后将被去除。正如众所周知的那样，在光刻技术的曝光和结构化步骤中将光刻胶结构化成，使得聚酰亚胺(PI)104在要构造随后的TCO结构(例如ITO)的区域中被暴露(图2)。
根据本发明，在下一个步骤中首先施加连续的碳化硅层108。
优选地，在此借助PECVD沉积来施加碳化硅层108。碳化硅层108例如可以具有50nm的厚度。在该厚度范围内，但也可以明显高于此，碳化硅对于大多数感兴趣的波长而言是可穿透的。正如已经提到的，PECVD(等离子体增强化学气相沉积)是指下述工艺，在其中可以利用比标准CVD(化学气相沉积)方法更低的温度将不同材料的薄膜沉积到衬底上。在PECVD方法的情况下，通过在并联的电极、即接地电极与RF电极之间供给反应气体引起沉积。电极之间的电容耦合将反应气体激发形成等离子体，该等离子体进而导致希望的化学反应。由此，反应产物-在该情况下是SiC-沉积在衬底上。布置在接地电极上的衬底通常被加热至100℃至120℃的温度，以确保标准光刻胶的完整性。
由于其特殊的化学和物理特性，碳化硅与位于其下的聚合物层、例如聚酰亚胺形成特别紧密的结合。
接下来将透明的电半导体TCO层110施加到碳化硅层108上。在图3中示出了该状态。根据本发明，导电氧化物例如可以包括氧化铟锡ITO、氧化氟锡FTO、氧化铝锌AZO和/或氧化锑锡ATO。
例如，可以借助反应阴极溅射来沉积这种ITO层110。如前所述，反应阴极溅射是指下述沉积方法，在其中原子通过用高能离子(主要是惰性气体离子)轰击从固体(靶材)中释放出来并转变为气相，其中在惰性工作气体(例如氩气)中添加了一种或多种反应气体(例如氧气或氮气)。气体在靶材处、在真空室中或在衬底处与溅射的层原子发生反应并形成新的物质。产生的反应产物-在当前情况下为ITO-接下来沉积在衬底表面处。
由于碳化硅108中的硅组分，碳化硅层也能够与ITO层110形成牢固的结合。因此，碳化硅层108形成了在透明的聚合物材料(聚酰亚胺)104与能导电的材料TCO、例如ITO 110之间的附着力增强措施。
在下一步骤中，通过光刻胶106的剥离，在所有不希望的地方去除附着力增强措施108以及TCO 110。如图4所示，仅保留通过附着力增强措施108与基部104连接的结构化TCO层110。
如图5所示，可选地可以在结构化的TCO层110上沉积其他的聚酰亚胺层作为覆盖层112。当然，任意其他的透明聚合物层也适合作为覆盖层112。在所示的示例中，载体层104和覆盖层112由相同的材料构成。然而，情况并非必须如此，当然也可以使用不同的材料。例如，以下材料被考虑用于覆盖层112以及载体层104：聚酰亚胺PI、聚对苯二甲酸乙二醇酯PET、聚乙烯PE、聚碳酸酯PC、聚氯乙烯PVC、聚酰胺PA、聚四氟乙烯PTFE、聚甲基丙烯酸甲酯PMMA、聚醚醚酮PEEK、聚砜PSU、聚对二甲苯、聚二甲基硅氧烷PDMS和/或聚丙烯PP。聚酰亚胺在此是特别惰性的和化学稳定的。
该覆盖层112用于电绝缘，但也用于防止化学和机械的环境影响。覆盖层112可以是聚酰亚胺层，其以液态前体的形式被离心涂布并且接下来被热处理以被硬化。正如已知的那样，为此需要相对较高的温度、例如450°持续10分钟。应说明，TCO膜110在载体层104上的附着不受该需求的影响。因此，根据本发明的碳化硅附着力增强措施的设置允许透明导电层在被施加到它们的载体上之后经受其他也包括较高的温度的工艺步骤。尤其地，透明导电层可以嵌入聚合物中，从而可以实现透明的、柔性的结构，其针对外部受到保护并且是电绝缘的。
为了能够从外部与TCO层110电接触，例如借助干蚀刻步骤，通过覆盖层112中的开口114暴露接触面和/或起作用的结构。此外，透明的柔性载体层104与硅衬底102分离。这同样可以通过蚀刻步骤来完成。最后(图中未示出)可以进行各个单独部件的分割，只要它们布置在硅晶片102上，它们就作为一个批次被一起加工。
图6示出了具有示意性示出的开口114的完成的透明多层结构100。
以下参照图7至图13根据另一个有利实施方式描述透明的多层组件的制造。
图7至图10中所示的制造步骤对应于图1至图4中的制造步骤，因此不再重复描述。
如图11示意性所示，根据另一个实施方式，在覆盖层112与位于其下的TCO层110之间设有另一个附着力增强措施层109。附着力增强措施层109一方面可以由对应于碳化硅层108的另一个碳化硅层构成。然而，在实验研究中可以表明，沉积在TCO薄膜上的覆盖层聚合物之间的增附与沉积在聚合物衬底上的TCO膜之间的增附不同。尤其地，通过在沉积聚合物覆盖层之前除了另一个碳化硅层之外还施加类金刚石碳(DLC)层，可以实现覆盖层112在TCO上的更进一步改进的附着。例如，以低温方法、在最高100℃时的PECVD沉积来施加DLC层。优选地，这种附加的DLC层具有约10nm的厚度。以此方式，可以实现聚合物覆盖层的最佳粘附。因此，代替图5中所示的用覆盖层112直接覆盖TCO层110，在TCO层110与覆盖层112之间还设有作为附着力增强措施层109的双层SiC-DLC。
如图12所示，类似于图5，可选地可以在结构化TCO层110上沉积另一个聚酰亚胺层作为覆盖层112。该覆盖层112用于电绝缘，但也用于防止化学和机械环境影响。
为了能够从外部电接触TCO层110，例如借助干蚀刻步骤，通过覆盖层112中的开口114暴露接触面和/或起作用的结构。附着力增强措施层109在此也被打开。此外，透明的柔性载体层104与硅衬底102分离。这同样可以通过蚀刻步骤来完成。最后(图中未示出)又可以进行各个单独部件的分割，只要它们布置在硅晶片102上，它们就作为一个批次被一起加工。
图13示出了具有示意性示出的开口114的完成的透明多层结构100。
图14示出了，与对于测量透光率作为基础所需的玻璃层相比，在透明多层结构100中设置的不同材料的、与波长(以nm计)相关的透光率(以％计)。每条曲线都显示了测量结果的平均值和相关的标准偏差。在此，曲线201是指玻璃的透光性，曲线202是指玻璃基层上的5μm厚的PI层的透光性，曲线203是指在5μm的PI和玻璃基层上的300nm厚的ITO层的透光性，曲线204是指在5μm的PI和玻璃基层上的600nm厚的ITO层的透光性。在此，在PI基底与ITO层之间相应地布置有SiC附着力增强措施层。
从图14中可以看出，玻璃对可见光至近红外光的透光率(曲线201)具有为91％的几乎恒定的值，而大于470nm的可见光的约80％穿透了PI层(曲线202)。具有ITO层的多层结构在600nm的范围内表现出最大透光率，其中透光率显著取决于ITO层的层厚(曲线203和204)。
参照图15至图17示出了根据本发明的透明多层结构的后续的应用示例，在其中制造工艺分别以类似于图1至图6的步骤的方式自下而上进行。
图15示出了根据本发明的透明多层结构的第一技术应用示例。在该示意性剖视图中示出了具有作为工作层316的氢化的非晶硅和微晶硅(a-Si:H/μc-Si:H)的所谓微晶太阳能电池300。如这一点是已知的并且例如在H.Liu，V.Avrutin，N.Izyumskaya，和H.的文章“用于发光和吸收装置中电极应用的透明导电氧化物(Transparentconducting oxides for electrode applications in light emitting and absorbingdevices)”，Superlattices and Microstructures，第48卷，no.5，第458-484页，2010年，中描述的那样，在已知的太阳能电池中，在光入射侧使用玻璃衬底(“顶衬”)，其不允许任何机械柔性。相比之下，根据本发明的太阳能电池300在光入射侧上具有作为顶衬的柔性透明的聚合物载体材料304。TCO前电极层310经由SiC附着力增强措施层308与聚合物载体材料304连接。因此，SiC 308能实现柔性和透明的正面，其防止了TCO层310的腐蚀。
设有a-Si:H/μc-Si:H层作为工作层316(也被称为吸收层)。该光伏工作层316之后是另一个TCO层318，其用作背面触点。金属层320用于反射、用作扩散屏障且用于提高导电能力。另一个聚合物层312用作封装覆盖层。
穿过透明载体层304入射的光324由于硅层或TCO层310、316、318的不同折射率而被多次反射和散射，并且以此方式在硅吸收层316中“被捕获”，如其在图15中所示的那样。以此方式可以将吸收层316的厚度保持为相对较小的，这节约了成本并且提高了太阳能电池300的稳定性。
有利地，整个太阳能电池300可以是可弯曲的，从而其例如可以在未使用状态下被卷起或可以适应不同的基部轮廓。
作为根据本发明的透明多层结构的另一技术应用示例，在图16中示出了具有CdTe(碲化镉)或CIGS(铜铟镓硒)吸收层416的太阳能电池400。通常，根据本发明，全部当前的具有配属的层的薄膜太阳能电池都可以转至柔性衬底。甚至带有光敏层的有机太阳能电池也可以以此方式稳定。
根据本发明，太阳能电池400在光入射侧424上具有柔性透明的聚合物载体材料404。TCO前电极层410经由SiC附着力增强剂层408与聚合物载体材料404连接。因此，SiC附着力增强措施层408能实现柔性和透明的正面，其防止TCO层410的腐蚀。工作层416由CdTe或CIGS吸收层构成。如这一点是已知的并且例如在H.Liu，V.Avrutin，N.Izyumskaya，和H.的文章“用于发光和吸收装置中电极应用的透明导电氧化物(Transparent conducting oxides for electrode applications in light emittingand absorbing devices)”，Superlattices and Microstructures，第48卷，no.5，第458-484页，2010年，中阐述的那样，在CdTe太阳能电池的情况下，吸收层416通常是包括CdTe和CdS层以及背面金属化结构的多层结构。
在CIGS太阳能电池的情况下，除了原本的CIGS吸收材料外，吸收层还包含CdS层和背面金属化结构。然而，本领域技术人员清楚，根据本发明的原理与所需的任何其他的层序列兼容，其必要时还可以应用在吸收层416上。
通常，根据本发明，全部当前的具有配属的层的薄膜太阳能电池都可以转至柔性衬底。甚至带有光敏层的有机太阳能电池也可以以此方式稳定。
作为根据本发明的透明的多层组件的其他技术应用示例，在图17中示出了有机发光二极管(OLED)500。
OLED 500在两个电极、金属阴极526与透明的TCO阳极510之间具有有机工作层516。有机膜的典型厚度为约100nm至200nm。在此通常使用两种有机材料：长链聚合物或小分子。如果在阳极和阴极之间施加电压，则阴极526将电子注入膜516中。同时，空穴(正电荷)从具有高逸出功的透明阳极510注入有机材料106中。在电场中，正负电荷迁移穿过有机膜516。当正负电荷重组时，正负电荷形成激发状态。如果正负电荷湮灭，发射光子并且产生光524。
根据本发明，TCO层510经由碳化硅层508与透明聚合物层504连接。聚合物覆盖层512封闭OLED 500的层序列。以此方式，该结构元件可以完全被封装，以防止受到外部影响。此外，OLED 500是完全柔性的，因为可以放弃玻璃载体。
总之，本发明将碳化硅设为在聚合物与TCO之间的透明附着力增强措施，尤其适用于液晶屏、有机发光二极管、触摸屏、可切换玻璃、薄膜太阳能电池、光伏、显示器技术、照明技术、汽车技术、建筑玻璃、电生理电极、pH传感器和抗体检测器领域中的柔性薄膜的应用。
尤其是对于在水性介质(或潮湿环境)中长期稳定使用而言，这使得TCO层的成功的非密封封装成为可能。由此为上述应用提供了热稳定和机械稳定的透光层。
附图标记列表
100 多层组件
102 硅
104、304、404、504 透明的载体结构；聚酰亚胺
106 光刻胶
108、308、408、508 碳化硅
109 第二附着力增强措施层
110、310、410、510 导电透明层；TCO；ITO
112、312、512 覆盖层
114 用于暴露TCO层的开口
201-204 透光率曲线
300、400 太阳能电池
316、416、516 工作层
318 第二TCO层
320 金属层
324、424、524 光
500 OLED
526 阴极。
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