半透明薄膜太阳能模块制造技术

本发明专利技术涉及薄膜太阳能模块，其具有基板和施加在其上的层结构，层结构包括后电极层、前电极层和布置在后电极层和前电极层之间的吸收剂层，其中通过图案化区在层结构中形成串联连接的太阳能电池，其中每个图案化区包括用于细分至少后电极层的第一图案化线P1、用于细分至少吸收剂层的第二图案化线P2、以及用于细分至少前电极层的至少一个第三图案化线P3，其中至少一个图案化区在移除了第一图案化线P1的区区域中具有一个或多个光学透明区，一个或多个光学透明区在每种情况下是无后电极层的，其中一个或多个光学透明区被实现为使得后电极层在区区域中是连续的。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】半透明薄膜太阳能模块在开放空间系统中，可以观察到太阳能模块中的大的增长；然而，在建筑物集成的设置中的应用当前仍然以小得多的规模在推进。有鉴于朝着去中心化的能源解决方案的加倍努力，真实的需求正被开发以便能够也使用外观表面来用于光伏发电。出于结构和结构工程原因，平板的不透明太阳能模块和透光太阳能模块都必须集成到建筑物中。太阳能模块的总面积上平均的对可见光的透光度（光学半透明度）在从5%到50%的范围内是合乎期望的，以便在一方面具有充足的电功率，并且在另一个方面确保足够的光透射率。对于半透明太阳能模块的其它应用领域为消声壁（道路、铁路）、室外区块中的隐私屏障或用于温室的墙壁。与晶体硅技术（c-Si）（其中，太阳能电池原则上只能被实现为不透明的）形成对照，薄膜太阳能电池具有这样的优点：作为单片电和光串联连接的结果，活性区块以及围绕的无活性区域可以被非常灵活地设计。此外，与利用基于非晶硅的吸收层相比，通过黄铜矿基的吸收层可以获得显著更高的效率水平。薄膜太阳能电池产生的工艺技术的一个特征是全表面涂敷和局部去涂敷的顺序执行，其中，例如，就产生太阳能电池而言，将不同的层直接涂到载体基板上，在将这些层据前侧透明覆盖层进行图案化之后，该载体基板被胶合（“层压”）以形成耐候稳定的复合物。藉由全表面涂敷和局部去涂敷的方式避免了如微电子技术中常规的掩模工艺。对于大型薄膜太阳能模块而言，掩模工艺是非常成本密集且耗时的。迄今为止，薄膜硅已主要被用作用于产生半透明模块的吸收层的原料，特别是与透明的前电极和透明的后电极相结合。为此，已经将吸收层制造地如此之薄，以致整个层系统对于红外和红色波长范围内的电磁辐射是透明的。然而，作为薄的吸收层的结果，通常产生不期望的颜色过滤效应。相比之下，本专利技术的目的在于有利地改进现有技术中已知的半透明薄膜太阳能模块以及它们的产生，其中所述模块应具有在可见光范围内有显著透明度的相对大的光学活性区块。另外，这些模块应当是视觉上有优势的，并且尤其不具有颜色过滤效应。根据本专利技术的提议，通过半透明薄膜太阳能模块以及根据协作的权利要求的用于其产生的方法来实现这些和其他目的。通过从属权利要求的特征来指示本专利技术的有利实施例。在本专利技术的上下文中，术语“透明度”是指至少85%的可见光透射率。通常，可见光在从380nm至780nm的波长范围内。术语“不透明度”是指小于5%的可见光透射率。因此，太阳能电池的光学透明区具有在从85%至100%的范围内的可见光透射率；不透明区具有在从0%（完全不透明）至小于5%的范围内的可见光透射率。术语“半透明度”指的是在从5%到小于85%的范围内的可见光透射率。在本专利技术的上下文中，术语“半透明度”与在薄膜太阳能模块的所有太阳能电池的整个区块上平均的可见光透射率结合使用，换言之，期望的半透明度产生于对薄膜太阳能模块的所有太阳能电池上的不透明和光学透明的区域的光学透射率进行平均。根据本专利技术，提出了一种具有集成的串联连接的太阳能电池的半透明薄膜太阳能模块。与术语“半透明度”的上述定义一致，薄膜太阳能模块具有太阳能电池的（光学上）不透明且光学透明的区域，其中太阳能电池的半透明度是对在所有太阳能电池的整个区块上的可见光透射率进行平均的结果。薄膜太阳能模块的（半）透明度可以通过测量布置来以简单的方式确定，其中，例如，白色光源（可见光源）布置在薄膜太阳能模块的一侧上，并且可见光的检测器布置在薄膜太阳能模块的另一侧上。这里至关重要的是检测器可以检测穿过薄膜太阳能模块的所有太阳能电池的光（例如，同时），以便能够对太阳能电池的整个区块上的薄膜太阳能模块的光学透明度进行平均。根据本专利技术的薄膜太阳能模块包括具有层结构的基板，所述层结构具有用于光伏发电的太阳能电池的单片集成的串联连接。与术语“薄膜太阳能模块”的常规使用一致，它是指具有为低厚度（例如几微米）的层结构的模块，使得为了足够的机械稳定性而需要载体基板。载体基板可以例如由无机玻璃、塑料或金属制成（特别是金属合金制成），并且可以取决于相应的层厚度和具体的材料性质被设计为刚性板或柔性膜。本专利技术既涉及基板配置中的薄膜太阳能模块（其中，为了制作太阳能电池，将所述层结构施加在面向光入射侧的基板表面上），还涉及覆板配置中的薄膜太阳能模块（其中，基板是透明的并且所述层结构被施加在背向光入射侧的基板表面上）。以本身已知的方式，层结构包括后电极层、前电极层和布置在后电极层和前电极层之间的光伏活性吸收剂层。优选地，吸收剂层由黄铜矿化合物制成，所述黄铜矿化合物是例如来自以下组合：铜铟/二硫化镓/二硒化物（Cu（In,Ga）（S,Se）2）的I-III-VI半导体，例如，铜铟二硒化物（CuInSe2或CIS）或相关化合物。吸收剂层通常是不透明的，或者如果其非常薄，则至少是频率选择性透明的，使得一般而言发生某种颜色过滤效应或频率过滤效应。后电极层通常是不透明的。前电极层通常是光学透明的，特别是薄膜太阳能模块在基板配置中的情况下，这是因为必须使得光能够通过而到达层结构。在层结构中，藉由图案化区来常规地形成集成的串联连接的太阳能电池。因此，至少后电极层由第一图案化线P1细分成区段，所述区段形成太阳能电池的后电极。另外，至少吸收剂层由第二图案化线P2细分成区段，所述区段在与太阳能电池相关联的每一情况下的吸收层中，且至少前电极层由第三图案化线P3细分成区段，所述区段形成太阳能电池的前电极。彼此相邻的太阳能电池经由第二图案化线P2彼此串联电连接，其中一个太阳能电池的前电极电连接到相邻太阳能电池的后电极，并且通常但并非强制地直接接触它。一般而言，图案化线以P1-P2-P3的顺序来布置。图案化区由第一至第三图案化线P1-P2-P3的直接序列形成。图案化区可以是例如线性的，特别是直线的。一般而言，图案化线在包括第一至第三图案化线P1-P2-P3的序列中彼此平行地布置，并且例如平行于矩形或正方形模块的一个边缘而延展。例如，在每种情况下，图案化线P1-P2-P3可以一直延伸到层结构的边缘。图案化线P1-P2-P3的延伸方向可被定义为模块或太阳能电池宽度；垂直于其的方向可以被定义为模块或太阳能电池长度。每个太阳能电池具有例如与层结构的宽度对应的宽度。与该术语的普遍使用一致，在本专利技术的上下文中，术语“太阳能电池”指的是具有前电极（或前电极层区段）、吸收层（或吸收剂层区段）和后电极（或后电极层区段）的层结构的区域（在下文中也称为“层区域”），并且由彼此直接相邻的两个图案化区来界定，在每种情况下都由图案化线P1-P2-P3组成。这通过模块的边缘区域中的类比而应用，其中，存在用于电接触太阳能电池的串联连接的连接区段而非图案化区，从而使得太阳能电池由具有前电极、吸收层和后电极的层区域定义，所述前电极、吸收层和后电极位于图案化区和紧邻的连接区段之间。每个图案化区形成光伏无活性（死）区，然而，相比之下，层区域具有（单个）光伏活性区并且是光伏活性的。特别地，层区域还可以具有光伏无活性区。如果层区域除了光伏活性区之外没有光伏无活性区，则层区域和光伏活性区是一致的。否则，层区域由光伏活性区和一个或多个光伏无活性区本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.薄膜太阳能模块（1），具有基板（2）和施加在其上的层结构（3），所述层结构（3）包括后电极层（5）、前电极层（8）和布置在所述后电极层和所述前电极层之间的吸收剂层（6），其中串联连接的太阳能电池（11）通过图案化区（14）形成在所述层结构（3）中，其中每个图案化区（14）包括用于细分至少所述后电极层（5）的第一图案化线P1、用于细分至少所述吸收剂层（6）的第二图案化线P2、以及用于细分至少所述前电极层（8）的至少一个第三图案化线P3，其中至少一个图案化区（14）在移除了所述第一图案化线P1的区区域（22）中具有一个或多个光学透明区（18），所述一个或多个光学透明区（18）在每种情况下无后电极层，其中所述一个或多个光学透明区（18）被实现为使得所述后电极层（5）在所述区区域（22）中是连续的。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170929 EP 17194085.11.薄膜太阳能模块（1），具有基板（2）和施加在其上的层结构（3），所述层结构（3）包括后电极层（5）、前电极层（8）和布置在所述后电极层和所述前电极层之间的吸收剂层（6），其中串联连接的太阳能电池（11）通过图案化区（14）形成在所述层结构（3）中，其中每个图案化区（14）包括用于细分至少所述后电极层（5）的第一图案化线P1、用于细分至少所述吸收剂层（6）的第二图案化线P2、以及用于细分至少所述前电极层（8）的至少一个第三图案化线P3，其中至少一个图案化区（14）在移除了所述第一图案化线P1的区区域（22）中具有一个或多个光学透明区（18），所述一个或多个光学透明区（18）在每种情况下无后电极层，其中所述一个或多个光学透明区（18）被实现为使得所述后电极层（5）在所述区区域（22）中是连续的。


2.根据权利要求1的薄膜太阳能模块（1），其中所述一个或多个光学透明区（18）在每种情况下具有前电极层区段（8-3）。


3.根据权利要求1的薄膜太阳能模块（1），其中所述一个或多个光学透明区（18）在每种情况下是无前电极层的。


4.根据权利要求1至3中任一项的薄膜太阳能模块（1），其中多个光学透明区（18）被线性地布置。


5.根据权利要求1至4中任一项的薄膜太阳能模块（1），其中在至少一个图案化区（14）中，所述第一图案化线P1和/或所述第三图案化线P3在每种情况下提供有一个或多个凸起（15），其中在每种情况下布置了光学透明区（18）。


6.根据权利要求5的薄膜太阳能模块（1），其中所述图案化区（14）的所述第一图案化线P1和所述至少一个第三图案化线P3在每种情况下提供有至少一个凸起（15），其中所述第一图案化线P1的至少一个凸起（15）被布置成与所述第三图案化线P3的凸起（15）相对。


7.根据权利要求1的薄膜太阳能模块（1），其中至少一个图案化区（14）的所述第一图案化线P1周围的所述移除了的区区域（22）具有至少一个线性去涂敷区域（19），由此所述区区域（22）细分成两个区区域部分（22-1、22-2），其中所述去涂敷区域（19）具有光学透明区（18）和电极区（20）的交替序列，其中所述光学透明区（18）在每种情况下是无后电极层的并且所述电极区（20）在每种情况下是无吸收剂层且具有后电极层区段（5-3）的，其中所述区区域部分（22-1、22-2）的所述两个后电极层区段（5-1、5-2）通过至少一个电极区（20）的所述后电极层区段（5-3）彼此在区块上连接。


8.根据权利要求7以及权利要求2或3中的任一项的薄膜太阳能模块（1），其中
至少一个线性去涂敷区域（19）布置在至少一个图案化区（14）的所述第一图案化线P1和所述第二图案化线P2之间；和/或
至少一个线性去涂敷区域（19）布置在至少一个图案化区（14）的所述第二图案化线P2和所述第三图案化线P3之间；和/或
至少一个线性去涂敷区域（19）布置在至少一个图案化区（14）的所述第二图案化线P2内部。


9.根据权利要求7和权利要求2的薄膜太阳能模块（1），其中至少一个图案化区（14）的所述第二图案化线P2由线性去涂敷区域（19）形成。


10.根据权利要求7和权利要求3的薄膜太...

【专利技术属性】
技术研发人员：A海斯，J帕尔姆，H福格特，R莱赫纳，
申请(专利权)人：中建材蚌埠玻璃工业设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34