光陷获光伏装置制造方法及图纸

一种包括无定形材料有源层的光伏装置，其中有源层为限定和重复几何结构阵列形状，其特征在于所述几何结构包括被至少三个ｎ边形表面连接的底部和单个顶点，其中ｎ等于４或者更高。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种包括支承基底和有源层的薄膜型光伏装置。本专利技术还涉及一种制 造光伏装置的方法，所述光伏装置包括支承基底和无定形材料有源层。
技术介绍
光伏装置通常用于将光能转换为电能。光伏装置包括由光吸收材料组成的有源 层，光吸收材料在受到光照射时产生电荷载体。现在光伏装置中常见的有源层为硅(Si)。 但是，可以为各种材料，例如砷化镓(GaAs)、碲化镉(CdTe)或者联硒化铜铟镓(GIGS)。在 有源层中产生的电荷与将导电的导电接触隔开。由于有源层的薄脆性通常通过例如由玻璃 制成的透明盖板保护其不受外部影响。从现有技术已知有源层和盖板都反射一部分入射至 光伏装置的光。特别是有源层的高折射系数对硅而言造成可达入射光30%的大反射损失。 因为所反射的光不能转换为电能所以这些反射损失造成光伏装置效率大大下降。为减小这些反射损失，可在光吸收材料或者所谓的有源层顶部施加抗反射涂层。 抗反射涂层由透明材料的单个1/4波层组成，其折射系数介于有源层和盖板的折射系数之 间。尽管这样理论上在中心波长上产生零反射并且在中心附近更宽范围的波长上反射减 小，但是这些层的处理和材料成本较高。而且形成涂层的处理技术(例如化学气相沉积) 非常复杂、精细和耗时。从现有技术已知覆盖层光接收侧上的表面结构可用于减小盖板的反射损 矢。 这 里，V-形(G. A. Landis, 21st IEEE photovoltaic specialistconference, 1304-1307(1990))或者WO 03/046617所公开的锥形结构用于由玻璃制成的盖板的光接 收侧以减小所述板的反射损失从而增强其透射。CH 693771A5公开了盖板两侧都为三角 形表面的锥面结构以及锥体结构，以减小所述板的反射损耗并从而增加其透射。所述结构 应用于覆盖层的两个表面以防止颠倒安装覆盖层的负面效果。所述结构可通过例如浇注 或者压制施加于玻璃板。但是，根据模型研究(U. Blieske等人，WorldConference on Photovoltaic Energy Conversion, 188-191 (2003))，当以所述板为光伏装置的盖板时，所 述装置的最大效率可仅仅提高6%，其减小反射损失大约30%。实践中所述结果更少并可 仅仅获得3%。尽管所述结构减小了有源层的一些反射损失，但是其明显减小了盖板的反射 损失。因此，总的反射损失的减小和光伏装置效率的提高为低。在未公开的欧洲专利申请EP07 021 458中给出了通过纹理化盖板的光接收表面 侧而减小有源层反射损失的更好的方法。这里表面浮雕结构阵列被施加于和有源层光学接 触的盖板。所述阵列的单个结构的特征在于底部和单个顶点并且被至少三个η边形表面连 接，其中η等于4或者更高。该特殊结构不仅减小了玻璃盖的反射损失而且很大程度上减 小了盖板下的有源层的反射损失。尽管所述方法产生了节省成本和有效抗反射的涂层，但 是位于光伏装置外部的浮雕结构对污垢敏感。另一种减小反射损失的方法为结构化有源层的表面。可通过直接结构化所述材料 本身而实现这一点。已知几种方法例如喷沙、研磨、阴离子氧化、溅射蚀刻实现这样的结构。3US 4 626 613公开了直接结构化有源层的激光辅助过程。US 5 702 538公开了直接结构 化有源层的光刻纹理化。JP10163513 A公开了通过蚀刻剂直接蚀刻有源层。通过以锥体、 V形、立方体形状或者随机结构结构化有源层，可通过在对光提供进入面板的更多机会的表 面上的多次反射减小有源层上的反射损失。如果初始不是由有源层吸收，进入槽形区域的 光将被反射至所述槽的另一个表面从而增强吸收。所述效果减小了有源层表面上的反射损 失从而常常被称作抗反射效应。其次，所述结构在一些情形可部分陷获有源层未吸收以及 基底表面反射的光。因此，有源层吸收光的几率增加。尽管结构化所述有源层可明显改善 光伏电池的效率，但是生产方法非常复杂、有毒且极其昂贵。直接结构化有源层的替代选择为表面结构化基底，即其上随后沉积有源层的覆盖 层。所述方法可用于利用例如如无定形硅的有源层的薄膜太阳能电池。在所述情形中，通 过分别向透明盖板顶部施加前电极、有源层和后电极制造太阳能电池。为减小有源层的反 射损失，通过在沉积有源层之前的湿蚀刻随机纹理化前电极。除了随机纹理化的表面以外，还可表面结构化覆盖层以使覆盖层具有其上随后沉 积有源层的限定和重复表面结构。DE 4 201 126涉及一种具有用于电能转换的半导体薄膜 元件的光伏装置。所述有源层即半导体薄膜元件可以为无定形硅。所述装置的盖板在其后 表面即其上沉积有源层的表面上具有形状为锯齿形态的限定和重复表面结构从而产生锯 齿形态有源层。锯齿形态的效果为未吸收光的多次内反射。从上文可得出存在若干减小光伏装置反射损失的技术的结论。这些技术包括结构 化有源层或者在所述层顶部施加抗反射层。但是这些技术是复杂而昂贵的。可选地，可对 有源层或者盖板施加另外的透明结构层。尽管这些技术节省成本，但是其性能较不有效。
技术实现思路
因此本专利技术的目标在于通过增强光伏装置有源层的太阳能吸收特性改进其效率 以及提供一种进一步减小有源层反射损失的光伏装置。通过包括有源层的薄膜型光伏装置实现所述目标，其中有源层为限定和重复几何 结构的阵列形状，其特征在于所述几何结构包括被至少三个η边形表面连接的底部和单个 顶点，其中η等于4或者更高。所述顶点被定义为单独几何光学浮雕结构的上部。所述顶点为和底部相对的单独 几何光学浮雕结构的单个最远的点。所述顶点为以垂直于底部的直线测量的和底部距离最 远的点。薄膜光伏装置被定义为其有源层沉积在支承基底上的任意光伏装置。根据本发 明的薄膜材料的有源层可以为任何本身或者组合任何其它层在受到光照射时产生电荷载 体的层。这些材料例如可为碲化镉(CdTe)、硒化铜铟(CIS)、砷化镓(GaAs)、联硒化铜铟镓 (GIGS)、联硒化铜铟(CID)、纳米晶体硅、微晶硅、光吸收染料(例如钌金属有机染料或者聚 合物)、以及小分子化合物(如聚亚苯基亚乙烯、铜酞菁、碳富勒烯)。优选地根据本专利技术的 有源层包括无定形材料。更优选地所述有源层包括无定形硅。尽管所述有源层可仅仅包括一个单独的几何结构但是优选有源层包括限定和重 复几何结构即浮雕结构的阵列。阵列将被理解为元件的集合或者组，在该情形下为相互相 邻或者设置为行和列的单独的几何结构。优选地所述阵列包括至少4个几何浮雕结构。优选地每个几何结构的底部为m边形，并且每个几何结构包括至少m+1个表面，其 中所述底部不认为是那些表面的其中一个。当通过圆形描述所述浮雕结构的η边形底部时，其中所述多边形底部的边沿处于 所述圆的圆周线上，所述圆的直径D优选小于30mm，更优选小于IOmm并且最优选小于3mm。结构的高度取决于所述底部的直径D并且优选介于0. 1 * D和2 * D之间。在本专利技术的优选实施例中，有源层包括限定和重复的几何结构的阵列，其中相邻 的几何结构相互毗邻。所述结构可放置得使得所有结构的取向相同、相互交替或者随机。这些对根据本专利技术的浮雕结构的设定要求在V-型、锥体、立方体或者完全随机的 结构中得不到满足。根据本专利技术的几何结构阵列与现有技术已本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种薄膜型光伏装置，包括有源层，其中所述有源层为限定和重复的几何结构的阵列的形状，其特征在于，所述几何结构包括被至少三个ｎ边形表面连接的底部和单个顶点，其中ｎ等于４或者更高。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：B斯莱格尔，
申请(专利权)人：光子有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]