用于制作光伏电池结构的方法技术

在光伏电池制作的框架中，在载体结构上沉积硅化合物层。一方面通过结合这种硅化合物层的环境空气暴露来增加制作灵活性，且另一方面通过使得待暴露于环境空气的所述硅化合物层的表面富集氧而防止这种环境空气暴露导致的重复性的恶化。

【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，该光伏电池结构具有两个电极且 包含至少一个硅化合物层。定义贯穿本说明书和权利要求，我们理解“硅化合物”是包含硅的材料。除了硅之外，该材料 进一步且另外包含至少一种元素。尤其是，作为示例的氢化硅以及碳化硅归入该定义。而 且，所述硅化合物可以是易于在光伏电池结构制作中应用的任意材料结构，尤其可以是非 晶或微晶结构。由此我们理解，如果材料结构在非晶基质中包含至少10%体积的、优选地大 于35%体积的晶体，则结构是微晶。光伏太阳能转换提供这样的预期提供环境友好的装置来产生电力。然而，在当前 状态，由光伏能量转换单元提供的电能仍明显比由常规发电站提供的电力更加昂贵。因此， 近年来，更划算地制作光伏能量转换单元的研发吸引了注意。在制作低成本太阳能电池的 不同方法中，薄膜硅太阳能电池组合了若干有利方面首先，薄膜硅太阳能电池可以基于诸 如等离子体增强化学汽相沉积(PECVD)之类的薄膜沉积技术来制作，且因而提供这样的预 期与已知沉积技术协同以通过使用过去例如在其他薄膜沉积技术的领域中(诸如在显示 器制作部门中)实现的经验来减小制作成本。其次，薄膜硅太阳能电池可以实现高能量转换 效率，高达10%或更高。第三，用于制作薄膜硅基太阳能电池的主要原始材料是丰富和无毒 的。在用于制作薄膜硅太阳能电池或太阳能电池结构的各种方法中，特别地，由于例 如与单体电池相比太阳能照射谱的更好利用，两个或多个电池层叠的构思(例如也被称为 串接构思)提供实现超过10%的能量转换效率的预期。定义贯穿本说明书和权利要求，我们理解，以Pin或nip配置的单体光伏电池为光伏电池的 “结构”、由以nip-nip或pin-pin配置的层叠电池组成的光伏电池的结构为具有两个层叠 电池的串接结构。因此，被组合为形成串接、三层或甚至更高级数的光伏电池结构的单体电池确实 全都包含本征硅化合物层，尤其是本征氢化硅层。定义我们理解，“本征硅化合物材料”是中性掺杂(g卩，其中负掺杂被正掺杂补偿或反之亦 然)的硅化合物或者是沉积时未掺杂的这种硅化合物。所述本征硅化合物层可以是非晶结构或微晶结构。如果电池的这种本征层是非晶 的，则电池被称为非晶型a-Si，如果电池的i_层是微晶结构，则电池被称为微晶型μ c-Si。 在串接和更高级数的电池结构中，所有的电池可以是a-Si或yc-Si。通常，串接或更高级 数的电池结构提供混合型(a-Si和μ c-Si)的电池，以在光伏电池结构中利用两种电池类 型的优点。薄膜光伏电池结构包括第一电极、p-i-n或n-i-p结构中的一个或多个层叠的单 体电池以及第二电极。电极是为从电池结构导出(tap off)电流所必须的。3附图说明图1示出基本的简单光伏单体电池40。它包含例如玻璃的透明基板41，透明导电 氧化物(TCO)层42沉积在其上且充当电极之一。该层在本领域中也称为“前接触”FC。接 下来是电池43的有源层。所例证的电池43在于与TCO相邻的正掺杂的层44的p-i-n结 构。后续层45是本征的且最后的层46是负掺杂的。在备选实施例中，描述的层序列p-i-n 可以反转为n-i-p。然后层44被η-掺杂且层46被ρ掺杂。最后，电池结构包含也称为“后接触”BC的背接触层47，其可以由氧化锌、氧化锡 或ITO制成且通常设置有反射层48。备选地，背接触可以由金属材料实现，该金属材料可以 组合背反射器48和后接触47的物理属性。图1中，用于说明目的，箭头指示入射光。对于串接光伏电池结构，在本领域中已知将对较短波长谱敏感的a-Si单体电池 与利用太阳能谱的较长波长的μ c-Si电池组合。然而，像a-Si/a-Si或μ c-Si/μ c_Si或 其他的组合可以用于光伏和尤其是太阳能电池结构。用于说明目的，图2示出光伏串接电 池结构。和图1的电池一样，它包含基板41以及作为第一电极的透明导电氧化物TCO层44， 该层如所述的那样也被称为前接触FC或前电极。电池结构还包含例如氢化硅43的第一电 池，其后者包含三层44、45和46，像图1的实施例中所述的层。还提供作为第二电极的背接 触层47以及反射层48。根据图2且如至今描述的结构的属性和需求已经结合图1的上下 文予以描述。该电池结构还包含例如氢化硅51的第二电池。后者包含三层52、53、M，它们 分别是正掺杂、本征和负掺杂层且形成第二电池的P-i-n结构。如图2所示，电池51可以 位于前接触层42和电池43之间，但是备选地，两个电池43和51可以关于它们的顺序被反 转，得到层和电池结构42、43、51、47。再次用于说目的，箭头指示入射光。从入射光的方向 考虑，一般提到“顶电池”(更靠近入射光)和“底电池”。在图2的示例中，电池51因而是 顶电池且电池53是底电池。在这种串接电池结构中，通常电池43和51均是a-si型的或 者电池51是a-Si型而电池43是μ c-Si型的。对于工业制作如上所述和例证的光伏电池结构，重复性是重要的先决条件。大量 的不同层必需一层一层地层叠。由此，针对沉积一层而建立的处理环境可能明显不同于针 对沉积下一随后层的处理环境。在一个沉积室中执行，这使在沉积第一所述层之后和在传 到沉积下一随后层之前处理环境的耗时的重新调节是必需的。因此，通常优选地在一个层 沉积室中执行第一层的沉积，且将沉积了所述层的产品传输到另一室以用于沉积下一层， 从而去除了相同室中重新调节工艺环境的必要性。由此，这种传输通常在环境空气中执行。 这明显简化了整体制作厂，且改善了建立各个沉积装置的相互协作的灵活性。而且，必须考虑，在制作光伏电池结构的过程中，可能希望在应用另一覆盖基板或 涂层之前中间地保存具有未覆盖硅化合物层的电池结构的中间产品。当例如基于与应用于 制作中间产品的所有处理完全不同的工艺来应用附加覆盖时，可能出现这种需要或希望。 因而，在整体制作中可能希望将具有无覆盖硅化合物层的中间产品长时间地暴露于环境空 气。对环境空气的任何暴露导致主要通过氧化效应影响产品的仍未覆盖的表面。因 此，在整体制作工艺中执行对环境空气的暴露，在那里这种氧化效应至少对光伏电池结构 的所得的光伏特性无害，或者甚至在那里，环境空气暴露的这种效应改善光伏电池结构特 性。因而，可以说，结构制作期间层表面的环境空气暴露通常是希望的。例如，从J. Loeffler 等人的 “Amorphous and micromorph silicon tandem cells with high open-circuitvoltage”，Solar Energy Materials and Solar Cells 87(2005)251-259 已知在沉积光伏 电池结构的宽能隙i_层和沉积μ c-Si η层之间引入第一空气间隔，且在沉积所述μ C-Si η层和沉积μ c-Si ρ层之间引入第二空气间隔。考虑到环境空气暴露对暴露的层表面的影响，必需考虑这种影响极大地依赖于占 优势的环境空气条件。因而，与在具有精确控制的处理环境的沉积室中执行的处理步骤相 对照，这种暴露呈现了不可控的处理步骤。在整体制作序列引入不可控的处理步骤(即对环 境空气的所述暴露)对光伏电池结构的重复性造成不利影响。本专利技术的目的是弥补所述缺点ο本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种用于制作光伏电池结构的方法，该光伏电池结构具有两个电极且包含至少一个硅化合物层，该方法包含：●　　在对于所述一个硅化物层的载体结构上沉积所述硅化合物层，导致所述硅化合物层的一个表面搁置在所述载体结构上，所述硅化合物层的第二表面不被覆盖，●　　在预定含氧氛围中处理所述硅化合物层的第二表面，由此使得所述硅化合物层的所述第二表面富集氧，●　　将所述富集的第二表面暴露于环境空气。

【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：M库皮希，
申请(专利权)人：欧瑞康太阳IP股份公司特吕巴赫，
类型：发明
国别省市：CH