本发明专利技术提供一种用于结合有一个或多个电导体如电子收集栅极的类型的基于CIGS的微电子器件的改进的保护系统。一方面，本发明专利技术涉及具有光入射表面和后侧表面的光伏器件。该器件包括含有硫属化物的光伏层，所述光伏层包含铜、铟和/或镓中的至少一种。透明导电层被插入在所述光伏层与所述光入射表面之间，其中所述透明导电层电连接至所述光伏层。电子收集栅极电连接至所述透明导电层并覆盖所述透明导电层的至少一部分。弹性结构体具有光入射表面，所述结构体以使得所述弹性结构体的所述光入射表面与所述导体的主要部分隔开的方式覆盖所述电子收集栅极和所述透明导电层的至少一部分，并且其中所述弹性结构体包含具有至少0.1g/m2-天的WVTR的弹性硅氧烷聚合物。任选的保护性阻挡层覆盖所述弹性结构体。本发明专利技术的保护系统结合具有在基于CIGS的器件的范围内不寻常地高的水蒸气透过率的弹性体。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及结合有导电收集栅极的类型的光伏器件，所述导电收集栅极有利于容易进行外部电连接，并且更具体地涉及基于硫属元素的光伏器件，其中收集栅极在至少一侧上与弹性聚硅氧烷保护层接触。
技术介绍
n型硫属化物组合物和/或p型硫属化物组合物都已经被结合至光伏器件的部件中。P型硫属化物组合物在这些器件中已经被用作光伏吸收体区域。示例性P型,光伏活性硫属化物组合物通常包括铜(Cu)、铟(In)和/或镓(Ga)中的至少一种或多种的硫化物和/或硒化物。更典型地，存在Cu、In和Ga中的至少两种或者甚至全部三种。这些材料被称为CIS、CISS、CIGS和/或CIGSS组合物等(在下文中统称为CIGS组合物)。基于CIGS组合物的吸收体提供了多种益处。作为其中之一，这些组合物具有非常高的横截面用于吸收体入射光。这意味着非常高百分比的入射光可以由非常薄的基于CIGS的吸收体层捕获。例如，在很多器件中，基于CIGS的吸收体层具有在约111111至约311111的范围内的厚度。这些薄层使得结合有这些层的器件能够是挠性的。这与基于晶体硅的吸收体相反。基于晶体硅的吸收体具有较低的用于光捕获的横截面并且通常必须较厚以捕获相同量的入射光。基于晶体硅的吸收体倾向于是刚性的，不是挠性的。n型硫属化物组合物，尤其是至少结合有镉的那些，已经被作为吸收体层用于光伏器件中。这些材料通常具有有助于形成邻近于n型与p型材料之间的界面的p-n结的带隙。类似于P型材料，n型硫属化物层可以薄得足以在挠性光伏器件中使用。这些基于硫属化物的光伏电池经常还包含其他层如透明导电层和窗口层。为保护基于硫属化物的太阳能电池不受有害的潮湿退化，可以将一个或多个气密阻挡层膜沉积在器件之上。不幸地，基于p型和n型硫属化物的光伏电池是水敏感的并且在过多的水的存在下可能过度退化。改善的阻挡层策略是适宜的。专利技术概述本专利技术提供改善的保护系统，所述保护系统用于结合有一个或多个电导体如电子收集栅极的这种类型的基于CIGS的微电子器件。本专利技术的保护系统结合具有在基于CIGS的器件的范围内不寻常地高的水蒸气透过率的弹性体。相当令人惊讶地，即使弹性材料对水蒸气是高度可渗透的，集成的保护系统对水损伤仍然提供出色的保护。保护系统被结合至器件中，使得保护系统位于下面的电子收集栅极的至少一部分之上并将其掩盖。保护系统不仅保护器件不受环境影响，而且还包含容纳并保护器件不受层离应力影响的特征。示意性地，可以将保护系统视为结合有弹性区域，所述弹性区域起到作为三维冲击吸收体的作用，以帮助吸收并分散层离应力。即使当弹性阻挡层坚固地连接至下面的电子栅极时，系统也非常好地容纳应力。这是重要的，因为层离应力和这种附着特征之间的结合在过去是有问题的。作为这种结合的结果，很多传统的用于阻挡层膜的方案对于给出基于硫属化物的太阳能电池所需要的长期保护通常是不足的。另一方面，传统的阻挡层膜的一些实施方案倾向于显示对器件的一个或多个顶部表面差的附着。尤其是，阻挡层材料与下面的导电收集栅极之间的附着可能不像所需要的那样强。这些附着问题可以导致过度层离或导致连续气密阻挡层膜的断裂和/或提供允许水过于容易地侵入达到硫属化物组合物的开放路径。另一方面，如果使用很多传统的策略加强阻挡层膜对栅极的附着，则层离应力可能倾向于通过栅极传播并且导致器件中其他位置的层离问题。简而言之，传统的阻挡层膜与栅极之间良好的附着与较差的附着两者都导致层离问题，从而导致器件性能退化并最终失效。本专利技术在以下方面是有意义的弹性体层的使用将有助于将层离应力与栅极附着脱开关系，从而使得强栅极附着 与电池寿命过程中基本上消除的层离风险一同实现。一方面，本专利技术涉及一种具有光入射表面和后表面的光伏器件。该器件包括含有硫属化物的光伏层，所述含有硫属化物的光伏层包含铜、铟和/或镓中的至少一种。透明导电层被插入在光伏层与光入射表面之间，其中透明导电层电连接至光伏层。电子收集栅极电连接至透明导电层，并且覆盖透明导电层的至少一部分。弹性结构体具有光入射表面，所述结构体以使得弹性结构体的光入射表面与导体的主要部分隔开的方式覆盖电子收集栅极和透明导电层的至少一部分，并且其中所述弹性结构体包含具有至少0. lg/m2-天的WVTR的弹性硅氧烷聚合物。任选的保护性阻挡层覆盖弹性结构体。根据一个优选的实施方案，保护性阻挡层，如果存在，任选地结合至少一个包含无机金属氧化物、金属碳化物和/或金属氮化物的膜。附图简述通过结合附图参考下面的本专利技术实施方案的描述，本专利技术的以上提到的和其他益处，以及获得它们的方式，将变得更显而易见并且本专利技术自身将被更好地理解，在附图中图I是根据本专利技术的原理的光伏器件的一个实施方案的示意性横截面；并且图2a是具有Si-烯基官能团的第一硅氧烷聚合物前体的示意图，所述Si-烯基官能团可在用于形成硅氧烷聚合物的氢化硅烷化固化方案中使用。图2b是具有氢化硅官能团的第二硅氧烷聚合物前体的示意图，所述氢化硅官能团可在用于形成硅氧烷聚合物的氢化硅烷化固化方案中使用。图2c是烷氧基官能硅氧烷聚合物前体的示意图，所述烷氧基官能硅氧烷聚合物前体可在用于形成硅氧烷聚合物的室温硫化固化方案中使用。图3显示了具有Si-烯基的硅氧烷前体的一个优选的实施方案，其中所述前体适合于在氢化硅烷化反应方案中使用。图4显示了具有氢化硅官能团的硅氧烷前体的一个优选的实施方案，其中所述前体适合于在氢化硅烷化反应方案中使用。当前优选实施方案详述下面描述的本专利技术的实施方案不意欲穷举或将本专利技术限制至以下详述中公开的准确形式。相反地，选择并描述实施方案以使得本领域技术人员能够理解并明白本专利技术的原理和实施方式。本文引用的所有的专利、待决专利申请、已公开专利申请和技术文章用于所有目的通过引用以它们的相应全部内容结合在此。图I示意性地示出了本专利技术的光伏器件10的一个实施方案。器件10适宜地是挠性的以允许将器件10安装至带有一定曲率的表面。在优选的实施方案中，器件10是足够挠性的以能够卷绕在具有50cm的直径，优选约40cm的直径，更优选约25cm的直径的心轴周围而在25°C的温度不断裂。器件10包括接收光射线16的光入射面12和后面14。器件10包括结合有含硫属化物的光伏吸收体区域20的基板18。区域20可以是如所示的单个的整体层，也可以由一个或多个层形成。区域20吸收体光射线16中包含的光能并且之后将该光能光伏转化为电能。硫属化物吸收体区域20优选结合有至少一种IB-IIIB-硫属化物，如IB-IIIB-硒化物、IB-IIIB-硫化物和IB-IIIB-硒化物-硫化物，其包含铜、铟和/或镓中的至少一种。 在很多实施方案中，这些材料以多晶形式存在。有益地，这些材料展现出色的用于光吸收体的横截面，其使得区域20能够是非常薄的并且是挠性的。在示例性实施方案中，典型的吸收体区域20可以具有在约Ium至约5 V- m,优选约2 y m至约3 y m的范围内的厚度。这些IB-IIIB-硫属化物的代表性实例除了结合有硒和/或硫之外，还结合有铜、铟和/或镓中的一种以上。一些实施方案包括铜和铟的硫化物或硒化物。其他实施方案包括铜、铟和镓的硒化物或硫化物。具体实例包括但是不限于硒化铜铟、硒化铜铟镓、硒化铜镓、硫化铜铟、硫化铜铟本文档来自技高网...
【技术保护点】
【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：保罗·J·波保，米歇尔·L·博温，泽农·李森科，迈克尔·E·米尔斯，里奥那多·C·洛佩斯，
申请(专利权)人：陶氏环球技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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