本发明专利技术涉及一种光伏电池(100)，其包含至少一个保护薄膜多层(30)的透明玻璃基材(10)，所述薄膜多层(30)至少包含具有光伏性质的膜(5)；置于所述光伏膜(5)两侧的形成电极的两个膜(3,6)，一个为底电极膜(3)，另一个为顶电极膜(6)，所述底电极膜(3)为包含特别由选自Al、Ga、In、B、Ti、V、Y、Zr和Ge的元素或者这些不同元素的组合取代的氧化锌或由其组成的TCO，所述电池的特征在于其在所述基材(10)和所述底电极膜(3)之间还包括连续的至少两个介电材料膜，包括至少一种形成碱金属阻挡层的材料的第一个膜或一组第一个膜(1)，所述碱金属来自于玻璃基材，尤其是在回火或退火操作期间；和包含氮化铝AlN、氮化镓GaN或这两种化合物的混合物或由其组成的第二个膜(2)，由AlN或GaN或这两种化合物的混合物而制成的所述第二个膜(2)与所述底电极膜(3)相接触。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】光伏电池本专利技术涉及包含涂覆有透明导电氧化物膜的玻璃基材的新型光伏电池，其中所述氧化物在本领域通常简写为TC0。在以下说明书中，术语“玻璃基材”应理解为是指由矿物玻璃制成的基材。众所周知，光伏组件由通常彼此串联的光伏电池组件组成，也称为光伏组件。这些电池或组件在曝露于光的时候会产生直流电。为了传送适量的能量，其对应于足够和预期量的能量，要生产足够大面积的光伏组件。这些组件可以装入住宅或商业房的屋顶或者所需位置以用于中央能量的产生。这里有多种生产光伏电池的技术。最常见的电池包括作为光伏光敏材料的η-掺杂和P-掺杂的半导体材料的组合，尤其是基于晶体硅的半导体或薄膜半导体。通常而言,光伏组件因而包含作为支撑的基材，以及所谓的光伏材料，其通常由η-掺杂和P-掺杂的半导体材料的叠层组成，在其电子接触区中形成了 ρ-η结。另一个在对面的基材则保护所述的光伏材料。在这两种基材中，将面对所吸收光能的那一个称为前基 材或前侧基材。该前侧基材优选在300-1250nm的辐射区间具有非常高的透光率的透明矿物玻璃。有利的是进行热处理(即退火、回火或增韧)以能够长期(25-30年)抵抗坏的天气，尤其是冰雹。在光伏材料的两侧放置的是由导电材料制成的电极，其形成了光伏电池的正负极。如已知，光伏组件的两个电极(阳极和阴极)用于收集光伏材料在光效应下所产生的电流，传输并分离电荷，这是由于在半导体的分别的P-掺杂和η-掺杂区之间形成了电势差。该组件的实例例如描述于专利申请WO 2006/005889中，读者可以参考结构细节。虽然作为半导体的晶体硅具有良好的能量效率并且以“晶片”的形式形成了第一代的光伏电池，但是在工业中，越来越有利地是使用所谓的“薄膜”技术。根据该技术，包含或由无定型硅(a-Si)或半结晶硅(yc-Si)或甚至碲化镉(CdTe)或者黄铜矿(CIS、CIGS或者CiGSe2)组成的作为光伏活性点的材料，在此以较厚膜的形式而直接沉积于基材上。然而，这些材料通过薄膜沉积所具有的厚度下降，则在理论上提供了降低电池生产成本的可能性。玻璃基材上制备组件，并切割为最终尺寸的组件，因此包括沉积一系列所沉积的薄膜，并且在基材上直接依次形成，至少包括-对入射射线透明的作为前侧电极的膜；-组成光伏材料本身的多个薄膜；和-作为反射背电极的膜。光伏电池，关于其切割以及在其之间所建立的电连接，是通过在各个薄膜沉积步骤之间的中间激光刻蚀步骤而生产。通常回火的玻璃基材因而组成光伏电池组件的前侧基材。然后通过层压至前侧基材具有多层的那个面而接上前侧的支撑基材。置于组件的玻璃前侧基材的对面的电极当然是透明的，以让光能通过，到达光伏活性膜。该电极通常包含透明的导电氧化物，在本领域通常是指TCO(透明的导电氧化物)。已知将铝掺杂的氧化锌(AZO)、铟掺杂的氧化锡(ITO)、氟掺杂的氧化锡(SnO2 = F)或者镓掺杂的氧化锌(GZO)或硼掺杂的氧化锌(BZO)用作制造这些TCO膜，但是这个名单并不详尽。应该清楚指出构成电极的这些膜，尤其是置于前侧上、即与前基材靠近的那些，是薄膜太阳能电池的重要功能部件，这是因为它们用于收集并排除通过入射到光伏半导体膜中的电磁 辐射而形成的电子或空穴。在此方面，应用要求它们的电阻尽可能的低。尤其是为了获得所需的导电或所需的低电阻，基于TCO的电极涂层必须以几百个纳米级的较大的物理厚度而沉积，导致成本比以薄膜形式沉积(尤其是使用磁控喷射技术时)的材料的成本高。基于TCO的电极涂层的主要缺点因而最特别在于材料的物理厚度是在沉积之后的其最终导电和最终透过率之间的必须妥协。换句话说，材料的物理厚度越大，其电导率越高，但是其透过率越低，反之亦然。最后，对于现有的TCO涂层，不可能独立且令人满意地优化电极涂层的电导率及其透过率，尤其是其光的吸收和其光透射。伴随这些TCO的另一个问题来自于其在具体应用中而用作光伏组件的电极给予玻璃基材机械强度，涂覆有TCO膜的基材通常必须进行最终的热处理，尤其是回火处理。同样，通常需要对TCO膜进行加热以提高其结晶度，并因而提高电导率和透明性。此外，诸如CdTe膜的某些光伏膜的沉积需要至少400° C，甚至高至700° C的处理温度。在连续的加热和/或回火步骤中，因而多层膜在环境气氛或其他气氛中在高于500° C，或甚至高于600° C的温度下加热几分钟。不幸的是，在这些热处理过程中，在其电阻率(或其R/ □)降低的有利的第一个阶段之后，相反，多数TCO的电性能极大下降，若该热处理超过几分钟，则其电阻指数地增加。虽然不能明确断言，一个方面，该影响可能是由于碱金属从玻璃经由对着基材的TCO膜表面的迁移，另一个方面，可能是由于TCO通过炉中所含氧而通过其他表面的氧化。例如描述于专利申请WO 2007/018951或US 2007/0029186中的现有解决方法建议将TCO封装在上面和下面的阻挡膜中，因此阻止了碱金属的迁移(经由底层)以及氧化(经由覆盖层)。然而，虽然这些阻挡膜缓解了 TCO在回火过程中的降解，它们并不改善该情况。在以下说明书和权利要求中，术语“底”和“顶”是指彼此之间膜的相对各自位置，并参考前侧玻璃基材。同样，术语“覆盖层”是指相对于前侧玻璃基材而置于电极膜(TCO)之上的膜，并且术语“底层”是指相对于前侧玻璃基材而置于电极膜(TCO)之下的膜。在专利申请WO 2009/056732中，已经建议除了所述碱金属阻挡底层和所述抗氧化的覆盖层之外，还放置了一个额外的能够在热处理过程中被氧化的金属膜。本专利技术的目的因而是通过提供一种解决方法而减轻上述技术的缺点，其中所述解决方法包含多层，以使TCO膜的光学性能和导电性能均不显著受到在光伏电池制造过程中的连续热处理和加热阶段的影响，并且甚至通过所述阶段而得以改进。更具体而言，本专利技术的目的是提供新型的光伏电池，其包含涂覆有导电氧化物膜TCO的透明玻璃基材，尤其是在退火操作以使TCO膜结晶之后，其光学性能得以改善。更具体而言，本专利技术首先涉及光伏电池，其包含至少一个透明的玻璃基材以保护多层，其中所述多层至少包含-具有光伏性质的膜；和-置于所述光伏膜两侧的形成电极的两个膜，一个是底电极膜，另一个为顶电极膜，所述底电极膜为TC0，其包含或者由特别是通过选自Al、Ga、In、B、Ti、V、Y、Zr和Ge的元素或者这些元素组合而取代的氧化锌而组成，所述电池的特征在于其在所述基材和所述底电极膜之间还包括至少两个介电材料的串联，其包含-至少一种尤其是在回火或退火操作过程中形成了碱金属阻挡层的材料的第一个膜或一组第一个膜，其中所述碱金属来自于玻璃基材；和-包含或由氮化铝A1N、氮化镓GaN或所述两种化合物的混合物组成的第二个膜，-所述由AlN或GaN或这两种化合物的混合物形成的第二个膜与所述底电极膜接触。优选，与所述底电极膜相接触的第二个膜由氮化铝AlN组成。表述“取代的氧化锌”应理解为，根据得到TCO领域中公知的原理，特别是通过掺杂而使氧化锌由元素周期表中的元素取代，高至因而能够使电导率显著增加的量。 具体而言，底电极膜可以为TC0，其包含或者由选自Al、Ga、In、B、Ti、V、Y、Zr和Ge的元素或者这些掺杂剂组合而掺杂的氧化锌ZnO而组成。优选，该膜为由铝掺本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.03.01 FR 10514561.ー种光伏电池(100)，其包含至少ー个保护薄膜多层(30)的透明玻璃基材(10)，所述薄膜多层(30)至少包含 -具有光伏性质的膜(5)； -置于所述光伏膜(5)两侧的形成电极的两个膜(3，6)，一个为底电极膜(3)，另ー个为顶电极膜(6)， 所述底电极膜⑶为包含特别由选自Al、Ga、In、B、Ti、V、Y、Zr和Ge的元素或者这些不同元素的组合取代的氧化锌或由其组成的TCO， 所述电池的特征在于其在所述基材(10)和所述底电极膜(3)之间还包括连续的至少两个介电材料膜，包括 -至少ー种形成碱金属阻挡层的材料的第一个膜或ー组第一个膜(I)，所述碱金属来自于玻璃基材，尤其是在回火或退火操作期间；和 -包含氮化铝A1N、氮化镓GaN或这两种化合物的混合物或由其组成的第二个膜(2)， -由AlN或GaN或这两种化合物的混合物而制成的所述第二个膜(2)与所述底电极膜(3)相接触。2.如权利要求I所述的电池，其中与所述底电极膜(3)接触的第二个膜(2)由氮化铝AlN制成。3.如前述权利要求之一所述的电池，其中所述底电极膜(3)是包含由选自Al、Ga、In、B、Ti、V、Y、Zr和Ge的元素或者这些不同掺杂剂的组合掺杂的氧化锌ZnO而或者由其组成的TC0，优选是由铝掺杂的氧化锌ZnO (AZO)或者由镓掺杂的氧化锌ZnO (GZO)或者由镓和铝共掺杂的氧化锌ZnO组成的TCO。4.如前述权利要求之一所述的电池，其中形成碱金属阻挡层的材料包含至少ー个选自Si3N4,SnxZnyOz,SiO2,SiOxNy^TiO2和Al2O3的材料的膜，所述材料任选特别掺杂有选自Al、Zr和Sb的元素。5.如前述权利要求之一所述的电池，其中形成碱金属阻挡层的膜(I)仅由Si3N4组成。6.如前述权利要求之一所述的电池，其中形成碱金属阻挡层的ー个或多个膜(I)的物理厚度总共为15-100n...
【专利技术属性】
技术研发人员：E·彼得，E·沙莱，F·哈姆迪，C·莱德尔，
申请(专利权)人：法国圣戈班玻璃公司，
类型：发明
国别省市：
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