本发明专利技术涉及一种带有表面结构化层的基底（1）和一种在使用这种基底(1)的情况下的太阳能电池，其中，在基底(1)上沉积有下层(2)和在该下层上的用作面电极的导电的电极层(3、5)，其中，下层(2)在其背对基底(1)的表面上具有纳米尺度的表面结构并且电极层(3、5)有着具有不依赖于表面取向地均一的厚度的相符性。下层(2)的纳米尺度的表面结构借助燃烧CVD方法用在大气压下运行的等离子燃烧器在形成纳米团簇的情况下调整出在直至500nm?RMS粗糙度范围内的结构大小。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术通常涉及一种光伏太阳能电池。本专利技术涉及这种太阳能电池的带有表面结构化的层的基底，这个表面结构化的层是能导电的且透明的并且充当太阳能电池的面电极，即，前电极或背电极。
技术介绍
为了制造薄层太阳能电池，太阳能电池的层堆叠在刚性或柔性的基底上沉积，该层堆叠包括至少一个吸收层和用于与吸收层电接触的电极。因为一个或多个吸收层的厚度也可以小于入射光的波长并且尤其是小于入射光的进入深度，所以必须采取措施来延长吸收层中光的路程并且因此提高太阳能电池的效率。这种陷光技术或者说光陷阱技术也用于有较厚吸收层的太阳能电池，例如由硅晶片制成的太阳能电池。 薄层太阳能电池的层堆叠通常包括面式前电极，该前电极面朝入射光并且因此是透明的。其下有由半导体材料，例如晶形或非晶形的硅制成的、吸收光并且将其转化成电压的吸收层，以及背电极。背电极背对入射光并且因此可以是不透明的并且有着具有较小面电阻的较大厚度。基底既可以面朝入射光，也就是说正侧地布置，也可以背侧地布置，从而在吸收层与基底之间要么有前电极，要么有背电极。在第一种情况下，基底也必须是透明的。正侧的基底经常被称为顶衬。由硅晶片制成的太阳能电池本身是自承载式的并且大多具有带状电极。但这种太阳能电池也经常与大面积的透明的基底连接，例如布置在两个玻璃板之间。太阳能电池相对入射光的各自的安装状况对陷光技术(LightTrapping)的设计方案起决定性作用。原则上提供各种不同的可以部分相互结合的可行性。首先，在太阳能电池的光入射面上的光反射可以通过合适的抗反射装置来减小。这例如通过抗反射层的沉积和/或通过光入射面的微结构进行，该微结构通过折射率的逐渐匹配而引起反射的宽带式减少。反之，太阳能电池的背侧反射性地设计，以便将穿过太阳能电池出来的光线反射到系统内并且使这个光线可以重新穿过系统。作为备选，经常也作为补充的是，前电极以如下方式来结构化，即，使得从这个层进入到吸收层中的光同样具有平角，那就是说散射地作用，其中，吸收层直接连接在前电极上并且通常作为透明的、导电的氧化层(TCO=透明导电氧化物)来沉积。分界面也能以类似的方式在光入射方向上观察在背电极之前或之后进行结构化。这尤其可以是在吸收层与连接在其上的背电极之间的分界面和/或在透明的背电极的情况下通过反射层与其背侧的遮盖装置的分界面。这些措施导致，重新反射到太阳能电池中的光通过漫射的反射和/或通过重新折射同样具有平角并且因此同样经过穿过吸收层的明显延长的路程。为了说明在太阳能电池内的散射效果首先引入雾度，该雾度说明了散射地透射光与全部透射光的比。在当前常用的用于太阳能电池的材料及其结构中，分界结构和表面结构处在约30nm至500nm的RMS (Root-Mean-Square,均方根)粗糙度范围内。因此，如在WO 2010/009598A1中所述的那样，为了制造所述表面结构化，要么考虑基底本身的结构化，要么将面电极的层结构化。至少一个大多沉积在基底上的电极的分界面越来越多地被结构化。在DE 102004017680A1中这通过用盐酸的湿化学酸洗步骤进行，该酸洗步骤集成在直流式设备中。但在这种情况下缺点在于，电极材料必须与酸洗方法匹配，也就是说，必须例如使用能在弱酸中良好地酸洗的材料，这些材料通过酸洗过程具有合适的对光进行散射的表面粗糙度，而不会蚀刻过多的层材料。但这种特性与电极材料在一些接下来的制造步骤中并且在用作太阳能电池时的不足的化学稳定性联系在一起。由此还有关联的减少的面导电性和光学透明度，这两者都对太阳能电池的能量效率起不利的作用。此外，证实不利的是，与公知的表面形状相比，经酸洗的电极表面具有逆转的表面形状，其中，公知的表面形状能借助各种不同的大多在大气压下运行的CVD过程，例如燃烧CVD方法(DE 102008025108A1或DE 102007025068B4)来制造。逆转的表面形状，其结构取代在基底的表面上隆起而进入基底深处，相比隆起的表面形状要求层堆叠的有缺点的匹配，这种有缺点的匹配大部分归因于在层中的深处的结构的类型、位置和深度以及由此接在其后的吸收层的相关的层生长。逆转的表面结构经常也具有打开的穿过面电极的层的通道，这使电极的电特性变得极为糟糕。作为对基底或面电极的上述结构化方法的备选的是，将处在面电极下方的层结构化，从而使沉积在其上的透明的面电极同样具有结构化的表面。例如在JP 61241983A中，面电极与吸收器的分界面借助位于其下的氧化铝层而被结构化，该氧化铝层具有在40nm范围内的平均结构高度。这些层的沉积借助热CVD(化学气相沉积)方法进行。在US2010/0116332A1中，从液相沉积出中间层并且接下来借助压印或平版印刷来结构化。但这些结构也具有逆转的表面形状。在用LPCVD(低压化学气相沉积)方法制造的粗糙TCO层中，粗糙度以层的晶体生长为基础。这意味着，随着层厚度增加，微晶变大且粗糙度提高。因此，对于一定的粗糙度来说总是需要由过程预定的层厚度
技术实现思路
因此，本专利技术的任务是，提供一种用于太阳能电池的基底，该基底带有表面结构化的面电极，该面电极带有已长成的隆起的表面形状，并且提供一种基底的制造方法，该制造方法改善了面电极的光学和电学特性从而提高了太阳能电池的能量效率。为了解决这个任务，电极层的表面结构间接地在沉积有所期望的纳米尺度的表面结构的下层上方产生，该下层具有从几十nm至约500nm RMS粗糙度的结构大小，电极层在这个下层上相符地沉积。作为相符地沉积的层在此应理解为如下这种层，该层以均一的层厚度来制造，而不依赖于处在其下方的层表面的那些单个区段具有何种取向，从而使下层的纳米尺度的表面结构通过电极层映射出。在映射中的偏差在此只要在保持结构尺度化的程度上就是可行的。按照本专利技术，下层具有如下表面结构，该表面结构可以借助燃烧CVD方法用大气压下运行的等离子燃烧器在形成纳米团簇的情况下调整到直至500nm范围内的结构大小。这种层结构的特征在于，纳米团簇作为层材料的颗粒以在直至500nm范围内的不同大小埋入层结构中并且在此也被层材料遮盖。颗粒的概念以层材料的小固体来理解，这些小固体在规律的层生长期间埋入同一层材料的基质中并且在此由于前述的层结构也完全或至少部分被遮盖。纳米颗粒在这种情况下在气相中产生，并且不像在其他CVD方法中那样通过在层中的晶体生长而产生。在借助在大气压下运行的等离子燃烧器的燃烧化学气相沉积(燃烧CVD或CCVD)中，将反应性的初始材料(前体)与其他气体混合并且导引通过等离子燃烧器，在那里进行到前体组成部分的能量和脉冲传递，由此前体组成部分被激发且部分离子化、发生反应，并且在蒸汽相态下朝向基底加速。在蒸汽相态中已经形成了纳米颗粒，该纳米颗粒的数量和大小基本上由浓度和停留时间来决定。在基底上凝聚反应性物质作为由蒸汽相态构成的层。借助等离子燃烧器的运行参数可以影响前体组成部分的并且由此沉积成的层的脉冲和倉tfi。以此方式产生的层令人惊奇地在很小的层厚度，即使明显小于500nm的情况下也 具有非常密实的层，这些层带有能调整的粗糙度并且尤其是带有已长成的结构，也就是说隆起的表面形状，该表面形状不具有形状倒转，也就是说取代凹陷部具有隆起部。这允许在不损害电、光学和机械特性的本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.06.21 DE 102010030301.11.用于太阳能电池的带有表面结构化层的基底，包括 -基底(I)，在所述基底上沉积有下层(2)， -布置在所述下层(2)上方的导电的电极层(3、5)，用作面电极， -其中，所述下层(2)在其背对所述基底(I)的表面上具有纳米尺度的表面结构并且所述电极层(3、5)相符地用不依赖于表面取向地均一的厚度在所述下层(2)上沉积，并且 -其中，所述下层(2)具有如下表面结构，所述表面结构借助燃烧CVD方法用在大气压下运行的等离子燃烧器在形成纳米团簇的情况下调整出作为所述表面结构的RMS粗糙度测量的在直至500nm范围内的结构大小。2.按权利要求1所述的基底，其中，沉积有具有色散的折射率的电极层，在太阳光谱中从蓝光的波长向红外线的波长去，所述色散的折射率下降。3.按权利要求2所述的基底，其中，所述折射率具有使其在太阳光谱的预定的波长下与所述下层的折射率一致的色散。4.按前述权利要求之一所述的基底，其中，所述下层(2)直接在所述基底(I)上用使所述下层用作阻挡层的材料和厚度沉积，所述阻挡层减少了从所述基底(I)进入或穿过接在所述阻挡层上的层的扩散过程。5.按前述权利要求之一所述的基底，其中，所述电极层(3、5)由带有在130y0hmcm至1000 μ Ohm cm范围内的电阻率的材料构成。6.按权利要求5所述的基底，其中，所述电极层(3、5)由带有在250y0hmcm至600 μ Ohm cm范围内的电阻率的材料构成。7.太阳能电池，其带有基底(I)，在所述基底上沉积有具有前电极(3)、背电极(5)和布置在这两个电极之间的吸收层(4)的层堆叠，其中，所述太阳能电池具有按权利要求1至6之一所述的基底(I)。8.用于制造用于太阳能电池的经覆层的基底的方法，所述基底具有表面结构化的电极层，所述方法包括下列方法步骤 -借助燃烧CVD方法用在大气压下运行的等离子燃烧器在所述基底上沉积下层(...
【专利技术属性】
技术研发人员：沃尔夫冈·富卡雷克，
申请(专利权)人：索莱尔有限公司，
类型：
国别省市：
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