[發明專利]光電池和光電池的基材

無效

• 申請號: 200980120170.0
• 申請日: 2009-05-27
• 公開（公告）號: CN102047435A
• 公開（公告）日: 2011-05-04
• 發明（設計）人: E·彼得
• 申請（專利權）人: 法國圣戈班玻璃廠
• 主分類號: H01L31/0224
• 分類號: H01L31/0224;H01L31/0392;H01L31/072;H01L31/18
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 黃念;林森

本發明涉及光電池的正面基材，尤其是透明玻璃基材，和涉及包含這種基材的光電池。

在光電池中，具有在入射輻射作用下產生電能的光電材料的光電系統被置于背面基材和正面基材之間，這種正面基材是入射輻射在到達光電材料之前穿過的第一基材。

在光電池中，當入射輻射的主要到達方向被認為是自頂向下時，該正面基材在朝向光電材料的主表面的下方通常包括與位于下方的光電材料電接觸的透明電極涂層。

這種正面電極涂層因此一般構成太陽能電池的負端。

當然，該太陽能電池在背面基材上也包含隨后構成光電池正端的電極涂層，但背面基材的電極涂層一般不是透明的。

常用于正面基材的透明電極涂層的材料通常是基于透明導電氧化物(英語為TCO)的材料，例如基于氧化銦錫(ITO)或基于鋁摻雜的氧化鋅(ZnO:Al)或硼摻雜的氧化鋅(ZnO:B)或鎵-摻雜或者銦-摻雜或者鈦-摻雜或者釩-摻雜氧化鋅(在本發明的范圍內，對于上述基于氧化鋅的化合物，摻雜被理解為低于10%的質量分數)或者基于氟摻雜的氧化錫(SnO₂:F)，或具有混合氧化銦鋅(IZO)，或基于氟摻雜的氧化錫(SnO₂:F)的材料。

這些材料化學沉積，例如通過化學氣相沉積(“CVD”)、任選等離子體增強的CVD(“PECVD”)，或物理沉積，例如通過陰極濺射，任選磁場增強的濺射(即磁控管濺射)真空沉積。

但是，為了獲得所希望的電導或更恰當地所希望的低電阻，應該以大約500至1000納米且甚至有時更高的相對大的物理厚度來沉積TCO基電極涂層，當它們沉積為薄層時，考慮到這些材料的成本，這是昂貴的。

當沉積法需要供熱時，這進一步提高制造成本。

因此，使用具有TCO基材料的電極涂層，不可能獨立地優化電極涂層的電導率及其透明度。

現有技術從國際專利申請WO?2007/092120已知制造太陽能電池的方法，其中透明電極涂層是由沉積在正面基材主表面上的薄層疊層構成，這種涂層包含至少一個基于鋁摻雜的氧化鋅(ZnO:Al)或者基于銻摻雜的氧化錫(SnO₂:Sb)的TCO類型層。

這種現有技術的主要缺點在于這樣的事實：所述材料在室溫下使用磁控管濺射技術進行沉積，和由此獲得的層天然地是無定形的或者比通過熱沉積獲得的層更少結晶的，并因此低的或者中等的電導率。因此需要使它們經受熱處理，例如淬火類型的熱處理以提高該層的結晶度，其還改善光透射。

但是，這種解決方案可以進一步改進。

現有技術也包括美國專利US6169246，其涉及具有基于鎘的吸收性光電材料的光電池，所述電池包含在主表面上包含透明的電極涂層的透明玻璃正面基材，所述電極涂層由透明的TCO組成。

根據該文獻，將由錫酸鋅緩沖層插入在TCO電極涂層上面和在光電材料下面，所述緩沖層因此既不形成TCO電極涂層的一部分也不形成光電材料的一部分。這種層還具有非常難于通過磁控管濺射技術沉積的缺點，摻入這種材料的靶天然地是低導電率。這類絕緣靶在磁控管濺射涂布機中的使用因此在濺射期間產生大量的在沉積層中引起許多缺陷的電弧。

本發明的重要目的是可以使電荷在電極涂層和光電材料(特別地基于鎘的材料)之間遷移容易地進行控制并且使該電池的效率因此得到改善。

另一重要的目的還是制備基于薄層的透明電極涂層，其制備簡單并且在工業制備是盡可能便宜的。

本發明的一個主題因此，在其最廣意義中，是具有吸收性光電材料，尤其基于鎘的材料的光電池，所述電池包含正面基材，尤其是透明玻璃基材，其在主表面上包括由薄層疊層構成的透明電極涂層，該薄層疊層包括至少一個透明導電層，尤其是基于任選摻雜的氧化鋅的透明導電層，和至少一個導電光滑層。

在本發明的優選的變型中，透明的導電層基于任選地摻雜的氧化鋅，尤其基于鋁或者基于硼或者鈦或者銦或者釩。

它的物理厚度優選地為300-900納米，更加優選地400-700納米。該透明導電層被沉積在固定劑層(couche?d’ancrage)上，該固定劑層旨在促進在它上面上沉積的導電層的適當的晶體取向，這種固定劑層特別地基于混合氧化鋅錫或者基于混合氧化銦錫(ITO)。

在本發明的另一優選的變型中，透明的導電層被沉積在具有對擴散(特別地對來自基材的鈉的擴散)的化學阻隔層功能的層上，并因此尤其在任選的熱處理(尤其淬火處理)期間，保護形成電極的涂層，更特別地該導電層，這種阻隔層的物理厚度為30-50納米。

優選地，光滑層(在TCO和光電材料之間)為：