[發(fā)明專利]層狀元件和包含這種元件的光電裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200980147725.0
• 申請(qǐng)日: 2009-12-03
• 公開（公告）號(hào): CN102227815B
• 公開（公告）日: 2017-10-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: F·利納爾;E·施特爾斯;E·馬埃
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 法國圣戈班玻璃廠
• 主分類號(hào): G02B1/115
• 分類號(hào): G02B1/115;H01L31/0216;H01L31/048;H01L31/0445
• 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(fā)明涉及層狀元件，特別地用于光電裝置的層狀元件。本發(fā)明還涉及包含這種層狀元件的光電裝置和制備這種層狀元件的方法。

在本發(fā)明意義上，光電裝置表示光電池或者光電組件。

如已知那樣，薄層光伏太陽能電池包括適合于確保將光能轉(zhuǎn)化為電能的吸收劑材料層，其被插入在兩個(gè)分別地形成前電極(目的被設(shè)置在電池上的光入射側(cè)上)和背電極的導(dǎo)電層之間。吸收劑層特別地可以是包含銅、銦和硒的黃銅礦化合物的薄層(被稱為CIS吸收劑層)，任選地外加鎵(CIGS吸收劑層)、鋁或者硫。作為變型，吸收劑層可以是基于無定形或者微晶硅或者基于碲化鎘的薄層。

具有薄層的光電池的前電極可以基于透明導(dǎo)電氧化物(TCO)層，例如摻雜的氧化鋅層，特別地用鋁摻雜的氧化鋅(AZO)或者用硼摻雜的氧化鋅，或者基于透明金屬層(透明導(dǎo)電涂層或TCC)形成。眾所周知，形成光電池的前電極的這種層的性質(zhì)，對(duì)于某些層組成并特別地對(duì)于包含氧化鋅的層，可能在水分的作用下而被退化。

具有薄層的光電池的前電極通常在電池上的光入射側(cè)上與具有玻璃功能的基材，或者前基材結(jié)合，該基材可以由透明玻璃或者透明熱塑性聚合物(如聚乙烯，特別地聚四氟乙烯(PTFE)、聚酰亞胺、聚碳酸酯、聚氨酯或者聚甲基丙烯酸甲酯)組成。在包括基于黃銅礦化合物的吸收劑層和玻璃前基材的光電池的情況下，透明聚合物層壓中間層被設(shè)置在前電極和前基材之間以便保證在電池裝配(特別地通過層壓裝配)期間電池優(yōu)良的內(nèi)聚力。然而已經(jīng)觀察到，當(dāng)具有薄層的光電池包括被設(shè)置在形成該電池的前電極的水分敏感層(特別地基于氧化鋅的層)上的聚合物層壓中間層或者聚合物基材時(shí)，電池在水分作用下而顯示出高降解度。這是因?yàn)榇嬖趯訅褐虚g層(其傾向于儲(chǔ)存水分)，或者存在聚合物基材(其對(duì)水分是可滲透的)促進(jìn)水分朝著形成前電極的水分敏感層遷移，并因此損害這種層的性質(zhì)。

WO-A-97/36334公開了具有薄層的光電池，其中將水分阻擋層插在形成該電池的前電極的基于鋅氧化物的層和安裝在該電極上的聚合物層壓中間層之間。這種阻擋層可以限制水分從聚合物層壓中間層朝著形成前電極的基于鋅氧化物的層遷移。然而，由于這種阻擋層的存在，在聚合物層壓中間層和形成前電極的層之間的界面處的光透射(該透射由于在層壓中間層和基于鋅氧化物的層之間的大的折射率差異而已經(jīng)受到限制)易于被退化。因此，存在使到達(dá)該光電池的吸收劑層的光通量降低的風(fēng)險(xiǎn)，并因此使該電池的光電效率降低的風(fēng)險(xiǎn)。

本發(fā)明更特別地打算通過提出層狀元件克服這些缺點(diǎn)，該層狀元件當(dāng)它集成到具有薄層的光電裝置中時(shí)，提供這種裝置改善的抗水分性，而不降低該光電裝置的光電效率，甚至還提高該光電效率。

為此目的，本發(fā)明的一個(gè)主題是層狀元件，特別地用于光電裝置的層狀元件，其包含聚合物層、水分敏感層和形成插入在該聚合物層和該水分敏感層之間的水分阻擋層的保護(hù)涂層，特征在于該保護(hù)涂層由包含至少兩個(gè)其折射率彼此不同的薄層的減反射疊層組成。

在本發(fā)明的意義內(nèi)，減反射疊層是保證入射在聚合物層側(cè)的層狀元件上的光線穿過該層狀元件的透射等于或者大于在沒有該減反射疊層的情況下獲得的這種光線的透射。在本發(fā)明范圍內(nèi)，措辭“薄層”還理解為具有低于1微米厚度的層。

在本說明書全文中，折射率的數(shù)值在550nm在光源D65下根據(jù)DIN67507標(biāo)準(zhǔn)給出。

根據(jù)本發(fā)明的層狀元件的其它有利特征：

-該保護(hù)涂層的減反射疊層的每個(gè)薄層的幾何厚度進(jìn)行調(diào)節(jié)使光線穿過該層狀元件的透射最大化；

-保護(hù)涂層的減反射疊層的每個(gè)薄層是氧化物和/或氮化物層；

-保護(hù)涂層由包含至少三個(gè)薄層的減反射疊層組成，該減反射疊層的每對(duì)連續(xù)薄層的一個(gè)薄層的折射率與該對(duì)的另一薄層的折射率不同；

-該保護(hù)涂層的減反射疊層包含，從水分敏感層朝著聚合物層方向，至少兩個(gè)相對(duì)于彼此較低和較高折射率交替的薄層的連續(xù)疊層；

-該保護(hù)涂層的減反射疊層，從水分敏感層朝著聚合物層的方向，連續(xù)地包含：

- 具有1.3-1.7的第一折射率(在550nm)和15-35nm，優(yōu)選地20-30nm第一幾何厚度的第一層，

- 具有1.8-2.3的第二折射率(在550nm)和20-35nm，優(yōu)選地25-30nm第二幾何厚度的第二層，

- 具有1.3-1.7的第三折射率(在550nm)和5-20nm，優(yōu)選地7-18nm第三幾何厚度的第三層，

- 具有1.8-2.3的第四折射率(在550nm)和5-20nm；優(yōu)選地7-18nm第四幾何厚度的第四層；