[發明專利]包括基于鎘的光伏打材料的電池

無效

• 申請號: 201110267919.3
• 申請日: 2011-06-24
• 公開（公告）號: CN102386262A
• 公開（公告）日: 2012-03-21
• 發明（設計）人: E·沙萊;E·彼得
• 申請（專利權）人: 法國圣戈班玻璃廠
• 主分類號: H01L31/048
• 分類號: H01L31/048;H01L31/0216;H01L31/0224
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 段家榮;林森

本發明涉及一種新型的光電池，在其結構中包括(incorporant)疊層(cellule?photovoltaique)，所述疊層(empilement?de?couches)包括至少一個基于鎘的光伏打薄膜(film?photovoltaique)。?

如所周知，光伏打模塊由所有各光電池構成，亦稱光伏打模塊，往往彼此串聯而成。這些電池或模塊當其暴露于光下時，產生連續的電流。為了提供一個對應于足夠的和需要的能量的功率，人們用多個光伏打模塊足夠地擴展面積實現。這些模塊可以集成在居住建筑或者商業場所的頂部，或者設置在集中能量生產場所。在光電池的實現中存在不同的技術。應用最廣的這些電池是作為光伏打光敏材料集成一整套n和p摻雜的半導體，具體地說，基于結晶硅的半導體或者薄層半導體。?

一般地，一個光伏打模塊包括一個用作支撐的襯底和所謂光伏打材料，最經常由n和p摻雜半導體疊層構成，在電接觸區域中構成一個p-n結。另一個襯底(substrat)，在反面上保證對光伏打材料的保護。在這兩個襯底中間，人們把用來面對所接收的光能量的襯底稱作前襯底或者前表面襯底。該前表面襯底優選是透明的礦物玻璃，在300至1250nm輻射范圍內具有非常高的光透射率。最常進行熱處理(就是說，退火、淬火或硬化)，以便能夠對抗惡劣的天氣，特別是冰雹，而且要經久耐用(25至30年)。光伏打材料的每一側都安排由導電材料構成的電極，后者構成該光電池的正端子和負端子。如所周知，光伏打模塊的該兩個電極(陽極和陰極)允許收集在光作用下在光伏打材料中產生的電流，由在分別摻雜p和n的半導體部分之間建立的電位差，輸送和分離電荷。這樣的模塊的一個示例，例如，在專利申請書WO?2006/005889中描述，人們可參閱該文了解實現的細節。?

若該結晶硅在半導體內提供良好的能量效率，而且構成采取“晶圓片(wafers)”形式的第一代光電池，則在工業中對所謂“薄層”技術越來越感興趣。按照這種技術，光伏打活性的材料這次是以或厚或薄的層或者薄膜形式直接沉積在襯底上。?

該材料包括或者一般由無定形硅(a-Si)或微晶硅(μc-Si)構成，或者基于鎘，特別是按照CdS/CdTe類型的n/p異質結，在本描述中稱為碲鎘或CdTe，或者還有基于黃銅礦(CIS、CIGS、CiGSe₂)。?

沉積成薄層的這些材料小的厚度在理論上提供了降低電池生產成本的可能性。在玻璃襯底上制造該模塊，切割為模塊的最終尺寸，于是包括一個沉積在襯底的另一個上的一系列薄層的沉積，其中至少：?

●一個用作對入射光透明的前電極的層；?

●不同的薄層，組成光伏打材料(matériau?photovoltaique)本身，在本描述中，用術語“光伏打層(或薄膜)”表示；和?

●一個薄層，用作反射的后電極。?

在描述和權利要求書中，還用術語“下電極”和“上電極”表示以前表面玻璃襯底為基準各個層彼此的相對位置。同樣，以前表面的玻璃襯底為基準，上層表示安排在電極(TCO)層上面的層，而下層表示安排在電極(TCO)層下面的層，總是以前表面的玻璃襯底為基準。?

該光電池，至于其尺寸等和彼此之間建立的電連接，是通過用激光(laser)在每個層沉積步驟之間蝕刻的中間步驟實現的。這些玻璃襯底往往淬火并集成該光電池，這樣構成模塊的前表面襯底。接著，后表面支撐(support)襯底對著設有前表面襯底層疊層的面進行添加(rapportépar?feuilletage)。?

對著模塊前表面玻璃襯底的電極，顯而易見，是透明的，以便讓光能量通過直到光伏打活性層。該電極最常包括透明導電氧化物，行內往往稱為TCO(代表“透明導電氧化物”)。?

如所周知，利用鋁摻雜氧化鋅(AZO)、銦摻雜氧化錫(ITO)、氟摻雜氧化錫(SnO2：F)或還有鎵摻雜(GZO)或者硼摻雜(BZO)的氧化鋅薄層(couches?fines)作為制造這些TCO層的材料，現在不準備通過這個清單窮舉所有材料。?