光伏模块的透明传导膜中还原的传导区域的形成方法技术

本发明专利技术涉及光伏模块的透明传导膜中还原的传导区域的形成方法。一种用于在透明传导膜中形成还原的传导区域(501)的方法。该方法包括提供透明导电的化学上可还原材料。提供还原性气氛(809)，以及将来自能量源(801)的集中的电磁能量(803)引导朝向该透明导电的化学上可还原材料的一部分，来形成还原的传导区域(501)。该还原的传导区域(501)具有比该透明导电的化学上可还原的材料更大的电导率。还公开了一种薄膜制品和光伏模块(100)。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术针对具有透明传导膜的薄膜制品和用于改性透明传导膜的方法。
技术介绍
能量需求在不断增加。由于能量需求增加，对化石燃料能源备选的源重要性增加。 一个这样的备选能源是太阳能。一般，太阳能通过将辐射(例如，日光)转换成可存储或通过电力网传输的电力来生产。透明传导氧化物(TCO)用作PV模块中薄膜光伏(PV)电池的在操作期间接收日光的一侧上的电接触的导电层层。在处理期间，使用薄膜施加方法和划刻技术，使用化学或激光以选择性去除材料提供电池间的互连。由于该处理和形成这些互连的结构，电池之间的互连区域是“死区”(即，没有光收集)并且不发电。另外，传导层之间的互连是对PV模块中串联电阻的大贡献者。因此，减少PV电池之间的互连区域的电阻是可取的。用于生产在电池间的互连中具有减小的电阻/增加的导电率，而不影响PV电池的有效区域的制品的方法将是可取的。
技术实现思路
本公开的一个方面包括用于在透明传导膜中形成还原的传导区域的方法。该方法包括提供透明导电的化学上可还原的材料。提供还原性气氛，并且将来自能源的集中的电磁能量引导朝向该透明导电的化学上可还原的材料的一部分来形成还原的传导区域。该还原的传导区域具有比该透明导电的化学上可还原的材料更大的电导率。本公开的另一方面包括具有选择性改性的电导率的薄膜制品。该制品包括基板， 其具有透明导电的化学上可还原的材料和选择性设置在该导电的化学上可还原的材料内的还原的传导区域。该还原的传导区域具有比该透明导电的化学上可还原的材料更大的电导率。本公开的再另一方面包括具有透明传导氧化物层的薄膜光伏模块。该模块包括选择性设置在该透明传导氧化物层内的还原的传导区域。该还原的传导区域具有比该透明传导氧化物层更大的电导率。从下列与附图(其通过示例说明本专利技术的原理)结合来看的优选实施例的更详细描述，本专利技术的其他特征和优点将是明显的。附图说明图1示出根据本公开安装在基底上的薄膜模块。图2是根据本公开的组成模块的电池的层系统的图。图3是根据本公开的用于形成模块的示范性工艺的工艺流程图。图4示出图1的薄膜模块的放大区域400。图5示出在图4的5-5方向上获取的截面图。图6是根据本公开的用于形成互连的示范性工艺的工艺流程图。图7是用于形成还原的传导区域的示范性工艺的工艺流程图。图8是根据本公开的用于形成还原的传导区域的设备。图9是根据本公开的用于在PV电池中形成还原的传导区域的设备。只要有可能，在全部图中将使用相同的标号表示相同的部件。具体实施例方式提供用于生产制品的方法，该制品在电池间的互连中具有减小的电阻率/增加的导电率，而基本上不影响PV电池的有效区域。本公开的实施例可导致具有在电池间的互连区域中减小的电阻率和增加的总模块效率的制品。另外，其他实施例可允许在容易获得的例如形成气体或一氧化碳等氧还原气体的存在下形成互连期间，在可控环境中激光划刻互连，其减小了模块的串联电阻。本公开的系统和方法可增加PV模块效率，而没有复杂或昂贵的设备或工艺。本公开中，当层被描述为“邻近”另一层或基板、“在其上”或“在其上方”时，要理解的是该层可以直接接触或者另一层或特征可以插入。另外，“死区”包括跨PV模块当暴露于光时不产生电力的区域。例如，死区可包括不具有产生电力的材料的区域，或者可包括被电隔离的电力产生层。相反，“有效区域”包括跨PV模块当暴露于光时产生电力并可连接至负载的区域。当层或材料被描述为“透明的”时，要理解的是透明膜包括对于处于自然日光中发现的一些或全部波长的光完全或部分透明的材料。当层或材料被描述为“导电的”、 “传导的”或是“导体”时，要理解的是该材料允许电力流动且具有或不具有电阻。当层或材料被描述为“电绝缘的”、“绝缘的”或是“绝缘体”时，要理解的是该材料阻碍或防止电力流动。“还原的”、“还原性”、“还原”和其的其他语法上的变化形式指材料的化学还原，其中发生了通过分子、原子或离子的电子的获得或氧化态的减少。特别地，还原可包括从氧化物化学去除氧，来形成金属性或部分金属性材料。关于层、制品和材料的“改性”和其的其他语法上的变化形式指的是导致与原始材料不同的性质的材料中的改变，例如化学改变等。本公开的一个实施例包括用于将PV模块的死区中的透明传导层，典型的透明传导氧化物层(TCO)，转变为更高传导率的金属的方法。该转变工艺可包括从TCO中去除氧的化学还原工艺。转变TCO所借助的方法是通过在吸氧气体(例如氢、形成气体或一氧化碳等)的存在下通过激光加热时在膜中减少氧。图1示出安装在基底103上的薄膜PV模块100。该PV模块设置成用于接收光 105。该PV模块分成串联设置的多个电池107。该电池107由间隔、非传导性材料和/或其他分开电路的结构分隔。例如，电池107可由通过激光划刻形成的划刻互相隔离。当PV 模块100暴露于光105时，产生电力。本公开不限于示出的设置并且可包括其他安装设置和/或电池107。例如，电池107可沿模块100的长尺寸、而不是模块100的短尺寸取向。 本公开的一个实施例包括薄膜CdTe太阳光伏(PV)模块。这样的模块用于产生太阳电力用于许多应用，例如大型地面安装系统和在商业和居住建筑上的屋顶系统。尽管PV模块可是薄膜结构，本公开的方法和系统还可用于形成例如Si或族III-V基聚集体(例如GaAs和 GaInP)等晶体太阳能电池上的网格线前接触。图2是形成PV模块100的电池107的层系统的图。电池107的层包括顶板201、 第一传导层203、缓冲层205、第一半导体层207、第二半导体层209、第二传导层211和封装玻璃213。电池107的层设置成当暴露于光105时产生并且传导采用可用形式的电力。顶板201是薄膜生长到其上的高透射玻璃板。顶板在下面的层之前接收光105 (参见图1)。顶板201可是标准钠钙玻璃、高透射低铁浮法玻璃或对于光105具有高透射率的任何其他适合的玻璃材料。在另一个实施例中，顶板201还可是高透射硼硅酸盐玻璃。在光105通过顶板201后，光的至少一部分通过第一传导层203。第一传导层203 可是透明传导氧化物(TCO)，其允许光105以很少的吸收或没有吸收地透射。第一传导层 203也是导电的，其允许电传导以提供电池的串联设置。第一传导层203形成为提供导电性但允许至少一些光105通过的厚度。尽管没有这样限制，在一个实施例中，第一传导层 203可形成为氧化锡的大约0. 1-0. 7 μ m或0. 1-0. 4 μ m或0. 2-0. 3 μ m或0. 2-1. 0 μ m或 0. 3-0. 7 μ m或0. 35-0. 55 μ m的厚度。用于在形成第一传导层203中使用的一个适合的材料可以是掺氟的氧化锡。其他适合的传导层可以包括，例如化学计量的锡酸镉(名义上的Cd2SnO4)、掺铝氧化锌、氧化铟锡、掺杂的氧化铟、掺锌或镉的氧化锡、铜铝氧化物或氧化镉锡的另一个化合物(例如CdSnO3等)。第一传导层203可允许光105通过以到达半导体层(例如，第一半导体层207和第二半导体层209)同时也起欧姆电极的作用以输运光生电荷载流子远离光吸收材料。缓冲层205邻近第一传导层203。缓冲层205电阻更高并且保护电池107的层免于来自玻璃的化学相互作用和/或可本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种用于在透明传导膜中形成还原的传导区域（５０１）的方法，所述方法包括：提供透明导电的化学上可还原材料；提供还原性气氛（８０９）；以及将来自能量源（８０１）的集中的电磁能量（８０３）引导朝向所述透明导电的化学上可还原材料的一部分来形成还原的传导区域（５０１）；其中所述还原的传导区域（５０１）具有比所述透明导电的化学上可还原材料更大的电导率。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：J·M·弗里，S·D·费尔德曼皮博迪，
申请(专利权)人：初星太阳能公司，
类型：发明
国别省市：US