具有抗反射涂层的太阳能电池前电极制造技术

本发明专利技术涉及一种载体基底，包括特别是具有玻璃功能的基底（２），至少在可见光和近红外范围内是透明的，和容纳至少在可见光和近红外范围内透明的导电电极（４），该电极载体基底用来和其他功能元件（６）一起构成太阳能电池。此载体基底使得：电极包括具有亚毫米尺寸开口的由导电材料制备的微筛（４）；和该微筛（４）与至少轻微导电的抗反射涂层（５）接触，该抗反射涂层面向其打算要接触的功能元件（６）中的一个（７）。本发明专利技术也涉及这样的载体基底作为太阳能电池的组成元件的用途和一种制备所述基底的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有抗反射涂层的太阳能电池前电极本专利技术 涉及一种载体基底，特别应用于太阳能电池的构造尤其是太阳能电池的前电极。根据本专利技术的内容，太阳能电池的前电极是光线穿过的两个电极中的第一个。众所周知，在某些太阳能电池中电极由透明导电的氧化物(称做TC0)形成，例如特别是掺杂氟的氧化锡SnO2:F，掺杂铝的氧化锌Ζη0:Α1 (称做ΑΖ0)和ΙΤ0(混合的铟锡氧化物)。这些氧化物具有吸收可见光谱中的蓝色和大部分红外光谱的缺点，因此，一方面太阳光谱中的一部分不能转变为电能，另一方面，这也排除了使用某些在这些波长范围内敏感的光电材料。此外，众所周知，SnO2IF虽然在环境湿气中非常稳定，但是当在沉积例如硅或锗层的功能层的操作期间暴露于氢等离子体时，具有还原为金属锡形式的缺点，ITO层也有相同的缺点。另一方面，在氢等离子体中非常稳定的Ζη0:Α1，由于周围的湿气的影响在构造步骤之后迅速地被腐蚀，当储存玻璃产品时引起严重的问题。另外，就AZO而言，众所周知，为了导电其层必须处于结晶的状态，其缺点为要么对于由室温磁控溅射沉积的层需要进行退火操作，所述的操作构成增加了操作成本的附加步骤，要么需要高温沉积，使得沉积过程更加复杂和昂贵。最终，形成电极的TCO具有的折射率(η < 1. 9)与它们所接触的硅的折射率(η = 3.8)相差甚远。这意味着，为了减少发生在两种元件接触面之间的反射，TCO例如AZO或 ITO的表面，不得不经历纳米组织化步骤，其表现为增加产品成本的附加操作。总而言之，用来形成诸如太阳能电池玻璃体系的电极的透明导电氧化物，每种都具有不同程度的具体缺点。本专利技术的目的是为了提供一种能够避免上述缺点的太阳能电池载体基底，其电极能够在所有的可见光谱和近红外光谱中实现导电功能，另外，其对于氢等离子体和环境湿气不敏感，以及其构造允许电极的导电功能与其他的功能分离，因此在选择材料方面给予了设计者极大的自由。因此，本专利技术的一个主题是一种载体基底，包括特别是具有玻璃功能的基底，至少在可见光和近红外范围内是透明的，和容纳至少在可见光和近红外范围内透明的导电电极，该电极载体基底用来和其他功能元件一起构成太阳能电池，该载体基底使得-电极包括具有亚毫米尺寸的由导电材料制备的开口微筛，并且优选由一个该开口微筛构成；和-该微筛与至少轻微导电的抗反射涂层接触，该抗反射涂层面向其要接触的功能元件中的一个。除了本专利技术可补救上述的多种缺点之外，应当注意到，由于其电极与使用金属氧化物的电极相比具有高导电性，其所支撑的抗反射层可以仅具有低的导电率。事实上，本专利技术使得将由前电极所提供的导电功能与分配到此的其他功能分离(换句话说，分开)变为可能。因此太阳能电池设计者在构造所述的电池时对材料的选择和它们的配置具有更多的自由选择。因此本专利技术允许设计者使用除常规地与电极结合使用的金属氧化物以外的吸收体，从而使得将光电转换的范围特别地延伸到近红外变得可能。在至少可见光和近红外线的范围内，本专利技术在辐射穿越载体基底的透射与载体基底电极的导电率之间达成较好的平衡成为了可能。这改善了太阳能电池的光电效率，其中根据本专利技术的载体基底被整合为正面，这归功于在这些元件有用的波长范围内优良的进入到太阳能电池吸收元件的辐射透射，和从吸收元件获得的优良的电荷收集，源于抗反射涂层和电极的导电率。有益地，微筛可以基于金属或金属合金，特别是银或金。根据一个具体实施方案，微筛包括多层薄膜叠片，该叠片至少包括金属第一层和一个在金属第一层之下、另一个在金属第一层之上的两个基于电介质的涂层，和紧密位于金属第一层之上并与之接触的保护性金属层。微筛的开口优选在至少一个方向是非周期性分布的。所述的亚毫米尺寸开口的分布也将优选是随机的。此外，抗反射涂层可以由多层叠片组成，所述多层叠片包括电介质材料制备的至少两个薄层，与玻璃基底接触和打算与功能元件接触的层分别具有与所述基底和所述元件的折射率相近的折射率。抗反射涂层的多层叠片可以由至少三个薄层组成，其折射率可以交替地高或低。优选地，与基底相接触的抗反射多层叠片的层，是基于混合的基于硅(Si)、锡 (Sn)或锌(Zn)的氧化物、氮化物或氮氧化物，它们单独或作为混合物使用，并且任选地掺杂(氟、铝或锑)；与功能多层叠片接触的层是基于至少一种透明导电的氧化物，特别选自二氧化钛(TiO2)、氧化锌(ZnO)、氧化锡(SnO2)、混合锡锌氧化物(SnZnO)、铟锡氧化物 (ITO)、混合铟锌氧化物(IZO)和混合铟锌镓氧化物(IZGO)，并且任选掺杂Nb、Ta、Al、Sb或 F0有益地，与基底相接触的第一层起阻隔层的作用，用来阻止来自基底的碱金属。在本专利技术的一个特别有利的实施方案中，基底可以包括在其外表面上的抗反射层。根据本专利技术，抗反射涂层的电阻率等于或小于500微欧姆.cm，优选等于或小于50 微欧姆.cm,以及特别优选在0. 1到50ohms. cm之间(包括边界)，更优选在5到50ohms. cm 之间(包括边界)。此外，可以使用过阻隔(overblocker)元件覆盖金属微筛。 在一个实施方案中，抗反射元件的层，其将位于功能元件和抗反射元件之间的界面处，是轻微掺杂或甚至是不掺杂的，以便使其功函数与功能元件的材料相匹配。有益地，由高度掺杂的透明导电的氧化物(TCO)构成的该层优选具有5到10纳米的厚度。本专利技术的另一主题是一种太阳能电池，包括如上所述的载体基底，再另一主题是如上所述的载体基底用于构成太阳能电池的用途。本专利技术的最后的主题是一种制备如上所述的载体基底的方法，其特征在于包括以下步骤-使用分散在溶剂中的稳定胶体颗粒的溶液在载体基底上沉积掩膜层；-干燥掩膜层直到获得空隙的二维网络；-在这些空隙中沉积导电的、特别是金属的微筛材料，直到空隙的至少部分深度被填满；和-沉积至少轻微导电的抗反射涂层，该抗反射涂层面向其要接触的功能元件中的一个。优选地，其上沉积掩膜层的基底在其外表面上具有抗反射涂层。本专利技术的一个实施方案通过下面的非限制性实例来描述，参考如下附图-附图说明图1是采用根据本专利技术的载体基底的太阳能电池的第一示例性实施方案的垂直截面示意图；-图2显示了载体基底的光的透射和吸收光谱的典型曲线，分别是根据本专利技术的和根据现有技术的，其中前电极使用了 TCO ；-图3是图1所示的太阳能电池的另一实施方案的垂直截面示意图；和-图4分别显示了根据现有技术的(曲线d)和根据本专利技术的载体基底的光反射光谱的典型曲线，根据本专利技术的载体基底的抗反射涂层分别是单层型(曲线b)、双层型(曲线 c)和具有外抗反射层的三层型(曲线a)。图1显示了应用于制备太阳能电池的根据本专利技术的载体基底1的示例性实施方案。该载体基底1包括基底2，基底2优选由极透明的玻璃制备，具有非常低的铁氧化物含量，例如由Saint-Gobain Vitrage出售的商标名称为“DIAMANT”的类型，面对着银，在其内表面沉积结合元素(tie element)的层3，优选由Si3N4制备。接下来，在该组件上沉积电极，其已知能够具有导电性和透明性。根据本专利技术，此电极由导电的特别是在至少一个方向上非周期性设置的具有亚毫米尺寸开口的金属微筛4 构成。微筛4的线具有亚毫米尺寸，优选具有几百纳米到数十微米的级别。本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种载体基底，其包括尤其具有玻璃功能的基底（２），至少在可见光和近红外范围内是透明的，和容纳至少在可见光和近红外范围内透明的导电电极（４），该电极载体基底用来和其他功能元件（６）一起构成太阳能电池，其特征在于：－电极包括具有亚毫米尺寸开口的由导电材料制备的微筛（４）；和－该微筛（４）与至少轻微导电的抗反射涂层（５）接触，该抗反射涂层面向其打算要接触的功能元件（６）中的一个（７）。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：B·恩希姆，
申请(专利权)人：法国圣戈班玻璃公司，
类型：发明
国别省市：FR