专利汇可以提供用于制造薄层太阳能模块的方法以及按照该方法可获得的薄层太阳能模块专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 涉及一种用于制造光电薄层 太阳能 模 块 的方法,包括步骤:‑将背 电极 层施加在衬底上,‑施加至少一个导电的阻挡层,‑施加至少一个 接触 层,‑施加至少一个 黄 铜 矿或锌黄 锡 矿 半导体 吸收层,‑施加至少一个 缓冲层 ,‑在构造第一分离沟的情况下借助激光处理去除所施加的层,‑以至少一种绝缘材料填充第一分离沟,‑在构造第二分离沟的情况下去除从阻挡层朝半导体吸收层的方向延伸的层,或在构造线形的导电的第一区域的情况下对从阻挡层朝半导体吸收层的方向延伸的层进行化学 相变 或 热分解 ,‑在填充和接触第二分离沟的情况下或在接触线形的导电的第一区域的情况下施加至少一个透明的前电极层,使得相邻的 太阳能 电池 被串行布线,以及‑在构造第三分离沟的情况下去除从阻挡层朝前电极层的方向延伸的层。此外,本发明涉及按照根据本发明的方法获得的光电薄层太阳能模块。,下面是用于制造薄层太阳能模块的方法以及按照该方法可获得的薄层太阳能模块专利的具体信息内容。
1.用于制造光电薄层太阳能模块的方法,包括如下步骤:
- 提供尤其是平面的衬底,
- 将至少一个背电极层施加在所述衬底上,
- 施加至少一个导电的阻挡层,
- 施加至少一个尤其是欧姆的接触层,
- 施加至少一个尤其是黄铜矿或锌黄锡矿半导体吸收层,
其中所述接触层包括
- 由至少一个金属层和至少一个金属硫族化物层构成的层序列,其中所述金属层邻近或邻接导电的阻挡层,并且其中金属硫族化物层邻近或邻接半导体吸收层,
或者
- 其中所述接触层由至少一个金属硫族化物层构成,
- 必要时施加至少一个第一缓冲层,
- 必要时施加至少一个第二缓冲层,
- 第一结构化步骤,包括在构造第一分离沟的情况下借助激光处理(第一激光处理)沿着彼此间隔的线去除所施加的层,所述第一分离沟分离相邻的太阳能电池,
- 以至少一种绝缘材料填充所述第一分离沟,
- 第二结构化步骤,包括:
-- 在构造第二分离沟的情况下沿着彼此间隔的线去除从所述阻挡层朝所述半导体吸收层或缓冲层的方向延伸的层,所述第二分离沟与相对应的第一分离沟相邻或与所述第一分离沟邻接,尤其是与所述第一分离沟平行地伸展,
或
-- 通过沿着彼此间隔的线对从所述阻挡层朝所述半导体吸收层或缓冲层的方向延伸的层进行化学相变和/或热分解构造线形的导电的第一区域,
- 在填充和接触所述第二分离沟的情况下或在接触所述线形的导电的第一区域的情况下施加至少一个透明的前电极层,使得相邻的太阳能电池被串行布线,以及
- 至少一个第三结构化步骤,包括:在构造第三分离沟的情况下沿彼此间隔的线去除从所述阻挡层朝所述至少一个前电极层的方向延伸的层,所述第三分离沟与相对应的第二分离沟相邻或与所述第二分离沟邻接,尤其是与所述第二分离沟平行地伸展。
2.根据权利要求1所述的方法,
其特征在于,
所述衬底至少局部地对于第一激光处理的电磁辐射是可透射的和/或所述第一结构化步骤的激光处理尤其是通过激光消融从背离所述衬底的被涂覆的侧的侧进行。
3.根据权利要求1或2所述的方法,
其特征在于,
所述至少一个接触层包含至少一种金属硫族化物或是金属硫族化物层。
4.根据上述权利要求之一所述的方法,
其特征在于,
在所述第二结构化步骤和/或第三结构化步骤中借助激光处理产生所述第二或第三分离沟以及从所述阻挡层朝所述半导体吸收层或缓冲层的方向延伸的层的化学相变。
5.根据上述权利要求之一所述的方法,
其特征在于,
至少一个第二分离沟、尤其是所有第二分离沟分别与被填充的第一分离沟间隔相邻地存在。
6.根据上述权利要求之一所述的方法,
其特征在于,
至少一个第三分离沟、尤其是所有第三分离沟通过分别相对应的被填充的第二分离沟或线形的导电的第一区域与分别相对应的被填充的第一分离沟分开。
7.根据上述权利要求之一所述的方法,
其特征在于,
所述背电极包含钨、铬、钽、铌、钒、锰、钛、锆、钴和/或钼、优选地钨、钛和/或钼,或基本上由钨、铬、钽、铌、钒、锰、钛、锆、钴和/或钼、优选地钨、钛和/或钼形成,或包含合金或基本上由合金形成,所述合金包含钨、铬、钽、铌、钒、锰、钛、锆、钴、铁、镍、铝和/或钼。
8.根据上述权利要求之一所述的方法,
其特征在于,
所述导电的阻挡层是双向起作用的阻挡层,尤其是对从所述背电极层和/或通过所述背电极层迁移的、尤其是扩散的或可扩散的组分、尤其是掺杂材料的阻挡和/或对从所述接触层和/或通过所述接触层、尤其是从所述半导体吸收层迁移的、尤其是扩散的或可扩散的组分、尤其是掺杂材料的阻挡。
9.根据上述权利要求之一所述的方法,
其特征在于,
所述阻挡层是相对于碱离子、尤其是钠离子、硒或硒化合物、硫或硫化合物和/或金属、尤其是铁、镍和/或所述半导体吸收层的金属的阻挡,和/或所述阻挡层包含至少一种金属氮化物、至少一种金属硅氮化物、至少一种金属碳化物和/或至少一种金属硼化物,或基本上由至少一种金属氮化物、至少一种金属硅氮化物、至少一种金属碳化物和/或至少一种金属硼化物形成,尤其是包含TiN、TiSiN、TaSiN、MoN、MoSiN、 TaN、WN、ZrN和/或WSiN或基本上由TiN、TiSiN、TaSiN、MoN、MoSiN、 TaN、WN、ZrN和/或WSiN形成。
10.根据上述权利要求之一所述的方法,
其特征在于,
所述至少一个接触层与所述半导体吸收层直接邻接。
11.根据上述权利要求之一所述的方法,
其特征在于,
所述接触层包含钼、钽、铌和/或者钨和/或至少一种金属硫族化物,或基本上由钼、钽、铌和/或者钨和/或至少一种金属硫族化物形成,其中所述金属硫族化物选自金属为Mo、W、Ta、Zr、Co或铌的金属硒化物、金属硫化物和/或金属硫硒化物,尤其是选自如下组,所述组包括:MoSe2、WSe2、MoS2、WS2、Mo(Se1-x,Sx)2和/或W(Se1-x,Sx)2,其中x取0到1的值。
12.根据上述权利要求之一所述的方法,
其特征在于,
所述接触层具有用于所述薄层太阳能电池的半导体吸收层的至少一种掺杂材料,所述掺杂材料尤其是选自组钠、钾和锂和/或这些元素的至少一种化合物、优选地与氧、硒、硫、硼和/或卤素、例如碘或氟的化合物、和/或至少一种碱金属青铜、尤其是钠青铜和/或钾青铜。
13.根据上述权利要求之一所述的方法,
其特征在于,
所述半导体吸收层是或包括四元IB-IIIA-VIA黄铜矿层、尤其是Cu(In,Ga)Se2层、五元IB-IIIA-VIA黄铜矿层、尤其是Cu(In,Ga)(Se1-x, Sx)2层或锌黄锡矿层、尤其是Cu2ZnSn(Sex,S1-x)4层、例如Cu2ZnSn(Se)4层或Cu2ZnSn(S)4层,其中x取0到1的值。
14.根据上述权利要求之一所述的方法,
其特征在于,
通过将所述黄铜矿半导体吸收层或锌黄锡矿半导体吸收层施加在所述接触层上将在所述接触层中存在的金属或形成所述接触层的金属完全或部分转换成金属硒化物、金属硫化物和/或金属硫硒化物。
15.根据上述权利要求之一所述的方法,
其特征在于,
所述第一缓冲层被干化学沉积或湿化学沉积。
16.根据上述权利要求之一所述的方法,
其特征在于,
所述第一缓冲层包含CdS或无CdS的层,或基本上由CdS或无CdS的层形成,尤其是包含Zn(S,OH)或In2S3或基本上由Zn(S,OH)或In2S3形成,和/或所述第二缓冲层包含本征导电的氧化锌和/或高欧姆的氧化锌,或基本上由Zn(S,OH)或In2S3形成。
17.根据上述权利要求之一所述的方法,
其特征在于,
第一激光处理、第二激光处理和/或第三激光处理以具有小于10纳秒、尤其是小于100微微秒的脉冲持续时间的激光脉冲进行。
18.根据上述权利要求之一所述的方法,
其特征在于,
所述前电极包含n掺杂的氧化锌或基本上由n掺杂的氧化锌形成。
19.根据上述权利要求之一所述的方法,
其特征在于,
第一结构化步骤、第二结构化步骤和第三结构化步骤导致或有助于太阳能电池的单片集成的串行布线并且尤其是被设计为线似的处理步骤。
20.根据上述权利要求之一所述的方法,
其特征在于,
在第三结构化步骤中所述第三分离沟的构造借助机械结构化、尤其是针刮刻和/或借助第三激光处理进行。
21.根据上述权利要求之一所述的方法,
其特征在于,
所述金属硫族化物的金属选自如下组,所述组包括:钼、钨、钽、钴、锆和/或铌和/或硫族元素选自如下组,所述组包括硒和/或硫。
22.根据上述权利要求之一所述的方法,
其特征在于,
将至少一个第一金属层施加到所述阻挡层上,所述第一金属层由钼、钽、钨、钴、锆和/或铌构成,并且所述第一金属层在构造所述接触层的情况下在制造所述半导体吸收层、尤其是黄铜矿半导体吸收层或锌黄锡矿半导体吸收层时在含硒和/或含硫的气氛下部分转换成金属硫族化物层。
23.根据权利要求1至22之一所述的方法,
其特征在于,
将至少一个第一金属层施加到所述阻挡层上,所述第一金属层由钼、钽、钨、钴、锆和/或铌构成,并且所述第一金属层在构造所述接触层的情况下在制造所述半导体吸收层、尤其是黄铜矿半导体吸收层或锌黄锡矿半导体吸收层时在含硒和/或含硫的气氛下完全转换成金属硫族化物层。
24.根据上述权利要求之一所述的方法,
其特征在于,
所述阻挡层具有至少10nm、尤其是至少30nm和优选地最大250nm或150nm的平均厚度,和/或所述接触层具有至少5nm并且优选地不大于150nm、特别优选地不大于50nm的平均厚度。
25.根据上述权利要求之一所述的方法,
其特征在于,
第一分离沟、第二分离沟和/或第三分离沟具有不大于30μm、优选地不大于15μm的平均宽度。
26.根据上述权利要求之一所述的方法,
其特征在于,
所述衬底是宽度大于0.5m、尤其是大于2.0m且长度大于1.2m、尤其是大于3.0m的玻璃板。
27.根据上述权利要求之一所述的方法,
其特征在于,
施加所述半导体吸收层、尤其是黄铜矿半导体吸收层或锌黄锡矿半导体吸收层的步骤包括:在构造第二金属层的情况下在所述接触层上沉积所述半导体吸收层的尤其所有的金属组分、尤其是用于黄铜矿半导体吸收层的铜、铟和必要时镓和用于锌黄锡矿半导体吸收层的铜、锌和锡;和利用硒和/或硒化合物以及必要时利用硫和/或硫化合物处理所述第二金属层。
28.根据权利要求28所述的方法,
其特征在于,
被涂覆的衬底在利用硒和/或硒化合物以及必要时利用硫和/或硫化合物处理所述第二金属层、尤其是铜/铟金属层或铜/铟/镓金属层或铜/锌/锡金属层之前被拆分、尤其是切割成多个单模块。
29.根据上述权利要求之一所述的方法,
其特征在于,
借助物理气相沉积或借助化学气相沉积来获得第一和/或第二金属层,其中所述物理气相沉积尤其是包括分别优选地在高真空中的物理气相沉积(PVD)涂覆、借助电子束蒸发器的蒸镀、借助电阻蒸发器的蒸镀、感应蒸发、ARC蒸发和/或阴极雾化(溅射涂覆)、尤其是DC或RF磁控管溅射,以及所述化学气相沉积尤其是包括化学气相沉积(CVD)、低压力(low pressure)CVD和/或大气压力(atmospheric pressure)CVD。
30.根据上述权利要求之一所述的方法,
其特征在于,
施加所述背电极层、所述导电的阻挡层、所述接触层和所述半导体吸收层的金属、尤其是用于形成黄铜矿半导体吸收层的Cu层、In层和Ga层或用于形成锌黄锡矿半导体吸收层的Cu层、Zn层和Sn层在唯一的真空涂覆设备中优选地以连续溅射方法进行。
31.光电薄层太阳能模块,可按照根据上述权利要求之一所述的方法获得。
32.根据权利要求31所述的薄层太阳能模块,按如下顺序包括:
至少一个衬底层,至少一个背电极层,至少一个导电的阻挡层,至少一个尤其是欧姆的接触层,至少一个尤其是与所述接触层直接邻近的半导体吸收层、尤其是黄铜矿半导体吸收层或锌黄锡矿半导体吸收层,必要时至少一个缓冲层,尤其是至少一个层(第一缓冲层),所述层包含CdS或无CdS的层或基本上由CdS或无CdS的层形成,尤其是包含Zn(S,OH)或 In2S3或基本上由Zn(S,OH)或 In2S3形成,和/或必要时至少一个层(第二缓冲层),所述层包含本征的氧化锌和/或高欧姆的氧化锌和基本上由本征的氧化锌和/或高欧姆的氧化锌形成,和至少一个前电极。
33.根据权利要求31或32所述的薄层太阳能模块,其特征在于,所述半导体吸收层是或包括四元IB-IIIA-VIA黄铜矿层、尤其是Cu(In,Ga)Se2层、五元IB-IIIA-VIA黄铜矿层、尤其是Cu(In,Ga)(Se1-x,Sx)2层或锌黄锡矿层、尤其是Cu2ZnSn(Sex,S1-x)4层、例如Cu2ZnSn(Se)4层或Cu2ZnSn(S)4层,其中x取0到1的值。
层太阳能模块
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