[发明专利]光电池正面基板和基板用于光电池正面的用途

说明书

本发明涉及光电池正面基板，尤其是透明玻璃基板。

在光电池中，具有在入射辐射作用下产生电能的光电材料的光电系统被置于背面基板和正面基板之间，这种正面基板是入射辐射在到达光电材料之前穿过的第一基板。

在光电池中，当入射辐射的主要到达方向被认为是自顶向下时，该正面基板在朝向光电材料的主表面的下方通常包括与位于下方的光电材料电接触的透明电极涂层。

这种正面电极涂层因此构成例如光电池的负端。

当然，该光电池在背面基板方向上也包含随后构成光电池正端的电极涂层，但背面基板的电极涂层一般不是透明的。

在本发明意义中，术语“光电池”应被理解为是指通过太阳辐射转换而在其电极之间产生电流的任何部件组装件，无论这种组装件的尺寸如何且无论生成的电流的电压和强度如何，特别是无论这种部件组装件是否具有一个或多个内部电连接(串联和/或并联)。本发明意义中的“光电池”概念因此在本文中等于“光伏模块”或“光伏板”。

常用于正面基板的透明电极涂层的材料通常是基于透明导电氧化物(英语为TCO)的材料，例如基于铟锡氧化物(ITO)或基于铝掺杂的氧化锌(ZnO:Al)或硼掺杂的氧化锌(ZnO:B)或基于氟掺杂的氧化锡(SnO₂:F)的材料。

这些材料化学沉积，例如通过化学气相沉积(CVD)、任选等离子体增强的CVD(PECVD)，或物理沉积，例如通过阴极溅射，任选磁场增强的溅射(即磁控管溅射)真空沉积。

但是，为了获得所希望的电导或更恰当地所希望的低电阻，必须以大约500至1000纳米且甚至有时更高的相对大的物理厚度来沉积由TCO基材料制成的电极涂层，当它们沉积为这种厚度的层时，考虑到这些材料的成本，这是昂贵的。

当沉积法需要供热时，这进一步提高制造成本。

由TCO基材料制成的电极涂层的另一主要缺点在于下述事实：对所选材料而言，其物理厚度始终是最终获得的电导与最终获得的透明度之间的折衷，因为物理厚度越高，电导率越高，但透明度越低，相反，物理厚度越低，透明度越高，但电导率越低。

因此，对于由TCO基材料制成的电极涂层，不可能独立地优化电极涂层的电导率及其透明度。

国际专利申请WO 01/43204的现有技术教导制造光电池的方法，其中透明电极涂层不是由TCO基材料制成，而是由沉积在正面基板主表面上的薄层叠层构成，这种涂层包含至少一个金属功能层，尤其是基于银的金属功能层，和至少两个减反射涂层，所述减反射涂层各自包含至少一个减反射层，所述功能层位于这两个减反射涂层之间。

该方法的特征在于，当考虑其从上方进入电池的入射光方向时，其在金属功能层下方和光电材料上方沉积至少一个由氧化物或氮化物制成的高折射层。

该文献提供示例性实施方案，其中包围金属功能层的两个减反射涂层，即在基板方向上位于金属功能层下方的减反射涂层和在与基板相对侧的位于金属功能层上方的减反射涂层，各自包含至少一个由高折射材料，在这种情况下为氧化锌(ZnO)或氮化硅(Si₃N₄)制成的层。

但是，这种解决方案可以进一步改进。

观察到普通光电材料的吸收彼此不同，本发明人试图确定用于定义上述类型的薄层叠层(用于形成光电池正面的电极涂层)所需的基本光学特性。

本发明因此，对于光电池正面基板，包括根据所选光电材料确定可获得最好光电池效率的光程。

本发明的主题因此，在其最广意义中，是如权利要求1所述的具有吸收性光电材料的光电池。这种电池包含正面基板，尤其是透明玻璃基板，其在主表面上包含由包括金属功能层，尤其是基于银的金属功能层，和至少两个减反射涂层的薄层叠层构成的透明电极涂层，所述减反射涂层各自包含至少一个减反射层，所述功能层位于这两个减反射涂层之间。在与基板相对侧的位于金属功能层上方的减反射涂层的光学厚度等于在基板方向上位于金属功能层下方的减反射涂层的光学厚度的大约四倍。

位于金属功能层上方的所述减反射涂层的光学厚度因此优选为位于金属功能层下方的减反射涂层的光学厚度的3.1至4.6倍，包括这些端点值，或甚至位于金属功能层上方的减反射涂层的光学厚度为位于金属功能层下方的减反射涂层的光学厚度的3.2至4.2倍，包括这些端点值。