[发明专利]制造太阳能电池单粒膜的方法及单粒膜和太阳能电池

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于制造单粒膜的方法以及依据本方法制造的单粒膜。此外，本发明涉及由所制造的单粒膜制造太阳能电池的制造方案以及所制造的太阳能电池。但依据本发明制造的单粒膜也可以有不同的应用，例如用于将电能转换成辐射能，或者用在用于辐射检测的探测器内。但也可以是其他用途，例如用于制造丝网印刷的丝网等。

背景技术

单粒膜是一种如下的膜，其带有在其中在一个平面内嵌入的颗粒、小球或细粒。膜的厚度相应于颗粒的直径，其中，如果在表达上没有其他表述的情况下，颗粒这一概念在下面原则上也指小球或者细粒。一般情况下，膜的厚度小于处于其中的颗粒的直径，从而这些颗粒从至少一个膜表面凸出来。膜一般由不导电的粘结剂组成，例如像不导电的聚合物。颗粒特别是由如下材料组成，该材料可以将辐射，而且特别是将阳光转换成电能和/或者发出辐射，并且由电能中产生辐射。一般情况下，颗粒是电学半导体。

大致仅一个颗粒厚的单粒膜与更厚的膜相比具有各种各样的优点。如避免颗粒之间的过渡电阻。因为没有颗粒遮挡其他颗粒，所以可以取得良好的效率。此外，获得材料重量与有效表面之间有利的比例。

单粒膜连同由其制造的太阳能电池例如由US 2007/0189956 A1或者US 2007/113888 A1有所公开。

在出版文献DE-AS 1 764 873中介绍了一种具有单粒膜的光敏装置，单粒膜含有光敏颗粒或细粒。光敏颗粒例如由掺杂0.1至0.01原子百分数铜的硫化镉组成。颗粒的直径约为40μm。颗粒通过绝缘的聚氨酯树脂粘结剂连接。颗粒相对于膜的两侧以大致相同的程度凸出来。光敏层的厚度大致为颗粒直径那么厚，并且因此称为单粒膜或者单细粒膜。单粒膜设有至少两个电极，电极上固定有各一个连接导线。为将入射光的障碍降到最低限度，由铟组成的特别是0.3μm厚的电极安设在层的仅一侧上。处于相对侧上的是优选100埃厚的同样由铟组成的辅助电极。具有所安设的电极和辅助电极的单粒膜可以嵌入塑料内。

出版文献US 3522339 A公开了一种用于制造单粒膜的方法。颗粒由具有p-n结的半导体材料组成。在载体上施加例如由明胶或者水溶性的糖类组成的很薄的液态粘附层，颗粒略微浸入该粘附层内。颗粒利用液态粘结剂亦即光刻胶(Photoabdecklack)覆盖。随后，光刻胶受到曝光亦即这样受到曝光，即，光刻胶根据可能性仅颗粒之间的区域不溶解。利用显影冲洗过程去除未曝光的区域。随后冲掉部分颗粒表面的粘附层。颗粒露置的表面利用例如由铜组成的例如100埃厚的透光电极覆盖。电极可以利用透光的环氧树脂覆盖，以便使结构稳定。随后冲掉粘附层，并使凸出来的颗粒与由铟组成的层之间产生电接触。

此外，由出版文献US 3522339 A公开了n-导通材料的颗粒，其具有p-导通材料的包封层，从而在芯与包封层之间形成p-n结。颗粒部分地沉入液态的粘附层内，此后，粘附层硬化。然后，从粘附层凸出来的颗粒部分地蚀刻掉包封层，将从粘附层凸出来的颗粒利用可硬化的粘结剂覆盖。在粘结剂硬化之后，去除粘附层并与透光的电极接触连接。削掉相对的面，这样使颗粒部分露置并同样与电极接触连接。

不利的是，在两种方法中必须在两侧上进行磨蚀，从而增加工作开支。因此，还存在增加的不完全磨蚀的风险，这使得效率变差。

由出版文献FR 1 372 154公知的是，在两个薄膜之间压入颗粒和可硬化的粘结剂，其中，颗粒的尖端压入薄膜内。这样应获得具有无粘结剂的凸出来的颗粒区域的单粒膜。但缺点是：颗粒必须承受相对较大的压力。在制造期间，颗粒首先完全浸入粘结剂内，并且被粘结剂完全润湿。因此不能可靠排除的是，在所设置的范围内将粘结剂从颗粒表面再次去除。此外，采用这种方法不能够连续制造。这样产生一种如下的膜，颗粒相对于两个表面以大致相同的程度从该膜凸出来。

出版文献EP 1 521 308 A1公开了一种用于太阳能电池的球形半导体元件，该半导体元件特别是具有由玻璃组成的衬底芯，该衬底芯至少被涂以背侧接触层和I-III-VI复合半导体。通过设置衬底芯节省了相对较昂贵的半导体材料。小球被施加到位于柔性底层上的载体层上，并且以如下程度压入载体层内，即，小球部分地从载体层的底侧出来，并且相对置的部分被不完全压入衬底层内。在复合半导体的一侧上，一直磨蚀直至背侧接触层。最后，两侧被以电极适当覆盖，其中，电极由透明材料组成。