[发明专利]包括基于镉的光伏打材料的电池

说明书

本发明涉及一种新型的光电池，在其结构中包括(incorporant)叠层(cellule photovoltaique)，所述叠层(empilement de couches)包括至少一个基于镉的光伏打薄膜(film photovoltaique)。 

如所周知，光伏打模块由所有各光电池构成，亦称光伏打模块，往往彼此串联而成。这些电池或模块当其暴露于光下时，产生连续的电流。为了提供一个对应于足够的和需要的能量的功率，人们用多个光伏打模块足够地扩展面积实现。这些模块可以集成在居住建筑或者商业场所的顶部，或者设置在集中能量生产场所。在光电池的实现中存在不同的技术。应用最广的这些电池是作为光伏打光敏材料集成一整套n和p掺杂的半导体，具体地说，基于结晶硅的半导体或者薄层半导体。 

一般地，一个光伏打模块包括一个用作支撑的衬底和所谓光伏打材料，最经常由n和p掺杂半导体叠层构成，在电接触区域中构成一个p-n结。另一个衬底(substrat)，在反面上保证对光伏打材料的保护。在这两个衬底中间，人们把用来面对所接收的光能量的衬底称作前衬底或者前表面衬底。该前表面衬底优选是透明的矿物玻璃，在300至1250nm辐射范围内具有非常高的光透射率。最常进行热处理(就是说，退火、淬火或硬化)，以便能够对抗恶劣的天气，特别是冰雹，而且要经久耐用(25至30年)。光伏打材料的每一侧都安排由导电材料构成的电极，后者构成该光电池的正端子和负端子。如所周知，光伏打模块的该两个电极(阳极和阴极)允许收集在光作用下在光伏打材料中产生的电流，由在分别掺杂p和n的半导体部分之间建立的电位差，输送和分离电荷。这样的模块的一个示例，例如，在专利申请书WO 2006/005889中描述，人们可参阅该文了解实现的细节。 

若该结晶硅在半导体内提供良好的能量效率，而且构成采取“晶圆片(wafers)”形式的第一代光电池，则在工业中对所谓“薄层”技术越来越感兴趣。按照这种技术，光伏打活性的材料这次是以或厚或薄的层或者薄膜形式直接沉积在衬底上。 

该材料包括或者一般由无定形硅(a-Si)或微晶硅(μc-Si)构成，或者基于镉，特别是按照CdS/CdTe类型的n/p异质结，在本描述中称为碲镉或CdTe，或者还有基于黄铜矿(CIS、CIGS、CiGSe₂)。 

沉积成薄层的这些材料小的厚度在理论上提供了降低电池生产成本的可能性。在玻璃衬底上制造该模块，切割为模块的最终尺寸，于是包括一个沉积在衬底的另一个上的一系列薄层的沉积，其中至少： 

●一个用作对入射光透明的前电极的层； 

●不同的薄层，组成光伏打材料(matériau photovoltaique)本身，在本描述中，用术语“光伏打层(或薄膜)”表示；和 

●一个薄层，用作反射的后电极。 

在描述和权利要求书中，还用术语“下电极”和“上电极”表示以前表面玻璃衬底为基准各个层彼此的相对位置。同样，以前表面的玻璃衬底为基准，上层表示安排在电极(TCO)层上面的层，而下层表示安排在电极(TCO)层下面的层，总是以前表面的玻璃衬底为基准。 

该光电池，至于其尺寸等和彼此之间建立的电连接，是通过用激光(laser)在每个层沉积步骤之间蚀刻的中间步骤实现的。这些玻璃衬底往往淬火并集成该光电池，这样构成模块的前表面衬底。接着，后表面支撑(support)衬底对着设有前表面衬底层叠层的面进行添加(rapportépar feuilletage)。 

对着模块前表面玻璃衬底的电极，显而易见，是透明的，以便让光能量通过直到光伏打活性层。该电极最常包括透明导电氧化物，行内往往称为TCO(代表“透明导电氧化物”)。 

如所周知，利用铝掺杂氧化锌(AZO)、铟掺杂氧化锡(ITO)、氟掺杂氧化锡(SnO2：F)或还有镓掺杂(GZO)或者硼掺杂(BZO)的氧化锌薄层(couches fines)作为制造这些TCO层的材料，现在不准备通过这个清单穷举所有材料。