[发明专利]包括含分散的具有不同折射指数的区域的物体的抗反射层的光生伏打装置

说明书

本发明涉及光生伏打电池和模块类型的光生伏打装置，由于存在一个或若干个具有抗反射性质的层使得能够改进光透射而具有高效率。

“具有抗反射性质的层”此处是指沉积在固体基材上的层，对于从紫外到红外范围的至少某些电磁波（通常具有250nm至1500nm之间的波长），通过提高这些波的透射，在固体基材的改性表面上降低反射性质。

获得抗反射性质是光生伏打转化领域最特别寻求的，其中降低反射表述为提高入射光的转化量，因此提高转化率。

为了在光生伏打转化的范围内避免反射现象，已提出不同的方案，这些方案证明不完全令人满意。

特别是，已描述第一代光生伏打电池，其包含半导体材料，通常为二氧化硅的薄片（晶片），单晶或多晶，掺杂或未掺杂，覆盖可能提供抗反射效应并因此提高半导体接受的入射光的量的层。

该层通常由氮化硅组成，其可显著地通过等离子体沉积作为气相沉积，例如根据所谓的PECVD（“等离子体增强的化学气相沉积”）技术。氮化硅开始时提出用于钝化硅的表面，代替在历史上用于该目的的氧化钛或硫化锌层，进一步发现氮化硅具有抗反射性质。或者，更最近，已提出基于SiC衍生物的抗反射涂层。关于该主题的更多细节，可特别参考光生伏打的进展：研究和应用（Progress in Photovoltaics:Research and Applications.Prog.Photovolt:Res.App.7，245-260(1999)）。

然而，通过基于上述类型的氮化硅的沉积物提供的抗反射效应相对有限。特别是，这是特定地集中于给定的波长的抗反射效应。实际上，得到的抗反射效应对给定的波长λ₀尤其敏感，λ₀由下式定义：λ₀=4n.e，其中，n为抗反射层的折射指数，而e为其厚度（n优选等于(n₁.n₂)^1/2，其中，n₁和n₂指定在抗反射层的任一侧上的介质的折射指数）。

为了在波长的较宽范围内得到抗反射效应，使用双层或多层抗反射处理，例如已提出在硅上沉积的MgF₂/ZnS双层类型，如在Res.Energ.Ren.:Valorisation)43-46(1999)中所描述的。然而，证明这些多层沉积物昂贵，并且由于沉积层的数量高，以及用于制备多层的材料通常在钝化半导体方面不是非常有效（“钝化”此处是指抑制通过光生伏打效应产生的电子/空穴对重组的性质），这种情况更加如此。

在半导体上制备的前述类型的抗反射沉积物通常不用于孤立的光生伏打电池，而是用于光生伏打模块。术语“光生伏打模块”（或者更简单地“模块”）用于本说明书时理解为指定包含若干彼此电连接并且覆盖聚合物（例如嵌入聚合物基质内）的光生伏打电池的光生伏打装置，覆盖聚合物通常为EVA基质。在这种类型的模块中，相对于它们在孤立状态的性质，光生伏打电池的反射性质得到改良，显著地考虑与聚合物基质接触，该聚合物基质具有与当光生伏打电池为孤立状态时，与电池接触的空气非常不同的折射指数。

本发明的一个目的是提供能改进光生伏打装置转化的手段（means），该手段尽可能摆脱目前推荐的方案所遇到的缺点，以确保抗反射效果，并且至少同样有效，并优选比当今提出的方案更好地执行，以及能够特别接近在宽泛的波长内具有良好的光生伏打转化效率的光生伏打装置。

为了该目的，本发明提出在光生伏打装置中施用非常特殊的抗反射层，该抗反射层基于具有不同折射指数的区域的分散的物体，其可容易沉积并且在单步中，而不像目前推荐的多层沉积物。

因此，本发明的目的是一种光生伏打装置，所述装置包含：

—当经受电磁辐射时能确保光生伏打效应的半导体材料（其可任选为多种半导体材料的组合）；

—对于所述电磁辐射可穿透，以确保光生伏打效应的抗反射层，该抗反射层含有在分散状态下尺寸小于5微米优选小于2微米的物体，所述物体包含至少两个由两种不同的基材组成的区域，所述基材对于所述电磁辐射可穿透并且具有不同的折射指数，即：

—具有第一折射指数n_C的核；和

—具有第二折射指数n_E的围绕所述核的层，所谓的外壳，所述第二折射指数n_E不同于核的折射指数n_C，核的尺寸与核/外壳组件的尺寸的比率为1:1.5至1:5之间。