專利名稱：具有基于聚硅氮烷的包封層的太陽能電池的制作方法
具有基于聚硅氮烷的包封層的太陽能電池本發(fā)明涉及黃銅礦太陽能電池，包括基材和光伏層狀結(jié)構(gòu)。特別是涉及具有銅-銦-硫化物(CIS)或銅-銦-鎵-硒化物(CIGSe)型光伏層狀結(jié)構(gòu)的薄膜太陽能電池。此外，本發(fā)明涉及制備黃銅礦基太陽能電池的方法。在該方法的范疇內(nèi)，所述太陽能電池設(shè)置有包封層，其通過使聚硅氮烷和添加劑的溶液在20-1000°C，特別是80-200°C 范圍內(nèi)的溫度下硬化而產(chǎn)生。鑒于缺乏化石資源，光伏技術(shù)作為可更新并且有利環(huán)境的能源具有重大意義。太陽能電池將陽光轉(zhuǎn)化為電流。在太陽能電池中晶體硅或非晶硅大多用作光吸收半導(dǎo)體材料。硅的使用帶來巨大的成本。與之相反，可以用低得多的成本制備具有由黃銅礦材料，如銅-銦-硫化物(CIS)或銅-銦-鎵-硒化物(CIGSe)構(gòu)成的吸收體的薄膜太陽能電池。為了迅速推廣光伏技術(shù)，通常需要改善光伏發(fā)電的費(fèi)效比。為此值得期待的是，提高太陽能電池的效率和使用壽命。太陽能電池的效率被定義為電功率(即電壓和光電流之積)與入射光功率之比。此外，效率與滲入吸收層并有助于產(chǎn)生電子-空穴對(duì)的光子的數(shù)量成正比。在太陽能電池表面反射的光子對(duì)光電流沒有貢獻(xiàn)。相應(yīng)地，可以通過減少太陽能電池表面的光反射來提高效率。太陽能電池的使用壽命可以通過改善對(duì)于由氣候造成的降解過程的保護(hù)而得到延長(zhǎng)。通過滲入的水或水蒸氣，使降解過程加速。因此，為了將太陽能電池與水蒸氣隔離，現(xiàn)有技術(shù)中使用由層復(fù)合體組成的包封，該層復(fù)合體包括玻璃和EVA 以及任選的PVA和其他聚合物薄膜。但是，現(xiàn)有技術(shù)中用于包封的材料具有缺點(diǎn)。特別是玻璃導(dǎo)致高的組件重量，這例如對(duì)頂部結(jié)構(gòu)提出高的要求，并且PVA和PVB在光作用下與痕量水一起釋放損害太陽能電池功能的酸。前側(cè)擴(kuò)散阻擋或者包封層的效用在人工氣候室中借助于根據(jù)DIN EN 61646 的加速老化試驗(yàn)來測(cè)試。包封的太陽能組件在85°C以及85%相對(duì)空氣濕度下貯存超過 lOOOh，并定期按照其電特征進(jìn)行分析，并由此測(cè)定降解。已知的是，為了前側(cè)面包封太陽能電池，使用SiOx層。這類SiOx層由氣相通過CVD 法如微波等離子體增強(qiáng)氣相沉積(MWPECVD)和PVD法如磁控濺射來沉積。這些真空技術(shù)方法與高昂的成本相關(guān)，并且另外還有以下缺點(diǎn)由此制備的層具有較低的粘附性和機(jī)械強(qiáng)度。此夕卜，CVD法需要使用高度易燃?xì)怏w(SiH4, CH4, H2)和毒性氣體(NH3)。作為用于黃銅礦太陽能電池的基材材料，使用玻璃或由金屬或聚酰亞胺構(gòu)成的薄膜。玻璃在許多方面被證明是有利的，因?yàn)槠涫请娊^緣的，具有光滑的表面并且在制備黃銅礦吸收體層期間提供鈉，所述鈉從玻璃擴(kuò)散入吸收體層，并且作為摻雜物改善吸收體層的性質(zhì)。玻璃的缺點(diǎn)在于其重量大以及缺乏柔韌性。特別地，由于其剛性，不能以低成本的輥對(duì)輥方法(Rolle zu Rolle Verfahren)涂覆。由金屬或塑料構(gòu)成的薄膜型基材比玻璃輕并且是柔性的，使得其適于通過低成本的輥對(duì)輥方法進(jìn)行制備。但是，由于金屬薄膜或塑料薄膜的特性，其對(duì)黃銅礦層復(fù)合體的性質(zhì)產(chǎn)生不良影響，并且也不具有用于吸收體摻雜的鈉沉積物。由于升高的溫度(有時(shí)超過500°C )(在太陽能電池制備期間基材暴露于該溫度)，優(yōu)選使用由鋼或鈦構(gòu)成的金屬膜。為了將太陽能電池整體連接到鈦膜或鋼膜上，必須使光伏層狀結(jié)構(gòu)或后觸點(diǎn)與基材薄膜電絕緣。為此，將由電絕緣材料構(gòu)成的層施加到該金屬基材薄膜上。此外，該電絕緣層應(yīng)起到擴(kuò)散阻擋作用，以便阻止損害吸收體層的金屬離子擴(kuò)散。例如，鐵原子提高黃銅礦吸收體層中載流子(電子和空穴)的復(fù)合率，由此減少光電流。硅氧化物(SiOx)適于作為絕緣的和阻止擴(kuò)散的阻擋層的材料?，F(xiàn)有技術(shù)已知的是，主要由310!￡或51隊(duì)組成的保護(hù)層以及包封層用于電子器件以及基于硅或其他半導(dǎo)體材料的太陽能電池。US 7，067，069公開了用于硅基太陽能電池的由SiO2構(gòu)成的絕緣包封層，其中， SiO2層通過施加聚硅烷以及隨后在100-800°c，優(yōu)選300-500°C的溫度下的硬化來制備。US 6，501，014B1涉及一種物品，特別是具有由硅酸鹽類材料構(gòu)成的具有透明、耐熱和耐候性保護(hù)層的基于非晶硅的太陽能電池。該保護(hù)層以簡(jiǎn)單的方式在使用聚硅氮烷的條件下來制備。在基于聚硅氮烷的保護(hù)層和光伏層狀體系之間布置柔性橡膠狀粘合層或者緩沖體層。US 7，396，563教導(dǎo)了借助PA-CVD沉積介電的并且鈍化的聚硅氮烷層，其中，使用聚硅烷作為CVD前體。US 4，751，191公開了借助PA-CVD沉積用于太陽能電池的聚硅氮烷層。所獲得的聚硅氮烷層以光刻技術(shù)結(jié)構(gòu)化，并用于掩蔽金屬觸點(diǎn)以及用作防反光層?，F(xiàn)有技術(shù)所述的具有由SiOx或SiNx構(gòu)成的包封層的太陽能電池在其制備中成本過高，并且需要使用兩層或更多層的層復(fù)合體，其除了包封層外，還包括載體薄膜、緩沖體層、增粘劑層和/或反射體層。特別地，對(duì)于不是基于硅的光電吸收體的太陽能電池，需要彌補(bǔ)包封層熱失衡的緩沖體層。熱失衡，即相鄰層的熱膨脹系數(shù)的差異引起機(jī)械應(yīng)力，其通常導(dǎo)致裂隙形成以及剝離。尤其還遇見這一問題包封層在低溫下沉積在太陽能電池上。 然而，如此在低溫下產(chǎn)生的包封層對(duì)于水蒸氣和氧氣大多不具有足夠的阻擋作用?？紤]到現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明目的在于，提供具有高效率和高耐老化性的黃銅礦太陽能電池以及其低成本的制備方法。本發(fā)明目的通過包括基材、光伏層狀結(jié)構(gòu)和基于聚硅氮烷的包封層的黃銅礦太陽能電池得以實(shí)現(xiàn)。以下依據(jù)附圖更清楚地闡釋本發(fā)明，其中

圖1描述太陽能電池的透視剖面圖，以及圖2描述不具有和具有包封層的太陽能電池的反射曲線。圖1以透視視角示出了通過具有基材1、任選的阻擋層2、光伏層狀結(jié)構(gòu)4和包封層5的本發(fā)明的太陽能電池10的剖面圖。該太陽能電池10優(yōu)選設(shè)置為薄膜太陽能電池并具有銅-銦-硫化物(CIS)或銅-銦-鎵-硒化物(CIGSe)型光伏層狀結(jié)構(gòu)4。本發(fā)明的包封層5具有彼此相對(duì)的第一和第二表面。在優(yōu)選的具體實(shí)施方式
中， 所述包封層的所述第一表面直接鄰接于光伏層狀結(jié)構(gòu)4，并且所述包封層的所述第二表面形成太陽能電池的外側(cè)。本發(fā)明太陽能電池10的改進(jìn)方案的特征在于，-其設(shè)置為薄膜太陽能電池并具有銅-銦-硫化物(CIQ或銅-銦-鎵-硒化物 (CIGSe)型光伏層狀結(jié)構(gòu)4 ；-所述光伏層狀結(jié)構(gòu)4包括由鉬構(gòu)成的后觸點(diǎn)41，組成為Cdr^e2、CuInS2,CuGaSe2, CuIn1^xGaxSe2 其中 0 < χ 彡 0. 5 或 Cu(InGa) (Se1Jy)2 其中 0 < y 彡 1 ；的吸收體 42，由CdS構(gòu)成的緩沖體43，由ZnO或&ι0:Α1構(gòu)成的窗層44以及由Al或銀構(gòu)成的前觸點(diǎn) 45，-基材1由包含金屬、金屬合金、玻璃、陶瓷或塑料的材料構(gòu)成；-基材1以膜的形式，特別是以鋼膜或鈦膜的形式形成；-包封層5具有100-3000nm，優(yōu)選200_2500nm，以及特別是300_2000nm的厚度；-基材1由導(dǎo)電材料構(gòu)成，并且電鍍沉積了組成光伏層狀結(jié)構(gòu)(4)的一個(gè)或多個(gè)層；-太陽能電池10包括在基材1和光伏層狀結(jié)構(gòu)4之間布置的基于聚硅氮烷的阻擋層2 ；-阻擋層2含有鈉或包括含鈉的前驅(qū)層21；-包封層5和任選地由硬化的聚硅氮烷和添加劑在溶劑中的溶液構(gòu)成的阻擋層2， 該溶劑優(yōu)選是二丁基醚；-所述聚硅氮烷具有通式(I)-(SiR' R〃 -NR" ‘ )n_(I)其中R'、R〃、R"丨相同或不同，并且彼此獨(dú)立地為氫或任選取代的烷基、芳基、 乙烯基或(三烷氧基甲硅烷基)烷基殘基，其中η為整數(shù)并如此確定n，使得所述聚硅氮烷具有 150-150000g/mol，優(yōu)選 50000-150000g/mol，和特別為 100000-150000g/mol 的數(shù)均分
子量；-至少一種聚硅氮烷選自其中R'、R〃和R〃‘ =H的全氫聚硅氮烷；-太陽能電池10對(duì)于波長(zhǎng)范圍為300-900nm的光具有低于97%，優(yōu)選低于96%， 和特別地低于95%的平均相對(duì)反射率，以施加包封層5之前的太陽能電池10的反射率計(jì)；和-太陽能電池10對(duì)于波長(zhǎng)范圍為1100-1500nm的光具有大于120%，優(yōu)選大于 150%，和特別地大于200%的平均相對(duì)反射率，以施加包封層5之前的太陽能電池10的反射率計(jì)。圖2示出了具有和不具有本發(fā)明的基于聚硅氮烷的包封層的黃銅礦太陽能電池的光譜反射率的測(cè)量結(jié)果(圖2中以實(shí)線表示“具有SiOx”，以虛線表示“不具有SiOx”)。 依照DIN EN ISO 8980-4，對(duì)具有包封層的本發(fā)明太陽能電池和不具有包封層的參比太陽能電池進(jìn)行光譜反射率測(cè)量。除了所述包封層外，本發(fā)明的太陽能電池和參比太陽能電池具有同樣的結(jié)構(gòu)，并經(jīng)歷了同樣的制備過程。為了確定平均相對(duì)反射率，將所獲得的光譜反射曲線疊加，并在300-900nm和1100-1500nm兩個(gè)波長(zhǎng)區(qū)間內(nèi)進(jìn)行數(shù)值評(píng)估。在此，在每個(gè)上述波長(zhǎng)區(qū)間內(nèi)在彼此間距可以在l-20nm范圍內(nèi)選擇的等距取樣點(diǎn)上，計(jì)算本發(fā)明的太陽能電池和參比太陽能電池的反射值的商，并且得出所有的、在區(qū)間內(nèi)含有的取樣點(diǎn)的商的平均值。在300-900nm的波長(zhǎng)區(qū)間內(nèi)，本發(fā)明的太陽能電池具有低于97%直至低于95%的平均相對(duì)反射率。反射率是外部量子效率(EQE)和太陽能電池效率的系數(shù)。與此相應(yīng)地， 相對(duì)于參比太陽能電池，本發(fā)明的包封層提高太陽能電池的外部量子效率平均多于3%至超過5%。采用現(xiàn)有技術(shù)已知的包封層，相對(duì)于參比，平均反射率提高最高為2%。因此，通過本發(fā)明包封層，常規(guī)的黃銅礦太陽能電池的效率提高了 1. 01-1. 03的系數(shù)。在例如15% 的效率下，這相應(yīng)于改進(jìn)了多于0. 15% -0. 45%。黃銅礦太陽能電池的效率隨溫度升高而降低。由于對(duì)紅外線升高的反射率，本發(fā)明的包封層降低了通過日射引起的太陽能電池的升溫，并由此也以這種方式有助于改善效率。在波長(zhǎng)范圍為1100-1500nm時(shí)，本發(fā)明的太陽能電池具有大于120%直至大于200%的平均相對(duì)反射率。在根據(jù)DIN EN 61646的加速老化試驗(yàn)(在85°C的溫度和85 %的相對(duì)濕度下的濕熱試驗(yàn))中，在800h后，本發(fā)明太陽能電池表現(xiàn)出高于70%，優(yōu)選高于75%和特別是高于 80%的效率，以初始值計(jì)，即在老化試驗(yàn)開始前。制備本發(fā)明太陽能電池的方法包括以下步驟a)_f)a)將基于黃銅礦的光伏層狀結(jié)構(gòu)施加到任選地配備有阻擋層的基材上，b)用含有至少一種通式(I)的聚硅氮烷的溶液涂覆光伏層狀結(jié)構(gòu)-(SiR' R〃 -NR" ‘ )n_(I)其中R'、R〃、R〃丨相同或不同，并且彼此獨(dú)立地為氫或任選取代的烷基、芳基、 乙烯基或(三烷氧基甲硅烷基)烷基殘基，其中η為整數(shù)并如此確定n，使得所述聚硅氮烷具有 150-150000g/mol，優(yōu)選 50000-150000g/mol，和特別為 100000-150000g/mol 的數(shù)均分
子量，c)通過蒸發(fā)去除溶劑，其中獲得厚度為100-3000nm，優(yōu)選200-2500nm，特別為 300-2000nm的聚硅氮烷層，d)任選地一次或多次重復(fù)步驟b)和c)e)通過i)加熱到20-1000°C，特別是80-200°C范圍內(nèi)的溫度和/或ii)用 180-230nm范圍內(nèi)的波長(zhǎng)段的紫外線輻照，使所述聚硅氮烷層硬化，其中所述加熱和/或輻照在lmin-14h，優(yōu)選lmin-60min和特別是lmin-30min期間內(nèi)進(jìn)行，優(yōu)選在由含水蒸氣的空氣或氮?dú)鈽?gòu)成的氣氛下，和f)任選地，在20_1000°C，優(yōu)選60_130°C溫度下，在相對(duì)濕度為60-90%的空氣中， 在lmin-2h，優(yōu)選30min-lh期間內(nèi)，對(duì)所述聚硅氮烷層進(jìn)行后硬化。本發(fā)明的方法的有利實(shí)施方式的特征在于，用于涂覆的聚硅氮烷溶液含有一種或多種下述成分-至少一種其中R'、R"和R"‘ =H的全氫聚硅氮烷；和-催化劑，以及任選的其他添加劑。優(yōu)選地所述黃銅礦太陽能電池在柔性帶狀基材上以輥對(duì)輥方法制成。在用于制備本發(fā)明的包封層的聚硅氮烷溶液中，聚硅氮烷的份額為1-80重量％， 優(yōu)選2-50重量％，和特別是5-20重量％，以溶液的總重量計(jì)。適合作為溶劑的特別是有機(jī)溶劑，優(yōu)選非質(zhì)子溶劑，其不含水以及反應(yīng)性基團(tuán)如羥基-或氨基基團(tuán)，并且對(duì)聚硅氮烷是惰性的。實(shí)例是芳族或脂族烴及其混合物。它們例如是脂族或芳族烴、鹵代烴、酯如乙酸乙酯或乙酸丁酯、酮如丙酮或甲乙酮、醚如四氫呋喃或二丁基醚、以及單-和聚亞烷基二醇二烷基醚(Glymes)或由這些溶劑組成的混合物。聚硅氮烷溶液的其他組分可以是催化劑，例如有機(jī)胺、酸以及金屬或金屬鹽或這些化合物的混合物，其促進(jìn)層形成過程。特別合適作為胺催化劑的是N，N-二乙基乙醇胺、 N，N- 二甲基乙醇胺、N，N- 二甲基丙醇胺、三乙胺、三乙醇胺和3-嗎啉代丙胺。催化劑優(yōu)選以0. 001-10重量％，特別地0. 01-6重量％，特別優(yōu)選地0. 1-5重量％的量使用，以聚硅氮
烷重量計(jì)。其他組分可以是用于襯底潤(rùn)濕和成膜的添加劑以及由氧化物如Si02、TiO2, ZnO, ZrO2或Al2O3構(gòu)成的無機(jī)納米顆粒。為了制備本發(fā)明的太陽能電池，按照已知的方法在基材如鋼膜上產(chǎn)生基于黃銅礦的光伏層狀結(jié)構(gòu)。優(yōu)選地，在施加光伏層狀結(jié)構(gòu)之前，為鋼膜配備電絕緣層，特別是基于聚硅氮烷的SiOx阻擋層。由此通過DC磁控濺射沉積約1 μ m的鉬層作為后觸點(diǎn)，并優(yōu)選結(jié)構(gòu)化成整體連接(Pl節(jié)段)。為此所需的將帶狀鉬層分成條帶用激光切割裝置實(shí)施。黃銅礦吸收體層的制備優(yōu)選在3階段PVD工藝中在約3 · lO^mbar的壓力下進(jìn)行。PVD工藝總時(shí)間為約1. ^！。在此，有利的是，如此進(jìn)行所述工藝，使得基材最高溫度低于 400"C。隨后，以濕式化學(xué)方式在約60°C的溫度下沉積CdS緩沖體層。由i-ZnO和用鋁摻雜的ZnO構(gòu)成的窗層通過DC磁控濺射沉積。為了制備本發(fā)明包封層，將上述組成的聚硅氮烷溶液以常規(guī)的涂覆方法，例如通過噴嘴或浸浴施加到基材上，優(yōu)選施加到鋼膜上，并且任選地用彈性刮刀刮平，以確保在光伏層狀結(jié)構(gòu)上均勻的厚度分布或材料覆蓋。在柔性基材如由金屬或塑料構(gòu)成的適于輥對(duì)輥涂覆的膜上，也可以采用縫隙式噴嘴作為施加系統(tǒng)用于獲得非常薄的均勻的層。此后蒸發(fā)溶劑。這可在室溫下或在使用合適的干燥器時(shí)在較高的溫度，優(yōu)選40-60°C下在輥對(duì)輥方法中以> lm/min的速度進(jìn)行。涂覆聚硅氮烷溶液，隨后蒸發(fā)溶劑的步驟順序任選地重復(fù)一次、兩次或更多次，以便獲得干燥的、未硬化的(“生的”)的總厚度為100-3000nm的聚硅氮烷層。通過多次進(jìn)行由涂覆和干燥組成的步驟順序，在生的聚硅氮烷層中的溶劑含量明顯降低或消除。通過這種方式可以改善硬化的聚硅氮烷膜在黃銅礦層狀結(jié)構(gòu)上的粘附性。多次涂覆和干燥的另一優(yōu)點(diǎn)在于，很大程度上覆蓋并封閉單層中可能存在的孔洞或裂隙，以便進(jìn)一步降低水蒸氣透過性。在100-180°C范圍內(nèi)的溫度下在0. 5_lh期間內(nèi)通過硬化將該干燥的或生的聚硅氮烷層轉(zhuǎn)化成透明的陶瓷相。所述硬化在對(duì)流烘箱中進(jìn)行，該烘箱可選地用過濾的且用水蒸氣潤(rùn)濕的空氣或用氮?dú)膺\(yùn)行。視溫度、持續(xù)時(shí)間和烘箱氣氛(含水蒸汽的空氣或氮?dú)? 而定，所述陶瓷相具有不同的組成。如果硬化例如在含水蒸汽的空氣中進(jìn)行，則獲得組成為 SiNvHwOxCy的相，其中χ > ν ;v < 1 ;0 < χ < 1. 3 ;0彡w彡2. 5且y < 0. 5。而在氮?dú)鈿夥障碌挠不瘎t形成組成為SiNvHwOxCy的相，其中ν < 1. 3 ;x < 0. 1 ;0彡w彡2. 5且y < 0. 2。此外，水蒸氣透過性可以采用以下方式降低將聚硅氮烷再次硬化。這種“后硬化” 特別地在溫度約為85°C，相對(duì)濕度為85%空氣中在Ih期間內(nèi)進(jìn)行。光譜分析顯示，后硬化明顯降低聚硅氮烷層的氮含量。本說明書、權(quán)利要求書以及附圖中公開的本發(fā)明的特征既可以單獨(dú)地，也可以以任意組合的方式用于在其多種實(shí)施方式中實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。
權(quán)利要求
1.黃銅礦太陽能電池(10)，包括基材⑴、光伏層狀結(jié)構(gòu)⑷和基于聚硅氮烷的包封層⑶。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的太陽能電池(10)，其特征在于，其設(shè)置成薄膜太陽能電池，并具有銅-銦-硫化物(CIS)或銅-銦-鎵-硒化物(CIGSe)型光伏層狀結(jié)構(gòu)(4)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的太陽能電池(10)，其特征在于，光伏層狀結(jié)構(gòu)(4)包括由鉬構(gòu)成的后觸點(diǎn) ，組成為 α^η%2、CuInS2, CuGaSe2, CuIn1^xGaxSe2 其中 0 < χ 彡 0. 5 或 Cu(InGa) (Se1Jy)2其中0 < y彡1的吸收體02)，由CdS構(gòu)成的緩沖體03)，由ZnO或 &ι0:Α1構(gòu)成的窗層04)以及由Al或銀構(gòu)成的前觸點(diǎn)05)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3的太陽能電池(10)，其特征在于，基材⑴由包含金屬、金屬合金、玻璃、陶瓷或塑料的材料構(gòu)成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4一項(xiàng)或多項(xiàng)的太陽能電池(10)，其特征在于，基材(1)以膜的形式，特別是以鋼膜或鈦膜的形式形成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5—項(xiàng)或多項(xiàng)的太陽能電池(10)，其特征在于，所述包封層(5)具有100-3000nm，優(yōu)選200-2500nm,以及特別是300_2000nm的厚度。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6—項(xiàng)或多項(xiàng)的太陽能電池(10)，其特征在于，基材(1)由導(dǎo)電材料構(gòu)成，并且電鍍沉積了組成光伏層狀結(jié)構(gòu)的一個(gè)或多個(gè)層。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7—項(xiàng)或多項(xiàng)的太陽能電池(10)，其特征在于，其包括在基材(1) 和光伏層狀結(jié)構(gòu)(4)之間布置的基于聚硅氮烷的阻擋層O)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的太陽能電池(10)，其特征在于，阻擋層(2)含有鈉或包括含鈉的前驅(qū)層01)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9一項(xiàng)或多項(xiàng)的太陽能電池(10)，其特征在于，包封層( 和任選地阻擋層O)由硬化的聚硅氮烷和添加劑在溶劑中的溶液構(gòu)成，該溶劑優(yōu)選是二丁基醚。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的太陽能電池(10)，其特征在于，所述聚硅氮烷具有通式(I)-(SiR' R〃 -NR" ‘ )n-(I)其中R'、R"、R"丨相同或不同，并且彼此獨(dú)立地為氫或任選取代的烷基、芳基、乙烯基或(三烷氧基甲硅烷基)烷基殘基，其中η為整數(shù)并如此確定n，使得所述聚硅氮烷具有 150-150000g/mol,優(yōu)選 50000-150000g/mol，和特別為 100000-150000g/mol 的數(shù)均分子量。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的太陽能電池(10)，其特征在于，至少一種聚硅氮烷選自其中 R' >R" ^PR" ‘ =H的全氫聚硅氮烷。
13.根據(jù)權(quán)利要求1-12—項(xiàng)或多項(xiàng)的太陽能電池(10)，其特征在于，其對(duì)于波長(zhǎng)范圍為300-900nm的光具有低于97 %，優(yōu)選低于96 %，和特別地低于95 %的平均相對(duì)反射率，以施加包封層( 之前的太陽能電池(10)的反射率計(jì)。
14.根據(jù)權(quán)利要求1-13—項(xiàng)或多項(xiàng)的太陽能電池(10)，其特征在于，其對(duì)于波長(zhǎng)范圍為1100-1500nm的光具有大于120 %，優(yōu)選大于150 %，和特別地大于200 %的平均相對(duì)反射率，以施加包封層(5)之前的太陽能電池(10)的反射率計(jì)。
15.根據(jù)權(quán)利要求1-14一項(xiàng)或多項(xiàng)的太陽能電池(10)，其特征在于，在根據(jù)DIN EN 61646的加速老化試驗(yàn)中在800h后，其具有大于70 %，優(yōu)選大于75 %和特別是大于80 %的效率，以初始值計(jì)。
16.黃銅礦太陽能電池的制備方法，包括步驟a)將基于黃銅礦的光伏層狀結(jié)構(gòu)施加到任選地配備有阻擋層的基材上，b)用含有至少一種通式(I)的聚硅氮烷的溶液涂覆光伏層狀結(jié)構(gòu)-(SiR' R〃 -NR" ‘ )n-(I)其中R'、R"、R"丨相同或不同，并且彼此獨(dú)立地為氫或任選取代的烷基、芳基、乙烯基或(三烷氧基甲硅烷基)烷基殘基，其中η為整數(shù)并如此確定n，使得所述聚硅氮烷具有 150-150000g/mol,優(yōu)選 50000-150000g/mol，和特別為 100000-150000g/mol 的數(shù)均分子量，c)通過蒸發(fā)去除溶劑，其中，獲得厚度為100-3000nm，優(yōu)選200-2500nm，和特別為 300-2000nm的聚硅氮烷層，d)任選地一次或多次重復(fù)步驟b)和c)，e)通過i)加熱到20-1000°C，特別是80-200°C范圍內(nèi)的溫度和/或ii)用180-230nm 范圍內(nèi)的波長(zhǎng)段的紫外線輻照，使所述聚硅氮烷層硬化，其中，所述加熱和/或輻照在 lmin-14h,優(yōu)選lmin-60min和特別是lmin-30min期間內(nèi)進(jìn)行，優(yōu)選在由含水蒸氣的空氣或氮?dú)鈽?gòu)成的氣氛下，禾口f)任選地，在20-1000°C，優(yōu)選60-130°C溫度下，在相對(duì)濕度為60-90%的空氣中，在 lmin-2h,優(yōu)選30min-lh期間內(nèi)，對(duì)所述聚硅氮烷層進(jìn)行后硬化。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的方法，其特征在于，所述聚硅氮烷溶液含有至少一種其中R'、 R"禾PR" ‘ =H的全氫聚硅氮烷。
18.根據(jù)權(quán)利要求16或17的方法，其特征在于，所述聚硅氮烷溶液含有催化劑，以及任選地其他添加劑。
19.根據(jù)權(quán)利要求16、17或18的方法，其特征在于，所述黃銅礦太陽能電池在柔性帶狀基材上以輥對(duì)輥方法制成。
20.含有至少一種通式(I)的聚硅氮烷的聚硅氮烷溶液的用途，-(SiR' R〃 -NR" ‘ )n-(I)其中R'、R"、R"丨相同或不同，并且彼此獨(dú)立地為氫或任選取代的烷基、芳基、乙烯基或(三烷氧基甲硅烷基)烷基殘基，其中η為整數(shù)并如此確定n，使得所述聚硅氮烷具有 150-150000g/mol的數(shù)均分子量，用于制備銅-銦-硫化物(CK)或銅-銦-鎵-硒化物 (CIGSe)型黃銅礦薄膜太陽能電池的包封層。
全文摘要
薄膜太陽能電池(10)，包括由金屬或玻璃構(gòu)成的基材(1)、銅-銦-硫化物(CIS)或銅-銦-鎵-硒化物(CIGSe)型光伏層狀結(jié)構(gòu)(4)和基于聚硅氮烷的包封層(5)。
文檔編號(hào)H01L31/048GK102414827SQ201080018732
公開日2012年4月11日 申請(qǐng)日期2010年3月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月19日
發(fā)明者C·考弗曼, H-W·斯考克, J·斯克涅比斯, K·羅德, S·斯圖加諾維克 申請(qǐng)人:Az電子材料盧森堡有限公司