專(zhuān)利名稱(chēng)：具有基于聚硅氮烷的阻擋層的太陽(yáng)能電池的制作方法
具有基于聚硅氮烷的阻擋層的太陽(yáng)能電池本發(fā)明涉及黃銅礦太陽(yáng)能電池，包括基材、光伏層狀結(jié)構(gòu)和處于二者之間的介電阻擋層。在所述基材和光伏層狀結(jié)構(gòu)之間設(shè)置的介電阻擋層是電絕緣的，并且使所述光伏層狀結(jié)構(gòu)屏蔽于由所述基材擴(kuò)散出來(lái)并損害太陽(yáng)能電池效率的外來(lái)原子。本發(fā)明的太陽(yáng)能電池特別是具有銅-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(yáng)能電池。此外，本發(fā)明涉及黃銅礦基太陽(yáng)能電池的制備方法。在該方法的范疇內(nèi)，厚度在100-3000nm范圍內(nèi)的阻擋層通過(guò)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(yáng)能電池將陽(yáng)光轉(zhuǎn)化為電流。在太陽(yáng)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(lái)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(yáng)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，一方面提高太陽(yáng)能電池的效率，另一方面降低生產(chǎn)成本。通過(guò)整體連接可以提高黃銅礦太陽(yáng)能電池組件的效率。具有整體連接的太陽(yáng)能電池組件由多個(gè)在基材上彼此相鄰布置的分開(kāi)的太陽(yáng)能電池組成，其以串聯(lián)的方式彼此電連接。為了整體連接，根據(jù)預(yù)置的模式，首先劃分后觸點(diǎn)，其次劃分光伏層狀結(jié)構(gòu)——通常以條帶狀。后觸點(diǎn)的結(jié)構(gòu)化——所謂的Pl節(jié)段一以電絕緣基材為先決條件。所述Pi節(jié)段優(yōu)選如此實(shí)施沿預(yù)定的分隔線(xiàn)借助于聚焦激光束蒸發(fā)后觸點(diǎn)。作為黃銅礦太陽(yáng)能電池的載體材料，使用玻璃或由金屬或聚酰亞胺構(gòu)成的基材薄膜。在此，玻璃被證明是有利的，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，玻璃基材不能以低成本的輥對(duì)輥方法(Rolle zu Rolle Verfahren)涂覆。玻璃的另一缺點(diǎn)在于，在以后太陽(yáng)能電池的使用中，還有鈉擴(kuò)散入黃銅礦吸收體層，其中，在較長(zhǎng)的時(shí)間段內(nèi)累積的濃度可以達(dá)到一個(gè)值，在該值下尤其通過(guò)持續(xù)的微晶生長(zhǎng)而損害黃銅礦吸收體層。由金屬或塑料構(gòu)成的膜型基材比玻璃輕，并且特別是柔性的，因此其適于通過(guò)低成本的輥對(duì)輥方法用于制備太陽(yáng)能電池。但是，視其特性而定，金屬薄膜或塑料膜對(duì)黃銅礦層復(fù)合體的性質(zhì)產(chǎn)生不良影響，并且還不提供用于吸收體摻雜的鈉沉積物。由于升高的溫度(有時(shí)> 500°C )(在太陽(yáng)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(yáng)能電池整體連接到鈦基材或鋼基材上，必須在基材和光電吸收體之間置入電絕緣層。此外，該絕緣層應(yīng)起到擴(kuò)散阻擋作用，以便阻止損害吸收體層的來(lái)自基材的金屬離子擴(kuò)散。例如，由鋼擴(kuò)散的鐵原子提高黃銅礦吸收體層中的載流子(電子和空穴) 的復(fù)合率，由此減少光電流。
在眾多的硅基電子器件和由非晶硅或微晶硅構(gòu)成的太陽(yáng)能電池中，將硅氧化物 (SiOx)用作絕緣層或介電層的材料。在如硅片的基材上由氣相或液相沉積此類(lèi)SiOx層。優(yōu)選通過(guò)CVD、微波等離子體增強(qiáng)CVD (MWPECVD) ,PVD (磁控濺射)或溶膠-凝膠法進(jìn)行沉積。C VD和PVD法由于昂貴的真空技術(shù)裝置而與高昂的成本相關(guān)，其中所產(chǎn)生的SiOx 層在一些基材材料上，特別是在金屬上具有低的粘附性和低的機(jī)械強(qiáng)度。此外，氣相沉積法需要使用高度易燃的和/或有毒的氣體，如SiH4、CH4、H2、NH3。借助溶膠-凝膠法制備的SiOx層在金屬基材上也具有低的粘附性。此外，溶膠-凝膠材料的耐久性如此低，以至于即使在短暫貯存時(shí)獨(dú)特的材料性質(zhì)也可能發(fā)生顯著變化， 并且由此制備的層的質(zhì)量劇烈波動(dòng)。此外，現(xiàn)有技術(shù)公開(kāi)了 SiOx層，其由聚硅氮烷產(chǎn)生，并且在太陽(yáng)能電池中用于鈍化目的或用于包封。例如，US 7，396，563公開(kāi)了借助PA-CVD沉積介電的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教導(dǎo)了借助PA-CVD沉積用于太陽(yáng)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?？紤]到現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明目的在于，提供具有主要由SiOJ^成的介電阻擋層的黃銅礦太陽(yáng)能電池以及其低成本的制備方法。特別地，本發(fā)明的阻擋層應(yīng)確保高的擴(kuò)散阻擋作用和電絕緣性與在玻璃或由金屬或塑料構(gòu)成的柔性基材上的良好粘附性相結(jié)合，并且具有低的缺陷密度，如孔洞和裂隙。本發(fā)明目的通過(guò)包括基材、光伏層狀結(jié)構(gòu)和處于二者之間的基于聚硅氮烷的介電阻擋層的黃銅礦太陽(yáng)能電池得以實(shí)現(xiàn)。以下借助于附圖更清楚地闡述本發(fā)明。

圖1以透視視角示出了通過(guò)具有基材1、阻擋層2和光伏層狀結(jié)構(gòu)4的本發(fā)明的太陽(yáng)能電池10的剖面圖。該太陽(yáng)能電池10優(yōu)選設(shè)置為薄膜太陽(yáng)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)明的太陽(yáng)能電池10的改進(jìn)方案的特征在于，-光伏層狀結(jié)構(gòu)4包括由鉬構(gòu)成的后觸點(diǎn)41，組成為CuInSe2、CuInS2,CuGaSe2, CuIrvxGaxSe2 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Ζη0: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；-阻擋層2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；-阻擋層2含有鈉或包括含鈉的前驅(qū)層21；-阻擋層2具有100-3000nm，優(yōu)選200_2500nm，以及特別是300_2000nm的厚度；-阻擋層2具有根據(jù)DINIEC 60093測(cè)定的大于1 · IO9MΩ · cm，優(yōu)選大于 1 · IO10M Ω · cm，和特別地大于1 · IO11M Ω · cm的比體積電阻；-阻擋層2在基材1，特別是在鋼膜和鈦膜上具有根據(jù)DIN-EN-IS02409用20mm膠帶寬度測(cè)定的大于5N，優(yōu)選大于7N，和特別地大于ION的粘附強(qiáng)度；
-所述太陽(yáng)能電池10包括包封層5，該包封層由硬化的聚硅氮烷和添加劑在溶劑中的溶液構(gòu)成；-所述阻擋層2和任選地包封層5由通式(I)的聚硅氮烷制備，-(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；和-至少一種聚硅氮烷選自其中R'、R〃和R"‘ =H的全氫聚硅氮烷。制備本發(fā)明的太陽(yáng)能電池的方法包括以下步驟a)_g)a)用含有至少一種通式(I)的聚硅氮烷的溶液涂覆由金屬、金屬合金、玻璃、陶瓷或塑料構(gòu)成的基材-(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，b)通過(guò)蒸發(fā)去除溶劑，其中在基材上獲得厚度為100-3000nm，優(yōu)選200-2500nm， 和特別為300-2000nm的聚硅氮烷層，c)任選地一次或多次重復(fù)步驟a)和b)，d)通過(guò)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(xiàn)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，e)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，f)施加基于黃銅礦的光伏層狀結(jié)構(gòu)，和g)按照步驟a) -e)任選地將包封層施加到該光伏層狀結(jié)構(gòu)上。本發(fā)明方法的有利實(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；-催化劑，以及任選的其他添加劑；-鈉，優(yōu)選以醋酸鈉或四硼酸鈉的形式。作為將含鈉化合物混入聚硅氮烷溶液之外的選擇，在步驟d)或任選地e)之后，即在步驟f)中施加光伏層狀結(jié)構(gòu)之前，在聚硅氮烷層上沉積含鈉前驅(qū)層，優(yōu)選通過(guò)氣相沉積氟化鈉。根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的是設(shè)置成柔性條帶形式的基材，該基材使得黃銅礦太陽(yáng)能電池可以以輥對(duì)輥方法制備。
在用于制備本發(fā)明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混合物的混合物，其促進(jìn)層形成過(guò)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)濕和膜形成的添加劑以及由氧化物如Si02、Ti02、Zn0、 ZrO2或Al2O3構(gòu)成的無(wú)機(jī)納米顆粒。為了制備本發(fā)明阻擋層，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(guò)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，以確保在基材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，也可以使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、兩次或多次，以便獲得干燥未硬化(“生的”)的總厚度為100-3000nm的聚硅氮烷層。通過(guò)多次進(jìn)行由涂覆和干燥的步驟順序，在生的聚硅氮烷層中的溶劑含量明顯降低或消除。通過(guò)這種方式可以改善硬化的聚硅氮烷膜在困難的基材如鋼膜或鈦膜上的粘附性。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空穴或裂隙，以便顯著降低在導(dǎo)電基材如鋼膜或鈦膜上的電絕緣缺陷的數(shù)量。電絕緣缺陷大多由在鋼膜或鈦膜表面上的機(jī)械缺陷如軋制痕跡或粘附的能夠穿透薄的(單層)聚硅氮烷層的尖銳的顆粒造成。在100-180°C范圍內(nèi)的溫度下在0. 5_lh期間內(nèi)通過(guò)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，所述烘箱可選地用過(guò)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。如此產(chǎn)生的聚硅氮烷層具有低于0. Olcm-2,優(yōu)選低于0. 005cm_2，和特別地低于 0. 002cm-2的電缺陷密度。在此，以如下方法確定電缺陷密度將1-3 μ m厚的鋁膜氣相沉積或?yàn)R射到配置有本發(fā)明聚硅氮烷層的鋼膜(SS420型Hamilton鋼)上。然后借助激光切割裝置，將10塊面積分別為約IOX IOcm2尺寸的鋁膜劃分為100塊面積分別為IXlcm2的相鄰的彼此電絕緣的方形檢測(cè)區(qū)域，并且在鋼膜和在鋁膜中總計(jì)為1000塊檢測(cè)區(qū)域的每一塊之間的電阻通過(guò)歐姆計(jì)測(cè)定。如果在檢測(cè)區(qū)域測(cè)得的電阻低于100ΚΩ，則將所涉及的檢測(cè)場(chǎng)標(biāo)視為具有電缺陷，并評(píng)價(jià)為IcnT2的缺陷密度。通過(guò)對(duì)總計(jì)為1000塊的檢測(cè)場(chǎng)取均值，計(jì)算得出電缺陷密度。 根據(jù)已知的方法進(jìn)行基于黃銅礦的光伏層狀結(jié)構(gòu)的制備。在此，首先在由聚硅氮烷構(gòu)成的本發(fā)明阻擋層上通過(guò)DC磁控濺射沉積由約1 μ m厚的鉬層構(gòu)成的后觸點(diǎn)，并優(yōu)選結(jié)構(gòu)化成整體連接(Pl節(jié)段)(Pl-Schnitt)。為此所需的將鉬層分成條帶用激光切割裝置實(shí)施。如篇首所討論的那樣，黃銅礦太陽(yáng)能電池的效率可以通過(guò)整體連接而顯著提高。通常，通過(guò)如CVD、PVD和快速加熱處理(RTP)的方法來(lái)沉積黃銅礦吸收體層，其中太陽(yáng)能電池的溫度具有介于450和600°C之間的值。在此，偶爾可能出現(xiàn)聚硅氮烷層與由鉬構(gòu)成的后觸點(diǎn)之間或后觸點(diǎn)與黃銅礦吸收體層之間的脫層。根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)熱應(yīng)力導(dǎo)致的脫層以如下方式得以避免在黃銅礦吸收體層沉積期間，將太陽(yáng)能電池的溫度保持在 360-最高400°C范圍內(nèi)。優(yōu)選地，吸收體層的制備在3階段PVD工藝中在3 · 10_6mbar的壓力下進(jìn)行。PVD工藝總持續(xù)時(shí)間約為1.5h，其中基材具有低于400°C的最高溫度。此外，可以以如下方式對(duì)抗脫層在沉積鉬-后觸點(diǎn)之前，將聚硅氮烷層再次硬化。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，后硬化明顯降低了聚硅氮烷層的氮含量。以濕式化學(xué)方式在溫度為約60°C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(guò)DC磁控濺射沉積。在本發(fā)明特別優(yōu)選的具體實(shí)施方式
中，使阻擋層配備有鈉沉積物。優(yōu)選地，將醋酸鈉混入用于制備阻擋層的聚硅氮烷溶液中。在另一可選的具體實(shí)施方式
中，在沉積鉬-后觸點(diǎn)之前，用5-20nm厚的由氟化鈉構(gòu)成的層蒸鍍硬化的聚硅氮烷層。通過(guò)摻雜鈉，相對(duì)于常規(guī)的黃銅礦參比電池，本發(fā)明太陽(yáng)能電池的效率提高超過(guò)60%，如試驗(yàn)結(jié)果的以下對(duì)照所示的那樣
權(quán)利要求
1.黃銅礦太陽(yáng)能電池(10)，包括基材(1)、光伏層狀結(jié)構(gòu)(4)和處于二者之間的基于聚硅氮烷的介電阻擋層(2)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的太陽(yáng)能電池(10)，其特征在于，其設(shè)置成薄膜太陽(yáng)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(yáng)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)(41)，組成為 CuInSe2、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 Ζη0:Α1構(gòu)成的窗層(44)以及由Al或銀構(gòu)成的前觸點(diǎn)(45)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3的太陽(yáng)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(yáng)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(yáng)能電池(10)，其特征在于，阻擋層(2)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。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6—項(xiàng)或多項(xiàng)的太陽(yáng)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(21)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7—項(xiàng)或多項(xiàng)的太陽(yáng)能電池(10)，其特征在于，阻擋層(2)具有 100-3000nm，優(yōu)選 200-2500nm,以及特別是 300_2000nm 的厚度。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8—項(xiàng)或多項(xiàng)的太陽(yáng)能電池(10)，其特征在于，阻擋層(2)具有根據(jù)DIN IEC 60093測(cè)定的大于1 · 109ΜΩ · cm，優(yōu)選大于1 · 10ιαΜΩ · cm，和特別地大于 1 · IO11MΩ · cm的比體積電阻。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9一項(xiàng)或多項(xiàng)的太陽(yáng)能電池(10)，其特征在于，阻擋層(2)在基材 (1)上具有根據(jù)DIN-EN-ISO 2409用20mm膠帶寬度測(cè)定的大于5N，優(yōu)選大于7N，和特別地大于ION的粘附強(qiáng)度。
11.根據(jù)權(quán)利要求1-10—項(xiàng)或多項(xiàng)的太陽(yáng)能電池(10)，其特征在于，其包括包封層 (5)，該包封層由硬化的聚硅氮烷和添加劑在溶劑中的溶液構(gòu)成。
12.根據(jù)權(quán)利要求1-11一項(xiàng)或多項(xiàng)的太陽(yáng)能電池(10)，其特征在于，阻擋層(2)和任選地包封層(5)由通式(I)的聚硅氮烷制備，-(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。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的太陽(yáng)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。
14.制備黃銅礦太陽(yáng)能電池的方法，包括步驟a)用含有至少一種通式(I)的聚硅氮烷的溶液涂覆由金屬、金屬合金、玻璃、陶瓷或塑料構(gòu)成的基材-(SiR' R〃 -NR" ‘ )n-(I)其中R'、R"、R"‘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，b)通過(guò)蒸發(fā)去 除溶劑，其中在基材上獲得厚度為100-3000nm，優(yōu)選200-2500nm，和特別為300-2000nm的聚硅氮烷層，c)任選地一次或多次重復(fù)步驟a)和b)，d)通過(guò)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(xiàn)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，e)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，f)施加基于黃銅礦的光伏層狀結(jié)構(gòu)，和g)按照步驟a)-e)任選地將包封層施加到該光伏層狀結(jié)構(gòu)上。
15.根據(jù)權(quán)利要求14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ρ R〃 ‘ =H的全氫聚硅氮烷。
16.根據(jù)權(quán)利要求14或15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。
17.根據(jù)權(quán)利要求14、15或16的方法，其特征在于，所述聚硅氮烷溶液含有鈉，優(yōu)選以醋酸鈉或四硼酸鈉的形式。
18.根據(jù)權(quán)利要求14-17—項(xiàng)或多項(xiàng)的方法，其特征在于，緊隨步驟d)或e)之后，在所述聚硅氮烷層上沉積含鈉的前驅(qū)層，優(yōu)選通過(guò)氟化鈉氣相沉積。
19.根據(jù)權(quán)利要求14-18—項(xiàng)或多項(xiàng)的方法，其特征在于，所述黃銅礦太陽(yáng)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(CIS)或銅-銦-鎵-硒化物 (CIGSe)型黃銅礦薄膜太陽(yáng)能電池的阻擋層。
全文摘要
薄膜太陽(yáng)能電池(10)，包括由金屬或玻璃構(gòu)成的基材(1)、基于聚硅氮烷的介電阻擋層(2)和銅-銦-硫化物(CIS)或銅-銦-鎵-硒化物(CIGSe)型光伏層狀結(jié)構(gòu)(4)。
文檔編號(hào)H01L31/032GK102414828SQ201080018736
公開(kāi)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:科萊恩金融(Bvi)有限公司