CN102227815A - 层状元件和包含这种元件的光电装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及层状元件(10)，特别地用于光电装置的层状元件，其包含聚合物层(2)、水分敏感层(4)和形成插入在该聚合物层和该水分敏感层之间的水分阻挡层的保护涂层(3)。根据本发明，该保护涂层(3)由包含至少两个其折射率彼此不同的薄层的减反射叠层组成。

Description

层状元件和包含这种元件的光电装置
本发明涉及层状元件，特别地用于光电装置的层状元件。本发明还涉及包含这种层状元件的光电装置和制备这种层状元件的方法。
在本发明意义上，光电装置表示光电池或者光电组件。
如已知那样，薄层光伏太阳能电池包括适合于确保将光能转化为电能的吸收剂材料层，其被插入在两个分别地形成前电极(目的被设置在电池上的光入射侧上)和背电极的导电层之间。吸收剂层特别地可以是包含铜、铟和硒的黄铜矿化合物的薄层(被称为CIS吸收剂层)，任选地外加镓(CIGS吸收剂层)、铝或者硫。作为变型，吸收剂层可以是基于无定形或者微晶硅或者基于碲化镉的薄层。
具有薄层的光电池的前电极可以基于透明导电氧化物(TCO)层，例如掺杂的氧化锌层，特别地用铝掺杂的氧化锌(AZO)或者用硼掺杂的氧化锌，或者基于透明金属层(透明导电涂层或TCC)形成。众所周知，形成光电池的前电极的这种层的性质，对于某些层组成并特别地对于包含氧化锌的层，可能在水分的作用下而被退化。
具有薄层的光电池的前电极通常在电池上的光入射侧上与具有玻璃功能的基材，或者前基材结合，该基材可以由透明玻璃或者透明热塑性聚合物(如聚乙烯，特别地聚四氟乙烯(PTFE)、聚酰亚胺、聚碳酸酯、聚氨酯或者聚甲基丙烯酸甲酯)组成。在包括基于黄铜矿化合物的吸收剂层和玻璃前基材的光电池的情况下，透明聚合物叠片中间层被设置在前电极和前基材之间以便保证在电池装配(特别地通过层压装配)期间电池优良的内聚力。然而已经观察到，当具有薄层的光电池包括被设置在形成该电池的前电极的水分敏感层(特别地基于氧化锌的层)上的聚合物叠片中间层或者聚合物基材时，电池在水分作用下而显示出高降解度。这是因为存在叠片中间层(其倾向于储存水分)，或者存在聚合物基材(其对水分是可渗透的)促进水分朝着形成前电极的水分敏感层迁移，并因此损害这种层的性质。
WO-A-97/36334公开了具有薄层的光电池，其中将水分阻挡层插在形成该电池的前电极的基于锌氧化物的层和安装在该电极上的聚合物叠片中间层之间。这种阻挡层可以限制水分从聚合物叠片中间层朝着形成前电极的基于锌氧化物的层迁移。然而，由于这种阻挡层的存在，在聚合物叠片中间层和形成前电极的层之间的界面处的光透射(该透射由于在叠片中间层和基于锌氧化物的层之间的大的折射率差异而已经受到限制)易于被退化。因此，存在使到达该光电池的吸收剂层的光通量降低的风险，并因此使该电池的光电效率降低的风险。
本发明更特别地打算通过提出层状元件克服这些缺点，该层状元件当它集成到具有薄层的光电装置中时，提供这种装置改善的抗水分性，而不降低该光电装置的光电效率，甚至还提高该光电效率。
为此目的，本发明的一个主题是层状元件，特别地用于光电装置的层状元件，其包含聚合物层、水分敏感层和形成插入在该聚合物层和该水分敏感层之间的水分阻挡层的保护涂层，特征在于该保护涂层由包含至少两个其折射率彼此不同的薄层的减反射叠层组成。
在本发明的意义内，减反射叠层是保证入射在聚合物层侧的层状元件上的光线穿过该层状元件的透射等于或者大于在没有该减反射叠层的情况下获得的这种光线的透射。在本发明范围内，措辞“薄层”还理解为具有低于1微米厚度的层。
在本说明书全文中，折射率的数值在550nm在光源D65下根据DIN67507标准给出。
根据本发明的层状元件的其它有利特征：
-该保护涂层的减反射叠层的每个薄层的几何厚度进行调节使光线穿过该层状元件的透射最大化；
-保护涂层的减反射叠层的每个薄层是氧化物和/或氮化物层；
-保护涂层由包含至少三个薄层的减反射叠层组成，该减反射叠层的每对连续薄层的一个薄层的折射率与该对的另一薄层的折射率不同；
-该保护涂层的减反射叠层包含，从水分敏感层朝着聚合物层方向，至少两个相对于彼此较低和较高折射率交替的薄层的连续叠层；
-该保护涂层的减反射叠层，从水分敏感层朝着聚合物层的方向，连续地包含：
- 具有1.3-1.7的第一折射率(在550nm)和15-35nm，优选地20-30nm第一几何厚度的第一层，
- 具有1.8-2.3的第二折射率(在550nm)和20-35nm，优选地25-30nm第二几何厚度的第二层，
- 具有1.3-1.7的第三折射率(在550nm)和5-20nm，优选地7-18nm第三几何厚度的第三层，
- 具有1.8-2.3的第四折射率(在550nm)和5-20nm；优选地7-18nm第四几何厚度的第四层；
-保护涂层的减反射叠层，从水分敏感层朝着聚合物层方向，包含以下序列的薄层：
SiO2/Si3N4/SiO2/Si3N4;
-该保护涂层的减反射叠层包含至少两个其折射率从最靠近水分敏感层的层朝着最靠近聚合物层的层方向降低的薄层的连续叠层；
-该保护涂层的减反射叠层连续地包括至少两个其折射率从最靠近水分敏感层的层朝着最靠近聚合物层的层方向降低的薄SiOxNy层。
本发明的另一主题是具有薄层的光电装置，其包括如上所述的层状元件和设置在该层状元件的水分敏感层侧的吸收剂材料层。
有利地，在这种光电装置中，保护涂层的每个薄层的几何厚度进行调整以使得入射在聚合物层侧的装置上的光线穿过层状元件并且在吸收剂材料层方向的透射(其在太阳光谱和该装置的吸收剂材料的吸收光谱上进行权重)最大化。
根据这种光电装置的第一变型，该装置包括具有玻璃功能的由透明玻璃制成的基材，该聚合物层是与基材结合的透明聚合物叠片中间层。根据另一变型，该聚合物层是该光电装置的用透明热塑性聚合物制成的具有玻璃功能的基材。在本发明的意义上，术语“透明”表示至少在用于该光电装置的波长范围中的透明度。
最后，本发明的主题是制备如上所述的层状元件的方法，其中该保护涂层的减反射叠层的薄层的至少一部分通过阴极溅射和/或通过等离子体增强化学气相沉积(PECVD)进行沉积。
本发明的特征和优点在下面层状元件和根据本发明的光电池的两个实施方案的描述中将变得明显，它们仅仅作为举例并且参考附图给出，在附图中：
-图1是根据本发明的第一实施方案的光伏太阳能电池的横截面示意图；
-图2是图1的光伏太阳能电池的变型的与图1相似的截面图；和
-图3是根据本发明的第二实施方案的光伏太阳能电池的与图1相似的截面图。
如图1所示的根据本发明的光伏太阳能电池是包括具有玻璃功能的前基材1和具有支撑功能的背基材7的薄层电池，在所述基材之间设置层2、3、4、5、6的叠层。
前基材1(用于设置在光入射在电池20上的一侧上)由具有非常低的铁氧化物含量的极明亮的透明玻璃组成。这种极透明玻璃特别地包括由Saint-Gobain Glass以“DIAMANT”系列或者“ALBARINO”系列销售的玻璃。
背基材7由任何适合的材料构成，透明或非透明的，特别地由玻璃组成，并且在它朝向电池20的内部的面(即在光入射在电池20上的一侧)上带有形成电池20的背电极的导电层6。举例来说，层6基于钼。
在图2中显示的电池20的变型中，背基材7由玻璃构成和碱金属阻挡层8被插入在背基材7和形成背电极的钼层6之间。这种碱金属阻挡层8在沉积层6之前被沉积在背基材7的面(朝向电池20的内部)的全部或部分上，例如通过向下溅射器或者向上溅射器类型的磁控管溅射或者通过CVD方法，如PE-CVD(等离子体增强化学气相沉积)来进行。碱金属阻挡层8包含基于硅的氮化物、氧化物或者氮氧化合物或者铝的氮化物、氧化物或者氮氧化合物的电介质材料或基于钛的氮化物或者锆的氮化物的电介质材料，它们单独或者作为混合物进行使用。层8的几何厚度为3-200nm，优选地20-150nm。举例来说，碱金属阻挡层8可以基于Si3N4。
在形成背电极的层6上以传统方法设置基于黄铜矿化合物，特别地CIS或者CIGS的适合于保证使太阳能转换为电能的吸收剂层5。在吸收剂层5本身上面设置了硫化镉CdS层，其在图中未显示，任选地与非掺杂的本征ZnO层(也未显示)结合，然后设置形成该电池20的前电极的导电层4。层4是基于用铝掺杂的氧化锌(AZO)的层。作为变型，并且作为非限制性实例，层4可以是基于用硼掺杂的氧化锌的层、基于另一种水分敏感的掺杂透明导电氧化物的层，或者水分敏感的透明金属层，如基于银的叠层。
为了保护为水分敏感层的AZO层4，电池20还包括布置在层4上的抗水分保护涂层3。此外，透明聚合物叠片中间层2设置在保护涂层3和前基材1之间，以便保证电池20的功能层被保持在前基材1和背基材7之间。叠片中间层2是热固性聚合物层，例如聚乙烯醇缩丁醛层(PVB)。作为变型并且举例来说，叠片中间层2还可以由乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA)组成。重叠的层4、涂层3和叠片中间层2的装配件形成层状元件10。
根据本发明，层状元件10的保护涂层3是由至少两个其折射率彼此不同的透明薄层的减反射叠层组成的多层涂层。
特别地，在图1中显示的实例中，涂层3是包括四个相对于彼此较低和较高折射率交替的透明薄层31、32、33、34的四层涂层。更确切地说，涂层3的薄层叠层，从形成电池20的前电极的AZO层4向PVB叠片中间层2，连续地包括：
- 具有1.45-1.48的折射率n31和15-35nm，优选地20-30nm几何厚度e31的SiO2第一层31；
- 具有1.95-2.05的折射率n32和20-35nm，优选地25-30nm几何厚度e32的Si3N4第二层32；
- 具有1.45-1.48折射率n33=n31和5-20nm，优选地7-18nm几何厚度e33的SiO2第三层33；
- 具有1.95-2.05折射率n34=n32和5-20nm，优选地7-18nm几何厚度e34的Si3N4第四层34；
作为变型，涂层3的薄层叠层的SiO2第三层33可以具有35-55nm，优选地40-50nm的几何厚度e33。
在本发明的另一个实施例中(未显示)，涂层3可以是由两个透明薄层叠层组成的双层涂层，即，从AZO层4朝向PVB叠片中间层2，其具有1.45-1.48折射率和15-35nm，优选地20-30nm几何厚度的薄SiO2层和具有1.95-2.05折射率和10-30nm，优选地15-25nm几何厚度的薄Si3N4层。
作为变型，在上述的实例中，涂层3的一个或者每个较高折射率的薄层可以是基于SiN、SnZnSbO、SnO2、ZnO、AlN、NbO、TiO2、TiZnO、SiTiO或TiON的层，代替Si3N4层。此外，在上述的实施例中，涂层3的一个或者每个较低的折射率的薄层可以是基于Al2O3、MgF2、AlF3或Y2O3的层，代替SiO2层。
制备根据本发明的层状元件的有利方法包括通过真空技术，特别地通过磁场增强溅射或者通过电晕放电沉积多层保护涂层。在这种方法中，保护涂层的不同层连续地进行冷沉积，例如在预先制备的AZO层上进行冷沉积。
特别地，如上所述的四层和双层保护涂层3(其包括交替的SiO2和Si3N4层的叠层)可以通过溅射由用金属，如用铝稍微掺杂(以便使它足够地导电的)的硅靶进行沉积。
在包括基于金属氮化物或者氧化物的层的保护涂层的情况下，这些层可以分别地在氮存在时或者在氧存在时，在氩等离子体下通过所讨论的金属的反应溅射进行沉积。此外，在基于用锑掺杂的混合氧化锌锡的层的情况下，这些层可以在氧存在时通过分别地锌和锡靶的共溅射方法进行沉积，或者还是在氧存在时通过使用基于希望的锡和锌混合物的靶的溅射方法进行沉积。
另一根据本发明的层状元件的有利制备方法包括通过等离子体增强化学气相沉积(PECVD)沉积多层保护涂层。这种减压沉积技术使用在等离子体的作用下，特别地在等离子体的激发或者电离物种和该前体的分子之间的碰撞作用下的前体分解作用。特别地有利地，通过PECVD进行的沉积是共形的，即它符合沉积表面的突起，使得在该沉积在具有多变突起的表面上进行的情况下没有阴影效应。在保护涂层的沉积表面是不规则的情况下，通过PECVD的沉积因此比通过溅射的沉积是更优选的，以便避免任何阴影效应，特别地当保护涂层是在蚀刻该太阳能电池步骤之后进行沉积时尤其如此。
通过PECVD，可以沉积具有交替折射率的多层涂层和具有梯级斜率的折射率的多层涂层。
更确切地说，PECVD技术可以通过在沉积期间改变前体的性质来沉积具有不同的、特别地交替的化学性质的连续薄层。在一个沉积阶段期间引入不同前体可以在层内获得不同化学性质的区域，并因此形成在其中多个构成薄层具有不同化学组成的多层涂层。
PECVD技术还可以通过改变一个或多个量(特别地前体的相对比例)非常容易地获得层的化学计量的变化。因此可以形成多层涂层，其构成的薄层具有相同的化学性质但是具有不同的化学计量。
其它沉积技术是可能的，但是更不优选的，特别地蒸发技术或者大气压力PECVD方法，特别地使用电介质阻挡放电工艺的那些。
下表1显示了具有不同组成的保护涂层3(其包括具有单一SiO2或者Si3N4层的涂层3，以及前面作为举例描述的四层和双层涂层3)作为水分阻挡层的性能的评价测试的结果。
这些性能测试通过制备多个样品(该样品通过在玻璃/铝体系上沉积不同保护涂层3获得)，然后通过将每个样品放置在具有85℃-95℃温度和95%相对湿度的腔室中311小时，然后观察每个样品的铝载体的表面状态来进行。当没有检测到主要的视觉缺陷时，在测试结束时的铝载体的表面状态被认为是令人满意的(OK)。
表1
Figure 160885DEST_PATH_IMAGE001
从表1看出，图1表示的层状元件10的四层保护涂层3为铝载体提供有效的抗水分的保护，特别地比Si3N4单层保护涂层更有效保护和至少与SiO2单层保护涂层一样有效的保护(对于低于100nm的保护涂层总几何厚度e3)。
同样地，如上所述的双层保护涂层3(包括具有20nm几何厚度的薄SiO2层和具有22nm几何厚度的薄Si3N4层的连续叠层)构成有效的抗水分阻挡层。特别地，这种具有42nm总几何厚度e3的双层涂层作为水分阻挡层是至少与具有100nm总几何厚度e3的SiO2单层保护涂层一样有效的。
在根据本发明的层状元件10的范围内，因此明显的是，多层保护涂层3，特别地如上所述的四层或者双层保护涂层，构成抗水分从PVB叠片中间层2(其倾向于储存水分)向水分敏感层4迁移的有效阻挡。这种多层涂层3作为水分阻挡层的有效性甚至整体上比使用单层保护涂层(对于相同的涂层的总几何厚度e3)得到的有效性更好。这是因为在多层涂层3内存在许多界面，其在如上所述的实例中由SiO2层和Si3N4层交替(使得涂层3的相邻层具有不同性质)产生，提高了储存在叠片中间层2中的水分子达到水分敏感层4所需的路径。
一方面在不存在保护涂层3时和另一方面在插入在元件10的PVB叠片中间层2和AZO层4之间的保护涂层3存在时，对于上面在表1中设想的涂层的各种组成还评价来入射在前基材1上的光线穿过根据本发明的层状元件10的透射的变化。使用0.78mm的PVB叠片中间层2的几何厚度和1200nm的AZO层4的几何厚度进行的这种分析的结果汇集在下表2中。穿过该层状元件10的光透射以在整个太阳光谱上进行权重的方式进行评价，其特别地可以作为太阳光谱的平均值(对应于在一天期间获得的对于在给出纬度使用的光电装置的各种入射角)并对层5(在该实施例中，层5是CIS吸收剂层)的吸收剂的吸收光谱进行测定，以便可估算由电池20的吸收剂层5可有效用于光伏转换的光通量。对于保护涂层3的每种组成，还指出了这种经权重的透射(由TSQE(CIS)表示)相对于不包括插入在PVB叠片中间层2和AZO层4之间的保护涂层的层状元件的变化。
表2
Figure 78025DEST_PATH_IMAGE002
从表2可见，多层保护涂层3，特别地在上面作为举例描述的四层或者双层保护涂层，可以获得高于在没有这种保护涂层时获得的经权重透射TSQE(CIS)的穿过该层状元件10的经权重透射TSQE(CIS)。这是因为，对根据本发明的元件10的保护涂层3的所述层(特别地四层或者双层)叠层进行设计使得所述层的折射率从层4朝着叠片中间层2的方向相对于彼此是交替地较低和较高的。因此，对于该涂层的层的适合的几何厚度，根据本发明的元件10的多层保护涂层3构成干涉滤波器并且在PVB叠片中间层2和AZO层4的界面处提供减反射功能。特别地可以使用优化软件选择该保护涂层的所述层的适合的几何厚度值。
因此，到达根据本发明的电池20的吸收剂层5的可用于光伏转换的光通量高于到达现有技术的类似的具有薄层的光电池(不包含多层保护涂层)的吸收剂层的有用的光通量。根据本发明的层状元件10的插入在聚合物叠片中间层2和层4之间的多层保护涂层3因此可以提高电池20的光电效率(与在没有该多层保护涂层的情况下获得的效率相比较)。
在图3中显示的第二实施方案中，类似于第一实施方案的元件带有相同的增加100的参照号。根据该第二实施方案的光电池120与第一实施方案的电池20区别特别地在于它包括由透明热塑性聚合物而不是由玻璃组成的前基材102。电池120还包括背基材107，其在它朝向电池120内部的面上带有导电层106，其形成电池120的背电极。
层106顶上设有适合于确保使太阳能转换为电能的吸收剂材料层105。在该第二实施方案中，层105可以被选择为薄CIS吸收剂层，基于硅的薄层或者基于碲化镉的薄层。如已知那样，在其中层105是薄CIS吸收剂层情况下，电池120以基材方式，即通过连续地将电池的组成层沉积在背基材107上进行制造。相反地，如果层105是基于硅的薄层或者基于碲化镉的薄层的情况下，电池120以上叠层(superstrat)方式，即通过连续地将电池的组成层沉积在前基材102上进行制造。
与第一实施方案类似地，吸收剂层105顶上设有基于用铝掺杂的氧化锌(AZO)的水分敏感的导电层104，其形成电池120的前电极。电池120进一步地包括保护涂层103，其被插入在水分敏感层104和由热塑性聚合物组成的前基材102之间。透明基材102，其特别地可以由聚乙烯(例如聚四氟乙烯(PTFE))、聚酰亚胺、聚碳酸酯、聚氨酯或者聚甲基丙烯酸甲酯组成，其与玻璃基材不同，具有水分渗透性。层104、涂层103和基材102的装配件形成层状元件110。
根据本发明，层状元件110的保护涂层103是由至少两个透明薄层的减反射叠层组成的多层涂层。特别地，如图3所示，涂层103是包括四个相对于彼此较低和较高折射率交替的透明薄层131、132、133、134(即，连续地从层104向聚合物基材102)的四层涂层：
-具有1.45-1.48折射率n131和15-35nm，优选地20-30nm几何厚度e131的SiO2第一层131；
-具有1.95-2.05的折射率n132和20-35nm，优选地25-30nm几何厚度e132的Si3N4第二层132；
-具有1.45-1.48折射率n133=n131和5-20nm；优选地7-18nm几何厚度e133的SiO2第三层133；和
-具有1.95-2.05折射率n134=n132和5-20nm，优选地7-18nm几何厚度e134的Si3N4第四层134；
作为变型，与第一实施方案类似地，涂层103的薄层叠层的SiO2第三层133可以具有35-55nm，优选地40-50nm的几何厚度e133。
如在第一实施方案中，插入在聚合物基材102和该层状元件110的水分敏感层104之间多层保护涂层103的所述薄层从层104向基材102具有相对于彼此较低和较高交替的折射率。与现有技术的保护涂层获得的相比较，多层涂层103因此可以同时改善AZO层104抗可以穿过可渗透聚合物基材102通向电池120内部的水分的保护作用(由于在涂层103的不同组成层之间的许多界面)，和改善穿过元件110朝向吸收剂层105的有用的光透射(由于在AZO层104和聚合物基材102之间的界面处的减反射效果)。如在第一实施方案中，与根据现有技术的不包含多层保护涂层的光电池相比较，这由此引起包含元件110的光电池120的效率的提高。
上述实施例举例说明了包含多层保护涂层的根据本发明的层状元件的优点，当多层保护涂层被集成到具有薄层的光电池中时，其提高给该电池改善的抗水分性和光电效率。
更一般地，这些优点可以借助于插入在水分敏感层和根据本发明的层状元件的聚合物层之间的保护涂层获得，其包括由至少两个不同折射率的上置层形成的减反射叠层。该插入在水分敏感层和聚合物层之间的保护涂层的减反射叠层确保光线穿过所述层状元件的透射(其等于或者大于在没有所述减反射叠层时获得的所述光线的透射)。
特别地，根据本发明的层状元件的保护涂层的减反射叠层的不同层可以进行设置使得所述层的折射率相对于彼此是交替较低的和较高的，如在上述的实施例中那样。
根据本发明的变型(未显示)，根据本发明的层状元件的保护涂层的减反射叠层的不同层还可以进行设置使得所述层的折射率从最靠近该水分敏感层的层朝向最靠近聚合物层的层降低。该多层保护涂层因此产生折射率从水分敏感层(其折射率高于聚合物层的折射率)朝聚合物层方向降低的梯级斜率。
这种具有梯级斜率的折射率的多层涂层特别地可以由其折射率从水分敏感层朝聚合物层方向降低的SiOxNy层的连续叠层形成，末端层是例如分别地接近水分敏感层的Si3N4层和接近聚合物层的SiO2层。具有降低折射率的不同SiOxNy层具有每层彼此不同的氮和氧相对比例。
这些层可以在氩等离子体下由用金属稍微掺杂的硅靶(以便使得它足够地导电的)和在氮和/或氧存在时通过阴极溅射在水分敏感层上连续地进行冷沉积。有利地，具有降低折射率的连续SiOxNy层这时通过在阴极溅射期间逐步地使氮和氧比例变化获得，特别地通过降低氮的比例和提高氧的比例获得。
作为变型，这些层可以是通过PECVD同时通过改变在该保护涂层的一个薄层和下一个薄层之间的化学计量连续地进行沉积，特别地通过逐步地改变前体的相对比例进行沉积。
具有梯级斜率的折射率的多层涂层可以，与具有交替折射率的多层涂层相同地，同时改善水分敏感层的保护(由于在该保护涂层的不同组成层之间的大量界面)和改善穿过该包括保护涂层的层状元件的有用的光透射(由于在水分敏感层和聚合物层之间的界面处的减反射效果)。
不管该保护涂层的组成层的堆叠方式，即具有交替折射率或者具有梯级斜率的折射率，本发明提供在抗水分保护方面和在光透射方面的双重有利的层状元件。这两个优点已经获得，一方面通过发现改善保护涂层的水分阻挡效果的可能性(由于在涂层内存在多个不同性质的层)和另一方面通过利用存在该用于在聚合物层和水分敏感层之间的界面处设置的多个层(减反射叠层)获得。在叠片中间层(或者聚合物基材)和该具有薄层的光电池的水分敏感的前电极之间的界面处存在这种减反射叠层对于改善光透射，并因此该电池的效率是更有效的，这是由于在该叠片中间层(或者基材)和前电极的构成材料之间的大的折射率差异，入射在电池上的显著的光通量损失在该界面处由于反射而发生。
本发明不限于描述和表示的实施例。特别地，如已经提及的，根据本发明的层状元件可以具有包含任何数量，大于或等于2的上置层的保护涂层，这些层的组成和厚度可以与先前描述的那些不同。特别地，保护涂层的减反射叠层可以无区别地包括偶数个或者奇数个薄层，该减反射叠层的每对连续薄层的一个薄层的折射率与该对的另一薄层的折射率不同。对于该保护涂层的层的给出的组成，有利地选择所述层的分别的几何厚度，例如使用优化软件，以便使穿过该层状元件的经权重光透射最大化。
不管其中该保护涂层的组成层的堆叠方法怎样(交替折射率或者梯级斜率的折射率)，三层或者四层的叠层是有利的，因为它提供对于水分阻挡功能令人满意的界面数目。在具有交替折射率的保护涂层的情况下，如图1、2和3所示的四层叠层是特别地有利的，这是因为它不仅提供对于水分阻挡功能令人满意的界面数目，而且对于该保护涂层的干涉滤波器功能令人满意的层数。
同样地，根据本发明的层状元件的聚合物层和水分敏感层可以具有与先前描述的那些不同的性质和厚度。特别地，水分敏感层可以至少部分地由金属层形成。举例来说，在具有基于黄铜矿化合物的吸收剂层和具有玻璃基材的光电池的情况下，如果由于该电池的某些部分的蚀刻使该钼层很多部分与该聚合物叠片中间层直接接触时，水分敏感层可以部分地由形成背电极的钼层形成。
而且，根据本发明的层状元件可以用在“串联”类型光电池中，在其中吸收剂层由多个不同吸收剂材料层的叠层形成。根据本发明的层状元件还可以用在具有有机吸收剂的光电池中，有机吸收剂层这时至少部分地形成水分敏感层。

Claims (14)

1.层状元件(10；110)，特别地用于光电装置的层状元件，其包含聚合物层(2；102)、水分敏感层(4；104)和形成插入在该聚合物层和该水分敏感层之间的水分阻挡层的保护涂层(3；103)，特征在于该保护涂层(3；103)由包含至少两个其折射率彼此不同的薄层的减反射叠层组成。
2.根据权利要求1的层状元件，特征在于该保护涂层(3；103)的减反射叠层的每个薄层(31，32，33，34；131，132，133，134)的几何厚度(e31，e32，e33，e34；e131，e132，e133，e134)进行调节使光线穿过该层状元件(10；110)的透射最大化。
3.根据前述权利要求任一项的层状元件，特征在于保护涂层(3；103)的减反射叠层的每个薄层(31，32，33，34；131，132，133，134)是氧化物和/或氮化物层。
4.根据前述权利要求任一项的层状元件，特征在于保护涂层(3；103)由包含至少三个薄层的减反射叠层组成，该减反射叠层的每对连续薄层的一个薄层的折射率与该对的另一薄层的折射率不同。
5.根据前述权利要求任一项的层状元件，特征在于该保护涂层(3；103)的减反射叠层包含，从水分敏感层(4；104)朝着聚合物层(2；102)的方向，至少两个相对于彼此较低和较高折射率(n31，n32，n33，n34；n131，n132，n133，n134)交替的薄层(31，32，33，34；131，132，133，134)的连续叠层。
6.根据权利要求5的层状元件，特征在于该保护涂层(3；103)的减反射叠层，从水分敏感层(4；104)朝着聚合物层(2；102)方向，连续地包含：
- 在550nm具有1.3-1.7的第一折射率(n31；n131)和具有15-35nm，优选地20-30nm第一几何厚度(e31；e131)的第一层(31；131)，
- 在550nm具有1.8-2.3的第二折射率(n32；n132)和具有20-35nm，优选地25-30nm第二几何厚度(e32；e132)的第二层(32；132)，
- 在550nm具有1.3-1.7的第三折射率(n33；n133)和具有5-20nm，优选地7-18nm第三几何厚度(e33；e133)的第三层(33；133)，
- 在550nm具有1.8-2.3的第四折射率(n34；n134)和具有5-20nm；优选地7-18nm第四几何厚度(e34；e134)的第四层(34；134)。
7.根据前述权利要求任一项的层状元件，特征在于保护涂层(3；103)的减反射叠层，从水分敏感层(4；104)朝着聚合物层(2；102)方向，包含以下序列的层：
SiO2/Si3N4/SiO2/Si3N4。
8.根据权利要求1-4任一项的层状元件，特征在于该保护涂层(3；103)的减反射叠层包含至少两个其折射率从最靠近水分敏感层(4；104)的层朝着最靠近聚合物层(2；102)的层的方向降低的薄层的连续叠层。
9.根据权利要求8的层状元件，特征在于该保护涂层(3；103)的减反射叠层连续地包括至少两个其折射率从最靠近水分敏感层(4；104)的层朝着最靠近聚合物层(2；102)的层的方向降低的薄SiOxNy层。
10.具有薄层的光电装置(20；120)，特征在于其包括根据前述权利要求任一项的层状元件(10；110)和设置在该层状元件的水分敏感层(4；104)侧的吸收剂材料层(5；105)。
11.根据权利要求10的光电装置，特征在于保护涂层(3；103)的每个薄层(31，32，33，34；131，132，133，134)的几何厚度(e31，e32，e33，e34；e131，e132，e133，e134)进行调整以使得入射在聚合物层(2；102)侧的装置上的光线穿过层状元件(10；110)并且在吸收剂材料层(5；105)方向的透射(其在太阳光谱和该装置的吸收剂材料的吸收光谱上进行权重)最大化。
12.根据权利要求10或11的光电装置，特征在于该装置包括由透明玻璃制成的具有玻璃功能的基材(1)，该聚合物层(2)是与基材(1)连接的聚合物叠片中间层。
13.根据权利要求10或11的光电装置，特征在于该聚合物层(102)是该装置的用透明热塑性聚合物制成的具有玻璃功能的基材。
14.制备根据权利要求1-9任一项的层状元件(10；110)的方法，特征在于该保护涂层(3；103)的减反射叠层的薄层(31，32，33，34；131，132，133，134)的至少一部分通过阴极溅射和/或通过等离子体增强化学气相沉积(PECVD)进行沉积。
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