CN104488092A - 具有镜层的薄层光电池结构 - Google Patents

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Abstract

具有镜层的薄层光电池结构。本发明涉及应用于太阳能电池板的光电池结构。该薄层光电池结构包括具有将照射光转换为电能的光电属性的至少一个I-III-VI2合金层(CIGS)。特别地，该结构至少包括：一个具有反射一部分照射光的表面(FR)的镜层(MR)，其中该反射表面(FR)面对I-III-VI2合金层的第一面(F1)，以在所述第一面上接收反射的照明射光；以及一个或多个对于照射光透明的第一层(CA，ENC)，以在位于第一面(F1)反面的I-III-VI2合金层的第二面(F2)上接收传输的照明光。

Description

具有镜层的薄层光电池结构
技术领域
本发明涉及应用于太阳能电池板的光电池结构。
更具体地来讲，它处理一种分层结构，该分层结构包括具备光伏特性的至少一个I-III-VII2合金层，特别用于太阳能转换为电能。。
背景技术
已经发现基于I-III-VI2合金的光电池，特别是相较于碲化镉(CdTe)和硅(Si)的薄层电池，具有能提供更大的最大转换率的光电属性。在这种I-III-VI2合金中，来自于元素周期表I组的元素例如可为铜，III组的元素可为铟，镓和/或铝以及VI组的元素可为硒和/或硫。这种合金在下文中又被称为CIGS(其中C代表铜，I代表铟，G代表镓以及S代表硫和/或硒)。实际上，基于CIGS的电池可具有3％到5％的更高转化率，且制作成本小并基本等于基于CdTe的电池。
参考图1，以剖面图的方式示出了传统结构的基于I-III-VI2合金的光电池1的可能实施例。这种结构包含薄层的堆叠，例如包括：
基于玻璃的基底C1，作为支撑，频繁出现在现有技术中，用于电池1的薄层堆叠；
接触层C2，通常基于钼(Mo)，构成电池的第一电极；
具有光伏属性的层C3，基于I-III-VI2合金(例如具有CIGS合金)；
基于硫化镉(CdS)、硫化锌(ZnS)或硫化铟(In2S3)的层CT，它是电池1的界面层(之后被称为缓冲层)；以及
构成第二电极的透明导电层C5，通常基本由氧化锌构成(ZnO)。
I-III-VI2合金光电池1可暴露在光源8(特别是太阳能电池板应用中的太阳)下。为了说明的目的，光源8能够沿着跟随从光源8向着电池1的传播方向的光线1a照亮电池1。阳光射入面在下文中被称为电池的“前面”。
此外，在此示例中，基于钼(Mo)的层C2与CIGS(p型半导体)层C3接触，其中此钼(Mo)层构成电池1的后电极(电池的后电极相关于电池1中的光线1a的传播方向)。因此，该后电极定义了与前述前电极相对的表面并在之后被称为电池的“后表面”。该钼(Mo)层起到非常低阻抗的电接触(称为“欧姆接触”)的作用。
同样地，基于氧化锌(ZnO)的层C5与缓冲层CT相接触，缓冲层CT与CIGS层C3相接触。层CT和层C5对于来自光源8的光是透明的，这样CIGS层暴露在光线1a下。基于CIGS的层C3具有使其能够将此光能转换为电能的光电属性。在此实施例中，基于氧化锌(ZnO)的层可构成电池1的透明并导电的前电极。在CIGS层和CT层以及CT层与C5层之间的界面特征为二极管电接触，这是因为在CIGS层与CT层，以及CT层和C5层之间是p-n结。
电池的转化率，并因此从该电池中获得的电能量特别依赖于以下两个因素：
-具有光电属性的薄层C3的厚度，以及
-薄层C3接收到的光强度。
提高传统电池转化率的解决方案可包括增加基于I-III-VI2合金的薄层的厚度和/或增加该电池被暴露至的照明光的强度。
然而，关于电池1在太阳能电池板中的应用，光强度依赖于来自于电池被暴露至的太阳的自然光。在例如图1所示的标准配置下，其中叠层直接暴露于太阳下，此因素不能被用于提高转化率。
此外，具有光电属性的I-III-VI2合金特别地包括有限可用的化学元素。作为纯说明性的示例，CIGS合金包含化学元素铟(In)，它当前的年全球提取量不超过600吨。特别地，为生产适合于制造1GW的光电池，每年有38吨的铟被用于具有10％转化率且具有2μm厚的CIGS薄层电池。
上表示出了用于通过各种厚度和各种转化率的CIGS薄层产出1GW光电功率的铟使用量的估计。
尽管转化率较大，例如15％，每年仍然需要24吨。可以看出在今后一个较长时期内铟的可用性将会限制基于CIGS的电池的生产。
根据最近的研究成果，“Renewable and Sustainable Energy Reviews”(13(9)，2746-2750，2009)，对这种电池的使用量的增长使得到2020年其产能可能会达到每年20GW，考虑到前述的可用性约束，随之而来的是此产能将受到限制。
因此在光电池中增加I-III-VI2合金薄层的厚度对提高电池的产量不会有所帮助。
发明内容
本发明寻求改善该状况，通过使用更薄的具有至少等价效能的I-III-VI2合金层，从而有助于显著降低铟的使用量(如上文的表格所示)。
为此，其目标是薄层光电池结构，包含具有将照明光转换为电能的光电属性的至少一个I-III-VI2合金层。
根据本发明的结构进一步包括至少：
-一个镜层，具有反射部分照明光的表面，其中所述反射表面面向I-III-VI2合金层的第一面以在第一面上接收反射的照明光，以及
-一个或多个对于照明光透明的层，用于位于与I-III-VI2合金层的第一面相对的第二面上接收传输的照明光。
因此将理解的是，I-III-VI2合金层的第一面位于在本发明含义中的包含该结构的电池的“后侧”，而I-III-VI2合金层的第二面位于包含该结构的电池的“前侧”。
因此，光电池的I-III-VI2合金薄层通过其第二面接收透射的照明光(直接照明)并通过其第一面接收反射的照明光(间接照明)，其中所述第一面与镜层的反射表面的相对。
这样，I-III-VI2合金层的累积的直接和反射照明大于现有技术中(具有相同厚度的光电层)所述结构的照明并且由于该镜层，相对于传统的光电池提高了电池的转换率。
然后将理解的是，由于引入反射照明光对照明的提升使得能够在该电池结构中提供更薄的I-III-VI2合金层，与此同时还保持了与传统电池大体相当的转化率。
I-III-VI2合金层厚度的降低限制了用于生产光电池所需的材料用量(特别是在CIGS层情况下铟的用量)，而且不需要在转化率上作出妥协。
有利地，镜层是导电金属层。因此，它可以构成电池的后电极，以替代例如通常为低反射元素钼构成的后接触电极。
典型地，它可由一种金属或选自以下列表的金属构成的合金制成：铝(Al)，镍(Ni)，银(Ag)，金(Au)，铂(Pt)，或铜(Cu)。
可将界面层添加到镜层和CIGS层之间以优化此接触的电学和光学特性。
作为一个变体，所述“镜”层可为一非金属但具有光漫射性能的层且包含一个反射涂层。与该实施例相关的，至少一个透明且导电的层被放置在镜层和I-III-VI2合金层之间，以通过提供与光电层的低阻欧姆接触有利地起到电池的后电极的作用。
然后将理解的是，上述“镜层”是指这样一个层，它适于通过反射或漫射，通常返回照向前述光电层第一面的光(对应于光电层的p-n结的面)。
在一个实施例中，该结构包括，在镜层和I-III-VI2合金层之间，对于照射光透明的一个或多个第二层。这里“对于照射光线透明的层”被理解为是指这些层具有允许一定波长范围内的光通过的属性，对于太阳能电池板中的光电池应用来说，该范围特别是从350到1100nm(太阳光谱)。该透明的第二层有利地包括相当于光电池的传统前侧结构的结构，具有至少一个基于氧化锌(ZnO)的薄层和/或一缓冲层，该缓冲层由例如以下几种传统材料制成：
硫化镉(CdS)，
硫化锌(ZnS)，
硫化铟(In2S3)，
或其他材料。
因此，这些前述“第二层”中的至少一层可以是既透明又导电的，如果例如前述“镜”层不导电时，用来构成电池的后电极。
因此将理解的是在此结构中，第二层被安排在镜层和光电合金层之间。以这种方式，由I-III-VI2合金层和缓冲层之间的界面形成的电池的np-结(光电效应最有效的区域)位于合金层的后方(关于电池中光传播的方向的后方)。在传统电池的配置中(如图1所示)，该界面位于I-III-VI2合金层的前方。
在该配置中，可能实现用于产生电能的照明的效应是，这是因为I-III-VI2合金层的厚度减小了(小于0.5μm)。
有利地，通过更有效地隔离氧化锌(ZnO)层和脆弱的ZnO-CT-CIGS界面(特别是对湿度敏感)，镜层进一步用于提高光电层的稳定性。因此更少的约束制造条件适于电池制造。
在本发明含义下的结构中，如果制造一个新的透明且导电的前接触电极，光可通过前述I-III-VI2合金层的第二面(与包括pn-结的面相对)射入。因此，一些第一透明层被安排在此表面上。因此所述第一透明层中的一个优选包括至少一个导电层。在本文的一个示例中，该导电层能起到该结构中的前电极的作用，而前述第二层中的镜层或导电层则起到后电极的作用。
在这个实施例中，有利的是在I-III-VI2合金层和构成前接触电极的透明导层之间插入一透明分隔层。参考图11将进一步看到，这一分隔层(之后被称为“界面层”)用于创建低阻抗欧姆接触。为达到该目的，界面层可以是透明的基于半导体的层，它具有宽禁带，包括：氧化物，硫化物，硒化物，氮化物或磷化物类，或者甚至是包含铜(Cu)，镓(Ga)，铟(In)，碘(I)，磷(P)，砷(As)，硫(S)，氮(N)，氧(O)等的混合物。作为一变体，以及可能的实施例，界面层可以是几纳米的铜薄膜。
当特别是镜层自身构成电极时此界面层是有利的。然而，可能有利的是同样用于提升导电透明上层(通常ZnO)的电极质量。因此，将理解的是，此界面层同样有利地可存在于没有镜层的结构中。此界面层和它在光电层和ZnO层之间的添加层可为独立于镜层结构的单独保护的主题。
在本发明含义下的结构中，适当的是保护此透明导电层并且所述第一透明层为此可提供至少一个封装表面涂层，通过例如粘合涂敷至该结构。
在一个实施例中，该结构进一步包括用于以下层的基底：
-I-III-VI2合金层，
-镜层，以及
-一个或多个第一透明层。
此基底可由熔点小于或等于500℃的材料制成。此基底可在和镜层的上述反射表面相对的表面上例如通过粘合来接触镜层。有利地，基底由熔点低于300℃的聚合物制成。有利地，此基底可为柔性的。它例如可包括非常低熔点的柔性聚合物，一般成本较低。
因此，需要高热的约束条件以形成具有I-III-VI2合金薄层的电池结构的制造方法变得与在低熔点基底上应用这种层相兼容。实际上，以供参阅，550℃左右的温度通常推荐用于形成基于CIGS的薄层，通过共蒸法的方式以在电池结构中均匀沉积此层。
因此，此方法中固有的热约束可改变在其制造过程中用作基底的柔性基底的性质(例如如果此基底的熔点低于550℃)。
将进一步看到，在一个可能的实施例中，在本发明含义下的结构的制造方法提出了，叠层从其基底上(或从钼层上)剥离以及叠层粘合在基底上，该基底可有利地具有低熔点。
此外，本发明还包括有利地用于生产光电池的制造方法，该光电池包括，一般来说，镜层，其中该方法包括至少以下步骤：
a)在一表面上沉积I-III-VI2合金层，其中I-III-VI2合金层的所述第二面与所述表面接触；
b)直接或间接在与I-III-VI2合金层第二面相对的所述第一面上沉积镜层；
c)直接或间接在I-III-VI2合金层的所述第二面上沉积所述一个或多个第一透明层。
在一个有利但可选的实施例中，该方法进一步包括在步骤c)之前如之前所指示的通过第二面从所述表面至少剥离I-III-VI2合金层。
虽然有利，但此实施例是可选的：实际上，可能的是提供光电层直接或间接沉积在镜层上(通过间隔至少一个透明层)，在设计叠层的过程中，并且不进行随后的剥离。
在一个实施例中，该方法进一步包括在步骤a)和b)之间在I-III-VI2合金层的第一面上沉积对于所述照明光透明的一个或多个第二薄层，其中所述镜层沉积在所述第二透明薄层的其中一个上。
更一般地，通过之前I-III-VI2合金层的沉积以及在其与基底的界面处的剥离，该电池的制造方法用于沉积薄层和涂层(它的熔点小于或等于I-III-VI2合金层形成过程的高温)至第一叠层。
因此，新的后基底可由与传统电池不兼容的材料构成。新的后层基底可例如为聚合物或其他更低成本并具有有利属性的材料(例如，柔性聚合物)。
有利地，为了实现该过程和/或在本发明含义下的电池结构中，I-III-VI2合金层的厚度可小于或等于0.5μm。
这样，I-III-VI2合金层厚度的减少降低了至少四倍的材料用量。作为一个示例，具有0.2μm厚度的I-III-VI2合金层，其材料的用量相对于传统电池(2μm厚)来说降低了10倍。
此外，减少I-III-VI2合金层的厚度降低了光电池的生产时间，这是因为只需使用更少的材料。以供参阅，形成作为传统光电池一部分的2μm的CIGS薄层一般需要40分钟的蒸发。可以理解的是，薄于0.5μm的CIGS层极大减少了制造此电池所需的共同蒸发时间。
附图说明
通过阅读下述为说明目的而提出的并非限制的实施例的详细说明以及参考下述附图，本发明的其他优点和特征将变得明显，其中：
图1示出了传统光电池结构的薄层堆叠及基底的示例的剖面图；
图2示出了根据本发明的光电池结构的薄层堆叠及基底的示例的剖面图；
图3示出了从该电池结构穿过叠层中的光电合金层的光流量(纵坐标)，作为光在光电池中穿过的距离(X)的函数(横坐标)；
图4示出了在这一电池结构的制造方法中在第一步骤后获得的薄层结构的示例的剖面图；
图5示出了在这一电池结构的制造方法中在第二步骤后获得的薄层堆叠的示例的剖面图；
图6示出了在该电池结构的制造方法中在剥离步骤后获得的薄层堆叠的示例的剖面图；
图7示出了在该电池结构的制造方法中在剥离和翻转步骤后获得的薄层堆叠的示例的剖面图；
图8是示出了制造光电池结构的主要方法步骤的示意图；
图9示出了与根据本发明的结构获得的电压相比并与使用两个传统的电池结构获得的电流密度相比的电流密度结果的示例；
图10示出了具有介于前导电层CA和CIGS光电合金层之间的界面层CI的电池结构的薄层堆叠的示例的剖面图，以及
图11示出了根据本发明的结构获得的作为外加电压函数的电流密度的曲线100和102，分别对应于不具有和具有图10所示的界面层CI。
为了清晰起见，这些附图上示出的多个元素的尺寸无需与它们的真正尺寸成比例。在这些附图中，相同的附图标记对应于同一元素。
具体实施方式
本发明提出了将照明光转换至电能的薄层光电池结构。
因此，参考图2，具有光电池2的这一结构的实施例以截面图的形式示出。在此实施方式中使用了一个示例，其中CIGS是形成电池2的I-III-VI2合金层的合金。
电池2的结构包括基底S，为了说明的目的，该基底S可为玻璃、聚合物或其他材料。正如后面所述的，基底S的熔点可小于或等于500℃。在此基底S上布置有堆叠的薄层，包括：
镜层MR；
包含氧化锌(ZnO)的层C5；
缓冲层CT，例如，它基于硫化镉(CdS)、硫化锌(ZnS)或者硫化铟(In2S3)；
厚度小于0.5μm的CIGS层，因此该层由CIGS构成；
透明导电前置层CA，布置在电池2上并且仅为了说明的目的，可由导电且透明的材料例如氧化锌(ZnO)构成；以及
封装层ENC，对于照明光透明。
此外，根据一个有利的实施方式，透明的界面层(稍后将在图10和11中看到)可放置在前置层CA和CIGS层之间以提高两个层之间的界面的电属性。
根据此实施方式，电池2包括用于接入太阳能电池板(图中未示出)的装置并且被例如太阳的光源8照亮。
电池2的镜层MR包括反射表面FR，它反射部分照射光即部分光线1a。反射表面FR与CIGS层的第一面F1相对以便通过第一面F1接收根据反射的光线1b的反射的照明光。反射的照明光有利地可被发散，尤其是借助于反射层FR上的纹理效应。
电池2的前置层CA和封装层ENC对于来自光源8的照明光透明，从而CIGS层接收照射至位于第一面F1对面的第二面F2上的照射光。
有利地，封装层ENC，在此示例中具有与前层CA相同的表面积，是由例如塑料(例如聚碳酸酯、对苯二酸盐、聚丙烯酸物、聚乙烯等)、玻璃或其他的封装材料制成。在一个变体中，透明封装层ENC可直接结合至CIGS层的第二面F2，在这种情况下封装层ENC包括导电材料。
CIGS层的厚度相当小，典型地小于或等于0.5μm，这样来自光源8的至少一部分照射光可穿过此CIGS层。因此，由来自光源8的光线1a表示的一部分光辐射穿过该CIGS层以及第二面F2并到达镜层MR的反射表面FR。然后，光线1a由反射表面FR反射为再次穿过CIGS层的反射光线1b。因此，由反射光线1b表示的反射光辐射可在CIGS层中被吸收并通过光电效应产生能量。CIGS层处于直接照射(光线1a)以及同时反射光的照射(反射光线1b)中，与没有这种反射照明的电池相比，电池2具有更高的转化率。
参考图3，示出了穿过光电合金层的流量的光辐射。曲线的部分30示出了从第二面F2至第一面F1穿过合金层的流量的直接光辐射的减少。曲线的部分31示出了当该电池不包括镜层时未使用的流量的直接光辐射。当该电池包括镜层MR时，曲线的部分32示出了从第一面F1至第二面F2再次穿过该光电合金的反射的辐射。因此，应当理解，使用镜层MR后，增强了穿过光电池合金层的光辐射。
根据此示例性实施例，反射表面FR位于CIGS层第一面F1的对面，两者之间具有层C5和缓冲层CT。有利地，层C5由透明导电材料构成，例如氧化锌(ZnO)，它可在低温下沉积，例如低于200℃。如在前所述，缓冲层就其本身而言基于硫化镉(CdS)、硫化锌(ZnS)、硫化铟(In2S3)等。
然而，将理解的是本发明的此实施例并不是限制性的，而且镜层MR可与CIGS层在其第一面F1上直接接触或他们之间仅间隔透明缓冲层CT，或甚至对第一面F1进行简单的表面处理。
镜层MR与前置层CA和封装层ENC的其中一层此处是导电的从而每个都形成电池2的一个电极。有利地，首先，层MR是在CIGS层的第一面F1对面的电极(后电极)。其次，前置层CA和封装层ENC的其中一层是在CIGS层的第二层F2对面的电极(前电极)。作为非限制性实施例，前置层CA是电池2的阴极且镜层MR是阳极。
根据此实施例，基底S与镜层MR的反射层FR的相对面FO接触。基底S可粘合至相对面FO。然而，可考虑其他过程以牢固地将基底S连接在镜层MR上，尤其是热连接。
镜层MR可为导电金属或反射涂层，其使反射光漫射穿过CIGS层。当反射涂层不导电时，电池的后电极由第二透明层中的一个构成，例如典型地由导电层C5构成。反射涂层可由被称为“白”层的反射层组成。
此外，电池2的多层结构的基底S可为轻且柔软的，举例来说诸如柔性聚合物。由于基底S通过粘合至已经包括已形成的CIGS层的堆叠的薄层而使用，基底S可具有低熔点(例如低于500℃)，从而不存在被CIGS层的形成过程(550℃的同时蒸发)劣化的风险。
根据另一实施例，堆叠的薄层直接在基底S上形成，在这种情况下基底S具有较高的熔点(优选高于550℃)从而抵抗形成CIGS层的过程(暴露在400至550℃之间的温度下)。根据此实施例，基底S可首先使用镜层MR覆盖，镜层MR上将沉积导电层C5和缓冲层CT。然后，在沉积透明并导电前层CA之前，CIGS层被沉积在缓冲层CT上。层C5和缓冲层CT可被提供用于建立镜层MR和CIGS合金层之间的半导体连接。
现在参考图8，其示出了光电池结构的制造过程的主要步骤。
根据步骤S1，I-III-VI2合金层被沉积在基底的表面上(或者更一般地钼层的表面)。I-III-VI2合金层的表面，上文称作I-III-VI2合金层的“第二面”F2，与前述面接触并用于接收传播的照射光。I-III-VI2合金层的沉积有利地根据在高温真空下的同时蒸发过程实现，尤其是当它涉及CIGS型I-III-VI2合金层时。当然，可想到其他的沉积技术(电解等)。
根据步骤S2，一个或多个透明层被沉积在步骤S1中沉积的I-III-VI2合金层上。此沉积在I-III-VI2合金层的第一面F1上完成(其中所述第一面F1位于第二面F2的对面)。
参考图4，它示出了包括其上沉积了I-III-VI2合金的CIGS层的基底V(这里使用基于钼的层MO覆盖)的按照步骤S1和S2获得的薄层结构的示例。根据示出的示例，基底V是玻璃基底。在层MO上，可提供来自下述层的叠加的薄层的堆叠EMP1：
厚度小于或等于0.5μm的CIGS层，
缓冲层CT，以及
透明导电层C5。
缓冲层CT例如可通过使用化学浴沉积(CBD：Chemical BathDeposition)法在水溶液中以化学方式进行沉积。一旦形成了缓冲层CT，通过溅射沉积氧化锌(ZnO)层C5。
根据步骤S3，镜层MR直接沉积在I-III-VI2合金层(产生于步骤S1)的第一层F1上或间接地沉积在层C5(在步骤S2中)上。镜层MR可使用诸如反射面的纹理化之类的在前面处理法进行沉积。
根据同一步骤S3，在沉积镜层MR后可应用基底S沉积至生成的叠层。基底S可通过粘合在镜层MR的反面FO上应用。
在这一阶段，薄层结构不再暴露至高温(特别是产生于步骤S1中的I-III-VI2合金层沉积过程)并因此，通过粘合应用的基底可由熔点低于300℃的材料构成，举例来说诸如柔性聚合物。
参考图5，它示出了产生于顺序执行步骤S1，S2和S3所得的且包括叠层EMP2的薄层结构示例，它具有：
CIGS层；
缓冲层CT；
透明导电层C5；以及
镜层MR。
同样也示出了基底S(例如低熔点柔性聚合物)，可通过粘合在叠层EMP2上实施该层，尤其是在镜层MR的反面FO上。
根据步骤S4，I-III-VI2合金层和钼层MO之间的界面被剥离。实际上，CIGS和钼之间的界面的粘合系数低。这被认为在机械上是不稳定的并且CIGS具有从钼上容易剥离的特性。当然，为此也可提供除了钼外的其他材料。
可通过升起基底S的操作来实现这一剥离。可额外地在准备升起时通过临时增加补充层来增强基底S。使用这一技术，使之能够利用CIGS界面层和钼层之间通常较低的粘附系数以使得叠层EMP2更容易脱离钼层MO和基底V。
在I-III-VI2合金层和基底之间的界面处的剥离用于从基底释放I-III-VI2合金层的第二面F2，从而接收传播的照射光，正如稍后将看到。
参考图6，以剖面图的方式示出了剥离步骤S4所产生的薄层堆叠的一个示例。
有利地，紧接着步骤4的剥离，基底V和层MO可被重复用于制造其他光电池结构(尤其是根据来自制造过程的之前步骤)。
步骤S4的结果是，从基底V和层MO剥离的叠层包括至少一个CIGS层、镜层MR和基底S。
根据步骤S5，在步骤S4中从基底剥离的薄层堆叠被翻转过来。一个或多个透明层CA、ENC被沉积在剥离的薄层堆叠上。透明层被沉积在从基底剥离后暴露出的I-III-VI2合金层的第二面F2上。因此，CIGS层借助于沉积在其面F2上的透明层接收传播的照射光。
参考图7，它以剖面图的方式示出了通过翻转并沉积透明层的步骤S5而产生的薄层堆叠的一个示例。在此图中可以看到，叠层EMP2被翻转并且其上沉积形成电池的前电极的透明导电前层CA以及用于保护电池的叠层的封装层ENC。
在此实施例中，如在前所指出的，在沉积镜层MR后，在步骤S3中添加基底S。然而，将理解的是，根据S4和S5的任一步骤，基底S可通过粘合应用。
现在参考图9，其示出了在功率为1000W/m2的太阳照射下测量的光电属性并示出了电流作为外加电压的函数而变化的示例，其针对：
具有沉积在钼层上的2.5μm厚的CIGS层的传统电池结构(曲线80)，
具有沉积在钼层上的0.4μm厚的CIGS层的传统电池结构(曲线82)，
本发明含义中的电池结构，根据前述步骤S1，S3，S4和S5形成并包括基于金(AU)的镜层和0.4μm厚的CIGS层(曲线84)。
应牢记电流密度的绝对值越大(单位为mA·cm-2)，光电池的转化率越大。
根据曲线80，因而应理解的是具有2.5μm厚CIGS层的传统结构相对于两个其他结构提供了最好的结果。然而，可以看出使用具有镜层MR的结构(曲线84)可获得比具有相同CIGS层厚度的传统结构(曲线82)更好的性能。对于同等数量的材料，例如在基于CIGS的电池的情况下的铟，具有镜层MR的电池比传统电池可提供更大的转化率。
现在参考图10，其中示出了在透明导电前层CA与光电CIGS合金层之间插入的前述的界面层CI。界面层CI可为沉积在小厚度(例如小于100nm)薄层上的具有宽能带(例如超过2eV)的透明半导体。提供透明界面层CI以在前置层CA和CIGS层之间形成欧姆接触。有利地，界面层CI还可以以比CIGS层更高的比率进行p-掺杂。
作为一个变体，界面层CI可为几纳米厚的铜层(Cu)。
参考图11，示出了作为外加电压的函数而改变的电流，对于：
没有界面层CI的电池装置(如图2所示)，曲线100；以及
具有界面层CI的电池装置(如图9所示)，曲线102。
在此示例中，前置层CA由掺杂铝的氧化锌(ZnO)制成以形成透明导电层。
就曲线100而言，当前置层CA直接与CIGS层接触时，电连接被部分阻挡并且产生了对于光电池不期望发生的二极管的电特性。
根据曲线102，与前层CA和CIGS层之间插入的界面层CI产生欧姆接触并且该接触是低阻抗的。该界面的电行为从而示出了直接正比于外加电压的电流通路，允许电流通路的同时避免电阻挡以及电子复合，且具有有利于用作电极的低于1Ω·cm-2的接触阻抗。
因此，将理解的是，使用具有镜层和厚度小于或等于0.5μm的I-III-VI2合金层的光电池结构，可获得基本等于一般具有2微米I-III-VI2合金层厚度的传统电池结构的转化率。
当然，本发明并不局限于上文作为示例描述的实施例并且本发明扩展至其他变体。这样，根据另一实施例，I-III-VI2合金层可直接沉积在包括尤其具有镜层MR的叠层上该镜层的反射表面与I-III-VI2合金层的第一面相对。根据这一实施例，该结构的制造无需对该结构进行剥离。

Claims (15)

1.薄层光电池结构，包括具有将照射光转换成电能的光电特性的至少一个I-III-VI2合金层(CIGS)，其特征在于，所述结构至少包括：
一个镜层(MR)，包括反射一部分照射光的表面(FR)，所述反射表面(FR)面对I-III-VI2合金层的第一面(F1)，以在所述第一面上接收反射的照明光；以及
一个或多个对于照射光透明的第一层(CA，ENC)以在位于第一面(F1)对面的I-III-VI2合金层的第二面(F2)上接收传播的照明光。
2.根据权利要求1所述的光电池结构，其特征在于，所述镜层(MR)是导电金属层。
3.根据权利要求1所述的光电池结构，其特征在于，所述镜层(MR)是非金属层且具有漫射性，并包括反射涂层。
4.根据上述权利要求中的任一项所述的光电池结构，其特征在于，镜层(MR)的反射表面(FR)在I-III-VI2合金层(CIGS)的第一面(F1)的对面，具有对于所述照射光透明的一个或多个中间第二层(CT，C5)，其中至少一层(C5)是透明且导电的。
5.根据上述权利要求中的任一项所述的光电池结构，其特征在于，一个或多个透明第一层(CA，ENC)包括用于封装的至少一个表面涂层。
6.根据上述权利要求中的任一项所述的光电池结构，其特征在于，一个或多个透明第一层(CA，ENC)包括至少一个导电层，其用作光电池电极。
7.根据上述权利要求中的任一项所述的光电池结构，其特征在于，它包括在所述导电透明层(CA)和所述I-III-VI2合金层(CIGS)之间的透明且低阻抗的欧姆接触中间层(CI)。
8.根据上述权利要求中的任一项所述的光电池结构，其特征在于，所述I-III-VI2合金层(CIGS)的厚度小于或等于0.5μm。
9.根据上述权利要求中的任一项所述的光电池结构，其特征在于，它包括接入太阳能电池板的装置，其中所述照射光是阳光。
10.根据上述权利要求中的任一项所述的光电池结构，其特征在于，它额外还包括用于所述I-III-VI2合金层(CIGS)、镜层(MR)以及一个或多个第一透明层(CA，ENC)的基底(S)，所述基底可由熔点小于或等于500℃的材料制成。
11.根据权利要求10所述的光电池结构，其特征在于，所述基底(S)由熔点小于300℃的聚合物制成。
12.根据权利要求10和11中的任一项所述的光电池结构，其特征在于，所述基底(S)在面(FO)上与镜层(MR)接触，面(FO)位于所述反射表面(FR)的对面。
13.包括根据上述权利要求中的任一项所述的光电池结构的光电池生产方法，其特征在于所述方法包括至少以下步骤：
a)在一表面上沉积(S1)I-III-VI2合金层(CIGS)，其中I-III-VI2合金层的所述第二面(F2)与所述表面相接触；
b)直接或间接地在位于I-III-VI2合金层(CIGS)的第二面(F2)反面的所述第一面(F1)上沉积(S3)镜层(MR)；
c)直接或间接地在I-III-VI2合金层(CIGS)的所述第二面(F2)上沉积(S5)所述一个或多个第一透明层(CA，ENC)。
14.根据权利要求13所述的生产方法，其特征在于，它还包括在步骤c)之前通过第二面(F2)从所述表面至少剥离(S4)I-III-VI2合金层(CIGS)。
15.根据权利要求13和14中的任一项所述的方法，其特征在于，它还包括在步骤a)和b)之间在I-III-VI2合金层(CIGS)的第一面(F1)上沉积(S2)对于所述照射光透明的一个或多个第二薄层(CT，C5)，其中镜层(MR)沉积在所述透明第二薄层(CT，C5)的其中一层上。
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