CN104798202B - 用于制造薄层光伏装置，特别是太阳能窗玻璃的薄层光伏装置的方法 - Google Patents

用于制造薄层光伏装置，特别是太阳能窗玻璃的薄层光伏装置的方法 Download PDF

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Abstract

一种制造薄层光伏装置(1)的方法，其包含下面的步骤：提供基底(2)；将光伏膜(3)通过叠加层置于所述的基底(2)上，该叠加层包含至少第一传导层(4)，其形成了后电触点，基于无机材料的第二光活化层(5)，其吸收了太阳光谱，和由透明的传导材料制成的第三层(6)，其形成了前电触点；将该光伏膜(3)分成多个单个的和互连的光伏电池(30)，形成多个单个的穿孔(31)，其穿过每个电池(30)的光伏膜的至少第一和第二层，通过根据印刷方法来施用掩模(8)，特别是材料喷射数字印刷、柔版印刷、丝网印刷或者移印类型，所述的掩模具有主区域，其定义了所述的穿孔的正型或负型孔版。本发明应用于太阳能窗玻璃领域。

Description

用于制造薄层光伏装置，特别是太阳能窗玻璃的薄层光伏装 置的方法
技术领域
本发明涉及一种制造薄层光伏装置的方法。
更具体的，它涉及一种制造光伏装置的方法，其包含下面的步骤：
-提供基底；
-将光伏膜通过叠加层置于所述的基底上，该叠加层包含至少第一传导层，其形成了后电触点，基于无机材料的第二光活化层，其吸收了太阳光谱，和由透明的传导材料制成的第三层，其形成了前电触点；
-将该光伏膜分成多个单个的和互连的光伏电池，每个电池是与一个或几个相邻的电池串联或并联连接的，并且是与其他相邻的电池电绝缘。
通过这样的方法获得的光伏装置可具体应用于被称作太阳能窗玻璃的窗玻璃或者被称作光伏窗玻璃的窗玻璃领域，在其中该基底是由透明的玻璃基底或者透明的窗玻璃构成的，并且是互连的和具有或多或少的间隔的光伏电池，来选择发光度或者整体透明性和能量性能之间的最佳比率。该窗玻璃可以是双层窗玻璃或者三层窗玻璃类型，处于层合的绝缘窗玻璃形式等。
但是，本发明不限于这样的应用，并且其他基底也可以考虑这样的方法，例如使用由有机材料制成的基底，由塑料制成的基底或者聚合物基基底，由处理的玻璃例如磨砂的、着色的、不透明玻璃等制成的基底，金属基底，由建筑材料例如混凝土、复合材料等制成的基底，任选的覆盖有油漆层和/或保护层。
本发明的目标是在基底上施加一系列薄层，形成了光伏膜，其定义了几个互连的光伏电池，将其成形来让部分的光通过，以赋予该光伏膜某些透明性，这确保了一部分的基底的可见性。因此，该光伏膜提供了不透明区域和透明区域，其分别将基底掩藏和曝露于外部。在下面的说明书中，光伏膜区域被认为是透明的范围，因为它容易让光穿过，并且允许清楚的在基底整个厚度上辨别它。
背景技术
光伏装置在建筑物中的整合面临着几个局限：光伏表面能够用于屋顶和/或正面上，光伏装置的成本，尺寸应当优选进行标准化，来符合建筑领域的标准和用法，该光伏装置的安装受限于绝缘、密封、机械强度、抗风性等，和该光伏装置的美观，特别是在正面整合的情况中。
为了解决这些局限，已知的是使用所谓的薄层或者“薄膜”光伏装置的光伏装置，其使用了吸收太阳光谱的光活化层，厚度是几个原子厚度到大约10微米，其是基于半导体无机材料，特别是基于Cu2S/CdS，a-Si：H(氢化非晶硅)，CdTe(碲化镉)和CuInSe2(铜铟硒或CIS)，CuInGaSe2(铜铟镓硒或CIGS)而制造的。
这些基于无机材料的薄层光伏装置属于第二代，其处于基于晶体硅的第一代之后，和基于有机材料的第三代之前。
该有机光伏材料是自然透明的，但是，它们具有有限的寿命，通常处于几千小时的量级，和低的电效率或者性能(效率处于5-9％的量级，而第二代的无机光伏材料是15-20％)，这与在建筑物中整合是不相适应的。
该无机光伏材料不具备固有的透明性，并且仅仅将该光伏电池设置在基底上时，将赋予该光伏膜所需的透明性，以便能够透过所述膜来部分的看见该基底。确实的，这些无机光伏材料具有非常高的吸光水平，例如在一微米厚度上吸收了到达CIGS材料表面上的99％的光。因此，对于CIGS，大于一微米厚度的材料导致了对光不透明的层。
本发明因此聚焦于实现由基于无机光伏材料薄层而制成的光伏电池的设计。
通常，在薄层光伏装置中，该光伏膜包含叠加层，其包含形成后电触点的第一传导层，吸收太阳光谱和基于无机材料的第二光活化层，由形成前电触点的透明的传导材料制成的第三层。
该第三前触点层可以例如由氧化锌(ZnO)的双薄膜层构成，其掺杂有III族元素例如铝，并且它在与第二光活化层有关的波长范围内具有最高可能的发光透射率。已知的是在该第二和第三层之间使用中间薄层，称作窗口或者“缓冲”层，其通常基于CdS(硫化镉)，ZnS，ZnSe，SnIn2Se4，Zn1-xMgxO，In2S3等。
称作吸收体的该第二层是基于I-III-VI类型的半导体无机材料制成的，例如诸如CIGS，其经常被称作硫族化合物材料。
该第一层沉积在基底上，并且具有欧姆性能来确保该第二光活化层所发出的电荷的最佳回收率以及光学性能来确保在正透射中没有吸收的发光光谱部分朝着第二层的反射。
在基于无机光伏材料薄层的太阳能窗玻璃领域中，已知的是如下来制造太阳能窗玻璃：以均匀方式将光伏膜沉积到玻璃基底上，通过前述薄层的叠加，然后除去，通过机械雕刻或者激光，该光伏膜中的条，其允许获得不透明和平行的光伏条，其具有厘米量级的宽度，并且彼此规则间隔开，该间距等于所述条的宽度；该电池在它们的端部互连，这个互连通常被窗玻璃框所遮蔽。
因此，该窗玻璃的整体透明度处于50％的量级，但是这些光伏条(以线性阵列分布，并且解析度处于厘米量级)在建筑用户透过窗玻璃观察时，提供了真实的视觉不适感。
发明内容
本发明的目标是提出一种用第二代基于半导体无机材料的光伏膜制造薄层光伏装置的方法，其允许控制该光伏电池的几何形状，并且解析度低于毫米，和优选处于微米或者甚至更低或者10微米的量级，来获得具有10-90％的受控透明度和由高解析度所产生的视觉舒适感的膜，其提供了对于准均匀性的不透明层设计的感知。
为此目的，它提出了一种制造薄层光伏装置的方法，包含下面的步骤：
-提供基底；
-将光伏膜通过叠加层置于所述的基底上，该叠加层包含至少第一传导层，其形成了后电触点，基于无机材料的第二光活化层，其吸收了太阳光谱，和由透明的传导材料制成的第三层，其形成了前电触点；
-将该光伏膜分成多个单个的和互连的光伏电池，每个电池是与一个或几个相邻的电池串联或并联连接的，并且是与其他相邻的电池电绝缘，其中该方法特征在于，通过放置该光伏膜，排列多个单个的穿孔，其穿过每个电池的光伏膜的至少第一和第二层，通过根据印刷方法来施用掩模，特别是材料喷射数字印刷、柔版印刷、丝网印刷或者移印类型，所述的掩模具有主区域，其定义了所述的穿孔的正型或负型孔版。
使用通过印刷沉积的这样的掩模真正有利的获得了在穿孔分布中期望的解析度。归因于这种印刷技术(在基底上、在树脂层上或者在第一层上，如后面所解释的)，可以确保穿孔的微尺寸和穿孔间的微间距。
根据本发明，该掩模因此用于至少在第一层和第二层中产生穿孔，来获得光伏膜受控的透明度。
根据本发明的一种可能性，进行了称作主工序的工序，包括下面的步骤：
-依靠掩模将穿孔排列在第一层中；
-将第二层沉积在第一传导层的非穿孔的部分上，优选通过电沉积；
-沉积第三层，优选通过蒸发沉积。
第三透明层不改变透明性和因此可以覆盖穿过第一层的孔中基底的曝露区域。
可以考虑提供几种掩模使用模式。
根据该掩模的第一用法，进行下面的第一工序：
-将第一均匀传导层沉积在基底上；
-将光敏树脂层沉积在第一均匀传导层上；
-将掩模沉积在树脂层上，所述的掩模形成了穿孔的几何构造的正型孔版；
-通过施加发光辐射，来曝晒该树脂；
-除去该树脂层的这样的区域，即，其没有曝光于所述发光辐射，并且其对应于树脂层通过掩模所掩蔽的区域，曝露出第一均匀传导层的区域，并且留下曝晒的树脂的适当位置的孤岛；
-除去该第一传导层在曝晒的树脂的孤岛之间的已经曝露出的区域，由此在所述的第一传导层中形成通孔；
-除去保留在第一传导层上的曝晒的树脂的孤岛，由此在基底上仅仅留下具有掩模的正型孔的第一传导层。
然后，重新开始上述主工序的步骤。
根据该掩模的第二用法，进行下面的第二工序：
-将光敏层沉积在基底上；
-将掩模沉积在树脂层上，所述的掩模形成了穿孔的几何构造的负型孔版；
-施加发光辐射来曝晒该树脂；
-除去该树脂层的这样的区域，即，其没有曝光于所述发光辐射，并且其对应于树脂层通过掩模所掩蔽的区域，曝露出基底的区域，并且留下曝晒的树脂的适当位置的孤岛；
-以均匀方式沉积第一传导层，其覆盖了曝晒的树脂其余的孤岛和基底曝露出的区域。
依照这种第二工序，可以考虑两个选项。
在第一选项中，在第一传导层沉积之后，除去曝晒的树脂的其余孤岛，在基底上仅仅留下具有掩模的负型孔的第一传导层。然后，重新开始上述主工序的步骤。
在第二选项中，在第一传导层沉积之后：
-以均匀方式沉积第二层，其覆盖了第一传导层；
-以均匀方式沉积第三层，其覆盖了该第二层；
-除去曝晒的树脂其余的孤岛，在基底上留下具有掩模的负型穿孔的光伏膜。
在这种第二选项中，该第二和第三层是均匀沉积的，优选通过汽化来沉积，并且不是以选择性方式，如第一选项中的情况那样。
根据该掩模的第三用法，进行下面的工序：
-将掩模沉积在基底上，所述的掩模形成了穿孔的几何构造的正型孔版；
-以均匀方式沉积第一传导层，其覆盖了掩模和基底的曝露区域。
因此，该掩模是直接沉积到基底上，而不再是处于树脂层上，如第一和第二用法那样。依照这种工序，可以考虑两个选项。
在第一选项中，在第一传导层沉积之后，除去掩模，在基底仅仅留下具有掩模的正型孔的第一传导层。然后，重新开始上述主工序的步骤，在这种情况中：
-将第二层沉积到第一传导层的非穿孔的部分上，优选通过电沉积；
-沉积第三层，优选通过蒸发沉积。
在第二选项中，在第一传导层沉积之后：
-以均匀方式沉积第二层，其覆盖了该第一传导层；
-以均匀方式沉积第三层，其覆盖了该第二层；
-除去掩模，在基底上留下具有掩模的正型穿孔的该光伏膜。
有利的，该掩模具有次区域，其定义了电池之间的分隔条的正型或负型。
因此，该掩模有利的用于直接制备光伏电池之间的间隔。
有利的，该穿孔是以符合下面的几何特征来排列的：
-每个穿孔在主平面中的尺寸是10纳米-400微米，
-每个穿孔相距最近的相邻的穿孔的距离是5纳米-400微米，
-每个电池具有穿孔的表面，其对应于位于主平面中所述的电池中的穿孔的表面，其是这个同一主平面中电池(30)的总表面的10-90％，优选30-70％。
因此，该光伏电池至少在第一和第二层的厚度上是穿孔的(第三层是透明的)，并且这些穿孔是以准均匀的方式分布在每个电池中，解析度是5纳米-400微米，这确保了对于人眼来说，所述膜外表面的准均匀感觉，以及该膜受控的透明度，其确保了通过该膜的载体可见性。
确实的，眼睛的分辨能力(两个相邻点之间应当存在的，使得它们能够被正确分辨的最小距离)是大约1分弧，即，0.017°，其对应于对于位于眼睛2米距离处的图像来说大约600微米的最小距离。
根据第一可能性，该穿孔是在每个电池表面上根据非周期性分布，特别是根据非周期性铺设来分布的。例如，该穿孔是在每个电池表面上根据无规分布，特别是根据无规铺设来分布的。
根据第二可能性，该穿孔是在每个电池表面上，根据周期性分布，特别是根据周期性铺设来分布的。
根据一种特征，该穿孔是在每个电池表面上根据虚拟的铺设来分布的，其包括多个并置的、无空隙和无超占的基本光伏单元，来定义相应的电池，每个基本单元处于被虚拟的框线隔开的光伏膜的几何部分的形式中，并且在其上连接有完全或部分的排列在所述的框线内的至少一个穿孔，每个穿孔连接到单一的基本单元上，和其中每个基本单元具有穿孔的表面，其对应于该穿孔连接到主平面内所述的基本单元上的表面，其是在这个同一主平面中基本单元的总表面的10-90％，优选30-70％。
因此，每个光伏电池是通过基本光伏单元的铺设来几何定义的，和这些本发明的单元的每一个是穿孔的，来固有的提供期望的整体透明性。以此方式，宏观的光伏电池具有与它所包含的它本身的基本单元相同的透明性。
根据另一特征，每个基本单元在主平面中的尺寸是10-800微米。
在一种具体的实施方案中，该基底由玻璃基底构成，来制造光伏或者太阳能窗玻璃。
优选该第一层是不透明金属层。这个第一层位于基底侧面上，特别是在基底上直接接触。
附图说明
本发明的其他特征和优点将通过阅读下面的几种非限定性实施例的详细说明，并且参考附图而变得显而易见，其中：
-图1a是根据本发明的一种光伏装置的示意性前视图；
-图1b是图1a的装置的光伏膜的示意性截面图；
-图2a是根据第一正交或者正方形周期性铺设所建立的掩模的示意性前视图；
-图2b是根据第二错列的或者蜂窝周期性铺设所建立的掩模的示意性前视图；
-图3a是根据“纸风车”类型的第一非周期性铺设所建立的掩模的示意性前视图；
-图3b是根据无规类型第二非周期性铺设所建立的掩模的示意性前视图；
-图4表示了第一工序的示意性部分截面图，其用于在基底上制造具有通孔的第一传导层(显示了六个步骤4a-4f)；
-图5表示了第二工序的示意性部分截面图，其用于在基底上制造具有通孔的第一传导层(显示了四个步骤5a-5d)；
-图6表示了第三工序的示意性部分截面图，其用于在基底上制造具有通孔的第一传导层(显示了七个步骤6a-6g)；
-图7表示了另外的工序的示意性部分截面图，其用于在图4-6所示的第一、第二或第三工序之后，沉积第二和第三层(显示了三个步骤7a、7b和7c)；
-图8表示了一种工序的示意性部分截面图，其用于在基底上沉积具有通孔的第一、第二和第三层(显示了五个步骤8a-8e)；
-图9表示了另一种工序的示意性部分截面图，其用于在基底上沉积具有通孔的第一、第二和第三层(显示了七个步骤9a-9g)；
-图10表示了另外的工序的示意性部分截面图，其用于在图4-6所示的第一、第二或第三工序之后，沉积第二和第三层(显示了五个步骤10a-10e)，其中图10更具体的显示了两个相邻的电池之间互连步骤的进行；
-图11表示了一种工序的示意性部分截面图，其用于在基底上沉积具有通孔的第一、第二和第三层(显示了六个步骤11a-11f)，其中图11更具体的显示了在两个相邻电池之间的互连步骤的进行；
-图12a-12k表示了一种工序的示意性透视图，其用于在基底上沉积具有通孔的第一、第二和第三层(显示了八个步骤，图12g是图12f一部分的缩放，和图12k是图12j一部分的缩放)，其中该工序等同于图10，图12a-12k显示了相邻的成对的四个电池；
具体实施方式
参考图1a和1b，根据本发明的一种薄层光伏装置1包含：
-基底2，例如玻璃基底，用于太阳能窗玻璃；和
-光伏膜3，其包含沿着所谓主平面的平面分布的叠加层，并且分成多个单个的和互连的光伏电池30，每个电池30串联或者并联到一个或几个相邻的电池30上，并且与其他相邻的电池绝缘。
参考图1b，该光伏膜3包含下面的连续薄层的叠加：
-第一传导层4，特别是金属类型层，其形成了沉积在基底上的后电触点；
-基于无机材料，特别是基于CIGS的第二光活化层5，其吸收了太阳光谱；
-由透明传导材料制成的第三层6，其形成了前电触点，特别是传导氧化物；和
-任选的在第二和第三层5，6之间的中间薄层7，称作窗口或者“缓冲”层，特别是基于CdS的。
每个电池30包含多个单个的穿孔31，其穿过了第一和第二层4，5，或者第一，第二和第三层4，5，6；这些穿孔31由此确保了电池30的半透明性，该穿孔的区域对于可见光是透明的，和该非穿孔的区域对于可见光是不透明的。
这些穿孔31有利的在每个电池30上根据下面的几何构造来分布：
-每个穿孔31在主平面中的尺寸是10纳米-400微米(这些尺寸对应于在圆形穿孔的情况中它们的直径)；
-每个穿孔31相距最近的相邻的穿孔31的距离是5纳米-400微米；
-位于主平面中的电池30中的穿孔31的总表面，是这个同一主平面中电池30总表面的10-90％。
因此，每个电池30的透明度是10-90％，这取决于在相关的电池30中穿孔31所占的总表面。根据眼睛的分辨能力来选择穿孔31的尺寸和穿孔间的距离，来提供视觉舒适度，以使得人眼分辨电池30中小的穿孔31和看见基本上均匀的表面。
下面的说明书是关于制造这样的光伏装置1的方法，由基底2开始，在其上期望的是沉积光伏膜3，将其分成穿孔的和互连的电池30；可以考虑几个变体。
图4-6显示了三个不同的工序，其允许根据前述几何构造，使用根据印刷方法的掩模8来制造第一穿孔的层4，特别是材料喷射数字印刷，柔版印刷，丝网印刷或者移印类型，所述的掩模8具有被称作主区域81的区域，其定义了穿孔31的正型或负型。
这个掩模8将充当孔版，其将允许在第一层4上根据前述几何构造来产生穿孔31的分布，该掩模8的主区域81定义了：
-正型的穿孔31，换言之，被主区域81遮暗的区域，其精细对应于穿孔31；
-或者负型的穿孔31，换言之，没有被主区域81遮暗的区域，其精细对应于穿孔31；
通过印刷工作，该掩模8可以采用掩蔽材料层例如油墨的形式，形成负型或者正型的穿孔31。
在掩模8形成正型穿孔31的情况中，对于每个电池，该掩模8包括由掩蔽材料制成的多个单个的主区域81，其在每个电池上根据下面的几何构造来分布：
-每个主区域81在主平面中的尺寸是10纳米-400微米(在圆形区域81的情况中，这些尺寸对应于它们的直径)；
-每个主区域81相距最近的相邻的主区域81的距离是5纳米-400微米；
-位于主平面中的电池中的主区域81的总表面是这个同一主平面中电池30的总表面的10-90％。
因此，对于掩模8形成正型穿孔31来说，该掩模8对于每个电池来说处于彼此隔开的多个主区域81的形式(具体如图12a和图2a，2b，3a和3b所示)。
在掩模8形成负型穿孔31的情况中，对于每个电池，该掩模8包括邻接主区域81，其与单个的穿孔83配合，在每个电池上根据下面的几何构造来分布：
-掩模8的每个穿孔83在主平面中的尺寸是10纳米-400微米(在圆形穿孔的情况中，这些尺寸对应于它们的直径)；
-掩模8的每个穿孔83相距最近的相邻的穿孔83的距离是5纳米-400微米；
-位于主平面中的电池中的掩模8的穿孔83的总表面是这个同一主平面中电池的总表面的10-90％。
因此，对于掩模8形成负型穿孔31的情况来说，该掩模8对于每个电池来说处于掩蔽材料的连续层的形式，其中提供了彼此隔开的穿孔83(如图4c中可见)。
在图4所示的第一工序中，提供了基底2(图4a)，然后：
-将光敏树脂层9沉积在基底2上(图4b)；
-将以不透明掩蔽材料层制成的掩模8沉积在该树脂层9上，这个不透明掩模8通过具有上述穿孔83而形成了穿孔31的几何构造的负型孔版(图4c)；
-将树脂9通过施加发光辐射来曝晒，然后化学除去(通过汽提)树脂层9这样的区域，其没有曝光于发光辐射，并且对应于树脂层9被掩模8掩蔽的区域，曝露出基底区域和留下曝晒的树脂90的合适位置的孤岛(图4d)；
-以均匀方式，通过喷涂或者蒸发来沉积第一层4，其覆盖了曝晒的树脂90其余的孤岛和基底2曝露出的区域(图4e)；
-除去曝晒的树脂90其余的孤岛，在基底2上仅仅留下具有掩模8的负型孔31的第一层4(图4f)。
在图5所示的第二工序中，提供了基底2(图5a)，然后：
-将掩模8沉积在基底2上，这个掩模8通过具有上述单个的主区域81，而形成了穿孔31的几何构造的正型孔版(图5b)；
-以均匀方式，通过喷涂或者蒸发来沉积第一层4，其覆盖了掩模8和基底2的曝露(未掩蔽的)区域(图5c)；
-化学除去掩模8，在基底2上仅仅留下具有掩模8的正型孔31的第一层4(图5d)。
在这个第二工序中，掩模8的光学特征不是关键的，换言之，该掩模8可以是或者可以不是不透明。确实的，该掩模8被用于形成用于沉积第一层4的物理屏障，而没有使用曝晒步骤。
在图6所示的第三工序中，提供了基底2(图6a)，然后：
-以均匀方式，通过喷涂或者蒸发来将第一层4沉积在基底2上(图6b)；
-将光敏树脂层9沉积在第一均匀层4上(图6c)；
-将以不透明掩蔽材料层制成的掩模8沉积在该树脂层9上，这个不透明掩模8通过具有单个的主区域81而形成了穿孔31的几何构造的正型孔版(图6d)；
-将树脂9通过穿过在先沉积的掩模8施加发光辐射来曝晒，然后化学除去(通过汽提)树脂层9这样的区域，其没有曝光于发光辐射，并且对应于树脂层9被掩模的主区域81掩蔽的区域，曝露出第一均匀层4的区域和留下曝晒的树脂90的合适位置的孤岛(包围着树脂层9中的穿孔91)(图6e)；
-通过化学雕刻除去第一层4这样的区域，其在曝晒的树脂90的孤岛之间和通过穿孔91曝露出，由此在第一层4中形成通孔，即，穿孔31(图6f)；
-除去第一层4上的曝晒的树脂90的其余的孤岛，在基底2上仅仅留下具有掩模8的正型穿孔31的第一层4(图6g)。
由上述参考图4-6的三个工序任何一个的结尾开始，因此在基底2上获得了第一层4，其具有根据期望的几何构造布置的穿孔31。
为了在这样的第一穿孔的层4上沉积第二和第三层5，6，可以考虑如下来进行，参考图7：
-布置基底2，在其上沉积了具有穿孔31的第一层4(图7a)；
-通过电沉积来将第二层5沉积在第一层4的非穿孔部分上(图7b)，该第一传导层4充当了电极，一旦该第一层4极化和浸入电沉积浴中，其将吸引第二层5的光活化半导体材料，基底2的已经曝露出的非极化区域是通过电沉积来备用的；
-将第三层6通过蒸发来沉积(图7c)。
第三层6的沉积是通过蒸发进行的，由此覆盖整个表面(包括穿孔31)，其不引起损害，因为第三层6是自然透明的，此外，该电沉积步骤确保了第二层5完全包围第一层4，其防止了第三层6与第一层4接触和电池短路。
在前述三个工序使用掩模8的情况中，掩模8仅仅用于在第一层4中产生穿孔31，然后除去它，来进行第二层5通过电沉积的沉积。
但是，可以考虑提供变体，在其中保存了掩模8，并且仅仅在第二和第三层5沉积后，在所述方法结束时除去。
在图8所示的第一变体中，其构成了图5的第二工序的一个变体，提供了基底2(图8a)，然后：
-将掩模8沉积在基底2上，这个掩模8通过具有上述主区域81而形成了穿孔31的几何构造的正型孔版(图8b)；
-以均匀方式，通过喷涂或蒸发沉积第一层4，其覆盖了掩模8和基底2曝露(未掩蔽的)区域(图8c)；
-以均匀方式，通过喷涂或蒸发沉积第二层5，以均匀方式，通过喷涂或蒸发沉积第三层6(图8d)；和
-化学除去掩模8，在基底2上仅仅留下第一，第二和第三层4，5，6，其具有掩模8的正型穿孔31(图8e)。
在图9所示的第二变体中，其构成了图4的第一工序的变体，提供基底2(图9a)，然后：
-将光敏树脂层9沉积在基底2上(图9b)；
-将由不透明掩蔽材料层制成的掩模8沉积在树脂层9上，这个掩模形成了穿孔的几何构造的负型孔版(图9c)；
-将树脂9通过施加发光辐射来曝晒，然后化学除去(通过汽提)树脂层9这样的区域，其没有曝光于发光辐射，并且对应于树脂层9被不透明掩模8掩蔽的区域，曝露出基底的区域和留下曝晒的树脂90合适位置的孤岛(图9d)；
-以均匀方式，通过喷涂或蒸发沉积第一层4，其覆盖了曝晒的树脂90其余的孤岛和基底2曝露出的区域(图9e)；
-以均匀方式，通过喷涂或蒸发沉积第二层5，然后以均匀方式，通过喷涂或蒸发沉积第三层6(图9f)；和
-除去曝晒的树脂90其余的孤岛，在基底2上仅仅留下第一，第二和第三层4，5，6，其具有掩模8的负型穿孔31(图9g)。
在这两种变体中，第三层6没有覆盖穿孔31，因为掩模8是在放置这个第三层6之后被除去的，由此避免了第一和第三层4，6之间的短路。
下面的说明书是关于将光伏膜分成几个电池，和关于两个相邻的电池之间的互连，参考图10-12。
图10和12显示了图7的步骤的一种改进，其聚焦于用于确保两个相邻的电池30之间互连的子步骤，换言之，电池30的第一层4和相邻的电池30的第三层6之间的电连接。
图10a和12c显示了每个基底2，其上沉积了第一层4，并且两个电池30(图10a)或者四个电池30(图12c)被各自的分隔条32隔开。每个分隔条32将电池30的第一层4与相邻电池30的第一层4电隔开。
可以考虑分隔条32的几个实施方案，并且规定分隔条32构成了第一层4中的穿孔的凹槽或者凹口。因此，分隔条32是以与穿孔31相同的方法制造的。
在第一实施方案中，分隔条32是通过直接雕刻制造的，与图3所示的第一工序的方式相同。
在第二实施方案中，分隔条32是由掩模制造的，其具有次区域82，定义了电池之间分隔条32的正型或负型，也就是说：
-要么是如图5和6的第二和第三工序的正型，该次区域82因此处于条82的形式，其界定了电池30；
-或者是如图4中第一工序的负型，该次区域82形成了狭缝，其界定了电池30和其穿过了掩模8的层；
图12a显示了正型掩模8直接施用到基底上(如图5所示的第二工序)，具有主区域81和次区域82。要注意的是该次区域82在四个电池30之间的交叉点是不连接的。
图12b因此显示了将第一层4均匀施用到基底2和掩模8上。
图12c显示了化学除去掩模8，在基底2上仅仅留下具有穿孔31和分隔条32的第一层4的步骤。要注意的是全部电池30的第一层4是电连接的，因为次区域82没有连接，在除去掩模8之后在这些电池30之间留下电触点42。电池30之间的这个电触点42目标是促进第二层5电沉积的步骤，因为它足以通过等价方式来极化全部电池30。
从具有穿孔31和分隔条32的第一层4开始，进行下面的步骤来沉积第二和第三层5，6，同时确保两个电池30之间的互连：
-将第二层5通过电沉积来沉积到第一层4的非穿孔部分上(图10b和图12d)，这个步骤是容易的，因为全部电池的第一层4由于电触点42而电连接在一起的；
-雕刻第一和第二层4，5，来在分隔条32的端部处切割电池30之间的电触点42(图12e)；
-在一个或几个电池30上，沿着相关分隔条32的边缘(图10c，12f和12g中的左边缘)，沿着给定的宽度直接雕刻第二层5(图10c，12f和12g)，特别是根据所谓《雕合》技术的技术，露出电池30的第一层4的条40，这些条40平行于分隔条32(在图12f中，仅仅显示了左边和右边的电池之间的条40，而没有显示上边和下边的电池之间的那些)；
-通过蒸发沉积第三层6(其因此以均匀方式覆盖了第二层5)，露出第一电池30的第一层4的条40，穿孔31和分隔条32(图10d，12h和12i，为了清楚起见，在图12h-12k中第三层6没有显示于穿孔31中)，因此在条40和第三层6之间产生电触点，但是在电池30处具有短路；
-直接雕刻第三层6，特别是根据所谓的《雕合》技术的技术，来切割前述电池30中在它们各自的条40上所建立的短路(图10e，12j和12k)，通过在这个第三层6上雕刻条60，来曝露出电池30的第一层4的一部分的条40(切割同一电池30内的第一和该第三层4，6之间的电触点)，同时保持电池的条40和相邻电池的第三层6之间的电触点，由此建立电池30间的连续连接。
要注意的是，如果第二层5是通过蒸发或喷涂而沉积的(代替图10b和12d所示的通过电沉积来沉积)，则不再需要确保电池30之间的前电触点42。因此在这种情况中，掩模8的次区域82可以连接。
图11显示了图8的步骤的一种改进，聚焦于用于确保两个相邻的电池30之间的互连的子步骤，换言之，电池30的第一层4和相邻电池30的第三层6之间的电连接。
图11a显示了一种基底2，在其上沉积了正型掩模8，具有主区域81和次区域82，并且然后以均匀方式，通过喷涂或蒸发在其上沉积了第一层4。
从图11a的情形开始，进行下面的步骤来沉积第二和第三层5，6，同时确保两个电池30之间的互连：
-以均匀方式，通过喷涂或蒸发沉积第二层5(图11b)；
-以均匀方式，通过喷涂或蒸发沉积第三层6(图11c)；
-化学除去掩模8，在基底2上仅仅留下第一，第二和第三层4，5，6，其具有主区域81的正型穿孔31和次区域82的正型分隔条32(图11d)；
-沿着分隔条32的边缘，沿着给定的宽度(图11e的左边缘)直接雕刻第二和第三层5，6，特别是根据所谓的《雕合》技术的技术，来曝露出第一电池30的第一层4的条41，这个条41平行于分隔条32(图11e)；
-在分隔条32中具有电开关33，其包含了导电部分34(在条41和第二电池30的第三层6之间建立接触)和绝缘部分35(处于两个电池30的第一层4之间，由此在两个电池30之间建立连续的连接)(图11f)。
下面的说明书是关于穿孔31的几何构造，特别是参考图2a，2b，3a和3b。
有利的，穿孔31是在每个电池30表面上根据虚拟的铺设来分布的，该铺设包含多个并置的、无空隙和无超占的基本光伏单元，来定义相应的电池30。该原理因此是定义一个或几个基本图案，定义一个或几个基本单元，其将重复来完全铺设每个电池30，以便通过控制微观水平的透明性(用该基本单元)，来在宏观水平(在电池上)控制透明性。
每个基本单元处于光伏膜3几何部分的形式，其在主平面中的尺寸是15纳米-800微米，被虚拟的框线(图案框线)分隔，并且其上连接有至少一个穿孔，其完全或者部分的排列在所述的框线内(该基本单元的穿孔表面微观定义了电池的穿孔表面)，每个穿孔连接到单一的基本单元上。
每个基本单元具有穿孔的表面，对应于在主平面中连接到该基本单元上的穿孔的表面，其是这个同一主平面中基本单元总表面的10-90％，优选30-70％。
通过用掩模8工作，通过管理上述主区域81的铺设，而管理了该基本单元的铺设。
图2a，2b，3a和3b显示了正型掩模8，其具有圆形主区域81(其他形状当然亦可考虑)，根据预定的铺设分布。
用正型掩模8，掩模8的主区域81是在每个电池30表面上根据虚拟的铺设来分布的，其包含多个并置的、无空隙和无超占的图案，每个图案被虚拟的框线分隔，其上连接有全部或部分的位于所述的框线内的至少一个主区域81。
图案形成了最小的几何元件，其允许如下来以宏观水平构造掩模8：对这个图案施用给定的算法(主要沿着两个方向，对称和旋转进行变换)，同时积分，即，图案应当优选提供与视觉的生理机理最小的相互作用，和构成该光伏装置的最佳的感知均匀性以及最佳视觉舒适度。
此外，重要的是注意下面的定义：掩模8的解析度表征了基本图案的最小尺寸。但是，解析度对于透明性水平或者光伏膜的能量效率没有影响，但是它会影响眼睛感知这个光伏膜透明性的方式，并因此这种解析度构成了视觉舒适或者不适的潜在因素。具体的，解析度干涉了光伏膜的感知均匀性，并且解析度最精细时，均匀性感知越重要。
在进行印刷掩模8的方法中，要注意的是掩模8的解析度仍然向下受限于所用的印刷技术。作为一个例子，如果印刷方法对于绘制图案具有300点/英寸的固有解析度，则它意味着基本印刷点处于至少85微米的量级，以使得这样的印刷方法将不允许绘制小于100微米的图案。因此印刷掩模8的方法固有的解析度自动调节了掩模8的最终解析度。
在图2a所示的掩模8的第一实施方案中，由这样的图案进行了所谓的正交或者正方形周期性铺设的周期性铺设，该图案的组成为中心处于正方形(虚拟的框线)内的同心圆盘(主区域81)；该图案是如下来重复的：沿着平行于该正方形边的轴平移，由此产生根据这两个轴的圆盘队列。
在图2b所示的掩模8的第二实施方案中，由这样的图案进行了所谓的错列的或者蜂窝周期性铺设的周期性铺设，其由中心处于六边形(虚拟的框线)内的同心圆盘(主区域81)组成；该图案是如下来重复的：平行于六边形的边平移，以使得一行(或者一列)的圆盘81以相对于前述行(或列)的那些以错列的方式布置。
为了避免具有会降低该光伏膜的视觉舒适度的周期性图案，可以考虑用非周期性铺设的平面来进行。
在图3a所示的掩模8的第三实施方案中，进行了所谓的“纸风车”非周期性铺设的非周期性铺设。这个铺设是由这样的图案产生的，其包含位于直角三角形(虚拟的框线)内的同心圆盘(主区域81)，其的直角边的比率是2。由英国数学家John Conway发展的“纸风车”铺设是基于通过进行对称、平移和旋转，将所研究的三角形由初始三角形分解成五个相似三角形。
在图3b所示的掩模8的第四实施方案中，进行了无规类型的非周期性铺设。
这种无规铺设构成了上述周期性铺设的一个变体，目的是打破周期性，也就是说，不获得平行的和规律的分布的圆盘行；原理是扰乱圆盘的分布，以使得眼睛不会捕捉到任何规则的结构。
但是，这种无规铺设应当符合一些限制和统计性能。
第一限制在于图案的铺设应当确保恒定的透明性水平，其独立于所考虑的尺寸(当然，除非下降到低于基本间距)。换言之，这种无规铺设不应当导致获得过于明显的透明或不透明区域，以使得整体外观是相对均匀的。
第二限制在于保持两个相邻圆盘81之间的最小距离，以便能够保证第一层4在两个穿孔31之间具有最小宽度来沉积(这取决于掩模8的印刷工艺和/或薄层的沉积工艺的能力)。
通常，可以考虑主区域81的其他形状，不仅是圆盘形状，例如是椭圆、矩形等。使用这些其他形状可能是令人感兴趣的，特别是对于非周期性铺设来说更是如此，这里基本图案的方向是变化的。作为一个例子，在“纸风车”铺设中椭圆形主区域将允许获得更高的透明性水平和通过改变椭圆焦点轴相对于水平的角度，而对图案构成视觉干扰。
此外，可以考虑改变基底上主区域81的尺寸，来提供梯度效应，例如透明性在基底上从底到顶或者从右到左是逐渐增加的。
当然，前述实施例绝非限制性的，并且可以将其他改进和细节带给本发明的光伏装置，而不脱离本发明的范围，这里可以例如产生其他图案形状。

Claims (13)

1.一种制造薄层光伏装置(1)的方法，其包含下面的步骤：
-将光伏膜(3)通过叠加层置于基底(2)上，该叠加层包含至少第一层(4)，其为传导层，形成了后电触点，第二层(5)，其为基于无机材料的光活化层，吸收了太阳光谱，和第三层(6)，其为由透明的传导材料制成的层，形成了前电触点；
-将该光伏膜(3)分成多个单个的和互连的光伏电池(30)，其中每个光伏电池(30)是与一个或几个相邻的多个光伏电池内的光伏电池(30)串联或并联连接的，并且是与多个光伏电池内的其他相邻的光伏电池(30)电绝缘的，
其中所述的方法特征在于，通过放置该光伏膜(3)，排列多个单个的穿孔(31)，其穿过每个光伏电池(30)的光伏膜(3)的至少第一层(4)和第二层(5)，通过根据印刷方法来施用掩模(8)，所述的掩模(8)具有主区域(81)，其定义了所述的穿孔(31)的正型或负型孔版；
并且其中进行下面的步骤：
-依靠掩模(8)将穿孔(31)排列在第一层(4)中；
-将第二层(5)沉积在第一层(4)的非穿孔部分上；
-沉积第三层(6)。
2.根据权利要求1的方法，其中：
-将掩模(8)沉积在基底(2)上，所述的掩模(8)形成了穿孔(31)的正型孔版；
-以均匀方式沉积第一层(4)，其覆盖了掩模(8)和基底(2)的曝露区域。
3.根据权利要求2的方法，其中在第一层(4)沉积之后，除去掩模(8)，在基底(2)上仅仅留下第一层(4)，其具有掩模(8)的正型穿孔(31)。
4.根据权利要求1的方法，其中：
-将第一层(4)均匀地沉积在基底(2)上；
-将光敏树脂层(9)沉积在第一层(4)上；
-将掩模(8)沉积在光敏树脂层(9)上，所述的掩模(8)形成了穿孔(31)的正型孔版；
-通过穿过在先沉积的掩模(8)施加发光辐射，来对光敏树脂层(9)进行曝晒；
-除去光敏树脂层(9)这样的区域，其没有曝光于发光辐射，并且对应于光敏树脂层(9)被掩模(8)掩蔽的区域，曝露出第一层(4)的区域，和留下曝晒的树脂(90)合适位置的孤岛；
-除去第一层(4)在曝晒的树脂(90)的孤岛之间曝露出的区域，由此在所述的第一层(4)中形成通孔(31)；
-除去保留在第一层(4)上的曝晒的树脂(90)的孤岛，在基底(2)上仅仅留下具有掩模(8)的正型穿孔(31)的第一层(4)。
5.根据权利要求1的方法，其中：
-将光敏树脂层(9)沉积在基底(2)上；
-将掩模(8)沉积在光敏树脂层(9)上，所述的掩模(8)形成了穿孔(31)的负型孔版；
-将光敏树脂层(9)通过施加发光辐射来曝晒；
-除去光敏树脂层(9)这样的区域，其没有曝光于发光辐射，并且对应于光敏树脂层(9)被掩模(8)掩蔽的区域，曝露出基底(2)的区域，和留下曝晒的树脂(90)合适位置的孤岛；
-以均匀方式沉积第一层(4)，其覆盖了曝晒的树脂(90)其余的孤岛和基底(2)曝露出的区域。
6.根据权利要求5的方法，其中在第一层(4)沉积之后，除去曝晒的树脂(90)其余的孤岛，在基底(2)上仅仅留下具有掩模(8)的负型穿孔(31)的第一层(4)。
7.根据权利要求1的方法，其中掩模(8)具有次区域(82)，其定义了光伏膜(3)的电池(30)之间的正型或负型分隔条(32)。
8.根据权利要求1的方法，其中该穿孔(1)是以符合下面的几何特征来排列的：
-每个穿孔(31)在主平面中的尺寸是10纳米-400微米，
-每个穿孔(31)相距最近的相邻的穿孔(31)的距离是5纳米-400微米，
-每个光伏电池(30)具有穿孔的表面，对应于位于主平面中的所述的光伏电池(30)的穿孔(31)的表面，其是这个同一主平面中光伏电池(30)的总表面的10-90％。
9.根据权利要求1的方法，其中第一层(4)是不透明金属层。
10.根据权利要求1的方法，其中所述印刷方法是材料喷射数字印刷、柔版印刷、丝网印刷或者移印类型。
11.根据权利要求1的方法，其中通过电沉积将第二层(5)沉积在第一层(4)的非穿孔部分上。
12.根据权利要求1的方法，其中通过蒸发沉积第三层(6)。
13.根据权利要求8的方法，其中所述穿孔的表面是同一主平面中光伏电池(30)的总表面的30-70％。
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