CN108987491A - 具有抗反射涂层的光伏电池 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及光伏电池，其包括具有第一表面和第二表面的透明基板。透明导电氧化物涂层存在于该透明基板的第二表面上方。光伏涂层存在于该透明导电氧化物涂层上方。该光伏电池还包括存在于该透明基板的第一表面上方的抗反射涂层。该抗反射涂层自该透明基板的第一表面起按顺序包括：第一层，其包括一或多种金属氧化物，例如锡酸锌；第二层，其包括一或多种金属氧化物，例如二氧化硅和氧化铝；第三层，其包括一或多种金属氧化物，例如锡酸锌；和第四层，其包括一或多种金属氧化物，例如二氧化硅。
Description
本申请是申请日为2014年3月7日、申请号为201480013913.5、发明名称为“具有抗反射涂层的光伏电池”的中国专利申请的分案申请。
相关申请的交叉引用
本申请要求2013年3月12日提交的美国临时申请No.61/777,329的优先权，其通过引用以其全文并入本文。
1.发明领域
本发明涉及光伏电池，其包括具有其上具有抗反射涂层的第一表面、其上具有透明导电氧化物涂层的第二表面的透明基板和透明导电氧化物涂层上方的光伏涂层。
2.技术考虑
光伏电池(例如太阳能电池)通常包括具有前表面(面向辐射源，例如太阳)和后表面的透明基板。通常在透明基板的后表面上提供以下序列的层且远离该后表面延伸：顶电极、窗口层、吸收层、背电极和背载体。除提供载体外，透明基板还保护堆栈在其后表面上的各层免于可源自例如湿度和机械影响的损害。
太阳能电池的电效率部分取决于实际上向下穿过透明基板后表面上各层的堆栈的入射辐射量。通常，一些百分比的入射辐射自透明基板的前表面或在该表面处反射。当入射辐射在前表面处反射时，可向下穿过层的后堆栈的辐射量减小，且太阳能电池的电效率相应地降低。
期望开发出使得与其透明基板相关的入射辐射的反射减少或最少的光伏电池。将进一步期望这样新开发的光伏电池在操作条件(例如当暴露于天气和磨损时)下维持入射光化辐射的这样的减少或最少的反射。
概述
根据本发明，提供了光伏电池，其包括：(a)透明基板，其包括第一表面和第二表面，其中第一表面和第二表面彼此对置；(b)透明导电氧化物涂层，其存在于透明基板的第二表面上方；(c)光伏涂层，其存在于透明导电氧化物涂层上方，其中透明导电氧化物涂层插人透明基板的第二表面与光伏涂层之间；(d)抗反射涂层，其在透明基板的第一表面上方。抗反射涂层包含：(i)第一层，其包含选自锌氧化物、锆氧化物、锡氧化物、其两者或更多者的组合及其两者或更多者的金属合金氧化物的金属氧化物，其中第一层存在于透明基板的第一主表面上方；(ii)第二层，其包含二氧化硅和任选的氧化铝，其中第二层存在于第一层上方；(iii)第三层，其包含选自锌氧化物、锆氧化物、锡氧化物、其两者或更多者的组合及其两者或更多者的金属合金氧化物的金属氧化物，其中第三层存在于第二层上方；(iv)第四层，其包含二氧化硅和任选的氧化铝，其中第四层存在于第三层上方。
附图简述
图1是根据本发明的光伏电池的代表性剖视图；
图2是根据本发明的另一光伏电池的代表性剖视图；和
图3是包括两个本发明光伏电池的光伏模块的代表性剖视示意性图。
在未按比例的图1-3中，类似的参考符号表示相同的组件及结构特征。
本发明的详细说明
如本文所使用的空间或方向术语(例如“左”、“右”、“内部”、“外部”、“上方”、“下方”等)涉及如附图中所展示的本发明。然而，应理解，本发明可设想多种备选定向，且因此这样的术语不应视为具有限制性。
除非在操作实施例(若存在)中或其中另有指示，否则本说明书及权利要求中所使用的表示成份量、反应条件、处理参数、物理特征、尺寸等的所有数值均应理解为在所有情况下经术语“约”修饰。因此，除非有相反的指示，否则下列说明书及权利要求中所阐释的数值均可根据本发明寻求获得的期望特性而变化。
此外，最起码且并非企图将等同原则的应用限于权利要求的范围，每一数值应至少根据所报告有效数字的数值且通过使用普通舍入技术来解释。此外，本文所公开的所有范围均应理解为涵盖其中所包含的开始及结束范围值以及任何及所有子范围。例如，所述范围“1至10”应视为包含介于(且包含)最小值1与最大值10之间的任何及所有子范围；即，以最小值1或较大值开始且以最大值10或较小值结束的所有子范围，例如，1至3.3、4.7至7.5、5.5至10等。
如本文所使用的术语“在上方形成”、“在上方沉积”、“存在于上方”或“在上方提供”意指于表面上形成、沉积或提供但未必与其直接(或邻接)接触。例如，在基板或基板表面“上方形成”或“存在于其上方”的涂层并不排除存在位于所形成(或所鉴定)涂层与基板间的一或多个相同或不同组成的其他涂层或膜。
如本文所使用的术语“插人”及相关术语(例如“插入......之间”)意指存在或定位于一或两个元件(例如层)之间，但未必与其直接接触(或邻接)，所鉴定元件(例如层)插入其间。
如本文所使用的术语“可见光区”及相关术语(例如“可见光”)意指具有介于380nm至780nm范围内的波长的电磁辐射。
如本文所使用的术语“光化辐射”意指能够在材料中产生响应(例如但不限于产生光伏涂层)以产生电的电磁辐射。
如本文所使用的术语“红外光区”及相关术语(例如“红外辐射”)意指具有介于大于780nm至100,000nm范围内的波长的电磁辐射。
术语“紫外光区”及相关术语(例如“紫外辐射”)意指具有介于100nm至小于380nm范围内的波长的电磁能。
本文中所提及的所有文件(例如但不限于已颁布专利及专利申请)应视为其全文均“通过引用并人本文中”。
除非清楚且明确地限于一个指示物，否则如本文所使用的冠词“一(a、an)”及“该”包含多个指示物。
如本文所使用的术语“透明”意指具有在期望波长范围(例如可见光)内大于0％至100％的透射率。如本文所使用的术语“半透明”意指允许电磁辐射(例如可见光)透射但使该电磁辐射扩散或散射。如本文所使用的术语“不透明”意指具有在期望波长范围(例如可见光)内基本上为0％(例如0％)的透射率。
根据一些实施方式且参考附图的图1，本发明的光伏电池1包括包含相对于彼此对置的第一表面14与第二表面17的透明基板11。透明基板11的第一表面14可面向光化辐射源47的对面或面向光化辐射源47。光化辐射源可选自当穿过本发明的光伏电池时产生电的人工电磁辐射源和/或天然电磁辐射源。光化辐射源可选自其的人工电磁辐射源的实例包括但不限于电灯(例如白炽灯、荧光灯、发光二极管)和稀有气体灯(例如氙气灯)。天然电磁辐射源的实例包括但不限于直接太阳能辐射、反射太阳能辐射和/或放大太阳能辐射。
光伏电池1进一步包括存在(或定位)于透明基板11的第二表面17上方的透明导电氧化物涂层20。透明导电氧化物涂层20可邻接透明基板11的第二表面17。
光伏电池1进一步包括存在于透明导电氧化物涂层20上方的光伏涂层23，以使得透明导电氧化物涂层20插人透明基板11的第二表面17与光伏涂层23之间。光伏涂层23可邻接透明导电氧化物涂层20。
本发明的光伏电池可进一步包括定位(或存在)于光伏涂层上方的背电极。非限制性参考图1，光伏电池1包括定位于光伏涂层23上方的背电极26。背电极26与光伏涂层23可彼此邻接。本发明光伏电池的背电极进一步详细阐述于下文中。
本发明的光伏电池可另外包括定位(或存在)于背电极上方的背基板。非限制性参考图1，光伏电池1进一步包括定位于背电极26上方的背基板29。背基板29与背电极26可彼此邻接。本发明光伏电池的背基板进一步详细阐述于下文中。
本发明的光伏电池包括存在于透明基板的第一表面上方的抗反射涂层。非限制性参考图1，光伏电池1进一步包括定位于透明基板11的第一表面14上方的抗反射涂层32。抗反射涂层32包含包括选自以下物质的金属氧化物的第一层35:锌氧化物、锆氧化物、锡氧化物、其两者或更多者的组合及其两者或更多者的金属合金氧化物。第一层35存在于透明基板11的第一表面14上方。第一层35与第一表面14可彼此邻接。
进一步参考图1，抗反射涂层32包含包括二氧化硅和任选的氧化铝的第二层38。第二层38存在于抗反射涂层32的第一层35上方。抗反射涂层32的第二层38与第一层35可彼此邻接。
进一步参考图1，抗反射涂层32包含包括选自以下各项的金属氧化物的第三层41:锌氧化物、锆氧化物、锡氧化物、其两者或更多者的组合及其两者或更多者的金属合金氧化物。第三层41存在于抗反射涂层32的第二层38上方。抗反射涂层32的第三层41与第二层38可彼此邻接。
进一步参考图1，抗反射涂层32包含包括二氧化硅和任选的氧化铝的第四层44。第四层44存在于抗反射涂层32的第三层41上方。抗反射涂层32的第四层44与第三层41可彼此邻接。
本发明光伏电池的透明基板可包括或由例如但不限于以下材料制造：有机聚合物，例如热塑性、热固性或弹性聚合物材料；玻璃，例如无机玻璃；陶瓷；其两者或更多者的组合、复合物或混合物。适宜材料的其他实例包括但不限于塑料基板(例如丙烯酸类聚合物，例如聚丙烯酸酯；聚甲基丙烯酸烷基酯，例如聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸乙酯、聚甲基丙烯酸丙酯等；聚氨酯；聚碳酸酯；聚对苯二甲酸烷基酯，例如聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚对苯二甲酸丙二酯、聚对苯二甲酸丁二酯等；含有聚氧硅烷的聚合物；或用于制备这些材料的任何单体的共聚物或其任何混合物)；陶瓷基板；玻璃基板；或上述任一者的混合物或组合。
透明基板可包括常规钠钙硅酸盐玻璃、硼硅酸盐玻璃或含铅玻璃。玻璃可为透明玻璃。“透明玻璃”意指无色或无色彩玻璃。备选地，玻璃可为有色或彩色玻璃。玻璃可为退火或热处理玻璃。如本文所使用的术语“热处理”意指回火、弯曲、热强化或层压。玻璃可具有任何类型(例如常规浮法玻璃)，且可为具有任何光学特性(例如任何值的可见光透射率、紫外光透射率、红外光透射率和/或总太阳能透射率)的任何组成。透明基板可选自例如浮法透明玻璃或可为有色或彩色玻璃。尽管并不限于本发明，但是适用于透明基板的玻璃的实例阐述于美国专利No.4,746,347；4,792,536；5,030,593；5,030,594；5,240,886；5,385,872；5,393,593中。透明基板可具有任何期望尺寸，例如长度、宽度、形状或厚度。对于一些实施方式，透明基板可为大于0mm至10mm厚，例如1mm至10mm厚或1mm至5mm厚，或小于4mm厚，例如3mm至3.5mm厚或3.2mm厚。此外，对于一些实施方式，透明基板可具有任何期望形状，例如平坦、弯曲、抛物线形等。
透明基板可在550纳米(nm)的参考波长及3.2mm的参考厚度下具有高可见光透射率。“高可见光透射率”意指在550nm下在3.2mm的参考厚度下透明基板的可见光透射率大于或等于85％，例如大于或等于87％，例如大于或等于90％，例如大于或等于91％，例如大于或等于92％，例如大于或等于93％，例如大于或等于95％。透明基板可选自其的玻璃的其他非限制性实例包括但不限于公开于美国专利No.5,030,593和5,030,594中的那些。透明基板可选自其的玻璃的非限制性实例包括但不限于PV、GL-GL-35TM、CLEAR及玻璃，其均可商购自Pittsburgh,Pa的PPGIndustries公司。
抗反射涂层的第一和第三层各自独立地包括选自以下各项的金属氧化物：锌氧化物、锆氧化物、锡氧化物、其两者或更多者的组合(或混合物)及其两者或更多者的金属合金氧化物。抗反射涂层的第一和第三层可各自独立地包括锌氧化物、锡氧化物、其组合及其金属合金氧化物。抗反射涂层的第一和第三层可各自独立地包括锌/锡合金氧化物或锌/锡氧化物混合物(或组合)。锌/锡合金氧化物可自锌和锡的阴极由磁控溅镀真空沉积来获得，该阴极可包括10Wt.％至90wt.％的量的锌和90wt.％至10wt.％的量的锡，其中重量％在每一情形下基于存在于阴极中的锌和锡的总重量计。抗反射涂层的第一和第三层可各自独立地包含包括10wt.％至90wt.％的量的锌和90wt.％至10wt.％的量的锡的锌/锡合金氧化物，其中重量％在每一情形下基于存在于层中的锌和锡的总重量计。
对于一些实施方式，抗反射涂层的第一和第三层各自独立地包括呈锡酸锌形式的锌和锡的金属合金氧化物。如本文所使用的术语“锡酸锌”意指由下式(I)表示的材料或组合物：
式(I)
ZnxSn1-xO2-x
参考式(I)，下标x在大于0至小于1的范围内变化。例如，下标x可大于0且可以是大于0至小于1间的任何分数或小数。出于非限制性说明的目的，当x＝2/3时，则式1为Zn2/ 3Sn1/304/3，对于一些实施方式其阐述为“Zn2Sn04”。对于一些实施方式，抗反射涂层的第一和第三层各自独立地包含括一或多种如由式(I)表示的形式的锡酸锌。
抗反射涂层的第二和第四层各自独立地包括二氧化硅和任选的氧化铝。抗反射涂层的第二和第四层可各自独立地包括大于0wt.％至小于或等于100wt.％的量的二氧化硅。抗反射涂层的第二和第四层可各自独立地包括：1wt.％至99wt.％的氧化铝和99wt.％至1wt.％的二氧化硅；或5wt.％至95wt.％的氧化铝和95wt.％至5wt.％的二氧化硅；或10wt.％至90wt.％的氧化铝和90wt.％至10wt.％的二氧化硅；或15wt.％至90wt.％的氧化铝和85wt.％至10wt.％的二氧化硅；或50wt.％至75wt.％的氧化铝和50wt.％至25wt.％的二氧化硅；或50wt.％至70wt.％的氧化铝和50wt.％至30wt.％的二氧化硅；或70wt.％至90wt.％的氧化铝和30wt.％至10wt.％的二氧化硅；或75wt.％至85wt.％的氧化铝和25wt.％至15wt.％的二氧化硅，例如88wt.％氧化铝和12wt.％二氧化硅；或65wt.％至75wt.％的氧化铝和35wt.％至25wt.％的二氧化硅，例如70wt.％氧化铝和30wt.％二氧化硅；或60wt.％至小于75wt.％的氧化铝和大于25wt.％至40wt.％的二氧化硅。根据一些实施方式，抗反射涂层的第二和第四层各自独立地包括40wt.％至15wt.％的氧化铝和60wt.％至85wt.％的二氧化硅，例如85wt.％的二氧化硅和15wt.％的氧化铝。
抗反射涂层的第二和第四层可各自独立地包括二氧化硅与氧化铝的组合。抗反射涂层的第二和第四层可各自独立地由以下各项来溅镀：两个阴极，例如一个由硅构成且一个由铝构成；或含有硅和铝二者的单一阴极。对于一些实施方式，抗反射涂层的第二和第四层中二氧化硅和氧化铝的组合可在每一情形下独立地由下式(II)表示，
式(II)
SiyAl1-yO1.5+y/2,
参考式(II)，下标y可自大于0至小于1变化。
在光伏电池的示例性抗反射涂层中，第一层包含锡酸锌；第二层包含二氧化硅和氧化铝；第三层包含锡酸锌；且第四层包含二氧化硅。
在光伏电池的抗反射涂层的另一些实例中，第一层由锡酸锌组成；第二层由二氧化硅和氧化铝组成；第三层由锡酸锌组成；且第四层由二氧化硅组成。
光伏电池的抗反射涂层的第二层可在各情形下基于第三层的总重量计包括70重量％至95重量％的量的二氧化硅和5重量％至30重量％的量的氧化铝。
光伏电池的抗反射涂层的第二层(若需要)在各情形下基于第三层的总重量计由70重量％至95重量％的量的二氧化硅和5重量％至30重量％的量的氧化铝组成。
对于光伏电池的抗反射涂层，并根据一些示例性实施方式：第一层具有15nm至22nm、例如18.5nm的厚度；第二层具有22nm至33nm、例如27nm的厚度；第三层具有95nm至143nm、例如119nm的厚度；且第四层具有75nm至115nm、例如93nm的厚度。
根据本发明的另一些实施方式，对于光伏电池的抗反射涂层：第二层厚度与第一层厚度的比率为1:1至2:1，例如1.46:1；第三层厚度与第一层厚度的比率为6:1至7:1，例如6.43:1；且第四层厚度与第一层厚度的比率为4.5:1至5.5:1，例如5.14:1。
本发明光伏电池的抗反射涂层可由溅镀真空沉积形成。对于另一些实施方式，抗反射涂层的各层独立地由溅镀真空沉积形成。本发明光伏电池的抗反射涂层可由磁控溅镀真空沉积形成。对于一些另外的实施方式，抗反射涂层的各层独立地由磁控溅镀真空沉积形成。抗反射涂层的各层的溅镀真空沉积(例如磁控溅镀真空沉积)可使用一或多个阴极(或靶)实施，如本文先前所述。
本发明光伏电池的抗反射涂层提供了期望物理特性，包括但不限于：耐湿性，例如根据IEC 61215的要求，在85％相对湿度下在85℃下通过湿度测试达1年；耐冻融性，例如通过60个冻融循环；耐硫酸性，例如根据EN 1096-2所测定；和耐磨性，例如根据EN 1096-2所测定。
本发明光伏电池的透明导电氧化物涂层可包括至少一层，其中透明导电氧化物涂层的每一层独立地包括：硅的氧化物、氮化物、碳化物和碳氧化物中的至少一者；铝的氧化物、氮化物、碳化物和碳氧化物中的至少一者；锆的氧化物、氮化物、碳化物和碳氧化物中的至少一者；锡的氧化物、氮化物、碳化物和碳氧化物中的至少一者；铟的氧化物、氮化物、碳化物和碳氧化物中的至少一者；其两者或更多者的组合。
对于一些实施方式，光伏电池的透明导电氧化物涂层中的至少一层包括铟锡氧化物和/或氧化锡。
光伏电池的透明导电氧化物涂层可包括：包括铟锡氧化物和/或氧化锡的第一层；包括氧化锡的第二层。透明导电氧化物涂层的包括铟锡氧化物和/或氧化锡的第一层可插人透明基板与包括氧化锡的第二层之间。对于一些实施方式，透明导电氧化物涂层的包括铟锡氧化物和/或氧化锡的第一层邻接透明基板的第二表面，且包括氧化锡的第二层邻接包括铟锡氧化物和/或氧化锡的第一层。
非限制性参考图式的图2，光伏电池3的透明导电氧化物层20包括第一层50和第二层53。第一层50插入第二层53与透明基板11的第二表面17之间。第一层50具有低于第二层53的电阻率，且相应地第二层53具有高于第一层50的电阻率。对于一些实施方式，第一层50包括铟锡氧化物和/或氧化锡，且第二层53包括氧化锡。根据另一些实施方式，第一层50包括氧化锡，且第二层53包括氧化锡。对于一些实施方式，第一层50邻接透明基板11的第二表面17，且第一层50与第二层53彼此邻接。根据一些实施方式，透明导电氧化物层20的第一层50具有250纳米至1250纳米的厚度，且透明导电氧化物层20的第二层53具有50纳米至250纳米的厚度。
透明导电氧化物层的每一层可包括一或多种掺杂物。掺杂物的实例包括但不限于氟、锑、镍、铝、镓和/或硼。
透明导电氧化物涂层可通过化学气相沉积方法来形成。透明导电氧化物涂层的每一层可独立地通过一或多种化学气相沉积方法来形成。可使用的化学气相沉积(CVD)方法的实例包括但不限于燃烧CVD、电浆辅助CVD、远程电浆辅助CVD和激光辅助CVD。对于一些实施方式，CVD工艺可使用适宜前体材料来实施，例如单丁基三氯化锡、氢氧化铟、三氯化铟、羧酸铟(例如苯甲酸铟)和用于形成氟掺杂物的三氟乙酸。
透明导电氧化物层的每一层可独立地具有以下厚度：50纳米(nm)至3000nm，或100nm至2500nm，或200nm至2000nm，或这些所列举较低和较高值的任何组合。
本发明光伏电池的光伏涂层可包括至少一种包括以下物质的层：碲化镉；硫化镉；任选的进一步包括镓、硒和硫中的至少一者的铜和铟的合金；及其两者或更多者的组合。对于一些实施方式，铜和铟的合金包括：以基于合金的总重量计0至50重量％的量存在的镓；以基于合金的总重量计0至50重量％的量存在的硒和硫的总量，其中硒与硫的重量比为0:1至1:0。对于一些实施方式，铜和铟的合金为铜-铟-镓-联硒化物(CIGS)。
光伏涂层的每一层可独立地具有以下厚度：10纳米(nm)至6000nm，或50nm至5500nm，或100nm至5000nm，或这些所列举较低和较高值的任何组合。
光伏涂层可包含包括n型材料的第一层和包括p型材料的第二层。包括n型材料的第一层可插人透明导电氧化物涂层与包括p型材料的第二层之间。(光伏涂层的)包括n型材料的第一层与透明导电氧化物涂层彼此邻接，且包括p型材料的第二层与包括n型材料的第一层可彼此邻接。
出于非限制性说明的目的并参考图2，光伏电池3的光伏涂层23包含包括n型材料的第一层56和包括p型材料的第二层59。第一层56插人透明导电氧化物层20与第二层59之间。第一层56可插入透明导电氧化物涂层20的第二层53与第二层59之间。对于一些实施方式，光伏涂层23的第一层56可邻接透明导电氧化物涂层20，且对于另一些实施方式邻接透明导电氧化物涂层20的第二层53。光伏涂层23的第二层59与第一层56可彼此邻接。第一层56可具有10纳米(nm)至200nm的厚度，且第二层59可具有300nm至4000nm的厚度。根据另一些实施方式，第一层56为任选层，且具有0nm至200nm的厚度。
根据一些实施方式，包括光伏涂层23的n型材料的第一层53包括硫化镉。包括光伏涂层23的p型材料的第二层59可包括碲化镉和/或铜-铟-镓-联硒化物(CIGS)。对于一些实施方式，光伏涂层23的第二层59基本上由作为p型材料的碲化镉构成。
光伏涂层可包括至少一个包括硅的层。光伏涂层的硅可包括非晶硅、单晶硅、多晶硅及其两者或更多者的组合。
对于本发明的一些实施方式，光伏涂层可包括至少一个包括多晶硅的层。出于非限制性说明的目的并参考图1，光伏涂层23由包括多晶硅的单一层限定。
本发明的光伏电池可进一步包括背电极，例如背电极26，如本文先前所述。背电极可由任何可支撑(或携载)由光伏电池产生的光伏电流的材料制造。背电极可由一或多种可支撑(或携载)由具有最小电阻损失的光伏电池产生的光伏电流的材料构成。背电极可包括导电材料，例如但不限于一或多种导电金属、一或多种导电金属氧化物、一或多种导电有机聚合物、一或多种导电碳材料、一或多种导电无机玻璃，及其两者或更多者的组合。
对于背电极，导电金属的实例包括但不限于铝、钼、钨、钒、铑、铌、铬、钽、钛、钢、镍、铂、银、金、其两者或更多者的合金(例如KOVAR镍-钴铁合金)和/或其两者或更多者的组合。可与背电极一起使用或用于形成背电极的导电金属氧化物的实例包括但不限于氧化锡、氮化钛、氧化锡、氟掺杂的氧化锡、经掺杂的氧化锌、铝掺杂的氧化锌、镓掺杂的氧化锌、硼掺杂的氧化锌、铟-锌氧化物，及其两者或更多者的组合。导电碳材料的实例包括但不限于金属-炭黑填充的氧化物、石墨-炭黑填充的氧化物、炭黑-炭黑填充的氧化物、超导炭黑填充的氧化物、及其两者或更多者的组合。可与背电极一起使用或用于形成背电极的导电有机聚合物的实例包括但不限于有机聚合物组合物，其包括至少足以使有机聚合物组合物导电的量的导电添加剂，例如导电颜料，例如导电炭黑和/或导电碳纳米管。可与背电极一起使用或用于形成背电极的导电无机玻璃的实例包括但不限于具有导电金属纳人其中和/或以一或多层施加在其至少一个表面上的无机玻璃，其中导电金属选自本文先前所述的那些。
本发明的光伏电池可进一步包括背基板，例如背基板29，如本文先前所述。背基板可选自一或多种制造透明基板(例如透明基板11)的材料，如本文先前所述。对于一些实施方式，背基板由非透明材料制造，例如但不限于非透明有机聚合物、金属、金属合金、非透明无机玻璃及其两者或更多者的组合。可制造背基板的有机聚合物的另外的实例包括但不限于氨基甲酸酯聚合物、(甲基)丙烯酸类聚合物、氟聚合物、聚苯并咪唑、聚酰亚胺、聚四氟乙烯、聚醚醚酮、聚酰胺-酰亚胺、聚苯乙烯、交联聚苯乙烯、聚酯、聚碳酸酯、聚烯烃(例如聚乙烯、聚丙烯和乙烯与丙烯的共聚物)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯、聚四氟乙烯、尼龙6,6、乙酸丁酸纤维素、乙酸纤维素、硬聚氯乙烯、塑化的聚氯乙烯(plasticized vinyl)及其两者或更多者的组合。对于一些实施方式，可制造背载体的金属的实例包括但不限于：黑色金属，例如不锈钢和/或铁；铜；铝；钛；及其两者或更多者的组合。
透明导电氧化物涂层20、光伏涂层23和背电极26可在透明基板11的第二表面17上形成，且通过插入背基板29与背电极26之间的包括一或多个夹子(未展示)和/或粘合剂(未展示)的框架保持背基板29与背电极26接触。粘合剂可包括一或多层，且可选自本领域公认的粘合剂，例如但不限于硅粘合剂。粘合剂材料的实例包括但不限于乙烯乙酸乙烯酯(EVA)、硅酮、硅胶、环氧化物、聚二甲基硅氧烷(PDMS)、RTV硅酮橡胶、聚乙烯醇缩丁醛(PVB)、热塑性聚氨酯(TPU)、聚碳酸酯、丙烯酸类弹性物、氟聚合物、氨基甲酸酯材料及其两者或更多者的组合。硅酮粘合剂的另外的实例包括但不限于Q型硅酮、倍半硅氧烷、D型硅酮和/或M型硅酮。
透明导电氧化物涂层与透明基板的第二表面可彼此邻接，且本发明的光伏电池可不含介于透明导电氧化物涂层与透明基板的第二表面之间的一或多层，例如一或多个粘合层。
对于另一些实施方式，背电极26、光伏涂层23和透明导电氧化物涂层20在背基板29上形成，且通过插人透明基板11的第二表面17与透明导电氧化物涂层20之间的包括一或多个夹子(未展示)和/或粘合剂(未展示)的框架保持透明基板11与透明导电氧化物涂层20接触。对于这样的实施例，粘合剂经选择以使其不吸收(或仅吸收最少的)可由光伏电池转换成电流的电磁辐射。粘合剂的实例包含本文先前所列举的那些类别和实例。
本发明还涉及包括本发明的两个或更多个光伏电池的光伏组件或模块。对于光伏组件或模块，其每一光伏电池电连接至其至少另一个光伏电池。对于本发明光伏组件的一些实施方式，至少一个第一光伏电池通过至少一个电连接器连接至第二光伏电池，该电连接器与以下各项电接触：(i)第一光伏电池的背电极；(ii)第二光伏电池的透明导电氧化物涂层。
出于非限制性说明的目的并参考图3，光伏模块4包括根据本发明的两个光伏电池1(a)及1(b)。光伏电池1(a)(其可称为第一光伏电池)与光伏电池1(b)(其可称为第二光伏电池)彼此电连接。进一步非限制性参考图3，通过与其电接触的导电连接器62将光伏电池1(a)的背电极26电连接至光伏电池1(b)的透明金属氧化物涂层20。
与不包括本发明抗反射涂层的相当的光伏电池相比，本发明的光伏电池具有减少的因反射所致的入射光损失。出于非限制性说明的目的，相当的光伏电池(其不包括本发明的抗反射涂层)具有入射太阳光的至少4％、例如4％至10％的反射损失。出于进一步非限制性说明的目的，根据本发明的光伏电池具有入射太阳光的以下反射损失：小于4％，例如小于3％、或小于2％、或小于1％、或小于0.5％、或小于0.25％、或小于0.1％。
本领域技术人员将容易地了解，可在不背离上述描述中所公开的概念下对本发明作出修改。因此，本文详细阐述的具体实施方式仅仅是说明性的而非限制本发明的范围，该范围是附加的权利要求和其任何和全部等价物所给出的全范围(full breadth)。
Claims (17)
1.一种光伏电池，其包括：
(a)包含第一表面和第二表面的透明基板，其中所述第一表面与所述第二表面彼此对置；
(b)透明导电氧化物涂层，其存在于所述透明基板的所述第二表面上方；
(c)光伏涂层，其存在于所述透明导电氧化物涂层上方，所述透明导电氧化物涂层插入所述透明基板的第二表面与所述光伏涂层之间；
(d)抗反射涂层，其在所述透明基板的所述第一表面上方，其中所述抗反射涂层包括，
(i)第一层，其包含选自以下的金属氧化物：锌氧化物、锆氧化物、锡氧化物、它们中两者或更多者的组合及它们中两者或更多者的金属合金氧化物，所述第一层存在于所述透明基板的所述第一表面上方，
(ii)第二层，其包含二氧化硅和任选的氧化铝，所述第二层存在于所述第一层上方，
(iii)第三层，其包含选自以下的金属氧化物：锌氧化物、锆氧化物、锡氧化物、它们中两者或更多者的组合及它们中两者或更多者的金属合金氧化物，所述第三层存在于所述第二层上方，和
(iv)第四层，其包含二氧化硅和任选的氧化铝，所述第四层存在于所述第三层上方。
2.如权利要求1所述的光伏电池，其中对于所述抗反射涂层，
所述第一层包含锡酸锌，
所述第二层包含二氧化硅和氧化铝，
所述第三层包含锡酸锌，和
所述第四层包含二氧化硅。
3.如权利要求2所述的光伏电池，其中对于所述抗反射涂层，
所述第二层包含在各情形下基于所述第三层总重量计70重量％至95重量％的量的二氧化硅和5重量％至30重量％的量的氧化铝。
4.如权利要求1所述的光伏电池，其中对于所述抗反射涂层，
所述第一层具有15nm至22nm的厚度，
所述第二层具有22nm至33nm的厚度，
所述第三层具有95nm至143nm的厚度，和
所述第四层具有75nm至115nm的厚度。
5.如权利要求1所述的光伏电池，其中对于所述抗反射涂层，
所述第二层厚度与所述第一层厚度的比率为1:1至2:1，
所述第三层厚度与所述第一层厚度的比率为6:1至7:1，和
所述第四层厚度与所述第一层厚度的比率为4.5:1至5.5:1。
6.如权利要求1所述的光伏电池，其中所述抗反射涂层由所述第一层、所述第二层、所述第三层和所述第四层组成，且
所述第一层由锡酸锌组成，
所述第二层由二氧化硅和氧化铝组成，
所述第三层由锡酸锌组成，和
所述第四层由二氧化硅组成。
7.如权利要求1所述的光伏电池，其中所述抗反射涂层由溅镀真空沉积形成。
8.如权利要求1所述的光伏电池，其中所述透明导电氧化物涂层包含至少一层，其中所述透明导电氧化物涂层的各层独立地包含：硅的氧化物、氮化物、碳化物和碳氧化物中的至少一者；铝的氧化物、氮化物、碳化物和碳氧化物中的至少一者；锆的氧化物、氮化物、碳化物和碳氧化物中的至少一者；锡的氧化物、氮化物、碳化物和碳氧化物中的至少一者；铟的氧化物、氮化物、碳化物和碳氧化物中的至少一者；其两者或更多者的组合。
9.如权利要求8所述的光伏电池，其中所述透明导电氧化物涂层包含含有铟锡氧化物和氧化锡中至少一者的第一层，和包含氧化锡的第二层，其中包含铟锡氧化物和氧化锡中至少一者的所述第一层插人所述透明基板与包含氧化锡的所述第二层之间。
10.如权利要求1所述的光伏电池，其中所述透明导电氧化物涂层由化学气相沉积形成。
11.如权利要求1所述的光伏电池，其中所述光伏涂层包含含有n型材料的第一层，和包含p型材料的第二层，其中包括所述n型材料的所述第一层插人所述透明导电氧化物涂层与包含所述p型材料的所述第二层之间。
12.如权利要求11所述的光伏电池，其中包含所述n型材料的所述第一层包括硫化镉，和包含所述p型材料的所述第二层包括碲化镉。
13.如权利要求1所述的光伏电池，其中所述光伏涂层包含含有硅的至少一层。
14.如权利要求13所述的光伏电池，其中所述光伏涂层包含含有多晶硅的至少一层。
15.如权利要求1所述的光伏电池，其中所述透明基板包括有机聚合物、无机玻璃及其组合。
16.如权利要求1所述的光伏电池，其进一步包含背电极，所述背电极位于所述光伏涂层上方。
17.如权利要求16所述的光伏电池，其进一步包含背基板，所述背基板位于所述背电极上方。
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