DE102009006719A1 - Thin film solar cell - Google Patents
Thin film solar cell Download PDFInfo
- Publication number
- DE102009006719A1 DE102009006719A1 DE102009006719A DE102009006719A DE102009006719A1 DE 102009006719 A1 DE102009006719 A1 DE 102009006719A1 DE 102009006719 A DE102009006719 A DE 102009006719A DE 102009006719 A DE102009006719 A DE 102009006719A DE 102009006719 A1 DE102009006719 A1 DE 102009006719A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- layer
- solar cell
- thin
- film solar
- cell according
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
- 239000010409 thin film Substances 0.000 title claims abstract description 35
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 43
- 238000004049 embossing Methods 0.000 claims abstract description 33
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 32
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 claims abstract description 24
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims abstract description 9
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims abstract description 8
- 238000003980 solgel method Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 23
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 claims description 15
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 claims description 15
- 238000001723 curing Methods 0.000 claims description 14
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 12
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 12
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 11
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N zinc oxide Inorganic materials [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 10
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- -1 gadolimium Chemical compound 0.000 claims description 9
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 6
- 239000002241 glass-ceramic Substances 0.000 claims description 6
- 229910001887 tin oxide Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 6
- 239000011701 zinc Substances 0.000 claims description 6
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000011575 calcium Substances 0.000 claims description 5
- 239000000470 constituent Substances 0.000 claims description 5
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 claims description 5
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 5
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 5
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 claims description 5
- XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N tin dioxide Chemical compound O=[Sn]=O XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 4
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 claims description 4
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 claims description 4
- AMWRITDGCCNYAT-UHFFFAOYSA-L hydroxy(oxo)manganese;manganese Chemical compound [Mn].O[Mn]=O.O[Mn]=O AMWRITDGCCNYAT-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 4
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 claims description 4
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Inorganic materials [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Mg+2] AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 125000000391 vinyl group Chemical group [H]C([*])=C([H])[H] 0.000 claims description 4
- 125000003903 2-propenyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])=C([H])[H] 0.000 claims description 3
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 claims description 3
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-M methacrylate group Chemical group C(C(=C)C)(=O)[O-] CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 3
- RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);zirconium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[Zr+4] RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 3
- 150000003606 tin compounds Chemical class 0.000 claims description 3
- 229920002554 vinyl polymer Polymers 0.000 claims description 3
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N Calcium oxide Chemical compound [Ca]=O ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 2
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N ZrO2 Inorganic materials O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- JKWMSGQKBLHBQQ-UHFFFAOYSA-N diboron trioxide Chemical compound O=BOB=O JKWMSGQKBLHBQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 238000003618 dip coating Methods 0.000 claims description 2
- CMIHHWBVHJVIGI-UHFFFAOYSA-N gadolinium(iii) oxide Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Gd+3].[Gd+3] CMIHHWBVHJVIGI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- YBMRDBCBODYGJE-UHFFFAOYSA-N germanium dioxide Chemical compound O=[Ge]=O YBMRDBCBODYGJE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- CJNBYAVZURUTKZ-UHFFFAOYSA-N hafnium(iv) oxide Chemical compound O=[Hf]=O CJNBYAVZURUTKZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 claims description 2
- MRELNEQAGSRDBK-UHFFFAOYSA-N lanthanum(3+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[La+3].[La+3] MRELNEQAGSRDBK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000011572 manganese Substances 0.000 claims description 2
- HFLAMWCKUFHSAZ-UHFFFAOYSA-N niobium dioxide Chemical compound O=[Nb]=O HFLAMWCKUFHSAZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- KCTAWXVAICEBSD-UHFFFAOYSA-N prop-2-enoyloxy prop-2-eneperoxoate Chemical group C=CC(=O)OOOC(=O)C=C KCTAWXVAICEBSD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- FKTOIHSPIPYAPE-UHFFFAOYSA-N samarium(iii) oxide Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Sm+3].[Sm+3] FKTOIHSPIPYAPE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 claims description 2
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 238000005507 spraying Methods 0.000 claims description 2
- 229910002076 stabilized zirconia Inorganic materials 0.000 claims description 2
- LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N silicon monoxide Chemical compound [Si-]#[O+] LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 claims 2
- VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N yttrium atom Chemical compound [Y] VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 claims 1
- 229910052772 Samarium Inorganic materials 0.000 claims 1
- 229910006404 SnO 2 Inorganic materials 0.000 claims 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 claims 1
- ZMIGMASIKSOYAM-UHFFFAOYSA-N cerium Chemical compound [Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce] ZMIGMASIKSOYAM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 125000005843 halogen group Chemical group 0.000 claims 1
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 claims 1
- FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N lanthanum atom Chemical compound [La] FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 claims 1
- 150000003961 organosilicon compounds Chemical class 0.000 claims 1
- 238000000016 photochemical curing Methods 0.000 claims 1
- 238000006068 polycondensation reaction Methods 0.000 claims 1
- KZUNJOHGWZRPMI-UHFFFAOYSA-N samarium atom Chemical compound [Sm] KZUNJOHGWZRPMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 238000001029 thermal curing Methods 0.000 claims 1
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 claims 1
- 229910001928 zirconium oxide Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 abstract description 150
- 239000002346 layers by function Substances 0.000 abstract description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 15
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 14
- 108010025899 gelatin film Proteins 0.000 description 10
- 239000000463 material Substances 0.000 description 8
- 239000003973 paint Substances 0.000 description 8
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 6
- XDLMVUHYZWKMMD-UHFFFAOYSA-N 3-trimethoxysilylpropyl 2-methylprop-2-enoate Chemical compound CO[Si](OC)(OC)CCCOC(=O)C(C)=C XDLMVUHYZWKMMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000010408 film Substances 0.000 description 5
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 4
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 4
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 4
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-N Methacrylic acid Chemical compound CC(=C)C(O)=O CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- XBDQKXXYIPTUBI-UHFFFAOYSA-N Propionic acid Chemical class CCC(O)=O XBDQKXXYIPTUBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N Tetraethyl orthosilicate Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)OCC BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 3
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 3
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 3
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 3
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 3
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 3
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 description 3
- MARUHZGHZWCEQU-UHFFFAOYSA-N 5-phenyl-2h-tetrazole Chemical compound C1=CC=CC=C1C1=NNN=N1 MARUHZGHZWCEQU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-M Acetate Chemical compound CC([O-])=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 description 2
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BDAHDQGVJHDLHQ-UHFFFAOYSA-N [2-(1-hydroxycyclohexyl)phenyl]-phenylmethanone Chemical compound C=1C=CC=C(C(=O)C=2C=CC=CC=2)C=1C1(O)CCCCC1 BDAHDQGVJHDLHQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- YRKCREAYFQTBPV-UHFFFAOYSA-N acetylacetone Chemical compound CC(=O)CC(C)=O YRKCREAYFQTBPV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 2
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-M acrylate group Chemical group C(C=C)(=O)[O-] NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- 238000000149 argon plasma sintering Methods 0.000 description 2
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 2
- TZCXTZWJZNENPQ-UHFFFAOYSA-L barium sulfate Chemical compound [Ba+2].[O-]S([O-])(=O)=O TZCXTZWJZNENPQ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- RWCCWEUUXYIKHB-UHFFFAOYSA-N benzophenone Chemical compound C=1C=CC=CC=1C(=O)C1=CC=CC=C1 RWCCWEUUXYIKHB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000012965 benzophenone Substances 0.000 description 2
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000002296 dynamic light scattering Methods 0.000 description 2
- FWDBOZPQNFPOLF-UHFFFAOYSA-N ethenyl(triethoxy)silane Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)C=C FWDBOZPQNFPOLF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 125000001495 ethyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 2
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 125000002496 methyl group Chemical group [H]C([H])([H])* 0.000 description 2
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 2
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 2
- 125000001997 phenyl group Chemical group [H]C1=C([H])C([H])=C(*)C([H])=C1[H] 0.000 description 2
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 2
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 2
- XPGAWFIWCWKDDL-UHFFFAOYSA-N propan-1-olate;zirconium(4+) Chemical compound [Zr+4].CCC[O-].CCC[O-].CCC[O-].CCC[O-] XPGAWFIWCWKDDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000007761 roller coating Methods 0.000 description 2
- 150000004756 silanes Chemical class 0.000 description 2
- 229920002379 silicone rubber Polymers 0.000 description 2
- 239000004945 silicone rubber Substances 0.000 description 2
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 2
- 239000012703 sol-gel precursor Substances 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 2
- JOXIMZWYDAKGHI-UHFFFAOYSA-N toluene-4-sulfonic acid Chemical compound CC1=CC=C(S(O)(=O)=O)C=C1 JOXIMZWYDAKGHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 2
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 2
- GPPXJZIENCGNKB-UHFFFAOYSA-N vanadium Chemical compound [V]#[V] GPPXJZIENCGNKB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QNODIIQQMGDSEF-UHFFFAOYSA-N (1-hydroxycyclohexyl)-phenylmethanone Chemical compound C=1C=CC=CC=1C(=O)C1(O)CCCCC1 QNODIIQQMGDSEF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WYTZZXDRDKSJID-UHFFFAOYSA-N (3-aminopropyl)triethoxysilane Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)CCCN WYTZZXDRDKSJID-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MCTWTZJPVLRJOU-UHFFFAOYSA-N 1-methyl-1H-imidazole Chemical compound CN1C=CN=C1 MCTWTZJPVLRJOU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VOBUAPTXJKMNCT-UHFFFAOYSA-N 1-prop-2-enoyloxyhexyl prop-2-enoate Chemical compound CCCCCC(OC(=O)C=C)OC(=O)C=C VOBUAPTXJKMNCT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SMZOUWXMTYCWNB-UHFFFAOYSA-N 2-(2-methoxy-5-methylphenyl)ethanamine Chemical compound COC1=CC=C(C)C=C1CCN SMZOUWXMTYCWNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CLLLODNOQBVIMS-UHFFFAOYSA-N 2-(2-methoxyethoxy)acetic acid Chemical compound COCCOCC(O)=O CLLLODNOQBVIMS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FALRKNHUBBKYCC-UHFFFAOYSA-N 2-(chloromethyl)pyridine-3-carbonitrile Chemical compound ClCC1=NC=CC=C1C#N FALRKNHUBBKYCC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HZAXFHJVJLSVMW-UHFFFAOYSA-N 2-Aminoethan-1-ol Chemical compound NCCO HZAXFHJVJLSVMW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 2-Propenoic acid Natural products OC(=O)C=C NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LTHJXDSHSVNJKG-UHFFFAOYSA-N 2-[2-[2-[2-(2-methylprop-2-enoyloxy)ethoxy]ethoxy]ethoxy]ethyl 2-methylprop-2-enoate Chemical compound CC(=C)C(=O)OCCOCCOCCOCCOC(=O)C(C)=C LTHJXDSHSVNJKG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- URDOJQUSEUXVRP-UHFFFAOYSA-N 3-triethoxysilylpropyl 2-methylprop-2-enoate Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)CCCOC(=O)C(C)=C URDOJQUSEUXVRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SJECZPVISLOESU-UHFFFAOYSA-N 3-trimethoxysilylpropan-1-amine Chemical compound CO[Si](OC)(OC)CCCN SJECZPVISLOESU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XVZXOLOFWKSDSR-UHFFFAOYSA-N Cc1cc(C)c([C]=O)c(C)c1 Chemical group Cc1cc(C)c([C]=O)c(C)c1 XVZXOLOFWKSDSR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XBDQKXXYIPTUBI-UHFFFAOYSA-M Propionate Chemical compound CCC([O-])=O XBDQKXXYIPTUBI-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229910004205 SiNX Inorganic materials 0.000 description 1
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical compound [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GSEJCLTVZPLZKY-UHFFFAOYSA-N Triethanolamine Chemical compound OCCN(CCO)CCO GSEJCLTVZPLZKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DAKWPKUUDNSNPN-UHFFFAOYSA-N Trimethylolpropane triacrylate Chemical compound C=CC(=O)OCC(CC)(COC(=O)C=C)COC(=O)C=C DAKWPKUUDNSNPN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KTSFMFGEAAANTF-UHFFFAOYSA-N [Cu].[Se].[Se].[In] Chemical compound [Cu].[Se].[Se].[In] KTSFMFGEAAANTF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 150000001242 acetic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 150000004703 alkoxides Chemical class 0.000 description 1
- 229910021486 amorphous silicon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052787 antimony Inorganic materials 0.000 description 1
- WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N antimony atom Chemical compound [Sb] WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002585 base Substances 0.000 description 1
- 125000000484 butyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 150000001735 carboxylic acids Chemical class 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 125000002091 cationic group Chemical group 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 1
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000008139 complexing agent Substances 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 238000003851 corona treatment Methods 0.000 description 1
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- ZBCBWPMODOFKDW-UHFFFAOYSA-N diethanolamine Chemical compound OCCNCCO ZBCBWPMODOFKDW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000002009 diols Chemical class 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000013013 elastic material Substances 0.000 description 1
- 125000003700 epoxy group Chemical group 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- XYIBRDXRRQCHLP-UHFFFAOYSA-N ethyl acetoacetate Chemical compound CCOC(=O)CC(C)=O XYIBRDXRRQCHLP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 1
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 1
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000004820 halides Chemical group 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 150000004679 hydroxides Chemical class 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012690 ionic polymerization Methods 0.000 description 1
- 239000004922 lacquer Substances 0.000 description 1
- 235000021190 leftovers Nutrition 0.000 description 1
- 239000003446 ligand Substances 0.000 description 1
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 description 1
- 239000012702 metal oxide precursor Substances 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010955 niobium Substances 0.000 description 1
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012454 non-polar solvent Substances 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 150000007524 organic acids Chemical class 0.000 description 1
- UWJJYHHHVWZFEP-UHFFFAOYSA-N pentane-1,1-diol Chemical compound CCCCC(O)O UWJJYHHHVWZFEP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000058 polyacrylate Polymers 0.000 description 1
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920000307 polymer substrate Polymers 0.000 description 1
- 235000019260 propionic acid Nutrition 0.000 description 1
- 125000001436 propyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- IUVKMZGDUIUOCP-BTNSXGMBSA-N quinbolone Chemical compound O([C@H]1CC[C@H]2[C@H]3[C@@H]([C@]4(C=CC(=O)C=C4CC3)C)CC[C@@]21C)C1=CCCC1 IUVKMZGDUIUOCP-BTNSXGMBSA-N 0.000 description 1
- 238000010526 radical polymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- FZHAPNGMFPVSLP-UHFFFAOYSA-N silanamine Chemical class [SiH3]N FZHAPNGMFPVSLP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000077 silane Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000235 small-angle X-ray scattering Methods 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 229940014800 succinic anhydride Drugs 0.000 description 1
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 1
- 239000011135 tin Substances 0.000 description 1
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 description 1
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- AVYKQOAMZCAHRG-UHFFFAOYSA-N triethoxy(3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8-tridecafluorooctyl)silane Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)CCC(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)F AVYKQOAMZCAHRG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MLXDKRSDUJLNAB-UHFFFAOYSA-N triethoxy(3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,9,9,10,10,10-heptadecafluorodecyl)silane Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)CCC(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)F MLXDKRSDUJLNAB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UMFJXASDGBJDEB-UHFFFAOYSA-N triethoxy(prop-2-enyl)silane Chemical compound CCO[Si](CC=C)(OCC)OCC UMFJXASDGBJDEB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JXUKBNICSRJFAP-UHFFFAOYSA-N triethoxy-[3-(oxiran-2-ylmethoxy)propyl]silane Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)CCCOCC1CO1 JXUKBNICSRJFAP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BPSIOYPQMFLKFR-UHFFFAOYSA-N trimethoxy-[3-(oxiran-2-ylmethoxy)propyl]silane Chemical compound CO[Si](OC)(OC)CCCOCC1CO1 BPSIOYPQMFLKFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 1
- 238000010626 work up procedure Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/02—Details
- H01L31/0236—Special surface textures
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/02—Details
- H01L31/0236—Special surface textures
- H01L31/02366—Special surface textures of the substrate or of a layer on the substrate, e.g. textured ITO/glass substrate or superstrate, textured polymer layer on glass substrate
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/0248—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies
- H01L31/036—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their crystalline structure or particular orientation of the crystalline planes
- H01L31/0392—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their crystalline structure or particular orientation of the crystalline planes including thin films deposited on metallic or insulating substrates ; characterised by specific substrate materials or substrate features or by the presence of intermediate layers, e.g. barrier layers, on the substrate
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/0248—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies
- H01L31/036—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their crystalline structure or particular orientation of the crystalline planes
- H01L31/0392—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their crystalline structure or particular orientation of the crystalline planes including thin films deposited on metallic or insulating substrates ; characterised by specific substrate materials or substrate features or by the presence of intermediate layers, e.g. barrier layers, on the substrate
- H01L31/03923—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their crystalline structure or particular orientation of the crystalline planes including thin films deposited on metallic or insulating substrates ; characterised by specific substrate materials or substrate features or by the presence of intermediate layers, e.g. barrier layers, on the substrate including AIBIIICVI compound materials, e.g. CIS, CIGS
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/541—CuInSe2 material PV cells
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Abstract
Eine Dünnschichtsolarzelle weist ein transparentes Substrat (1) auf, auf das eine strukturierte Schicht (2) mit einem durch Erhöhungen und/oder Vertiefungen gebildeten periodischen Muster (10) aufgebracht ist, auf die nacheinander mehrere Schichten, einschließlich einer Frontelektrodenschicht (3),ggf. einer Pufferschicht, wenigstens einer Halbleiterschicht (4) und einer Rückelektrodenschicht (12) abgeschieden werden. In Sonderfällen können eine oder mehrere weitere Funktionsschichten, wie bspw. eine Diffusionsbarriere, ober- oder unterhalb der strukturierten Schicht abgeschieden werden. Die strukturierte Schicht (2) wird durch Prägen oder Drucken einer Schicht gebildet, die nach dem Sol-Gel-Verfahren hergestellt ist. Die strukturierte Schicht (21) weist eine Brechzahl auf, die größer als die Brechzahl des Substrats (1) und höchstens so groß wie die Brechzahl der Frontelektrodenschicht (3) ist. Der Abstand (a) zwischen den Erhöhungen und/oder Vertiefungen benachbarter periodischer Muster (10) liegt im Submikrometer-Bereich.A thin-film solar cell has a transparent substrate (1) on which a structured layer (2) with a periodic pattern (10) formed by elevations and / or depressions is applied, onto which successively several layers, including a front electrode layer (3), if necessary , a buffer layer, at least one semiconductor layer (4) and a back electrode layer (12) are deposited. In special cases, one or more further functional layers, such as, for example, a diffusion barrier, can be deposited above or below the structured layer. The patterned layer (2) is formed by embossing or printing a layer made by the sol-gel method. The structured layer (21) has a refractive index which is greater than the refractive index of the substrate (1) and at most as large as the refractive index of the front electrode layer (3). The distance (a) between the elevations and / or depressions of adjacent periodic patterns (10) is in the submicrometer range.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Dünnschichtsolarzelle nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Verfahren zu deren Herstellung.The The invention relates to a thin film solar cell after The preamble of claim 1 and a method for the production thereof.
Dünnschichtsolarzellen bzw. dünne Solarzellen basierend auf einer Siliziumhalbleiterschicht kommen nicht ohne lichtstreuende Maßnahmen aus, da Silizium ein indirekter Halbleiter ist und eine Mindestschichtdicke im Bereich mehrerer 100 μm für eine vollständige Lichtabsorption benötigt.thin Film solar Cells or thin Solar cells come based on a silicon semiconductor layer not without light-scattering measures because silicon is an indirect semiconductor and has a minimum layer thickness in the range of several 100 μm for a complete absorption of light needed.
Auf der anderen Seite spielen Dünnschichtsolarzellen basierend auf einer Verbundhalbleiter-Schicht, wie II-VI-Halbleiter (bspw. Cadmium-Tellurid) oder I-III-VI2-Halbleiter (bspw. Kupfer-Indium-Diselenid) aufgrund ihres hohen Wirkungsgrades eine immer größer werdende Rolle. Da sie direkte Halbleiter sind, sind sie in der Lage, Licht bereits mit einer Schichtdicke von wenigen μm vollständig zu absorbieren. Materialeinsparungen, insbesondere risikoreiche Elemente, wie bspw. Indium und eine Reduktion der Kosten werden jedoch auch für Verbundhalbleiter-Schichten immer wichtiger.On the other hand, thin film solar cells based on a compound semiconductor layer such as II-VI semiconductor (eg cadmium telluride) or I-III-VI 2 semiconductor (eg copper indium diselenide) always play due to their high efficiency increasing role. Because they are direct semiconductors, they are able to completely absorb light already with a layer thickness of a few μm. However, material savings, in particular high-risk elements such as, for example, indium and a reduction in costs are becoming increasingly important for compound semiconductor layers.
Um den Weg des Lichts in der Halbleiterschicht zu verlängern und so den Wirkungsgrad zu erhöhen bzw. die Halbleiterschicht dünner ausbilden zu können, werden sog. „light-trapping”-Konzepte eingesetzt, welche die optische Weglänge erhöhen. Das beinhaltet verschiedene Maßnahmen, wie bspw. das Einbringen einer zusätzlichen Reflektorschicht an der Solarzellenrückseite, eine Strukturierung der Frontelektrode bzw. lichtzugewandten Oberfläche der Halbleiterschicht bzw. Strukturierung der Rückelektrodenschicht. Vorteilhaft ist die Erreichung einer Strukturierung über eine Zwischenschicht gegenüber der direkten Strukturierung von Funktionsschichten, wie bspw. direktes Ätzen der Frontelektrode, da so die Struktur unabhängig von weiteren Funktionen bei gleichzeitig höherem Freiheitsgrad realisiert werden kann.Around to extend the path of light in the semiconductor layer and so to increase the efficiency or the semiconductor layer thinner to be able to train are used so-called "light-trapping" concepts, which the optical path length increase. The involves various measures such as, for example, the introduction of an additional reflector layer the solar cell back, a structuring of the front electrode or light-facing surface of Semiconductor layer or structuring of the back electrode layer. Advantageous is the achievement of a structuring over an intermediate layer opposite the direct structuring of functional layers, such as direct etching of the Front electrode, as the structure is independent of other functions at the same time higher Degree of freedom can be realized.
Dazu ist aus Journal of Non-Cystralline Solids 218 (1997) 391–394 eine Dünnschichtsolarzelle gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bekannt.To is from Journal of Non-Cystralline Solids 218 (1997) 391-394 a Thin-film solar cell according to the preamble of claim 1.
Dabei wird auf ein Substrat aus Glas nach dem Sol-Gel-Verfahren eine Schicht aus Kieselsäure(SiO2)-Gel aufgebracht, in die ein periodisches Muster geprägt wird, um eine strukturierte Schicht zu erhalten, die ein Textur-Templat für die darauf z. B. durch Abscheidung aus der Gasphase, Sputtern oder dergleichen abgeschiedenen Schichten bildet, um schließlich die Reflektorschicht mit der strukturierten Oberfläche zu versehen. Als Muster werden in dieser Literaturstelle Pyramiden mit einer Periode, d. h. mit einem Abstand benachbarter Pyramidenspitzen von 10 μm beschrieben. Über die gezielte Wahl der Periodenlänge im μm-Bereich und das Aspektverhältnis wird eine geometrisch optimierte Lichtfallenstruktur erzeugt, welche die Ausbeute der Dünnschichtsolarzelle erhöhen soll.In this case, a layer of silica (SiO 2 ) gel is applied to a substrate made of glass by the sol-gel method, in which a periodic pattern is embossed to obtain a patterned layer containing a texture template for the z , B. deposited by deposition from the gas phase, sputtering or the like deposited layers, to finally provide the reflector layer with the structured surface. As a pattern pyramids are described in this reference with a period, ie with a distance of adjacent pyramid peaks of 10 microns. The targeted selection of the period length in the micron range and the aspect ratio produces a geometrically optimized light trap structure which is intended to increase the yield of the thin-film solar cell.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Stromsammlung und damit den Wirkungsgrad von Solarzellen wesentlich zu erhöhen.task The invention is the power collection and thus the efficiency of solar cells to increase substantially.
Dies wird erfindungsgemäß für Solarzellen (mit Superstratkonfiguration) dadurch erreicht, dass die strukturierte Schicht eine Brechzahl aufweist, die größer ist als die Brechzahl des Substrats und höchstens so groß wie die Brechzahl der Frontelektrodenschicht, die auf der strukturierten Schicht abgeschieden ist, ferner dadurch, dass die Periode, also der Abstand zwischen den Erhöhungen und/oder Vertiefungen benachbarter periodischer Muster im Submikrometer-Bereich liegt.This is inventively for solar cells (with Superstrate configuration) achieved by the fact that the structured Layer has a refractive index which is greater than the refractive index of Substrate and at most as big as the refractive index of the front electrode layer on the structured Layer is deposited, further characterized in that the period, ie the distance between the elevations and / or depressions of adjacent periodic patterns in the submicrometer range.
In besonderen Ausführungsformen können ober- oder unterhalb der strukturierten Schicht eine oder mehrere Funktionsschichten, wie bspw. eine Diffusionsbarriere, abgeschieden sein.In particular embodiments can or below the structured layer one or more functional layers, such as a diffusion barrier, be deposited.
Je nach der Brechzahl des Substrats und der Brechzahl der Frontelektrodenschicht beträgt die Brechzahl der strukturierten Schicht zwischen 1,3 und 2, vorzugsweise 1,4 bis 1,9 und insbesondere 1,6 bis 1,8.ever according to the refractive index of the substrate and the refractive index of the front electrode layer is the refractive index of the structured layer is between 1.3 and 2, preferably 1.4 to 1.9 and especially 1.6 to 1.8.
Das transparente Substrat kann flexibel oder steif sein. Es kann dazu aus Glas, Glaskeramik oder einem transparenten Polymer, z. B. Polyimid bestehen.The transparent substrate can be flexible or stiff. It can do that glass, glass-ceramic or a transparent polymer, e.g. B. polyimide consist.
Die Frontelektrodenschicht kann ein transparentes, elektrisch leitfähiges Metalloxid, wie Zink- oder Zinn-Oxid sein. Sie kann jedoch auch durch eine hoch dotierte Teilschicht an der dem Substrat zugewandten Seite der Halbleiterschicht gebildet sein.The Front electrode layer may be a transparent, electrically conductive metal oxide, such as zinc or tin oxide. However, it can also go through a high doped sub-layer on the substrate-facing side of the semiconductor layer be formed.
In Sonderfällen kann eine Diffusionsbarriere, wie beispielsweise Siliziumnitrid (SiNx), oder eine bzw. mehrere andere Funktionsschichten unter- oder oberhalb der strukturierten Schicht aufgebracht werden. In diesem Fall wird die Brechzahl entsprechend angepasst.In special cases may be a diffusion barrier, such as silicon nitride (SiNx), or one or more other functional layers. or applied above the structured layer. In In this case, the refractive index is adjusted accordingly.
Bei der erfindungsgemäßen Solarzelle werden auf das mit der strukturierten Schicht versehene Substrat nacheinander mehrere Schichten abgeschieden, insbesondere eine Frontelektrodenschicht, eine Halbleiterschicht und eine Rückelektrodenschicht. Dabei können noch weitere Schichten vorgesehen sein, beispielsweise eine Pufferschicht, eine weitere Halbleiterschicht und/oder die erwähnte Diffusionsbarriere. Auch können die Schichten aus Teilschichten zusammengesetzt sein, beispielsweise die Rückelektrodenschicht aus einer transparenten, elektrisch leitfähigen Teilschicht und einer reflektierenden Teilschicht. Auch kann die Rückelektrodenschicht durch eine Teilschicht, insbesondere eine hochdotierte, elektrisch leitende Teilschicht der Halbleiterschicht gebildet sein.In the case of the solar cell according to the invention, a plurality of layers are deposited in succession on the substrate provided with the structured layer, in particular a front electrode layer, a semiconductor layer and a back electrode layer. In this case, further layers may be provided, for example a buffer layer, a further semiconductor layer and / or the mentioned diffusion barrier. The layers may also be composed of partial layers, for example the back electrode layer consisting of a transparent, electrically conductive sub-layer and a reflective sub-layer. The back electrode layer may also be formed by a partial layer, in particular a highly doped, electrically conductive partial layer of the semiconductor layer.
Wenn das Substrat aus Glas oder Glaskeramik mit einer Brechzahl von etwa 1,5 besteht und die Frontelektrodenschicht aus einem Metalloxid, wie Zink- oder Zinn-Oxid mit einer Brechzahl von 1,9 bis 2,0 wird erfindungsgemäß die Brechzahl der strukturierten Schicht auf 1,6 bis 1,8, insbesondere ca. 1,7 eingestellt.If the substrate of glass or glass ceramic with a refractive index of about 1.5 and the front electrode layer is made of a metal oxide, such as zinc or tin oxide with a refractive index of 1.9 to 2.0 According to the invention, the refractive index the structured layer to 1.6 to 1.8, in particular about 1.7 set.
Insbesondere bei Glas- und Glaskeramik kann die strukturierte Schicht zugleich eine Diffusionsbarriere darstellen, die eine Diffusion von Alkali aus dem Glas in die Dünnschichtsolarzelle verhindert.Especially in the case of glass and glass ceramics, the structured layer can simultaneously represent a diffusion barrier, which is a diffusion of alkali the glass into the thin-film solar cell prevented.
Wie festgestellt werden konnte, tritt bei den bekannten Solarzellen beim Lichteinfall eine Reflektion des Lichts an der der Frontelektrodenschicht zugewandten Seite des Substrats auf. Diese Reflektion wird erfindungsgemäß reduziert, wodurch eine signifikante Steigerung des Solarzellenwirkungsgrades erreicht wird.As could be found occurs in the known solar cells In the case of light, a reflection of the light at the front electrode layer facing side of the substrate. This reflection is reduced according to the invention, whereby a significant increase in the solar cell efficiency is achieved.
Durch die Periode des Musters und Beschaffenheit der strukturierten Schicht, die erfindungsgemäß im Submikrometer-Bereich liegt, wird das durch das Substrat einfallende Licht in einem größeren Raumwinkel gebeugt.By the period of the pattern and texture of the structured layer, which is according to the invention in the submicrometer range is the light incident through the substrate in a larger solid angle bent.
Vorzugsweise beträgt die Periode des Musters der strukturierten Schicht weniger als 800 nm, insbesondere 100 bis 300 nm.Preferably is the period of the structured layer pattern is less than 800 nm, in particular 100 to 300 nm.
Das Aspektverhältnis, also das Verhältnis aus der Höhe der Erhöhungen bzw. der Tiefe der Vertiefungen des Musters zu deren Abstand voneinander beträgt vorzugsweise 0,01 bis 2, insbesondere 0,1 bis 0,6. Das heißt, das Muster ist relativ flach, um das Licht in einem flachen Winkel zu beugen.The Aspect ratio So the relationship the height the raises or the depth of the depressions of the pattern at their distance from each other is preferably 0.01 to 2, in particular 0.1 to 0.6. That is, that Pattern is relatively flat to the light at a shallow angle too bow.
Die mittlere Schichtdicke der strukturierten Schicht kann 0,05 bis 20 μm, insbesondere 0,1 bis 1,0 μm betragen.The average layer thickness of the structured layer may be 0.05 to 20 microns, in particular 0.1 to 1.0 μm be.
Auf das periodische Muster der strukturierten Schicht im Submikrometer-Bereich sind vorzugsweise durch Erhöhungen und/oder Vertiefungen gebildete periodische Überstrukturen aufmoduliert, die eine Periode, also einen Abstand zwischen den Erhöhungen und/oder Vertiefungen von mehr als 1 μm, insbesondere 5 bis 20 μm aufweisen. Durch die aufmodulierten Überstrukturen der strukturierten Schicht wird eine zusätzliche Lichtstreuung erreicht. Das Aspektverhältnis der Überstrukturen kann ebenfalls 0,01 bis 2, insbesondere 0,1 bis 0,5 betragen.On the periodic pattern of the structured layer in the submicrometer range are preferably by elevations modulated and / or recesses formed periodic superstructures, the one period, ie a distance between the elevations and / or Wells of more than 1 μm, in particular 5 to 20 microns exhibit. Due to the modulated superstructures of the structured Layer will be an extra Light scattering achieved. The aspect ratio of the superstructures may also be 0.01 to 2, in particular 0.1 to 0.5.
Die periodischen Muster im Submikrometer-, also Nanometer-Bereich und/oder die aufmodulierten periodischen Überstrukturen sind vorzugsweise isotrop, also richtungsunabhängig ausgebildet. Dazu können die periodischen Muster im Submikrometer-Bereich und/oder die aufmodulierten periodischen Überstrukturen durch Kreuzgitter, Mottenaugen, Pyramiden oder invertierte Pyramiden gebildet sein.The periodic patterns in the submicrometer, ie nanometer range and / or the modulated periodic superstructures are preferably isotropic, that is formed direction independent. These can be the periodic patterns in the submicrometer range and / or the modulated periodic superstructures through cross lattices, moth eyes, pyramids or inverted pyramids be formed.
Die strukturierte Schicht kann aus Siliziumdioxid bestehen und transparente Metalloxide enthalten. Das Siliziumdioxid kann in amorpher oder hybridpolymerer Form vorliegen, also organische Restbestandteile aufweisen. Organische Restbestandteile können z. B. Methyl, Ethyl oder Phenyl-Gruppen sein. Ferner kann die Schicht Polysiloxane enthalten oder deren Zersetzungsprodukte.The structured layer may consist of silicon dioxide and transparent Contain metal oxides. The silica can be in amorphous or hybrid polymer form, ie organic residual constituents exhibit. Organic residues can z. Methyl, ethyl or Be phenyl groups. Furthermore, the layer may contain polysiloxanes or their decomposition products.
Die transparenten Metalloxide liegen in der Schicht vorzugsweise als amorphe, teilkristalline oder kristalline Nanopartikel vor, welche eingebunden in ein amorphes SiO2- bzw. mit organischen Restbestandteilen funktionalisiertes SiO2-Netzwerk sind. Eine typische Partikel- bzw. Kristallitgröße der Metalloxide ist 0,5–100 nm, bevorzugt 1 bis 50 nm, besonders bevorzugt 2–20 nm.The transparent metal oxides are preferably present in the layer as amorphous, semicrystalline or crystalline nanoparticles which are bound in an amorphous SiO 2 or SiO 2 network functionalized with organic radical constituents. A typical particle or crystallite size of the metal oxides is 0.5-100 nm, preferably 1 to 50 nm, particularly preferably 2-20 nm.
Die transparenten Metalloxide können Titandioxid (TiO2), Zirkondioxid (ZrO2), Nioboxid (NbO2), Manganoxid (MnO2, Mn2O3) Hafniumoxid (HfO2), Germaniumoxid (GeO2), Calcium- bzw. Magnesium- bzw. Yttrium-stabilisiertes Zirkondioxid, Aluminiumoxid (Al2O3), Zinkoxid (ZnO), Zinnoxid (SuO2), Gadoliniumoxid (Gd2O3), Samariumoxid (Sm2O3), Lanthanoxid (La2O3), Magnesiumoxid (MgO), Calciumoxid (CaO) und/oder Boroxid (B2O3) sein. Das Zinkoxid kann dabei Indium-, Antimon- oder Aluminium dotiertes Zinkoxid sein.The transparent metal oxides may include titanium dioxide (TiO 2 ), zirconium dioxide (ZrO 2 ), niobium oxide (NbO 2 ), manganese oxide (MnO 2 , Mn 2 O 3 ), hafnium oxide (HfO 2 ), germanium oxide (GeO 2 ), calcium or magnesium. or yttrium-stabilized zirconia, alumina (Al 2 O 3 ), zinc oxide (ZnO), tin oxide (SuO 2 ), gadolinium oxide (Gd 2 O 3 ), samarium oxide (Sm 2 O 3 ), lanthanum oxide (La 2 O 3 ), Magnesium oxide (MgO), calcium oxide (CaO) and / or boron oxide (B 2 O 3 ). The zinc oxide may be indium, antimony or aluminum doped zinc oxide.
Mit diesen Metalloxiden kann die Brechzahl der strukturierten Schicht exakt eingestellt werden. So beträgt die Brechzahl von Titanoxid in der Anatase-Kristallmodifikation beispielsweise 2,54.With These metal oxides can the refractive index of the structured layer be set exactly. So is the refractive index of titanium oxide for example 2.54 in the anatase crystal modification.
Die strukturierte Schicht wird nach dem Sol-Gel-Verfahren aus hydrolisier- und kondensierbaren Silizium- und gegebenenfalls Titan-, Zirkon-, Niob-, Aluminium-, Zink-, Germanium-, Magnesium-, Calcium- und Zinn-Verbindungen der allgemeinen Formeln SiORxR'y, TiORxXy, ZrORxXy, NbORxXy, AlORxXy, ZnORxXy, GeORxXy MgORxXy, CaORxXy und/oder SnORxXy hergestellt, worin 0 Sauerstoff und R und R' gleiche oder unterschiedliche organische Reste darstellen oder R' Wasserstoff ist, X ein Halogenid, vorzugsweise Chlor, ist und x und y zusammen die Anzahl der Restvalenzen bilden, wobei z. B. bei Si die Anzahl der Valenzen insgesamt 4 beträgt. Organische Reste können beispielsweise Methyl, Ethyl, Phenyl, Propyl, Butyl sein.The structured layer is prepared by the sol-gel process from hydrolysed and condensable silicon and optionally titanium, zirconium, niobium, Aluminum, zinc, germanium, magnesium, calcium and tin compounds the general formulas SiORxR'y, TiORxXy, ZrORxXy, NbORxXy, AlORxXy, ZnORxXy, GeORxXy MgORxXy, CaORxXy and / or SnOR x X y wherein O is oxygen and R and R 'are the same or different organic radicals or R 'is hydrogen, X is a halide, preferably Chlorine, and x and y together form the number of residual valences, where z. B. in Si, the total number of valences is 4. organic Leftovers can for example, methyl, ethyl, phenyl, propyl, butyl.
Für die Siliziumalkoholatvorstufen SiORxR'y werden weiterhin Verbindungen eingesetzt, worin 0 Sauerstoff und R und R' gleiche oder unterschiedliche organische Reste sind, welche teilweise thermische bzw. photochemisch über eine radikalische und oder ionische Polymerisationsreaktion vernetzt werden können. Organisch vernetzbare Gruppen sind z. B. 3-Glycidoxypropyl, 3-Methacryloxypropyl, Allyl und Vinyl. Besonders bevorzugt sind hierbei Verbindungen wie 3-Glycidoxypropyltrimethoxysilan, 3-Methacryloxypropyltrimethoxysilan, 3-Glycidoxypropyltriethoxysilan, 3-Methacryloxypropyltriethoxysilan, Allyltriethoxysilan, Vinyltriethoxysilan.For the silicon alcoholate precursors SiORxR'y become furthermore used compounds in which 0 is oxygen and R and R 'same or are different organic radicals which are partially thermal or photochemically via crosslinked a radical and or ionic polymerization reaction can be. Organically crosslinkable groups are z. 3-glycidoxypropyl, 3-methacryloxypropyl, Allyl and vinyl. Particular preference is given to compounds such as 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane, 3-glycidoxypropyltriethoxysilane, 3-methacryloxypropyltriethoxysilane, allyltriethoxysilane, Vinyltriethoxysilane.
Als Haftvermittler zum Substrat können der einen Lack bildenden Formulierung, mit der die strukturierte Schicht gebildet wird, Aminosilane wie beispielsweise 3-Aminopropyltriethoxysilan oder 3-Aminopropyltrimethoxysilan, zugegeben werden.When Adhesive to the substrate can the paint forming formulation with which the structured Layer is formed, aminosilanes such as 3-aminopropyltriethoxysilane or 3-aminopropyltrimethoxysilane.
Die hydrolysierten und polykondensierten Sol-Gel-Vorstufen können amorph oder kristallin sowie molekular- oder kolloidaldispers sein, wobei die Teilchengröße dieser Vorstufen vorzugsweise weniger als 20 nm beträgt. Diese Teilchengröße kann durch Kleinwinkelstreuung (SAXS), dynamische Lichtstreuung (DLS) und/oder Fraunhofer-Beugung ermittelt werden.The hydrolyzed and polycondensed sol-gel precursors can be amorphous or crystalline as well as molecular or colloidally disperse, wherein the particle size of this Precursors preferably less than 20 nm. This particle size can be through Small angle scattering (SAXS), dynamic light scattering (DLS) and / or Fraunhofer diffraction can be determined.
In besonderen Ausführungsformen können die Metalloxide auch direkt als Nanopartikel eingebracht werden. Vorzugweise werden hierfür redispergierbare Nanopartikel oder deren kolloiddisperse Dispersion in Wasser, Alkohlen oder apolaren Lösungsmitteln verwendet. Wahlweise kann auch von den Hydroxiden, Acetaten oder Propionaten der Metalloxide wie z. B. Al(OH)3, La(acetat)3, Sm(acetat)3, Gd(propionat)3 ausgegangen werden.In particular embodiments, the metal oxides can also be introduced directly as nanoparticles. Redispersible nanoparticles or their colloidally disperse dispersion in water, alcohols or apolar solvents are preferably used for this purpose. Optionally, of the hydroxides, acetates or propionates of metal oxides such. B. Al (OH) 3 , La (acetate) 3 , Sm (acetate) 3 , Gd (propionate) 3 are assumed.
Zur Stabilisierung der reaktiven Metalloxidvorstufen, insbesondere der Alkoholate können Komplexbildner wie beta-Diketonate wie z. B. Acetylaceton, beta-Carbonylcarbonsäureester wie z. B. Acetessigsäureethylester, Carbonsäuren, wie Propionsäure, oder Methoxyethoxyessigsäuer, Monoethanolamin, Diethanolamin, Triethanolamin, Diole wie z. B. Pentandiol und polymeriserbare Liganden wie Methacrysäure oder Acrylsäure eingesetzt werden.to Stabilization of the reactive metal oxide precursors, in particular the Alcoholates can Complexing agents such as beta-diketonates such as For example, acetylacetone, beta-carbonyl carboxylic acid ester such. For example ethyl acetoacetate, Carboxylic acids, like propionic acid, or methoxyethoxyacetic acid, Monoethanolamine, diethanolamine, triethanolamine, diols such as. B. Pentanediol and polymerizable ligands such as methacrylate or acrylic acid be used.
Die Hydrolyse der Sol-Gel-Vorstufen, insbesondere der Alkoholate, erfolgt in der Regel unter neutralen bzw. sauren Bedingungen. Saure Bedingungen werden beispielsweise durch die Zugabe von Mineralsäure wie HCl, HNO3, H2SO4 und H3PO4 eingestellt. Wahlweise kann auch eine Hydrolyse oder Vorhydrolyse unter essigsauren Bedingungen erfolgen.The hydrolysis of the sol-gel precursors, especially the alkoxides, is usually carried out under neutral or acidic conditions. Acidic conditions are adjusted, for example, by the addition of mineral acid such as HCl, HNO 3 , H 2 SO 4 and H 3 PO 4 . Alternatively, a hydrolysis or prehydrolysis can be carried out under acetic acid conditions.
In besonderen Ausführungsformen werden zur Hydrolyse organische Säure wie beispielsweise para-Toluolsulfonsäure eingesetzt.In particular embodiments are used for the hydrolysis of organic acid such as para-toluenesulfonic acid.
In einer speziellen Ausführungsform kann der Lösung, mit der die strukturierte Schicht gebildet wird, ein zusätzlich vernetzbares organisches Monomer zugesetzt werden. Solche Additive können beispielsweise Bernsteinsäureanhydrid, Tetraethylenglycoldimethacrylat, Hexandioldiacrylat oder Trimethylolpropantriacrylat sein.In a special embodiment can the solution with which the structured layer is formed, an additionally crosslinkable added organic monomer. Such additives may be, for example succinic anhydride, Tetraethylene glycol dimethacrylate, hexanediol diacrylate or trimethylolpropane triacrylate be.
Auch können der Formulierung, mit der die strukturierte Schicht gebildet wird, dem Fachmann bekannte Verlaufvermittler wie beispielsweise das Polyacrylate BYK 359 oder BYK 301 zugesetzt werden.Also can the formulation with which the structured layer is formed, Curable agents known to the person skilled in the art, for example the polyacrylate BYK 359 or BYK 301 may be added.
In einer speziellen Ausführungsform der Lackformulierung, mit der die strukturierte Schicht gebildet wird, kann zur Einstellung eines speziellen Abtrocknungsverhaltens und einer speziellen Thixotropie ein Polysiloxan zugegeben werden.In a special embodiment the paint formulation with which the structured layer is formed can be used to set a special drying behavior and a specific thixotropy, a polysiloxane may be added.
Um das Ablöseverhalten bzw. Reaktionen und/oder die Adhäsion der Lackformulierung mit dem polymeren oder silkonbasierten Stempelmaterials zu minimieren bzw. zu unterdrücken, können der Prägelackformulierung Fluorsilane wie beispielsweise 1H, 1H, 2H, 2H-Perfluorooctyltriethoxysilan, 1H, 1H, 2H, 2H-Perfluorodecyltriethoxysilan, oder andere fluororganische Verbindungen zugesetzt werden.Around the detachment behavior or reactions and / or adhesion the paint formulation with the polymeric or silicone based stamping material to minimize or suppress can the embossing lacquer formulation Fluorosilanes such as 1H, 1H, 2H, 2H-perfluorooctyltriethoxysilane, 1H, 1H, 2H, 2H-perfluorodecyltriethoxysilane, or other fluoroorganic compounds are added.
Um eine photochemische Härtung der strukturierten Dünnschichten durchführen zu können, werden den Sol-Gel-Beschichtungslösungen, also der besagten Formulierung, Photoinitatoren zugegeben, welche z. B. eine radikalische Polymerisations- bzw. Vernetzungsreaktion bei Ally-, Vinyl-, Methacrylat- oder Acrylat-Gruppen starten können. Sollen Epoxydgruppen photochemisch vernetzt werden, so können kationische Startersysteme eingesetzt werden. Gängige dem Fachman photochemisch anregbare Startersysteme können z. B 1-Hydroxycyclohexyl-benzophenon (Irgacure 184), Benzophenon, Mischungen aus 1-Hydroxycyclohexyl-benzophenon und Benzophenon, Phosphinoxidphenyl bis (2,4,6-trimethylbenzoyl) sein. Durch die Wahl des Startersystems kann die Anregungswellenlänge von 200–500 nm variiert und jeweils spezifisch eingestellt werden.Around a photochemical cure the structured thin films carry out to be able to be the sol-gel coating solutions, so the said formulation, Photoinitatoren added which z. B. a radical polymerization or crosslinking reaction with allyl, vinyl, methacrylate or acrylate groups can start. If epoxy groups are to be crosslinked photochemically, then cationic Starter systems are used. Pass the Fachman photochemically Excitable starter systems can z. B 1-hydroxycyclohexyl-benzophenone (Irgacure 184), benzophenone, mixtures of 1-hydroxycyclohexyl-benzophenone and Benzophenone, phosphine oxide phenyl bis (2,4,6-trimethylbenzoyl). By choosing the starter system, the excitation wavelength of 200-500 nm varied and each set specifically.
Für eine thermische Härtung wird den Solen beispielsweise der Katalysator 1-Methylimidazol zugegeben.For a thermal hardening the sols, for example, the catalyst 1-methylimidazole is added.
Die strukturierte Schicht kann durch Prägen oder Drucken auf dem Substrat gebildet werden.The structured layer can be made by embossing or printing on the substrate be formed.
Zum Prägen wird das Substrat zunächst mit dem Sol beschichtet, beispielsweise durch Tauchbeschichtung, Walzenauftrag, Fluten oder Sprühen. Zur Serienproduktion wird dabei der Walzenauftrag vorgezogen.For embossing, the substrate is first coated with the sol, for example by dip coating, roller application, flooding or spraying. For serial production, the roller application is present drawn.
Aus dem auf das Substrat aufgetragenen wässrigen, lösungsmittelhaltigen Sol wird das Lösungsmittel zumindest teilweise verdampft, um einen prägbaren teilweise noch niedrigviskosen oder bereits höher viskosen getrockneten Gelfilm auf dem Substrat zu bilden. Der aufgetragene viskose Gelfilm wird dann geprägt und ausgehärtet.Out the applied to the substrate aqueous, solvent-containing sol is the solvent at least partially evaporated to an embossable partly still low viscosity or already higher viscous dried gel film to form on the substrate. The applied viscous gel film is then embossed and cured.
Zur Aushärtung können dabei Strahlquellen oder deren Kombinationen verwendet werden, welche im UV-, im sichtbaren Wellenlängenbereich bzw. NIR-IR oder IR-Bereich emittieren.to curing can while beam sources or combinations thereof are used, which in the UV, in the visible wavelength range or emit NIR-IR or IR range.
Als Prägeform kann beispielsweise eine polymere Folie an einem Prägestempel oder einem Prägezylinder verwendet werden.When stamping die For example, a polymeric film on an embossing die or an embossing cylinder be used.
Zur Herstellung der Prägeform wird z. B. interferenzlithographisch das periodische Muster, mit dem die strukturierte Schicht auf dem Substrat versehen werden soll, auf einen Master z. B. aus Nickel erzeugt und von ihm auf die polymere Folie übertragen. Die polymere Folie weist damit das Negativ des periodischen Musters und das Aspektverhältnis der strukturierten Schicht auf, und falls die strukturierte Schicht Überstrukturen enthält, auch das Negativ der Überstrukturen und deren Aspektverhältnis.to Production of the stamping mold is z. B. interference-lithographically the periodic pattern with which the structured layer is to be provided on the substrate, on a master z. B. made of nickel and from him to the polymeric Transfer film. The polymeric film thus has the negative of the periodic pattern and the aspect ratio the structured layer, and if the structured layer has superstructures contains also the negative of the superstructures and their aspect ratio.
Die polymere Folie kann aus einem gummielastischem Material, z. B. Silikongummi bzw. Silikonkautschuk oder einem perfluorierten Polymer bestehen. Der Anpressdruck beim Prägen beträgt vorzugsweise 0,01 bis 2 bar. Bei einem höheren Druck kann das Substrat beschädigt werden.The polymeric film may be made of a rubbery elastic material, e.g. B. silicone rubber or silicone rubber or a perfluorinated polymer. The contact pressure during embossing is preferably 0.01 to 2 bar. At a higher pressure, the substrate can damaged become.
Das Prägen kann im Vakuum durchgeführt werden, um zu verhindern, dass sich in den Vertiefungen des geprägten Gelfilms Flüssigkeit ansammelt, die die Struktur der strukturierten Schicht verändern kann. Auch kann dazu eine poröse Prägeform verwendet werden, die diese Flüssigkeit aufnimmt.The Shape can be done in a vacuum, to prevent getting in the recesses of the embossed gel film liquid which can change the structure of the structured layer. Also can be a porous Embossing mold used Be that liquid receives.
Im Besonderen wird der Schichtauftrag und Prägevorgang quasi kontinuierlich in einem Roll-to-Plate-Verfahren im Reinraum appliziert unter Reinraumatmosphäre. Typische Prozessgeschwindigkeiten liegen zwischen 0,1 m bis 10 m pro Minute.in the The layering and embossing process becomes more or less continuous applied in a clean-room roll-to-plate process under clean room atmosphere. typical Process speeds are between 0.1 m to 10 m per minute.
In der Regel wird der Nassfilm bereits vor dem eigentlichen Prägevorgang mittel UV bzw. IR-Strahlung oder thermisch vorgetrocknet bzw. vorgehärtet.In usually the wet film is already before the actual embossing process UV or IR radiation or thermally pre-dried or pre-cured.
Während die Prägeform gegen den plastischen Gelfilm auf dem Substrat gedrückt wird, wird der Gelfilm ebenfalls gehärtet, um die zu übertragende Struktur zu fixieren . Wahlweise kann die Aushärtung auch durch den Prägestempel mittel UV-Licht oder IR-Strahlung erfolgen. Eine Härtung mit anderen Strahlquellen wie hochenergetischer Strahlung ist ebenfalls möglich. In der Regel schließt sich nach der Vorhärtung vor dem Prägevorgang und der Aushärtung während des Prägevorgangs noch eine Nachhärtung an.While the stamping die pressed against the plastic gel film on the substrate, the gel film is also cured, around the one to be transmitted Structure to fix. Optionally, the curing can also by the stamp medium UV light or IR radiation respectively. A cure with other beam sources such as high energy radiation is also possible. Usually closes after the pre-hardening before the embossing process and curing while of the embossing process still a post-hardening at.
Das Voraushärten, das Härten während des Prägevorgangs das endgültige Aushärten kann beispielsweise thermisch und/oder mit UV-Licht bzw. IR-Strahlung erfolgen. Dazu kann der Gelfilm, während er gegen die Prägeform gedrückt ist, beim Voraushärten zunächst auf 50 bis 140°C erwärmt werden. Nach einer Dauer des Voraushärtens von vorzugsweise 0,1 Sekunden bis 1 Minute ist die Prägestruktur fixiert, sodass die Prägeform von der strukturierten Schicht auf dem Substrat entfernt werden kann.The Advance hardening, the hardening while of the embossing process the final one Harden For example, thermally and / or with UV light or IR radiation respectively. For this purpose, the gel film, while it is pressed against the embossing mold, when pre-hardening first at 50 to 140 ° C heated become. After a duration of pre-curing of preferably 0.1 Seconds to 1 minute is the embossed structure fixed so that the stamping mold can be removed from the structured layer on the substrate.
Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, eine Härtung mittels UV-Strahlung in einem Wellenlängenbereich von 200–300 nm durchzuführen, da hierdurch eine ausreichend hohe Prozessgeschwindigkeit gewährleistet ist. Auch ist es hierdurch möglich, eine exakte und defektfreie Struktur-Abformung zu erreichen.When It has proven to be particularly advantageous to cure by means of UV radiation in a wavelength range from 200-300 nm, since This ensures a sufficiently high process speed is. It is also possible to achieve an exact and defect-free structure impression.
Mit anorganischen, hybridpolymeren oder organischen nur thermisch vernetzbaren Systemen, welche keine photochemisch polymerisierbaren Funktionalitäten enthalten, ist dies nicht mit ausreichend hoher Prozessgeschwindigkeit möglich. Bevorzugt werden hierfür Beschichtungssol-Formulierungen, welche auf Methylmethacrylat- bzw. Acrylat- bzw. Vinyl-gruppen funktionalisierten Partikeln und Silanen basieren.With inorganic, hybrid or organic only thermally crosslinkable Systems which do not contain photochemically polymerizable functionalities this is not possible with a sufficiently high process speed. Prefers be for this Beschichtungssol formulations, which on Methylmethacrylat- or Acrylate or vinyl groups functionalized particles and silanes based.
Zur Erreichung einer ausreichend langen Lebensdauer der Solarzelle ist es allerdings notwendig, eine glasig-kristalline strukturierte Schicht mit einem geringen bis keinem Restorganikanteil als Strukturtemplat zu verwenden. Deshalb ist ein Ausbrand der Organik erforderlich, um die erfindungsgemäßen glasig-nanokristallinen Komposit-Schichten, welche bevorzugt einem Restorganikanteil < 5 Masse-% aufweisen, zu erhalten.to Achieving a sufficiently long life of the solar cell However, it is necessary to have a glassy-crystalline structured layer with little to no residual organic content as a template to use. Therefore, a burn-out of the organics is required to the glassy nanocrystalline invention Composite layers which preferably have a residual organic content of <5% by mass, to obtain.
Dazu können die vorstehend genannten organischen Reste R, R' der Verbindungen, aus denen das Sol und damit der Gelfilm gebildet wird, bei erhöhter Temperatur und/oder unter UV-Strahlung abspaltbare Reste sein, beispielsweise Epoxy- oder Methacrylat-Reste, um die Aushärtetemperatur herabzusetzen.To can the abovementioned organic radicals R, R 'of the compounds from which the sol and thus the gel film is formed at elevated temperature and / or under UV radiation be cleavable radicals, such as epoxy or methacrylate radicals to the curing temperature decrease.
Dies bedingt allerdings in der Regel, dass aufgrund des hohen Restorganikgehaltes in den Solen die Schichten einem hohen Schrumpf ausgesetzt sind, welcher die geprägte Struktur nivelieren kann. Auch können aufgrund der starken Schrumpfungsspannung Risse in den Schichten entstehen. Auch bedingt ein hoher Organikanteil einen hohen Grad an Restporosität, welcher oft zu einer porösen Schicht nach Organikausbrand führt und die Brechzahl der Schicht deutlich erniedrigt.However, this usually requires that due to the high residual organic content in the sols, the layers are exposed to high shrinkage, which can level the embossed structure. Also, due to the strong shrinkage voltage cracks in the layers arise. Also, a high proportion of organic causes a high degree of residual porosity, which often leads to a porous layer after organic burnout and significantly reduces the refractive index of the layer.
Erstaunlicherweise zeigte sich dabei, dass über eine UV-Härtung der Schichten und eine anschließende thermische Aufarbeitung der erfindungsgemäß strukturierten Schichtsysteme glasig-kristalline Schichten erhalten werden konnten, welche eine ausreichend hohe Strukturgröße zur Eignung als Strukturtemplat für hocheffiziente Dünnschichtsolarzellen darstellen.Amazingly, showed that over a UV cure of the layers and a subsequent thermal work-up of the layer systems structured according to the invention glassy-crystalline layers could be obtained, which is sufficient high structure size to suitability as a structural template for Highly efficient thin-film solar cells represent.
Die endgültige Aushärtung kann dann bei einer Temperatur von vorzugsweise 400 bis 900°C durchgeführt werden, wenn das Substrat z. B. Glas oder Glaskeramik und damit entsprechend temperaturstabil ist.The final curing can then be carried out at a temperature of preferably 400 to 900 ° C, if the substrate z. As glass or glass ceramic and thus accordingly is temperature stable.
Metallsubstrate könne wahlweise unter Schutzgasatmosphäre ausgehärtet werden.metal substrates could optionally under a protective gas atmosphere hardened become.
Demgegenüber wird bei einem Substrat aus einem Polymer z. B. Polyimid, aufgrund der geringen Temperaturstabilität eine Aushärtetemperatur von normalerweise höchstens 300°C, insbesondere höchstens 200°C, angewendet.In contrast, will in a substrate of a polymer z. As polyimide, due to low temperature stability a curing temperature from normally at most 300 ° C, in particular at most 200 ° C, applied.
Um die Anbindung des Gelfilms an die Prägeform beim Entfernen der Prägeform von der strukturierten Schicht zu verhindern, kann die Prägeform, also beispielsweise die Prägefolie, mit Tensiden oder dergleichen entnetzenden Verbindungen versehen werden, beispielsweise mit perfluorierten Kohlenwasserstoffen, fluorierten Silanen oder dergleichen.Around the bonding of the gel film to the embossing mold when removing the embossing mold from To prevent the structured layer, the embossing, so for example, the stamping foil, be provided with surfactants or the like entendenenden compounds, for example with perfluorinated hydrocarbons, fluorinated Silanes or the like.
Ferner kann das Substrat einer Vorbehandlung unterworfen werden, um die Haftung der strukturierten Schicht an dem Substrat zu verbessern. So kann ein Primer verwendet werden, z. B. bei Glas oder Glaskeramik als Substrat ein Epoxysilan oder eine flammenpyrolytisch abgeschiedene Silizium- Oxidschicht. Bei einem Polymer-Substrat kann z. B. eine Corona-Behandlung vor dem Aufbringen des Sols durchgeführt werden.Further For example, the substrate may be subjected to a pretreatment to prevent the To improve adhesion of the structured layer to the substrate. Thus, a primer can be used, e.g. B. in glass or glass ceramic as the substrate an epoxy silane or a flame-pyrolytically deposited Silicon oxide layer. In a polymer substrate, for. B. a corona treatment before carried out the application of the sol become.
Anstelle des Beschichtens des Substrats mit dem Sol und Prägen des Gelfilms auf dem Substrat kann das Substrat auch durch Bedrucken mit der strukturierten Schicht versehen werden. In der Druckform, die ein Zylinder oder eine Platte sein kann, kann dann vertieft das Negativ des periodischen Musters mit dem Aspektverhältnis der strukturierten Schicht vorgesehen sein, und falls die strukturierte Schicht Überstrukturen enthält, auch das Negativ der Überstrukturen und deren Aspektverhältnis.Instead of coating the substrate with the sol and embossing the substrate Gelfilms on the substrate can also be printed on the substrate be provided with the structured layer. In the printing form, which can be a cylinder or a plate can then deepened the negative of the periodic pattern with the aspect ratio of the be provided structured layer, and if the structured Layer superstructures contains also the negative of the superstructures and their aspect ratio.
Die strukturierte Schicht wird durch Bedrucken des Substrats mit der mit dem Gel versehenen Druckform, Halten der Druckform gegen das Substrat während des Voraushärtens der strukturierten Schicht, Entfernen der Druckform von der vorausgehärteten gedruckten strukturierten Schicht und endgültige Aushärtung der strukturierten Schicht gebildet.The structured layer is made by printing the substrate with the With the gel provided printing form, holding the printing form against the Substrate during of pre-curing the structured layer, removing the printing form from the precured printed structured layer and final curing the structured layer formed.
Das Voraushärten und endgültige Aushärten kann dabei in gleicher Weise durchgeführt werden, wie vorstehend im Zusammenhang mit dem Prägen beschrieben. Gleiches gilt für die Vorbehandlung der Druckform und des Substrats.The advance hardships and final Curing can doing so in the same way as described above in connection with embossing. The same applies to the pretreatment of the printing form and the substrate.
Die Halbleiterschicht der erfindungsgemäßen Dünnschichtsolarzelle besteht vorzugsweise aus einem Halbleiter auf Silizium-Basis, also insbesondere amorphem sowie mono-, nano- oder polykristallinem Silizium, oder einem Verbundhalbleiter. Der Verbundhalbleiter besteht vorzugsweise aus II-VI Halbleitern, wie Cadmium-Tellurid, oder I-III-VI2-Halbleitern, wie Cu(Inx, Ga1-x)(Sy, Se1-y)2, wobei x und y 0 bis 1 ist.The semiconductor layer of the thin-film solar cell according to the invention preferably consists of a semiconductor based on silicon, that is to say in particular amorphous and mono-, nano- or polycrystalline silicon, or a compound semiconductor. The compound semiconductor is preferably made of II-VI semiconductors such as cadmium telluride, or I-III-VI 2 semiconductors such as Cu (In x Ga 1-x) (S y Se 1-y) 2, wherein x and y is 0 to 1.
Die Rückelektrodenschicht, die sowohl elektrisch leitfähig als auch hoch reflektierend sein muss, kann eine Metallschicht beispielsweise aus Titan, Palladium, Nickel, Wolfram, Vanadium, Molybdän, Silber, Aluminium, Kupfer oder deren Legierungen sein oder ein Schichtstapel z. B. bestehend aus einem transparenten elektrisch leitfähigen Metalloxid, wie bspw. Zinn- oder Zinkoxid, und einer Metallschicht, wie Titan, Palladium, Nickel, Wolfram, Vanadium, Molybdän, Silber, Aluminium, Kupfer oder deren Legierungen.The Back electrode layer, which are both electrically conductive As well as being highly reflective, a metal layer can, for example titanium, palladium, nickel, tungsten, vanadium, molybdenum, silver, Aluminum, copper or their alloys or a layer stack z. B. consisting of a transparent electrically conductive metal oxide, such as For example, tin or zinc oxide, and a metal layer, such as titanium, palladium, Nickel, tungsten, vanadium, molybdenum, silver, aluminum, copper or their alloys.
In besonderen Ausführungsformen können die Funktionalitäten der Rückelektrode auch getrennt werden. In diesem Falle kann die Metallschicht durch eine weiße Farbschicht ersetzt werden, wobei die leitfähige Schicht der Rückelektrode dann durch eine vorgeschaltete Schicht aus einem transparenten elektrisch leitfähigen Metalloxid realisiert wird oder die Halbleiterschicht eine hochdotierte, elektrisch leitende Teilschicht vor der weißen Farbschicht aufweisen kann. Die weiße Farbschicht kann z. B. aus Titandioxid oder Bariumsulfat bestehen.In particular embodiments can they functionalities the return electrode also be separated. In this case, the metal layer by a white Color layer can be replaced, wherein the conductive layer of the back electrode then through an upstream layer of a transparent electric conductive Metal oxide is realized or the semiconductor layer is a highly doped, may have electrically conductive sub-layer in front of the white ink layer. The White Color layer can z. B. consist of titanium dioxide or barium sulfate.
Die erfindungsgemäße Solarzelle zeichnet sich durch eine deutlich erhöhte Stromsammlung, also Erhöhung des Kurzschlussstromes und damit einen hohen Wirkungsgrad aus.The Solar cell according to the invention is characterized by a significantly increased power collection, so increasing the Short-circuit current and thus a high degree of efficiency.
Nachstehend ist die Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung beispielhaft näher erläutert. Darin zeigen jeweils schematisch:below the invention with reference to the accompanying drawings by way of example explained in more detail. In this each show schematically:
Gemäß
In besonderen Ausführungsformen kann ober- oder unterhalb der strukturierten Schicht eine weitere Funktionsschicht aufgebracht sein, wie bspw. eine Diffusionsbarriere.In particular embodiments can above or below the structured layer another Be applied functional layer, such as, for example, a diffusion barrier.
Auf
dem mit der strukturierten Schicht
Gegebenenfalls
kann die Rückelektrode auch
mittels einer Schicht gebildet werden. In besonderen Ausführungsformen
ist zwischen der Frontelektrode
Die
Halbleiterschicht
Die
strukturierte Schicht
In besonderen Ausführungsformen kann die strukturierte Schicht auch in sog. „Multijunction-Devices”, allen voran die sog. Tandemstruktur, eingesetzt werden.In particular embodiments The structured layer can also be used in so-called "multijunction devices", all ahead of the so-called tandem structure can be used.
Wie
aus
Das Aspektverhältnis, also die Höhe der Pyramiden zum Abstand a ist z. B. 0,5.The Aspect ratio So the height the pyramid to the distance a is z. B. 0.5.
Durch
die Erhöhungen
im Abstand von z. B. 200 nm weist die Schicht
Außerdem weist
die strukturierte Schicht
An
der Rückelektrodenschicht
Beispiel 1example 1
Herstellung der hydrolysierten Lackformulierung 1:Preparation of the hydrolyzed paint formulation 1:
In einem Gefäß werden 50 g Isopropanol, 100 g (0,40 mol), Methacryloxypropyltrimethoxysilan (MPTMS), 25,0 g (0,12 mol) Tetraethoxysilan (TEOS) und 0,1 g Paratoluolsulfonsäure, gelöst in 2 g Wasser, vorgelegt. Die Lösung wird 1 h gerührt. Zu dieser Lösung wird anschließend langsam unter Eiskühlung und heftigem Rühren eine HNO3-saure Dispersion aus 30 g einer wässrigen nanopartikulären TiO2-Dispersion (18 Mass-%, Anatase, Kristallitgröße 7–12 nm) versetzt mit 15 g Ethanol und 12 g destilliertes H2O gegeben.A vessel is charged with 50 g of isopropanol, 100 g (0.40 mol), methacryloxypropyltrimethoxysilane (MPTMS), 25.0 g (0.12 mol) of tetraethoxysilane (TEOS) and 0.1 g of paratoluene sulfonic acid dissolved in 2 g of water , The solution is stirred for 1 h. To this solution is then slowly under ice cooling and vigorous stirring a HNO 3 -sure dispersion of 30 g of an aqueous nanoparticulate TiO 2 dispersion (18% by mass, anatase, crystallite size 7-12 nm) with 15 g of ethanol and 12 g of distilled H 2 O given.
Der Lackformulierung 1 werden 15 g des Photoinitators Irgagure 184® zugesetzt und einseitige Beschichtungen mittels Rollenbeschichtung durchgeführt. Nach der Abtrocknung des Lösungsmittels wird in den niedrigviskosen plastischen Gelfilm ein polymerer bzw. silkonartiger Prägestempel mit einem Prägedruck 0,1–2,0 bar flächig (10·10 cm2) eingedrückt. Der Prägestempel ist dabei aus einem Material, welches in einem Wellenlängenbereich > 230 nm durchlässig ist. Die Struktur des Prägestempel ist eine periodische Mottenaugenstruktur mit einer Periode von 300 nm und einem Aspektverhältnis von im Mittel eins. Während der Prägestempel mit dem Schichtmaterial in Kontakt ist, wird mittels einer UV-Lampe, welche im Wellenlängenbereich von etwa 250 nm emittiert, eine erste Härtung der Schicht durchgeführt.The paint formulation 1 15 g of Photoinitators Irgagure 184 ® was added and carried out one-sided coatings by means of roller coating. After the solvent has dried, a polymeric or silcon-like embossing stamp having an embossing pressure of 0.1-2.0 bar is pressed flat (10 × 10 cm 2 ) into the low-viscosity plastic gel film. The embossing stamp is made of a material which is permeable in a wavelength range> 230 nm. The structure of the stamper is a periodic moth eye structure with a period of 300 nm and an aspect ratio of one mean. While the embossing stamp is in contact with the layer material, a first curing of the layer is carried out by means of a UV lamp which emits in the wavelength range of about 250 nm.
Nach dem Entfernen des Prägestempels erfolgt eine weitere UV-basierte Schichthärtung und eine thermische Schichthärtung bei 450°C. Die Aufheizrate beträgt dabei 20 K/min.After removal of the embossing stamp another UV-based layer hardening and a thermal hardening at 450 ° C. The heating rate is 20 K / min.
Die mittlere glasig-keramisch Schichtdicke der geprägte Schicht beträgt zwischen 170 bis 400 nm. Das Aspektverhältnis der geprägten Struktur beträgt 0,5–0,6. Das Schichtmaterial hat eine Brechzahl von ca. 1,7.The average glassy-ceramic layer thickness of the embossed layer is between 170 to 400 nm. The aspect ratio the embossed Structure is 0.5-0.6. The layer material has a refractive index of about 1.7.
Herstellung der hydrolysierten Lackformulierung 2:Preparation of the hydrolyzed paint formulation 2:
In einem Gefäß werden 50 g Isopropanol, 0,40 mol Methacryloxypropyltrimethoxysilan (MPTMS), mit 0,6 mol H2O, welches 0,035 mol HCl enthält hydrolysiert. Die Lösung wird 18 h gerührt.50 g of isopropanol, 0.40 mol of methacryloxypropyltrimethoxysilane (MPTMS) are hydrolyzed in a vessel with 0.6 mol of H 2 O containing 0.035 mol of HCl. The solution is stirred for 18 h.
Zu dieser Lösung wird zunächst langsam unter Eiskühlung 0,04 mol Zirkontetrapropylat, versetzt mit 0,04 mol Methacrylsäure, getropft. Anschließend wird zu dieser Lösung unter Eiskühlung 0,04 mol Titantetraethylat versetzt mit 0,04 mol Methacrylsäure, zugeben.To this solution will be first slowly with ice-cooling 0.04 mol of zirconium tetrapropylate, added with 0.04 mol of methacrylic acid, added dropwise. Subsequently, will to this solution under ice-cooling 0.04 mol of titanium tetraethylate added with 0.04 mol of methacrylic acid, add.
Der Lackformulierung 2 werden 12 g des Photoinitators Irgagure 184® zugesetzt und dann einseitige Beschichtungen mittels Rollenbeschichtung durchgeführt. Nach der Abtrocknung des Lösungsmittels wird in den niedrigviskosen plastischen Gelfilm ein polymerer oder silikonhaltiger Prägestempel mit einem Prägedruck 0,1–2,0 bar flächig (10·10 cm2) eingedrückt. Der Prägestempel ist dabei aus einem Material, welches in einem Wellenlängenbereich > 230 nm durchlässig ist. Die Struktur des Prägestempel ist eine periodische Kreuzgitterstruktur mit einer Periode von 320 nm und einem Aspektverhältnis von im Mittel eins. Während der Prägestempel mit dem Schichtmaterial in Kontakt ist, wird mittels einer UV-Lampe, welche im Wellenlängenbereich von etwa 250 nm emittiert eine erste Härtung der Schicht durchgeführt.The paint formulation 2 12 g of Photoinitators Irgagure 184 ® was added and then performed one-sided coatings by means of roller coating. After the solvent has dried, a polymeric or silicone-containing embossing stamp having an embossing pressure of 0.1-2.0 bar is pressed flat (10 × 10 cm 2 ) into the low-viscosity plastic gel film. The embossing stamp is made of a material which is permeable in a wavelength range> 230 nm. The structure of the stamper is a periodic cross lattice structure with a period of 320 nm and an aspect ratio of one mean. While the embossing stamp is in contact with the layer material, a first hardening of the layer is carried out by means of a UV lamp which emits in the wavelength range of about 250 nm.
Nach dem Entfernen des Prägestempels erfolgt eine weitere UV-basierte Schichthärtung und eine thermische Schichthärtung bei 450°C. Die Aufheizrate beträgt dabei 20 K/min.To removing the stamping die another UV-based is done layer hardening and a thermal layer hardening at 450 ° C. The heating rate is while 20 K / min.
Die mittlere glasig-keramisch Schichtdicke der geprägte Schicht beträgt zwischen 170 bis 500 nm. Das Aspektverhältnis der geprägten Struktur beträgt 0,5–0,6. Das Schichtmaterial hat eine Brechzahl von ca. 1,7–1,8.The average glassy-ceramic layer thickness of the embossed layer is between 170 to 500 nm. The aspect ratio the embossed Structure is 0.5-0.6. The layer material has a refractive index of about 1.7-1.8.
Herstellung der hydrolysierten Lackformulierung 3:Preparation of the hydrolyzed paint formulation 3:
In einem Gefäß werden 0,7 mol Vinyltriethoxysilan, 0,1 mol Tetraethoxysilan, mit 1,0 mol H2O welches, 0,03 mol HCl enthält hydrolysiert. Die Lösung wird 1 h gerührt. Zu dieser Lösung wird zunächst langsam unter Eiskühlung 0,2 mol Zirkontetrapropylat, versetzt mit 0,2 mol Methacrylsäure getropft.0.7 mol of vinyltriethoxysilane, 0.1 mol of tetraethoxysilane, containing 1.0 mol of H 2 O containing 0.03 mol of HCl are hydrolyzed in a vessel. The solution is stirred for 1 h. 0.2 mol of zirconium tetrapropylate, mixed with 0.2 mol of methacrylic acid, is slowly added dropwise to this solution while cooling with ice.
Die Formulierung 3 wird anschließend mit 100 ml Ethanol verdünnt und mit 12 g Irgacure 189 versetzt. Die Aushärtung und Strukturierung erfolgt wie bei Formulierung 1 oder 2 beschrieben.The Formulation 3 will follow diluted with 100 ml of ethanol and mixed with 12 g Irgacure 189. The curing and structuring takes place like in formulation 1 or 2 described.
Claims (33)
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102009006719A DE102009006719A1 (en) | 2009-01-29 | 2009-01-29 | Thin film solar cell |
PCT/EP2010/000441 WO2010086136A2 (en) | 2009-01-29 | 2010-01-26 | Thin-film solar cell |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102009006719A DE102009006719A1 (en) | 2009-01-29 | 2009-01-29 | Thin film solar cell |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102009006719A1 true DE102009006719A1 (en) | 2010-08-12 |
Family
ID=42288851
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102009006719A Withdrawn DE102009006719A1 (en) | 2009-01-29 | 2009-01-29 | Thin film solar cell |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102009006719A1 (en) |
WO (1) | WO2010086136A2 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102011003677A1 (en) * | 2011-02-04 | 2012-08-09 | Schott Ag | Composite and process for its production |
RU2571441C2 (en) * | 2010-04-06 | 2015-12-20 | ОЙ АйСиЭс ИНТЕЛЛИДЖЕНТ КОНТРОЛ СИСТЕМЗ ЛТД | Laminated structure with internal cavities to be used with photocells, and its manufacturing method |
WO2017186216A1 (en) | 2016-04-28 | 2017-11-02 | Helmholtz-Zentrum Berlin Für Materialien Und Energie Gmbh | Translucent support for a semiconductive thin film structure, and method for producing and using the translucent support |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20120048367A1 (en) * | 2010-08-24 | 2012-03-01 | Andrey Kobyakov | Light scattering inorganic substrates |
KR20120053403A (en) * | 2010-11-17 | 2012-05-25 | 삼성전자주식회사 | Thin film solar cell and manufacturing method thereof |
CN103151399A (en) * | 2013-03-04 | 2013-06-12 | 上海中科高等研究院 | Flexible thin film solar cell with periodic trapping structure and preparation method for flexible thin film solar cell |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6420647B1 (en) * | 1998-11-06 | 2002-07-16 | Pacific Solar Pty Limited | Texturing of glass by SiO2 film |
US20040229394A1 (en) * | 1998-10-13 | 2004-11-18 | Dai Nippon Printing Co., Ltd. | Protective sheet for solar battery module, method of fabricating the same and solar battery module |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004153028A (en) * | 2002-10-30 | 2004-05-27 | Kyocera Corp | Thin-film photoelectric converting device |
JP5127218B2 (en) * | 2006-12-20 | 2013-01-23 | シャープ株式会社 | Manufacturing method of solar cell substrate |
FR2915834B1 (en) * | 2007-05-04 | 2009-12-18 | Saint Gobain | TRANSPARENT SUBSTRATE WITH IMPROVED ELECTRODE LAYER |
WO2009157447A1 (en) * | 2008-06-27 | 2009-12-30 | 株式会社カネカ | Substrate provided with transparent conductive film, thin film photoelectric conversion device and method for manufacturing the substrate |
EP2327103A2 (en) * | 2008-09-03 | 2011-06-01 | Moser Baer Photo Voltaic Ltd. | Method for producing a light trapping layer on a transparent substrate for use in a photovoltaic device, a method for producing a photovoltaic device as well as such a photovoltaic device |
-
2009
- 2009-01-29 DE DE102009006719A patent/DE102009006719A1/en not_active Withdrawn
-
2010
- 2010-01-26 WO PCT/EP2010/000441 patent/WO2010086136A2/en active Application Filing
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20040229394A1 (en) * | 1998-10-13 | 2004-11-18 | Dai Nippon Printing Co., Ltd. | Protective sheet for solar battery module, method of fabricating the same and solar battery module |
US6420647B1 (en) * | 1998-11-06 | 2002-07-16 | Pacific Solar Pty Limited | Texturing of glass by SiO2 film |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
BRENDEL,R. (u.a.): Sol-gel coatings for light trapping in crystalline thin film silicon solar cells. In: Journal of Non-Crystalline Solids. ISSN 0022-3093, Vol. 218, 2.Sept. 1997, S. 391-394 * |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2571441C2 (en) * | 2010-04-06 | 2015-12-20 | ОЙ АйСиЭс ИНТЕЛЛИДЖЕНТ КОНТРОЛ СИСТЕМЗ ЛТД | Laminated structure with internal cavities to be used with photocells, and its manufacturing method |
DE102011003677A1 (en) * | 2011-02-04 | 2012-08-09 | Schott Ag | Composite and process for its production |
DE102011003677B4 (en) * | 2011-02-04 | 2015-09-24 | Schott Ag | Composite, process for its preparation and use of the composite |
WO2017186216A1 (en) | 2016-04-28 | 2017-11-02 | Helmholtz-Zentrum Berlin Für Materialien Und Energie Gmbh | Translucent support for a semiconductive thin film structure, and method for producing and using the translucent support |
DE102016107877A1 (en) | 2016-04-28 | 2017-11-16 | Helmholtz-Zentrum Berlin Für Materialien Und Energie Gmbh | Translucent support for a semiconductive thin-film structure and method of making and using the translucent support |
DE102016107877B4 (en) | 2016-04-28 | 2018-08-30 | Helmholtz-Zentrum Berlin Für Materialien Und Energie Gmbh | Translucent support for a semiconductive thin-film structure and method of making and using the translucent support |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2010086136A3 (en) | 2010-10-21 |
WO2010086136A2 (en) | 2010-08-05 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
AU2012275284B2 (en) | Transparent conductors incorporating additives and related manufacturing methods | |
AU2011289620B2 (en) | Device components with surface-embedded additives and related manufacturing methods | |
DE102009006719A1 (en) | Thin film solar cell | |
EP2302699A2 (en) | Solar cell with pigmented dielectric reflector | |
TWI615641B (en) | Solar battery module and manufacturing method thereof | |
CN108806836B (en) | Transparent conductive electrodes with fused metal nanowires, their structural design and methods of making the same | |
KR102467762B1 (en) | Electrical multilayer lamination transfer films | |
WO2009116569A1 (en) | Phosphorus paste for diffusion and process for producing solar battery utilizing the phosphorus paste | |
WO2010113708A1 (en) | Method of producing solar cell module | |
WO2003058292A1 (en) | Method for the production of optical elements with gradient structures | |
DE112009002056T5 (en) | Transparent electrically conductive film for solar cells, composition for transparent electrically conductive films and multiple solar cells | |
US20120115275A1 (en) | Forming photovoltaic conductive features from multiple inks | |
EP3262673A1 (en) | Obtaining a pv film structure by means of a room temperature method and room temperature method for producing a pv film structure | |
WO2014101987A1 (en) | Printable diffusion barriers for silicon wafers | |
DE112020000730T5 (en) | Fused encapsulation of quantum dots | |
DE102009006718A1 (en) | Thin film solar cell | |
CN103119725A (en) | Glass-coated flexible polymeric substrates in photovoltaic cells | |
DE102010044133B4 (en) | Etching process for surface structuring and etching mask | |
JP2010202708A (en) | Wavelength-converting composition and photovoltaic device having layer comprising the wavelength-converting composition | |
DE102010006813A1 (en) | Thin-film solar cell comprises substrate, transparent, electrically conductive front electrode layer provided on light-facing side, and semiconductor layer | |
DE102010046091A1 (en) | Optoelectronic semiconductor chip, method for production and application in an optoelectronic component | |
DE102009036135A1 (en) | Structured substrate glass for luminescent diodes and method for the production thereof | |
CN109360894B (en) | Perovskite battery with nano structure at cathode grating bulge and preparation method thereof | |
DE102014107099B4 (en) | Light-scattering layer system, method for its production and use of the layer system | |
DE102022105533B3 (en) | Process for the production of perovskite/silicon tandem solar cells |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R120 | Application withdrawn or ip right abandoned |