DE102009006719A1 - Thin film solar cell - Google Patents

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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:

1 einen Querschnitt durch einen Teil einer Dünnschichtsolarzelle; 1 a cross section through a portion of a thin film solar cell;

2 eine Draufsicht auf einen Teil der strukturierten Schicht auf dem Substrat; und 2 a plan view of a portion of the structured layer on the substrate; and

3 einen Querschnitt entlang der Linie III-III in 2. 3 a cross section along the line III-III in 2 ,

Gemäß 1 besteht die Solarzelle aus einem transparenten, elektrisch isolierenden Substrat 1, beispielsweise einer Glasscheibe, auf dem die erfindungsgemäße strukturierte Schicht 2 abgeschieden ist.According to 1 the solar cell consists of a transparent, electrically insulating substrate 1 , For example, a glass sheet on which the structured layer according to the invention 2 is deposited.

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 2 versehenen Substrat 1 sind nacheinander eine transparente Frontelektrodenschicht 3, eine Halbleiterschicht 4, eine transparente Rückelektrodenteilschicht 5 und eine reflektierende Rückelektrodenteilschicht 6 durch Gasphasenabscheidung, Sputtern oder dergleichen abgeschieden. Die Rückelektrodenteilschichten 5 und 6 bilden die Rückelektrodenschicht 12 der Solarzelle.On the with the structured layer 2 provided substrate 1 are successively a transparent front electrode layer 3 , a semiconductor layer 4 , a transparent back electrode part layer 5 and a reflective back electrode part layer 6 deposited by vapor deposition, sputtering or the like. The back electrode sublayers 5 and 6 form the back electrode layer 12 the solar cell.

Gegebenenfalls kann die Rückelektrode auch mittels einer Schicht gebildet werden. In besonderen Ausführungsformen ist zwischen der Frontelektrode 3 und der Halbleiterschicht 5 eine Pufferschicht oder andere Halbleiterschicht eingebracht.Optionally, the return electrode may also be formed by means of a layer. In particular embodiments, between the front electrode 3 and the semiconductor layer 5 a buffer layer or other semiconductor layer is introduced.

Die Halbleiterschicht 4 weist eine positiv-dotierte Teilschicht 7, eine intrinsische Teilschicht 8 und eine negativ-dotierte Teilschicht 9 auf.The semiconductor layer 4 has a positive-doped sub-layer 7 , an intrinsic sublayer 8th and a negative-doped sub-layer 9 on.

Die strukturierte Schicht 2 auf dem Substrat 1 bildet damit ein Textur-Templat für die übrigen Schichten 3 bis 6, die auf ihr nacheinander abgeschieden werden. Auf diese Weise wird die Rückelektrodenschicht 12 mit einer strukturierenden Oberfläche versehen, die das auftreffende Licht streut. Außerdem tritt das Licht bei (möglichst absorptionslosem) Durchgang durch die strukturierten Schichten 2 und 3 in einem größeren Streuwinkel in die Halbleiterschicht 4 ein.The structured layer 2 on the substrate 1 thus forms a texture template for the remaining layers 3 to 6 which are sequentially deposited on her. In this way, the back electrode layer becomes 12 provided with a structuring surface that scatters the incident light. In addition, the light enters the (possibly without absorption) passage through the structured layers 2 and 3 in a larger scattering angle in the semiconductor layer 4 one.

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 2 und 3 ersichtlich, weist die strukturierte Schicht 2 ein periodisches Muster 10 auf, das durch Erhöhungen in Form von Pyramiden mit quadratischer Grundfläche gebildet wird. Die Pyramiden sind in einem Abstand (Periode) a von z. B. 200 nm voneinander angeordnet.How out 2 and 3 can be seen, the structured layer 2 a periodic pattern 10 which is formed by elevations in the form of pyramids with a square base. The pyramids are at a distance (period) a of z. B. 200 nm from each other.

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 2 eine Textur auf, sodass das einfallende Licht hυ an der strukturierten Schicht 2 gestreut wird.Due to the increases in the distance of z. B. 200 nm, the layer 2 a texture so that the incident light hυ to the structured layer 2 is scattered.

Außerdem weist die strukturierte Schicht 2 Überstrukturen in Form von im Querschnitt z. B. V-förmigen Erhöhungen auf, die mit einer Periode, also einem Abstand b von z. B. 2 μm voneinander angeordnet sind, welche als Beugungsgitter dienen können. Das Aspektverhältnis, also die Höhe der Erhöhungen der Überstruktur 11 zum Abstand b kann z. B. 0,1 betragen.In addition, the structured layer 2 Superstructures in the form of in cross-section z. B. V-shaped elevations on with a period, ie a distance b of z. B. 2 microns are arranged from each other, which can serve as a diffraction grating. The aspect ratio, ie the height of the elevations of the superstructure 11 to the distance b can z. B. 0.1.

An der Rückelektrodenschicht 12 werden damit korrespondierende Vertiefungen in Form invertierter Pyramiden mit einem Abstand von 200 nm gebildet, die reflexionserhöhend wirken, ferner V-förmige Vertiefungen, die zu einer weiteren Streuung des Lichts führen.At the back electrode layer 12 thus corresponding recesses in the form of inverted pyramids are formed with a distance of 200 nm, the reflection-enhancing effect, further V-shaped depressions, which lead to a further scattering of the light.

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)

Dünnschichtsolarzelle mit einem transparenten Substrat (1), auf dem eine strukturierte Schicht mit einem durch Erhöhungen und/oder Vertiefungen gebildeten periodischen Muster (10) aufgebracht ist, auf der nacheinander mehrere Schichten, einschließlich einer Frontelektrodenschicht (3), wenigstens einer Halbleiterschicht (4) und einer Rückelektrodenschicht (12) abgeschieden sind, wobei die strukturierte Schicht (2) durch Prägen oder Drucken einer Schicht gebildet ist, die nach dem Sol-Gel-Verfahren hergestellt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die strukturierte Schicht (2) eine Brechzahl aufweist, die größer als die Brechzahl des Substrats (1) und höchstens so groß wie die Brechzahl der Frontelektrodenschicht (3) ist, und der Abstand (a) zwischen den Erhöhungen und/oder Vertiefungen benachbarter periodischer Muster (10) im Submikrometer-Bereich liegt.Thin-film solar cell with a transparent substrate ( 1 ), on which a structured layer with a periodic pattern formed by elevations and / or depressions (US Pat. 10 ), on the succession of several layers, including a front electrode layer ( 3 ), at least one semiconductor layer ( 4 ) and a back electrode layer ( 12 ), wherein the structured layer ( 2 ) is formed by embossing or printing a layer produced by the sol-gel process, characterized in that the structured layer ( 2 ) 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 ), and the distance (a) between the elevations and / or depressions of adjacent periodic patterns ( 10 ) lies in the submicrometer range. Dünnschichtsolarzelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückelektrodenschicht (12) eine transparente Rückelektrodenteilschicht (5) auf ihrer der Halbleiterschicht (4) zugewandten Seite aufweist.Thin-film solar cell according to claim 1, characterized in that the back electrode layer ( 12 ) a transparent back electrode sublayer ( 5 ) on its semiconductor layer ( 4 ) facing side. Dünnschichtsolarzelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das transparente Substrat (1) aus Glas oder Glaskeramik und die Frontelektrodenschicht (3) aus Zink- oder Zinn-Oxid besteht und die Brechzahl der strukturierten Schicht (2) 1,6 bis 1,8 beträgt.Thin-film solar cell according to claim 1, characterized in that the transparent substrate ( 1 ) made of glass or glass ceramic and the front electrode layer ( 3 ) consists of zinc or tin oxide and the refractive index of the structured layer ( 2 ) Is 1.6 to 1.8. Dünnschichtsolarzelle nach Anspruch 1,2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Diffusionsbarriere unter- oder oberhalb der strukturierten Schicht (2) abgeschieden ist.Thin-film solar cell according to claim 1, 2 or 3, characterized in that a diffusion barrier below or above the structured layer ( 2 ) is deposited. Dünnschichtsolarzelle nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Diffusionsbarriere aus Siliziumnitrid (SiNx), Siliziumoxid (SiO2), Siliziumoxynitrid (SiOxNy), Siliziumoxycarbid (SiOxCy), wenigstens einem Metalloxid und/oder wenigstens einem Metallnitrid besteht.Thin-film solar cell according to claim 4, characterized in that the diffusion barrier consists of silicon nitride (SiN x ), silicon oxide (SiO 2 ), silicon oxynitride (SiO x N y ), silicon oxycarbide (SiO x C y ), at least one metal oxide and / or at least one metal nitride , Dünnschichtsolarzelle nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Metalloxid Aluminiumoxid (Al2O3) oder Zirkonoxid (ZrO2) ist.Thin-film solar cell according to claim 5, characterized in that the metal oxide is alumina (Al 2 O 3 ) or zirconium oxide (ZrO 2 ). Dünnschichtsolarzelle nach einem der vorstehenden Ansprüche, dass sie mehr als einen pn-Übergang aufweist.Thin film solar cell according to any one of the preceding claims, that they have more than one pn junction having. Dünnschichtsolarzelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand (a) zwischen den Erhöhungen und/oder Vertiefungen benachbarter periodischer Muster (10) weniger als 600 nm beträgt.Thin-film solar cell according to claim 1, characterized in that the distance (a) between the elevations and / or depressions of adjacent periodic patterns ( 10 ) is less than 600 nm. Dünnschichtsolarzelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mittlere Schichtdicke der strukturierten Schicht (2) höchstens 20 μm beträgt.Thin-film solar cell according to claim 1, characterized in that the average layer thickness of the structured layer ( 2 ) is at most 20 microns. Dünnschichtsolarzelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die periodischen Muster (10) im Submikrometer-Bereich auf durch Erhöhungen und/oder Vertiefungen gebildete periodische Überstrukturen mit einem Abstand zwischen den Erhöhungen und/oder Vertiefungen von mehr als 1 μm aufmoduliert sind.Thin-film solar cell according to claim 1, characterized in that the periodic patterns ( 10 ) in the submicrometer range are modulated on periodic superstructures formed by elevations and / or depressions with a spacing between the elevations and / or depressions of more than 1 μm. Dünnschichtsolarzelle nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die periodischen Muster (10) im Submikrometer-Bereich und/oder die aufmodulierten periodischen Überstrukturen (11) isotrop ausgebildet sind.Thin-film solar cell according to one of the preceding claims, characterized in that the periodic patterns ( 10 ) in the submicrometer range and / or the modulated periodic superstructures ( 11 ) are formed isotropically. Dünnschichtsolarzelle nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Aspektverhältnis der Erhöhungen und/oder Vertiefungen der periodischen Muster (10) im Submikrometer-Bereich und/oder der Erhöhungen und/oder Vertiefungen (11) der aufmodulierten Überstrukturen 0,01 bis 2 beträgt.Thin-film solar cell according to one of the preceding claims, characterized in that the aspect ratio of the elevations and / or depressions of the periodic patterns ( 10 ) in the submicrometer range and / or the elevations and / or depressions ( 11 ) of the modulated superstructures is 0.01 to 2. Dünnschichtsolarzelle nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die strukturierte Schicht (2) aus Siliziumdioxid besteht und wenigstens transparentes Metalloxid enthält.Thin-film solar cell according to one of the preceding claims, characterized in that the structured layer ( 2 ) consists of silicon dioxide and at least contains transparent metal oxide. Dünnschichtsolarzelle nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das transparente Metalloxid Titandioxid (TiO2), Zirkondioxid (ZrO2), Nioboxid (NbO2), Manganoxid (MnO2, Mn2O3), Hafniumoxid (HfO2), Germaniumoxid (GeO2), Calcium-, Magnesium- und/oder Yttrium stabilisiertes Zirkondioxid, Aluminiumoxid (Al2O3), Zinkoxid (ZnO), Zinnoxid (SnO2), Gadoliniumoxid (Gd2O3), Samariumoxid (Sm2O3), Lanthanoxid (La2O3), Magnesiumoxid (MgO), Calciumoxid (CaO) und/oder Boroxid (B2O3) ist.Thin-film solar cell according to claim 13, characterized in that the transparent metal oxide 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, magnesium and / or yttrium stabilized zirconia, alumina (Al 2 O 3 ), zinc oxide (ZnO), tin oxide (SnO 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 ). Dünnschichtsolarzelle nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil organischer Bestandteile in der strukturierten Schicht (2) höchstens 5 Massen-% beträgt.Thin-film solar cell according to one of the preceding claims, characterized in that the proportion of organic constituents in the structured layer ( 2 ) is at most 5% by mass. Dünnschichtsolarzelle nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die strukturierte Schicht (2) nach dem Sol-Gel-Verfahren aus hydrolysier- und polykondensierbaren Silizium- bzw. Siliziumorganischen-Verbindungen und gegebenenfalls hydrolysier- und polykondensierbaren Titan-, Zirkon-, Aluminium-, Zink-, Magnesium-, Calcium- Cer-, Samarium, Gadolimium, Lanthan, Bor, Yttrium, und/oder Zinn-Verbindungen hergestellt ist.Thin-film solar cell according to one of the preceding claims, characterized in that the structured layer ( 2 ) according to the sol-gel process of hydrolyzable and polycondensable silicon or organosilicon compounds and optionally hydrolyzable and polycondensable titanium, zirconium, aluminum, zinc, magnesium, calcium, cerium, samarium, gadolimium, Lanthanum, boron, yttrium, and / or tin compounds is produced. Dünnschichtsolarzelle nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Silizium- bzw. Silizium organische Verbindung photochemisch polymerisierbar ist.Thin film solar cell according to claim 16, characterized in that the silicon or Silicon organic compound is photochemically polymerizable. Dünnschichtsolarzelle nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die strukturierte Schicht (2) nach dem Sol-Gel-Verfahren mit einem photochemischen Härtungsprozess und anschließender thermischer Zersetzung der organischen Bestandteile hergestellt worden ist, sodass der Anteil der organischen Bestandteile in der strukturierten Schicht (2) höchstens 5 Massen-% beträgt.Thin-film solar cell according to one of the preceding claims, characterized in that the structured layer ( 2 ) has been prepared by the sol-gel method with a photochemical curing process and subsequent thermal decomposition of the organic constituents, so that the proportion of organic constituents in the structured layer ( 2 ) is at most 5% by mass. Dünnschichtsolarzelle nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die strukturierte Schicht (2) auf Glas als Substrat aufgebracht worden ist und bei einer Temperatur von mindestens 300°C thermisch behandelt worden ist.Thin-film solar cell according to one of the preceding claims, characterized in that the structured layer ( 2 ) has been applied to glass as a substrate and has been thermally treated at a temperature of at least 300 ° C. Dünnschichtsolarzelle nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die strukturierte Schicht (2) photoluminiszierend ausgebildet ist.Thin-film solar cell according to one of the preceding claims, characterized in that the structured layer ( 2 ) is formed photoluminescent. Dünnschichtsolarzelle nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Halbleiterschicht (4) aus einem Halbleiter auf Silizium-Basis oder einem Verbundhalbleiter besteht.Thin-film solar cell according to one of the preceding claims, characterized in that the semiconductor layer ( 4 ) consists of a silicon-based semiconductor or a compound semiconductor. Verfahren zur Herstellung der Dünnschichtsolarzelle nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die strukturierte Schicht (2) durch Beschichten des Substrats (1) mit dem Sol, Bildung der Gel-Schicht, Prägen der Gel-Schicht und Aushärten der geprägten Gel-Schicht gebildet wird.Process for producing the thin-film solar cell according to one of the preceding claims, characterized in that the structured layer ( 2 ) by coating the substrate ( 1 ) is formed with the sol, formation of the gel layer, embossing of the gel layer and curing of the embossed gel layer. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht (2) durch das Prägen der Gel-Schicht mit einem Prägestempel strukturiert wird.Method according to claim 22, characterized in that the layer ( 2 ) is patterned by embossing the gel layer with an embossing punch. Verfahren nach Anspruch 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, dass die strukturierte Schicht (2) durch den Prägestempel ausgehärtet wird.Method according to claim 22 or 23, characterized in that the structured layer ( 2 ) is cured by the die. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass das Beschichten des Substrats (1) durch Tauchbeschichtung, Walzenauftrag, Fluten oder Sprühen erfolgt.A method according to claim 22, characterized in that the coating of the substrate ( 1 ) by dip coating, roller application, flooding or spraying. Verfahren zur Herstellung der Dünnschichtsolarzelle nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die strukturierte Schicht (1) durch Bedrucken des Substrats (2) mit einer Druckform, die mit dem Gel versehen ist, und Aushärten der gedruckten Gel-Schicht gebildet wird.Process for producing the thin-film solar cell according to one of Claims 1 to 21, characterized in that the structured layer ( 1 ) by printing the substrate ( 2 ) is formed with a printing form provided with the gel and hardening of the printed gel layer. Verfahren nach Anspruch 23 oder 26, dadurch gekennzeichnet, dass der Prägestempel oder die Druckform auf einem Polymer oder Silikon basieren.Method according to claim 23 or 26, characterized that the embossing stamp or the printing form based on a polymer or silicone. Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass die geprägte oder gedruckte strukturierte Gel-Schicht photochemisch und/oder thermisch ausgehärtet wird.Method according to one of claims 22 to 27, characterized that the embossed or printed structured gel layer photochemically and / or thermally cured becomes. Verfahren nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass die thermische Aushärtung bei 300 bis 700°C durchgeführt wird.Method according to Claim 28, characterized that the thermal curing at 300 to 700 ° C carried out becomes. Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass das Sol durch Hydrolyse und Polykondensation von Silizium, Titan-, Zirkon-, Aluminium-, Zink-, Magnesium-, Calcium- und/oder Zinn-Verbindungen hergestellt wird.Method according to one of claims 22 to 29, characterized that the sol is formed by hydrolysis and polycondensation of silicon, Titanium, zirconium, aluminum, zinc, magnesium, calcium and / or Tin compounds is produced. Verfahren nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungen die allgemeine Formel SiORxR'y, TiORxXy, ZrORxXy, AlORxXy, ZnORxXy, MgORxXy, CaORxXy und/oder SnORxXy aufweisen, worin O Sauerstoff und R und R' gleiche oder unterschiedliche organische Reste darstellen oder R' Wasserstoff ist, X ein Halogenid ist und x und y zusammen die Anzahl der Restvalenzen bilden.Method according to claim 30, characterized in that that the compounds have the general formula SiORxR'y, TiORxXy, ZrORxXy, AlORxXy, ZnORxXy, MgORxXy, CaORxXy and / or SnORxXy, wherein O oxygen and R and R 'same or represent different organic radicals or R 'is hydrogen, X is a halide and x and y together are the number of residual valences form. Verfahren nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, dass R und/oder R' ein organischer Rest mit einer Vinyl-, Allyl, Epoxy- oder Methacrylat-Gruppe ist.Method according to claim 31, characterized in that that R and / or R 'a organic radical with a vinyl, allyl, epoxy or methacrylate group is. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Aushärtung bei weniger als 300°C durchgeführt wird.Method according to claim 22, characterized in that that curing at less than 300 ° C carried out becomes.
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