DE112005000948T5 - Solarzelle vom Chalcopyrite-Typ - Google Patents
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Abstract
Solarzelle
vom Chalcopyrit-Typ (50) umfassend einen Schichtstapel (14), der
aus einer ersten Elektrode (16) aus Metall, einer Lichtabsorptionsschicht (18)
aus einer Chalcopyritverbindung, die an oder auf die erste Elektrode
(16) angebracht ist und als p-Halbleiter dient, und aus einer zweiten
Elektrode (20), die an oder auf der Lichtabsorptionsschicht (18)
angebracht ist und als n-Halbleiter dient, besteht, wobei:
das isolierende Substrat (52), das den Schichtstapel (14) trägt, Glimmer enthält; und
eine Bindemittelschicht (56), die aus einer Stickstoffverbindung besteht, zwischen dem isolierenden Substrat (52) und dem Schichtstapel (14) eingefügt ist.
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Description
- Technisches Feld
- Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Solarzelle vom Chalcopyrit-Typ mit einem isolierenden Substrat, das Glimmer enthält.
- Stand der Technik
- Eine Solarzelle vom Chalcopyrit-Typ ist eine Solarzelle, die als Lichtabsorptionsschicht eine Chalcopyritverbindung enthält, die als Cu(InGa)Se dargestellt wird (nachstehend auch als „CIGS" bezeichnet). Besondere Aufmerksamkeit wurde auf diesen Solarzellentyp gerichtet, da Solarzellen vom Chalcopyrit-Typ verschiedene Vorteile aufweisen. Zum Beispiel haben solche Solarzellen einen hohen Energieumsetzungsgrad, eine optische Verschlechterung auf Grund von Alterung wird selten beobachtet, die Strahlungsbeständigkeit ist hervorragend und die Solarzelle weist sowohl einen breiten Wellenlängenbereich, in dem Licht absorbiert wird, als auch einen hohen Lichtabsorptionskoeffizienten auf. Deshalb wurden unterschiedliche Untersuchungen durchgeführt, um eine Massenproduktion der Solarzellen vom Chalcopyrit-Typ zu ermöglichen.
- Wie in
5 dargestellt ist, wird eine solche Solarzelle vom Chalcopyrit-Typ10 bereitgestellt, indem auf einem Glassubstrat12 ein Schichtstapel14 angeordnet wird. Die Grundstruktur des Schichtstapels14 beinhaltet eine erste Elektrode16 , die aus Mo besteht, eine Lichtabsorptionsschicht18 , die aus CIGS besteht und eine transparente zweite Elektrode20 , die aus ZnO/Al besteht. Jedoch werden im Allgemeinen auch eine Pufferschicht22 und eine Schicht mit hohem Widerstand (halbleitende Schicht)24 bereitgestellt, die zwischen der Lichtabsorptionsschicht18 und der zweiten Elektrode20 eingefügt sind, um die Bandlücke im Hinblick auf die Lichtabsorptionsschicht18 anzupassen. Weiterhin wird eine Antireflexionsschicht26 auf die zweite Elektrode20 aufgebracht, um zu verhindern, dass Licht, welches in die Lichtabsorptionsschicht18 eintritt, reflektiert und an die Umgebung abgegeben wird. Die Pufferschicht22 , die Schicht mit hohem Widerstand24 und die Antireflexionsschicht26 bestehen z.B. aus CdS, ZnO bzw. MgF2. Ferner können auch in einigen Fällen ZnO oder InS als Material für die Pufferschicht22 ausgewählt werden. Sowohl die Pufferschicht22 als auch die Schicht mit hohem Widerstand24 kann als eine einzelne Schicht gebildet werden. - Ein Teil der ersten Elektrode
16 steht aus dem Schichtstapel14 heraus und an diesem herausstehenden Teil wird ein erster leitender Abschnitt28 angebracht. Andererseits steht auch ein Teil der zweiten Elektrode aus der Antireflexionsschicht26 hervor, wobei ein zweiter leitender Abschnitt30 auf dem herausstehenden Teil angebracht wird. - Sobald Licht, z.B. Sonnenlicht, auf die Solarzelle vom Chalcopyrit-Typ
10 , die entsprechend obiger Beschreibung aufgebaut ist, fällt, bilden sich Paare von Elektronen und positiven Löchern innerhalb der Lichtabsorptionsschicht18 . Die Elektronen sammeln sich an der Grenzfläche der zweiten Elektrode20 (n-Seite) an, während sich die positiven Löcher an der Grenzfläche der Lichtabsorptionsschicht18 (p-Seite) ansammeln, wie es den verbundenen Grenzflächen zwischen der CIGS-Lichtabsorptionsschicht18 (p-Halbleiter)und der zweiten Elektrode20 (n-Halbleiter) entspricht. Wenn dieses Phänomen auftritt, wird eine elektromotorische Kraft zwischen der Lichtabsorptionsschicht18 und der zweiten Elektrode20 erzeugt. Die elektrische Energie aus der elektromotorischen Kraft wird als Strom vom ersten leitenden Abschnitt28 , der mit der ersten Elektrode16 verbunden ist, und dem zweiten leitenden Abschnitt30 , der mit der zweiten Elektrode20 verbunden ist, nach außen geleitet. - Üblicherweise wird die Solarzelle vom Chalcopyrit-Typ
10 , wie sie in5 dargestellt ist, auf folgende Weise hergestellt. Zuerst wird die erste Elektrode16 , bestehend aus Mo als Film auf ein Substrat aus Natronkalkglas12 aufgebracht, z.B. mittels Filmbildung durch Vakuumzerstäubung. - Anschließend wird die erste Elektrode
16 durch deren Bestrahlung mit einem Laser geteilt, um den sogenannten „Schreibvorgang" auszuführen. - Schneideabfall, der bei dem Teilungsvorgang anfällt, wird durch Waschen mit Wasser entfernt. Danach wird ein Film aus Cu, In und Ga mittels Vakuumzerstäubung auf die erste Elektrode
16 aufgebracht, um einen Precursor bereitzustellen. Der Precursor wird zusammen mit dem Substrat und der ersten Elektrode16 unter H2Se-Gas-Atmosphäre in einem Heizofen getempert. Während des Temperprozesses wird der Precursor in Selenid umgewandelt, wobei sich eine lichtabsorbierende Schicht18 aus CIGS bildet. Anschließend wird die n-Pufferschicht22 , die z.B. aus CdS, ZnO oder InS besteht, auf die lichtabsorbierende Schicht18 aufgebracht. Die Pufferschicht22 kann z.B. mittels Vakuumzerstäubung oder durch chemische Abscheidung aus Lösung (CBD) aufgetragen werden. - Weiterhin kann die Schicht mit hohem Widerstand
24 , die z.B. aus ZnO besteht, beispielsweise durch Filmbildung mittels Vakuumzerstäubung hergestellt werden. Anschließend werden die Schicht mit hohem Widerstand24 , die Pufferschicht22 und die Lichtabsorptionsschicht18 einer Schreiboperation mittels Laserstrahl oder Metallspitze unterworfen. Durch die Schreiboperation werden die Schicht mit hohem Widerstand24 , die Pufferschicht22 und die Lichtabsorptionsschicht18 getrennt. - Anschließend wird die zweite Elektrode
20 bestehend aus ZnO/Al als Film mittels Vakuumzerstäubung aufgetragen. Dann werden die zweite Elektrode20 , die Schicht mit hohem Widerstand24 , die Pufferschicht22 und die Lichtabsorptionsschicht18 einer Schreiboperation mittels Laserstrahl oder Metallsonde unterworfen. - Zum Schluss werden der erste leitende Abschnitt
28 und der zweite leitende Abschnitt30 auf die herausstehenden Teile der ersten Elektrode16 bzw. der zweiten Elektrode20 aufgebracht. Entsprechend dem oben erwähnten Verfahren erhält man als Ergebnis eine Solarzelle vom Chalcopyrit-Typ10 . - Die Solarzelle vom Chalcopyrit-Typ, die entsprechend obiger Beschreibung erhalten wird, bildet eine Zelleneinheit. Üblicherweise wird in der Praxis ein größeres Bauteil mit panelartiger Form, in den eine Vielzahl solcher Zelleneinheiten miteinander elektrisch verknüpft sind, eingesetzt.
- Wie oben beschrieben, wird als Material für das Substrat in den meisten Fällen Glas verwendet, da Glas leicht verfügbar und billig ist. Zusätzlich kann auch die Oberfläche des Films, der auf das Substrat aufgebracht wird, relativ glatt erhalten werden, da die Glasoberfläche schon glatt ist. Ferner diffundiert Natrium aus dem Glas in Richtung der lichtabsorbierenden Schicht. Dadurch erhöht sich der Energieumwandlungsgrad.
- Allerdings können, wenn Precursor der Selenidbildung unterworfen werden und Glassubstrate verwendet worden sind, keine hohen Temperaturen gefahren werden. Deshalb ist es auch schwierig, die Selenidbildung so zu begünstigen, dass eine Verbindung hergestellt wird, deren Energieeffizienz außerordentlich groß ist. Ferner stellt auch die Dicke des Substrats einen Nachteil dar. Vor allem die Maschinen, welche die Glassubstrate bei der Herstellung von Solarzellen vom Chalcopyrit-Typ zuführen, müssen große Ausmaße haben. Außderdem haben die hergestellten Solarzellen vom Chalcopyrit-Typ eine große Masse. Außerdem ist es schwierig, den zuvor beschriebenen Prozess an einen Prozess anzupassen, der die Massenproduktion in Form eines „roll-to-roll"-Prozesses erlaubt, da das Glassubstrat praktisch nicht flexibel ist.
- Um die obigen Probleme zu bewältigen, wurde als Gegenmaßnahme überlegt, andere Materialien als Glas für die Substrate einzusetzen. Zum Beispiel wurde in Patentdokument 1 eine Solarzelle vom Chalcopyrit-Typ vorgeschlagen, in der ein Polymerfilm als Substrat verwendet wird. Weiterhin wurde in Patentdokument 2 Edelstahl als Material für das Substrat einer Chalcopyrit-Brennstoffzelle vorgeschlagen. Patentdokument 3 listet solche Materialien wie Glas, Aluminiumoxid, Glimmer, Polyimid, Molybdän, Wolfram, Nickel, Graphit und Edelstahl auf. Patentdokument 2 schlägt auch vor, eine Schutzschicht aus SiO2 oder FeF2 aufzutragen, um das Substrat aus Edelstahl vor Angriff von Selen während der Selenidbildung zu schützen.
- Patentdokument 1: Japanisches offengelegtes Patent, Publikationsnummer 5-259494;
- Patentdokument 2: Japanisches offengelegtes Patent, Publikationsnummer 2001-339081;
- Patentdokument 3: Japanisches offengelegtes Patent, Publikationsnummer 2000-58893.
- Offenbarung der Erfindung
- Probleme, die durch die Erfindung gelöst werden müssen
- Wenn ein Polymerfilm als Substrat verwendet wird, wie es in Patentdokument 1 beschrieben ist, so besteht, obwohl die Solarzelle vom Chalcopyrit-Typ Flexibilität aufweist, das Problem, dass keine hohen Temperaturen während der Selenidbildung gefahren werden können. Im Fall von Polyimid ist es beispielsweise unmöglich, Temperaturen von mehr als 260 °C oder mehr zu verwenden. Daher ist es auch nicht möglich, die Selenidbildung unter H2Se-Gas-Atmosphäre auszuführen, für die eine Temperatur von nicht weniger als 500 °C benötigt wird.
- Das Substrat aus Edelstahl, wie es in Patentdokument 2 beschrieben ist, könnte unzureichend durch eine Schutzschicht geschützt sein. D.h., dass in bestimmten Fällen das Substrat aus Edelstahl während der Selenidbildung erodiert, wodurch sich die erste Elektrode möglicherweise ablösen könnte. Ferner könnte sich die Schutzschicht selbst ablösen, wodurch das leitfähige Substrat aus Edelstahl freigelegt wird. Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass die Schreiboperation nicht mittels einer Metallsonde durchgeführt werden kann.
- In Patentdokument 3 werden verschiedene Materialien als Substratmaterialien vorgeschlagen. Allerdings werden alle Solarzellen vom Chalcopyrit-Typ, welche in Patentdokument 3 offenbart sind, nur unter Verwendung von Glassubstraten gebildet. Daher ist es ungewiss, ob Erosion während der Selenidbildung vermieden werden kann, auch wenn andere Materialien verwendet werden. Zum Beispiel ist es bekannt, dass falls ein Substrat aus Glimmeraggregaten, umfassend mit Harz gebundene Glimmerpartikel, als Substrat in einem Schichtstapel eingebaut ist, der Schichtstapel leicht dazu neigt, sich von dem Substrat aus Glimmeraggregat zu lösen, wodurch dessen Energieumwandlungseffizienz verringert wird.
- Ein generelles Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Solarzelle vom Chalcopyrit-Typ bereitzustellen, die in Massenproduktion hergestellt werden kann.
- Ein prinzipielles Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Solarzelle vom Chalcopyrit-Typ bereitzustellen, deren Energieumwandlungsgrad und deren elektromotorische Kraft groß sind.
- Ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Solarzelle vom Chalcopyrit-Typ bereitzustellen, innerhalb derer es vermieden werden kann, dass sich der Schichtstapel vom Substrat in der Zelle ablöst.
- Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Solarzelle vom Chalcopyrit- Typ bereitgestellt, die einen Schichtstapel umfasst, der aus einer ersten Elektrode aus Metall, einer lichtabsorbierenden Schicht aus einer Chalcopyritverbindung, die als p-Halbleiter dient und auf der ersten Elektrode gebildet ist, und einer zweiten Elektrode, die auf der Lichtabsorptionsschicht angebracht ist und als n-Halbleiter dient, besteht, wobei
- – das isolierende Substrat, auf dem der Schichtstapel angebracht ist, Glimmer enthält und
- – eine Bindemittelschicht, die zumindest als Bindemittel fungiert, zwischen das isolierende Substrat und den Schichtstapel eingefügt ist.
- Glimmer weist eine hervorragende Flexibilität auf. Deshalb kann z.B. ein Substrat aus einem Glimmeraggregat gebildet werden, das auf- und abgerollt werden kann, wie nachstehend beschrieben, und worin das Glimmeraggregat in vorgegebene Größen zugeschnitten wird. Das Glimmeraggregat kann, mit anderen Worten, in die Form einer Rolle gewickelt werden. Daher kann eine Massenproduktion unter Verwendung eines „roll-to-roll"-Prozesses leicht eingeführt werden. Folglich ist eine Massenproduktion von Solarzellen vom Chalcopyrit-Typ realisierbar.
- Ferner ist Glimmer verglichen mit Natronkalkglas günstig. Deshalb sind auch die Herstellungskosten von Solarzellen vom Chalcopyrit-Typ günstig. Weiterhin wiegt Glimmer wenig. Daher ist es auch möglich, die Masse von Solarzellen vom Chalcopyrit-Typ zu senken.
- Weiterhin zeichnet sich Glimmer durch hervorragende Hitzebeständigkeit im Vergleich zu Glassubstraten aus. Daher kann die Selenidbildung unter H2Se-Gasatmosphäre bei Temperaturen von etwa 600-700 °C durchgeführt und gleichzeitig ein Precursor aus Cu, In, Ga an der ersten Elektrode abgeschieden werden, um die Lichtabsorptionsschicht bereitzustellen. Die Selenidbildung des Precursors wird unter den oben beschriebenen Bedingungen zuverlässig begünstigt. Deshalb können Solarzellen vom Chalcopyrit-Typ mit einer großen elektromotorischen Kraft (open voltage) gebaut werden.
- Da sich die Bindemittelschicht zwischen Glimmersubstrat und dem Schichtstapel befindet, kann eine hohe Verbindungskraft zwischen dem Glimmersubstrat und dem Schichtstapel erreicht werden. Damit wird verhindert, dass sich der Schichtstapel vom Glimmersubstrat ablöst.
- Aufgrund der Anwesenheit der Bindemittelschicht werden Verunreinigungen, die im Glimmersubstrat enthalten sind, davon abgehalten in die Lichtabsorptionsschicht zu diffundieren. Daher kann die Energieumwandlungseffizienz der Solarzelle vom Chalcopyrit-Typ verbessert werden.
- Bevorzugte Materialien für die Bindemittelschicht enthalten Substanzen, die TiN oder TaN beinhalten. Es ist bevorzugt, dass die Bindemittelschicht eine Dicke von 0,5-1 μm aufweist. Andererseits umfasst bevorzugte Materialien für das isolierende Substrat ein Glimmeraggregat, welches nach Mischen von pulverförmigem Glimmergranulat mit einem Harz gesintert wird.
- Eine glättende Schicht, die eine der Komponenten SiN oder SiO2 enthält und an der nach oben weisenden Oberfläche Unregelmäßigkeiten aufweist, wird bevorzugt zwischen das isolierende Substrat und der Bindemittelschicht eingefügt, wobei die Unregelmäßigkeiten der glättenden Schicht kleiner sind, als die Unregelmäßigkeiten an der nach oben weisenden Oberfläche des isolierenden Substrats. Entsprechend kann verhindert werden, dass sich Unregelmäßigkeiten auf die erste Elektrode und die Lichtabsorptionsschicht übertragen. Daraus ergibt sich der Vorteil, dass die elektromotorische Kraft der Solarzelle vom Chalcopyrit-Typ gesteigert wird.
- Kurze Beschreibung der Figuren
-
1 stellt einen schematischen Querschnitt einer Solarzelle vom Chalcopyrit-Typ gemäß einer Ausführung der vorliegenden Erfindung dar; -
2 ist eine Vergrößerung, in der Teilbereiche aus1 gezeigt werden; -
3 zeigt einen schematischen Querschnitt einer Solarzelle vom Chalcopyrit-Typ gemäß einer anderen Ausführungsform; -
4 stellt einen schematischen Querschnitt einer Solarzelle vom Chalcopyrit-Typ gemäß einer weiteren Ausführungsform dar; und -
5 stellt einen schematischen Querschnitt einer Solarzelle vom Chalcopyrit-Typ nach einem herkömmlichen Verfahren dar. - Beste Art und Weise die Erfindung auszuführen
- Eine Solarzelle vom Chalcopyrit-Typ gemäß der vorliegenden Erfindung soll im Folgenden unter Bezugnahme auf die beigelegten Figuren, die die bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung veranschaulichen, genau erklärt werden. Grundlegende Komponenten, die vergleichbar mit denen in
5 sind, sollen mit der gleichen Nummerierung gekennzeichnet werden; eine genaue Erklärung der Komponenten soll weggelassen werden. -
1 stellt einen schematischen Querschnitt einer Solarzelle vom Chalcopyrit-Typ50 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar. Die Solarzelle vom Chalcopyrit-Typ50 umfasst ein Substrat52 , einen Schichtstapel14 , in Verbindung mit einer glättenden Schicht54 und einer Bindemittelschicht56 , die zwischen dem Substrat52 und dem Schichtstapel14 eingeschoben sind. - In dieser Ausführungsform wird das Substrat
52 aus einem Glimmeraggregat gebildet. Der Begriff „Glimmeraggregat", wie er hier verwendet wird, bezieht sich auf ein Material, das durch Mischen von pulverförmigem Glimmergranulat mit Harz und anschließendem Sintern, erhalten wird. Das Glimmeraggregat ist ein Isolator mit einem außerordentlich hohen Widerstand im Bereich zwischen 1012 und 1016 Ω. Weiterhin weist das Glimmeraggregat Eigenschaften wie hohe Widerstandskraft und Haltbarkeit z.B. gegenüber Säuren, Alkalimetallen und H2Se-Gas auf. Ferner hat das Glimmeraggregat ein geringes Gewicht und weist hervorragende Flexibilität auf. Im Gegensatz zur Hitzebeständigkeit von Glassubstraten bis zu einer Temperatur von 500-550 °C, wie z.B. Natronkalkglas, weist Glimmeraggregat eine vergleichsweise hohe Hitzebeständigkeit bis zu einer Temperatur von 600-800 °C auf. - Wie die Vergrößerung in
2 zeigt, sind auf der nach oben weisenden Oberfläche von Substrat52 , welches aus Glimmeraggregat besteht, konkave Teilstücke58 und konvexe Teilstücke60 vorhanden. Besonders die nach oben weisende Oberfläche des Substrats aus Glimmeraggregat52 ist außerordentlich unregelmäßig. - Wenn die erste Elektrode
16 , mit der der Schichtstapel14 beginnt, auf das unregelmäßige Substrat aus Glimmeraggregat52 aufgebracht wird, so werden die Unregelmäßigkeiten auch auf die nach oben weisende Oberfläche der ersten Elektrode16 übertragen. Wird eine Lichtabsorptionsschicht18 auf die oben beschriebene erste Elektrode16 aufgetragen, so wird die elektromotorische Kraft der Solarzelle vom Chalcopyrit-Typ50 , als fertiges Bauteil, tendenziell kleiner. - Entsprechend der Ausführungsform der vorliegenden Verbindung kann eine glättende Schicht
54 mit kleinen Unregelmäßigkeiten, verglichen mit den Unregelmäßigkeiten des Substrats aus Glimmeraggregat52 , zwischen das Substrat52 und die Bindemittelschicht56 eingeschoben werden. Wenn die glättende Schicht54 , die kleinere Unregelmäßigkeiten aufweist, auf die beschriebene Weise eingeschoben wird, so werden die Unregelmäßigkeiten, die auf die nach oben weisende Oberfläche der ersten Elektrode16 und der Lichtabsorptionsschicht18 übertragen werden, verringert. Deshalb kann ein Abfall der elektromotorischen Kraft der Solarzelle vom Chalcopyrit-Typ50 vermieden werden. Zum Beispiel können entweder SiN oder SiO2 als Material für die glättende Schicht54 verwendet werden. Diese Zusammensetzung ist vorteilhaft um die Filmbildung zu erleichtern. - Da sich die glättende Schicht
54 zufriedenstellend mit dem Substrat aus Glimmeraggregat52 und mit der Bindemittelschicht56 verbindet, kann ferner eine starke Verbindung zwischen dem Substrat und dem Schichtstapel erreicht werden. - Die Bindemittelschicht
56 , die auf die glättende Schicht54 aufgetragen wird, gewährleistet eine starke Verbindung sowohl zum Substrat aus Glimmeraggregat52 als auch zur glättenden Schicht54 . Die Bindemittelschicht56 dient auch als Diffusionsbarriere, um eine weitere Diffusion von Verunreinigungen zu verhindern, die vom Substrat aus Glimmeraggregat52 diffundiert werden. Genauer gesagt, werden Verunreinigungen, die im Substrat aus Glimmeraggregat52 enthalten sind, von der Bindemittelschicht56 abgehalten, in die Lichtabsorptionsschicht18 zu diffundieren. - Das bevorzugte Material für die Bindemittelschicht
56 ist TiN oder TaN. Derartige Substanzen verbinden sich zufriedenstellend mit z.B. SiN oder SiO2, dem Material, aus dem die glättende Schicht54 gebildet ist, sowie mit Mo, dem Material, aus dem die erste Elektrode16 gebildet ist. Deshalb kann aufgrund der glättenden Schicht54 der Schichtstapel14 mit zufriedenstellender Verbindungsstärke am Substrat aus Glimmeraggregat52 angebracht werden. - Die Dicke der Bindemittelschicht
56 liegt bevorzugt zwischen 0,5 und 1 μm. Wenn die Dicke weniger als 0,5 μm beträgt, wirkt die Bindemittelschicht56 nicht sicher als Barriere. Andererseits kann die Verbindungsstärke der Bindemittelschicht56 nicht gewährleistet werden, wenn die Dicke 1 μm überschreitet. - Der Schichtstapel
14 wird gebildet, indem ausgehend von der Bindemittelschicht56 , die erste Elektrode16 aus Mo, die Lichtabsorptionsschicht18 aus CIGS, die Pufferschicht22 aus CdS, die Schicht mit hohem Widerstand24 aus ZnO, die transparente zweite Elektrode20 aus ZnO/Al und die Antireflexionsschicht26 aus MgF2 in dieser Reihenfolge aufgebracht werden. Bereiche der ersten Elektrode16 und der zweiten Elektrode20 bleiben frei. Ein erster leitender Abschnitt28 bzw. ein zweiter leitender Abschnitt30 werden auf den freigebliebenen Bereichen aufgebracht. - Die Solarzelle vom Chalcopyrit-Typ
50 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die, wie oben beschrieben, aufgebaut ist, weist eine außerordentliche Flexibilität auf, da Substrat52 , wie oben beschrieben, aus Glimmeraggregat besteht. Entsprechend kann das Glimmeraggregat zu einer Rolle aufgewickelt und davon abgerollt werden. Daher kann ein „roll-to-roll"-Prozess angewendet werden, um eine Massenproduktion zu ermöglichen; daher kann die Massenproduktion der Solarzelle vom Chalcopyrit-Typ50 realisiert werden. - Weiterhin ist das Glimmeraggregat im Vergleich zu Natronkalkglas sowohl günstig als auch leicht. Deshalb sind auch die Herstellungskosten der Solarzelle vom Chalcopyrit-Typ
50 günstig. Weiterhin kann die Masse der Solarzelle vom Chalcopyrit-Typ50 verringert werden. - Wie bereits oben erwähnt, hat Glimmeraggregat gegenüber einem Glassubstrat
12 eine außerordentliche Hitzebeständigkeit. Daher kann die Selenidbildung bei 600-700 °C durchgeführt werden, unter Verwendung von H2Se-Gas als Precursor von Cu, In, Ga, welche sich an der ersten Elektrode16 abscheiden, um die Lichtabsorptionsschicht18 bereitzustellen. Die Selenidbildung des Precursors kann unter den oben beschriebenen Bedingungen deutlich begünstigt werden. Aus folgenden Gründen ist die elektromotorische Kraft in der Solarzelle vom Chalcopyrit-Typ50 nach ihrer Fertigstellung außerordentlich groß. - Insbesondere wird behauptet, dass, wenn die Selenidbildung bei Temperaturen von 600-700 °C in der Gasphase durchgeführt wird, eine Lichtabsorptionsschicht
18 entsteht, in der Ga im Wesentlichen homogen im kristallinen Zustand dispergiert ist. Daher ist die Bandlücke vergrößert. - Entsprechend der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die Bindemittelschicht
56 zwischen das Substrat aus Glimmeraggregat52 und den Schichtstapel14 , eingeschoben. Entsprechend ist das Substrat aus Glimmeraggregat52 mit ausreichender Festigkeit verlässlich an den Schichtstapel14 gebunden. Dadurch wird vermieden, dass sich der Schichtstapel14 von dem Substrat aus Glimmeraggregat52 ablöst. - Verunreinigungen, wie Al, K, Li, Na, Mg und F sind in dem Substrat aus Glimmeraggregat
52 enthalten. Jedoch werden solche Verunreinigungen aufgrund des Vorhandenseins der Bindemittelschicht56 davon abgehalten, in die Lichtabsorptionsschicht18 zu diffundieren. Deshalb kann eine Solarzelle vom Chalcopyrit-Typ mit ganz herausragender Energieumwandlungseffizienz erhalten werden. - Ferner werden durch diese Bauweise Unregelmäßigkeiten an der nach oben weisenden Oberfläche des Substrats aus Glimmeraggregat
52 mit Hilfe der glättenden Schicht54 verringert, so dass sie so klein wie möglich sind. Deshalb kann es vermieden werden, dass Unregelmäßigkeiten auf die erste Elektrode16 und die Lichtabsorptionsschicht18 übertragen werden. Daraus ergibt sich der Vorteil, dass die elektromotorische Kraft der Solarzelle vom Chalcopyrit-Typ50 erhöht wird. - In der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine glättende Schicht
54 bereitgestellt. Allerdings könnte die Bindemittelschicht56 , wie in3 dargestellt, auch direkt auf das Substrat aus Glimmeraggregat52 ohne die glättende Schicht54 aufgetragen werden, vorausgesetzt, dass die nach oben weisende Oberfläche des Substrats aus Glimmeraggregat52 ausreichend glatt ist, d.h. so glatt ist, dass die Energieumwandlungseffizienz der Solarzelle vom Chalcopyrit-Typ50 nicht verringert wird. TiN und TaN, die als Materialien für die Bindemittelschicht56 verwendet werden können, sind mit dem Glimmeraggregat des Substrats zufriedenstellend verbunden. Daher ist es auch in dieser Anordnung möglich, eine ausreichende Verbindungsstärke zwischen dem Substrat52 und dem Schichtstapel14 zu gewährleisten. Auch in diesem Fall liegt die Dicke der Bindemittelschicht56 bevorzugt zwischen 0,5 und 1 μm. TiN und TaN verbinden sich mit dem Substrat aus Glimmeraggregat52 mit einer größeren Verbindungsstärke als mit SiN oder SiO2, die das Material für die glättende Schicht54 bilden. Deshalb kann, wie in4 dargestellt ist, eine weitere Bindemittelschicht56 zwischen dem Substrat aus Glimmeraggregat52 und der glättenden Schicht54 eingefügt werden, um die Verbindungsstärke noch zu verstärken. - Wie aus den
3 und4 klar hervorgeht, kann der Schichtstapel14 ohne die Pufferschicht22 , die Schicht mit hohem Widerstand24 und die Antireflexionsschicht26 aufgebaut werden. - Ferner kann die erste Elektrode
16 entweder aus Titan Ti oder Wolfram W bestehen. - Zusammenfassung
- Eine Chalcopyritsolarzelle (
50 ) mit einem Substrat aus Glimmeraggregat (52 ), wobei das Glimmeraggregat (52 ) durch Binden von Glimmerpartikeln mit Harz gebildet wird. Ein Schichtstapel (14 ), der aus einer ersten Elektrode (16 ), einer Lichtabsorptionsschicht (18 ) und einer zweiten Elektrode (20 ) besteht, wird auf das Substrat aus Glimmeraggregat (52 ) aufgebracht, wobei eine glättende Schicht (54 ) und eine Bindemittelschicht (56 ) zwischen das Substrat (52 ) und dem Schichtpaket (14 ) eingefügt ist. Die glättende Schicht (54 ) wird bevorzugt aus z.B. SiN oder SiO2 hergestellt und die Bindemittelschicht (56 ) wird z.B. aus TiN oder TaN hergestellt.
Claims (5)
- Solarzelle vom Chalcopyrit-Typ (
50 ) umfassend einen Schichtstapel (14 ), der aus einer ersten Elektrode (16 ) aus Metall, einer Lichtabsorptionsschicht (18 ) aus einer Chalcopyritverbindung, die an oder auf die erste Elektrode (16 ) angebracht ist und als p-Halbleiter dient, und aus einer zweiten Elektrode (20 ), die an oder auf der Lichtabsorptionsschicht (18 ) angebracht ist und als n-Halbleiter dient, besteht, wobei: das isolierende Substrat (52 ), das den Schichtstapel (14 ) trägt, Glimmer enthält; und eine Bindemittelschicht (56 ), die aus einer Stickstoffverbindung besteht, zwischen dem isolierenden Substrat (52 ) und dem Schichtstapel (14 ) eingefügt ist. - Solarzelle vom Chalcopyrit-Typ (
50 ) nach Anspruch 1, wobei die genannte Bindemittelschicht (56 ) TiN oder TaN enthält und wobei die Bindemittelschicht (56 ) eine Dicke von 0,5-1 μm aufweist. - Solarzelle vom Chalcopyrit-Typ (
50 ) nach Anspruch 1 oder 2, wobei das isolierende Substrat (52 ) ein Glimmeraggregat umfasst, das nach Mischen des Glimmers und einem Harz gesintert wird. - Solarzelle vom Chalcopyrit-Typ (
50 ) nach Anspruch 3, wobei eine glättende Schicht (54 ), die eines von SiN oder SiO2 enthält und Unregelmäßigkeiten auf der nach oben weisenden Oberfläche aufweist, zwischen dem isolierenden Substrat (52 ) und der Bindemittelschicht (56 ) bereitgestellt wird, wobei die genannten Unregelmäßigkeiten auf der glättenden Schicht (54 ) kleiner sind als die Unregelmäßigkeiten auf einer nach oben weisenden Oberfläche des isolierenden Substrats (52 ). - Solarzelle vom Chalcopyrit-Typ (
50 ) nach einem der Ansprüche 1-4, wobei eine Pufferschicht (22 ) und eine halbleitende Schicht (24 ) zwischen der Lichtabsorptionsschicht (18 ) und der zweiten Elektrode (20 ) eingefügt sind.
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Families Citing this family (70)
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JP4969785B2 (ja) * | 2005-02-16 | 2012-07-04 | 本田技研工業株式会社 | カルコパイライト型太陽電池及びその製造方法 |
JP3963924B2 (ja) * | 2005-07-22 | 2007-08-22 | 本田技研工業株式会社 | カルコパイライト型太陽電池 |
JP2007123532A (ja) * | 2005-10-27 | 2007-05-17 | Honda Motor Co Ltd | 太陽電池 |
US8017860B2 (en) | 2006-05-15 | 2011-09-13 | Stion Corporation | Method and structure for thin film photovoltaic materials using bulk semiconductor materials |
JP2007317879A (ja) * | 2006-05-25 | 2007-12-06 | Honda Motor Co Ltd | カルコパイライト型太陽電池およびその製造方法 |
JP4925724B2 (ja) * | 2006-05-25 | 2012-05-09 | 本田技研工業株式会社 | 太陽電池およびその製造方法 |
US8071179B2 (en) | 2007-06-29 | 2011-12-06 | Stion Corporation | Methods for infusing one or more materials into nano-voids if nanoporous or nanostructured materials |
US8287942B1 (en) | 2007-09-28 | 2012-10-16 | Stion Corporation | Method for manufacture of semiconductor bearing thin film material |
US8759671B2 (en) * | 2007-09-28 | 2014-06-24 | Stion Corporation | Thin film metal oxide bearing semiconductor material for single junction solar cell devices |
US7998762B1 (en) | 2007-11-14 | 2011-08-16 | Stion Corporation | Method and system for large scale manufacture of thin film photovoltaic devices using multi-chamber configuration |
US8951446B2 (en) | 2008-03-13 | 2015-02-10 | Battelle Energy Alliance, Llc | Hybrid particles and associated methods |
US8324414B2 (en) | 2009-12-23 | 2012-12-04 | Battelle Energy Alliance, Llc | Methods of forming single source precursors, methods of forming polymeric single source precursors, and single source precursors and intermediate products formed by such methods |
US9371226B2 (en) | 2011-02-02 | 2016-06-21 | Battelle Energy Alliance, Llc | Methods for forming particles |
US8003070B2 (en) * | 2008-03-13 | 2011-08-23 | Battelle Energy Alliance, Llc | Methods for forming particles from single source precursors |
US20090260678A1 (en) * | 2008-04-16 | 2009-10-22 | Agc Flat Glass Europe S.A. | Glass substrate bearing an electrode |
US8642138B2 (en) | 2008-06-11 | 2014-02-04 | Stion Corporation | Processing method for cleaning sulfur entities of contact regions |
US9087943B2 (en) | 2008-06-25 | 2015-07-21 | Stion Corporation | High efficiency photovoltaic cell and manufacturing method free of metal disulfide barrier material |
US8003432B2 (en) | 2008-06-25 | 2011-08-23 | Stion Corporation | Consumable adhesive layer for thin film photovoltaic material |
US7855089B2 (en) | 2008-09-10 | 2010-12-21 | Stion Corporation | Application specific solar cell and method for manufacture using thin film photovoltaic materials |
US8026122B1 (en) | 2008-09-29 | 2011-09-27 | Stion Corporation | Metal species surface treatment of thin film photovoltaic cell and manufacturing method |
US8008112B1 (en) | 2008-09-29 | 2011-08-30 | Stion Corporation | Bulk chloride species treatment of thin film photovoltaic cell and manufacturing method |
US8008110B1 (en) | 2008-09-29 | 2011-08-30 | Stion Corporation | Bulk sodium species treatment of thin film photovoltaic cell and manufacturing method |
US8501521B1 (en) | 2008-09-29 | 2013-08-06 | Stion Corporation | Copper species surface treatment of thin film photovoltaic cell and manufacturing method |
US8236597B1 (en) | 2008-09-29 | 2012-08-07 | Stion Corporation | Bulk metal species treatment of thin film photovoltaic cell and manufacturing method |
US8394662B1 (en) | 2008-09-29 | 2013-03-12 | Stion Corporation | Chloride species surface treatment of thin film photovoltaic cell and manufacturing method |
US8476104B1 (en) | 2008-09-29 | 2013-07-02 | Stion Corporation | Sodium species surface treatment of thin film photovoltaic cell and manufacturing method |
US7947524B2 (en) | 2008-09-30 | 2011-05-24 | Stion Corporation | Humidity control and method for thin film photovoltaic materials |
US7910399B1 (en) | 2008-09-30 | 2011-03-22 | Stion Corporation | Thermal management and method for large scale processing of CIS and/or CIGS based thin films overlying glass substrates |
US8425739B1 (en) | 2008-09-30 | 2013-04-23 | Stion Corporation | In chamber sodium doping process and system for large scale cigs based thin film photovoltaic materials |
US8383450B2 (en) | 2008-09-30 | 2013-02-26 | Stion Corporation | Large scale chemical bath system and method for cadmium sulfide processing of thin film photovoltaic materials |
US7863074B2 (en) | 2008-09-30 | 2011-01-04 | Stion Corporation | Patterning electrode materials free from berm structures for thin film photovoltaic cells |
US8741689B2 (en) | 2008-10-01 | 2014-06-03 | Stion Corporation | Thermal pre-treatment process for soda lime glass substrate for thin film photovoltaic materials |
US20110018103A1 (en) | 2008-10-02 | 2011-01-27 | Stion Corporation | System and method for transferring substrates in large scale processing of cigs and/or cis devices |
US8435826B1 (en) | 2008-10-06 | 2013-05-07 | Stion Corporation | Bulk sulfide species treatment of thin film photovoltaic cell and manufacturing method |
US8003430B1 (en) | 2008-10-06 | 2011-08-23 | Stion Corporation | Sulfide species treatment of thin film photovoltaic cell and manufacturing method |
US8168463B2 (en) | 2008-10-17 | 2012-05-01 | Stion Corporation | Zinc oxide film method and structure for CIGS cell |
CN102187472B (zh) * | 2008-10-20 | 2014-07-02 | 出光兴产株式会社 | 光致电压元件及其制造方法 |
US8344243B2 (en) | 2008-11-20 | 2013-01-01 | Stion Corporation | Method and structure for thin film photovoltaic cell using similar material junction |
US8241943B1 (en) | 2009-05-08 | 2012-08-14 | Stion Corporation | Sodium doping method and system for shaped CIGS/CIS based thin film solar cells |
US8372684B1 (en) | 2009-05-14 | 2013-02-12 | Stion Corporation | Method and system for selenization in fabricating CIGS/CIS solar cells |
TWI419341B (zh) * | 2009-05-18 | 2013-12-11 | Ind Tech Res Inst | 量子點薄膜太陽能電池 |
KR101081194B1 (ko) * | 2009-06-16 | 2011-11-07 | 엘지이노텍 주식회사 | 태양전지의 제조장치, 이를 이용한 태양전지의 제조방법 |
KR101245371B1 (ko) * | 2009-06-19 | 2013-03-19 | 한국전자통신연구원 | 태양전지 및 그 제조방법 |
US8507786B1 (en) | 2009-06-27 | 2013-08-13 | Stion Corporation | Manufacturing method for patterning CIGS/CIS solar cells |
US8398772B1 (en) | 2009-08-18 | 2013-03-19 | Stion Corporation | Method and structure for processing thin film PV cells with improved temperature uniformity |
US20110226323A1 (en) * | 2009-09-14 | 2011-09-22 | E.I. Du Pont De Nemours And Company | Use of thermally stable, flexible inorganic substrate for photovoltaics |
US8809096B1 (en) | 2009-10-22 | 2014-08-19 | Stion Corporation | Bell jar extraction tool method and apparatus for thin film photovoltaic materials |
TW201145538A (en) * | 2010-01-21 | 2011-12-16 | Panasonic Elec Works Co Ltd | Solar cell |
US8859880B2 (en) * | 2010-01-22 | 2014-10-14 | Stion Corporation | Method and structure for tiling industrial thin-film solar devices |
US8263494B2 (en) | 2010-01-25 | 2012-09-11 | Stion Corporation | Method for improved patterning accuracy for thin film photovoltaic panels |
US9096930B2 (en) | 2010-03-29 | 2015-08-04 | Stion Corporation | Apparatus for manufacturing thin film photovoltaic devices |
US8142521B2 (en) * | 2010-03-29 | 2012-03-27 | Stion Corporation | Large scale MOCVD system for thin film photovoltaic devices |
US8449972B2 (en) | 2010-07-21 | 2013-05-28 | E I Du Pont De Nemours And Company | Phyllosilicate composites containing mica |
US8563125B2 (en) | 2010-07-21 | 2013-10-22 | E I Du Pont De Nemours And Company | Phyllosilicate composites containing MICA |
US8580389B2 (en) | 2010-07-21 | 2013-11-12 | E. I. Dupont De Nemours And Company | Articles comprising phyllosilicate composites containing mica |
US8652647B2 (en) | 2010-07-21 | 2014-02-18 | E I Du Pont De Nemours And Company | Articles comprising phyllosilicate composites containing mica |
US8461061B2 (en) | 2010-07-23 | 2013-06-11 | Stion Corporation | Quartz boat method and apparatus for thin film thermal treatment |
US8772076B2 (en) * | 2010-09-03 | 2014-07-08 | Solopower Systems, Inc. | Back contact diffusion barrier layers for group ibiiiavia photovoltaic cells |
KR101262455B1 (ko) * | 2010-09-10 | 2013-05-08 | 엘지이노텍 주식회사 | 태양광 발전장치 및 이의 제조방법 |
KR101091375B1 (ko) * | 2010-09-16 | 2011-12-07 | 엘지이노텍 주식회사 | 태양 전지 및 이의 제조 방법 |
US9356172B2 (en) | 2010-09-16 | 2016-05-31 | Lg Innotek Co., Ltd. | Solar cell and method for manufacturing same |
US8628997B2 (en) | 2010-10-01 | 2014-01-14 | Stion Corporation | Method and device for cadmium-free solar cells |
US8728200B1 (en) | 2011-01-14 | 2014-05-20 | Stion Corporation | Method and system for recycling processing gas for selenization of thin film photovoltaic materials |
US8998606B2 (en) | 2011-01-14 | 2015-04-07 | Stion Corporation | Apparatus and method utilizing forced convection for uniform thermal treatment of thin film devices |
KR101125407B1 (ko) | 2011-01-24 | 2012-03-27 | 엘지이노텍 주식회사 | 태양전지 및 그의 제조방법 |
KR101283183B1 (ko) * | 2011-04-04 | 2013-07-05 | 엘지이노텍 주식회사 | 태양전지 및 이의 제조방법 |
KR101262569B1 (ko) * | 2011-07-29 | 2013-05-08 | 엘지이노텍 주식회사 | 태양전지 및 그의 제조방법 |
US8436445B2 (en) | 2011-08-15 | 2013-05-07 | Stion Corporation | Method of manufacture of sodium doped CIGS/CIGSS absorber layers for high efficiency photovoltaic devices |
KR101867617B1 (ko) * | 2011-12-20 | 2018-06-15 | 주식회사 포스코 | 다층 확산방지막을 포함하는 태양전지 |
US8748217B2 (en) * | 2012-11-13 | 2014-06-10 | Tsmc Solar Ltd. | Metal-based solution treatment of CIGS absorber layer in thin-film solar cells |
Family Cites Families (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS596074B2 (ja) * | 1981-10-08 | 1984-02-08 | 太陽誘電株式会社 | 非晶質シリコン太陽電池 |
JPS59119878A (ja) * | 1982-12-27 | 1984-07-11 | Toyobo Co Ltd | 太陽電池 |
JPS59119877A (ja) * | 1982-12-27 | 1984-07-11 | Toyobo Co Ltd | 太陽電池 |
JPS6115763U (ja) * | 1984-07-02 | 1986-01-29 | 太陽誘電株式会社 | マイカ成形基板を使用した薄膜素子 |
JPS6115763A (ja) | 1984-07-02 | 1986-01-23 | Toyota Motor Corp | 粘性流体の流量制御方法 |
JPH05259494A (ja) | 1992-03-16 | 1993-10-08 | Fuji Electric Co Ltd | フレキシブル型太陽電池の製造方法 |
DE4333407C1 (de) * | 1993-09-30 | 1994-11-17 | Siemens Ag | Solarzelle mit einer Chalkopyritabsorberschicht |
JPH08125206A (ja) * | 1994-10-27 | 1996-05-17 | Yazaki Corp | 薄膜太陽電池 |
DE4442824C1 (de) * | 1994-12-01 | 1996-01-25 | Siemens Ag | Solarzelle mit Chalkopyrit-Absorberschicht |
AU7083398A (en) * | 1997-05-07 | 1998-11-27 | Asahi Kasei Kogyo Kabushiki Kaisha | Solar battery and process for manufacturing the same |
JP4177480B2 (ja) * | 1998-05-15 | 2008-11-05 | インターナショナル ソーラー エレクトリック テクノロジー,インコーポレイテッド | 化合物半導体フィルムおよび関連電子装置の製造方法 |
US6127202A (en) | 1998-07-02 | 2000-10-03 | International Solar Electronic Technology, Inc. | Oxide-based method of making compound semiconductor films and making related electronic devices |
JP4257443B2 (ja) * | 2000-03-10 | 2009-04-22 | 本田技研工業株式会社 | 太陽電池およびその製造方法 |
JP3503824B2 (ja) | 2000-03-23 | 2004-03-08 | 松下電器産業株式会社 | 太陽電池およびその製造方法 |
FR2820241B1 (fr) * | 2001-01-31 | 2003-09-19 | Saint Gobain | Substrat transparent muni d'une electrode |
JP4110515B2 (ja) * | 2002-04-18 | 2008-07-02 | 本田技研工業株式会社 | 薄膜太陽電池およびその製造方法 |
-
2004
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