DE202008018125U1 - Improvements to elements that can absorb light - Google Patents

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Abstract

Alkalimetalle enthaltendes Substrat (1, 1') mit Glasfunktion, das eine erste Hauptseite, die dafür bestimmt ist, mit einer Schicht eines absorbierenden Materials vom Typ Chalkopyrit kombiniert zu werden, und eine zweite Hauptseite aufweist, wobei mindestens ein Bereich der Oberfläche der ersten Hauptseite des Substrats (1') eine auf Molybdän-basierende leitende Schicht (2) aufweist, wobei zwischen der auf Molybdän-basierenden leitenden Schicht (2) und der ersten Hauptseite des Substrats (1') keine Sperrschicht gegen Alkalimetallen angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass es auf mindestens einem Bereich der Oberfläche der zweiten Hauptseite mindestens eine Sperrschicht (9) gegen Alkalimetallen aufweist.Alkali metal-containing substrate (1, 1 ') having a glass function, which has a first main side intended to be combined with a layer of chalcopyrite-type absorbent material and a second main side, at least a portion of the surface of the first main side the substrate (1 ') has a molybdenum-based conductive layer (2), no barrier layer against alkali metals being arranged between the molybdenum-based conductive layer (2) and the first main side of the substrate (1'), characterized in that that it has at least one barrier layer (9) against alkali metals on at least one area of the surface of the second main side.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Verbesserungen an Elementen, die Licht aufnehmen können, oder allgemeiner an jeder elektronischen Einrichtung wie einer Solarzelle aus Halbleitermaterialien.The present invention relates to improvements to elements that can receive light, or more generally to any electronic device such as a semiconductor material solar cell.

Es ist bekannt, dass Elemente, die Licht aufnehmen können, in Form von photovoltaischen Dünnschicht-Solarzellen, eine Schicht aus einem absorbierenden Stoff, mindestens eine Elektrode aus einem metallischen Werkstoff, die auf der Seite angeordnet ist, auf der Licht einfällt, und eine Rückelektrode aus einem metallischen Werkstoff aufweisen, wobei diese Rückelektrode relativ dick und lichtundurchlässig sein kann. Sie muss im Wesentlichen durch einen möglichst geringen Oberflächenwiderstand und eine gute Haftung an der Absorberschicht sowie gegebenenfalls am Substrat gekennzeichnet sein.It is known that elements which can absorb light are in the form of thin-film photovoltaic solar cells, a layer of an absorbent material, at least one electrode of a metallic material arranged on the side on which light is incident, and a back electrode made of a metallic material, said return electrode may be relatively thick and opaque. It must essentially be characterized by the lowest possible surface resistance and good adhesion to the absorber layer and optionally to the substrate.

Ternäre Chalkopyrit-Verbindungen, die die Aufgabe des Absorbers übernehmen können, enthalten im Allgemeinen Kupfer, Indium und Selen. Es handelt sich hierbei um die sogenannten CISe2-Absorberschichten. Der Schicht aus einem absorbierenden Stoff kann auch Gallium (z. B.: Cu(In, Ga)Se2 oder CuGaSe2), Aluminium (z. B.: Cu(In, Al)Se2) oder Schwefel (z. B.: CuIn(Se, S) zugesetzt werden. Sie werden im Allgemeinen und nachfolgend mit dem Begriff Chalkopyrit-Absorberschichten bezeichnet.Ternary chalcopyrite compounds which can perform the function of the absorber generally contain copper, indium and selenium. These are the so-called CISe 2 absorber layers. The layer of absorbent material may also include gallium (eg: Cu (In, Ga) Se 2 or CuGaSe 2 ), aluminum (eg: Cu (In, Al) Se 2 ) or sulfur (e.g. .: CuIn (Se, S) are added and are generally and subsequently referred to by the term chalcopyrite absorber layers.

Im Zusammenhang mit diesen Chalkopyrit-Absorbern sind die Rückelektroden meist auf Molybdän-basierend hergestellt.In connection with these chalcopyrite absorbers, the back electrodes are mostly made of molybdenum-based.

Gute Leistungen können in diesem Bereich nur durch genaue Steuerung des Kristallwachstums der Absorberschicht und seiner chemischen Zusammensetzung erreicht werden.Good performance in this area can only be achieved by precise control of the crystal growth of the absorber layer and its chemical composition.

Ferner ist bekannt, dass von allen beeinflussenden Faktoren das Vorhandensein von Natrium (Na) auf der Mo-Schicht ein wesentlicher Faktor ist, der die Kristallisation von Chalkopyrit-Absorbern begünstigt. Ist es in einer kontrollierten Menge vorhanden, kann die Fehlerdichte des Absorbers vermindert und seine Leitfähigkeit erhöht werden.Furthermore, it is known that among all influencing factors, the presence of sodium (Na) on the Mo layer is an important factor favoring the crystallization of chalcopyrite absorbers. If it is present in a controlled amount, the error density of the absorber can be reduced and its conductivity can be increased.

Das Substrat mit der Glasfunktion, das Alkalimetalle enthält, im Allgemeinen aus einem Natriumcalciumsilikatglas, stellt eine natürliche Natriumquelle dar. Während des Verfahrens zur Herstellung der Absorberschichten, die im Allgemeinen bei hohen Temperaturen erfolgt, wandern die Alkalimetalle durch das Substrat, von der Molybdän-Rückelektrode zur Schicht aus dem absorbierenden Stoff, insbesondere Chalkopyrit. Während einer Wärmebehandlung lässt die Molybdänschicht Natrium ungehindert vom Substrat zu den oberen aktiven Schichten diffundieren. Diese Mo-Schicht weist trotzdem den Nachteil auf, dass nur eine unvollständige und nicht sehr genaue Steuerung der Menge Na, die an die Grenzfläche Mo/CIGSe2 wandert, möglich ist.The substrate having the glass function containing alkali metals, generally of a sodium calcium silicate glass, is a natural source of sodium. During the process of making the absorber layers, generally at high temperatures, the alkali metals migrate through the substrate from the molybdenum back electrode to the layer of the absorbent material, in particular chalcopyrite. During a heat treatment, the molybdenum layer allows sodium to freely diffuse from the substrate to the upper active layers. Nevertheless, this Mo layer has the disadvantage that only incomplete and not very precise control of the amount of Na migrating to the Mo / CIGSe 2 interface is possible.

Gemäß einer Ausführungsform wird die Schicht aus einem absorbierenden Stoff bei einer hohen Temperatur auf die Molybdänschicht aufgebracht, die von dem Substrat mithilfe einer Sperrschicht auf Basis von Si-Nitriden, Si-Oxiden oder Si-Oxynitriden oder Aluminiumoxiden oder Aluminiumoxynitriden getrennt ist. Diese Sperrschicht kann die Natriumdiffusion aufgrund der Diffusion aus dem Substrat zu den oberen aktiven Schichten, die auf das Mo aufgebracht sind, verhindern.According to one embodiment, the layer of absorbent material is applied to the molybdenum layer at a high temperature, which is separated from the substrate by means of a barrier layer based on Si nitrides, Si oxides or Si oxynitrides or aluminum oxides or aluminum oxynitrides. This barrier layer can prevent sodium diffusion due to diffusion from the substrate to the upper active layers deposited on the Mo.

Auch wenn zu dem Herstellungsverfahren ein zusätzlicher Schritt hinzukommt, bietet diese letzte Lösung die Möglichkeit, die Menge Na, die auf die Mo-Schicht aufgebracht wird, sehr genau zu bestimmen, indem eine externe Quelle (z. B. NaF, Na2O2, Na2Se) verwendet wird.Even if an additional step is added to the manufacturing process, this last solution offers the possibility of very accurately determining the amount of Na applied to the Mo layer by using an external source (eg NaF, Na 2 O 2 , Na 2 Se) is used.

Das Verfahren zur Herstellung von Molybdän-Elektroden ist ein kontinuierliches Verfahren, das beinhaltet, dass die so beschichteten Substrate als Stapel auf Gestellen aufbewahrt werden, bevor sie später in einem sich wiederholenden Verfahren eingesetzt werden, bei dem die Schicht aus dem absorbierenden Material auf die Oberfläche der Molybdänelektrode aufgebracht wird.The process of producing molybdenum electrodes is a continuous process which involves storing the substrates thus coated in a stack on racks before they are later used in a repeating process in which the layer of absorbent material is applied to the surface the molybdenum electrode is applied.

Während der Phasen des Aufbewahrens der Substrate in den Gestellen ist deshalb die Molybdänschicht auf das Glassubstrat gegenüber gerichtet. Diese Seite, die viel Natrium enthält, kann die Molybdänseite verunreinigen und dort mit der Zeit Natrium anreichern. Dieser unkontrollierte Dotierungsvorgang kann zu einer Abweichung bei den Herstellungsverfahren bei der sich wiederholenden Phase des Aufbringens von Molybdän führen.During the phases of storing the substrates in the racks, therefore, the molybdenum layer faces the glass substrate. This side, which contains a lot of sodium, can contaminate the molybdenum side and accumulate sodium there over time. This uncontrolled doping process can lead to a deviation in the manufacturing processes in the repetitive phase of the application of molybdenum.

Mit der vorliegenden Erfindung sollen diese Nachteile behoben werden, indem ein Substrat mit Glasfunktion vorgeschlagen wird, bei dem die Natriumdiffusion kontrolliert erfolgt.The present invention seeks to remedy these disadvantages by proposing a glass-functional substrate in which sodium diffusion is controlled.

Zu diesem Zweck ist das Alkalimetalle enthaltende Substrat mit Glasfunktion, das eine erste Hauptseite, die dafür bestimmt ist, mit einer Schicht eines absorbierenden Materials vom Typ Chalkopyrit kombiniert zu werden, und eine zweite Hauptseite aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass es auf mindestens einem Bereich der Oberfläche der zweiten Hauptseite mindestens eine Sperrschicht gegen Alkalimetallen aufweist.For this purpose, the alkali-containing glass-functional substrate having a first major side intended to be combined with a layer of chalcopyrite absorbent material and a second major side characterized in that it is disposed on at least a portion of the Surface of the second main side has at least one barrier layer against alkali metals.

In bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung kann bzw. können gegebenenfalls ferner eine oder mehrere der folgenden Anordnungen verwendet werden:

  • – es weist auf mindestens einem Bereich der Oberfläche der ersten Hauptseite mindestens eine Sperrschicht gegen Alkalimetallen auf,
  • – die Sperrschicht besteht aus einem dielektrischen Material,
  • – das dielektrische Material enthält Siliciumnitride, Siliciumoxide oder Siliciumoxynitride oder Aluminiumnitride, Aluminiumoxide oder Aluminiumoxynitride, die allein oder als Mischung verwendet werden,
  • – die Dicke der Sperrschicht liegt zwischen 3 und 200 nm, vorzugsweise zwischen 20 und 100 nm und im Wesentlichen nahe bei 50 nm,
  • – die Sperrschicht enthält Siliciumnitrid.
  • – Die Siliciumnitrid enthaltende Schicht ist unterstöchiometrisch.
  • – Die Siliciumnitrid enthaltende Schicht ist überstöchiometrisch.
In preferred embodiments of the invention, one or more of the following arrangements may optionally also be used:
  • It has at least one area of the surface of the first main side at least one barrier layer against alkali metals,
  • The barrier layer is made of a dielectric material,
  • The dielectric material contains silicon nitrides, silicon oxides or silicon oxynitrides or aluminum nitrides, aluminum oxides or aluminum oxynitrides, used alone or as a mixture,
  • The thickness of the barrier layer is between 3 and 200 nm, preferably between 20 and 100 nm and substantially close to 50 nm,
  • - The barrier layer contains silicon nitride.
  • The silicon nitride-containing layer is substoichiometric.
  • The silicon nitride-containing layer is superstoichiometric.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung betrifft sie zudem ein Element, das Licht aufnehmen kann, bei dem mindestens ein vorher beschriebenes Substrat verwendet wird.According to another aspect of the invention, it also relates to an element that can receive light using at least one previously described substrate.

In bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung kann bzw. können gegebenenfalls ferner eine oder mehrere der folgenden Anordnungen verwendet werden:

  • – Element, das Licht aufnehmen kann, das ein erstes Substrat mit Glasfunktion und ein zweites Substrat mit Glasfunktion aufweist, wobei die Substrate zwischen zwei leitenden Schichten, die die Elektroden bilden, mindestens eine funktionelle Schicht aus einem Chalkopyrit-Absorber aufnehmen, die Licht in elektrische Energie umwandeln kann, dadurch gekennzeichnet, das mindestens eins der Substrate aus Alkalimetallen besteht und auf einer seiner Hauptseiten mindestens eine Sperrschicht gegen Alkalimetallen aufweist.
  • – Mindestens ein Bereich der Oberfläche der Hauptseite des Substrats, der nicht mit der Sperrschicht beschichtet ist, weist eine auf Molybdän-basierende leitende Schicht auf.
  • – Zwischen der leitenden Schicht und der Hauptseite des Substrats ist eine Sperrschicht gegen Alkalimetallen angeordnet.
  • – Die Sperrschicht gegen Alkalimetallen besteht aus einem dielektrischen Material.
  • – Das dielektrische Material enthält Siliciumnitride, Siliciumoxide oder Siliciumoxynitride oder Aluminiumnitride, Aluminiumoxide oder Aluminiumoxynitride, die allein oder als Mischung verwendet werden,
  • – die Dicke der Sperrschicht liegt zwischen 3 und 200 nm, vorzugsweise zwischen 20 und 100 nm und im Wesentlichen nahe bei 50 nm.
In preferred embodiments of the invention, one or more of the following arrangements may optionally also be used:
  • An element capable of receiving light having a first glass-functional substrate and a second glass-functional substrate, the substrates receiving, between two conductive layers constituting the electrodes, at least one functional layer of chalcopyrite absorber which converts light into electrical Energy can convert, characterized in that at least one of the substrates consists of alkali metals and having on one of its main sides at least one barrier layer to alkali metals.
  • At least a portion of the surface of the main side of the substrate that is not coated with the barrier layer has a molybdenum-based conductive layer.
  • - Between the conductive layer and the main side of the substrate, a barrier layer is arranged against alkali metals.
  • The barrier to alkali metals consists of a dielectric material.
  • The dielectric material contains silicon nitrides, silicon oxides or silicon oxynitrides or aluminum nitrides, aluminum oxides or aluminum oxynitrides, used alone or as a mixture,
  • The thickness of the barrier layer is between 3 and 200 nm, preferably between 20 and 100 nm and substantially close to 50 nm.

Weitere Merkmale, Einzelheiten, Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der folgenden Beschreibung, die der Veranschaulichung dient und keinesfalls einschränkend ist, unter Bezug auf die beigefügten Figuren besser ersichtlich, in denen:Other features, objects, advantages of the present invention will become more apparent from the following description, which is given by way of illustration and not limitation, with reference to the accompanying drawings, in which:

1 eine vereinfachte Darstellung eines erfindungsgemäßen Elements ist, das Licht aufnehmen kann, 1 a simplified representation of an element according to the invention, which can absorb light,

2 eine vereinfachte Darstellung eines Substrats gemäß einer ersten Ausführungsform ist, wobei die Sperrschicht auf der Zinnseite des Substrats aufgebracht ist, 2 5 is a simplified illustration of a substrate according to a first embodiment, wherein the barrier layer is applied on the tin side of the substrate,

3 eine vereinfachte Darstellung eines Substrats gemäß einer zweiten Ausführungsform ist, wobei die Sperrschicht auf der Luftseite des Substrats an der Grenzfläche zwischen dem Glas und der leitenden Schicht aufgebracht ist. 3 10 is a simplified illustration of a substrate according to a second embodiment, wherein the barrier layer is deposited on the air side of the substrate at the interface between the glass and the conductive layer.

4 ist eine grafische Darstellung, die die Veränderung des Sauerstoff- und Natriumgehalts in der funktionellen Schicht in Abhängigkeit von unterschiedlichen Dicken der Sperrschicht zeigt. 4 Figure 4 is a graph showing the change in oxygen and sodium content in the functional layer as a function of different thicknesses of the barrier layer.

In 1 ist ein Element dargestellt, das Licht aufnehmen kann (eine Solarzelle oder photovoltaische Zelle).In 1 is an element that can absorb light (a solar cell or photovoltaic cell).

Das durchsichtige Substrat 1 mit Glasfunktion kann beispielsweise vollständig aus Glas bestehen, das Alkalimetalle enthält, beispielsweise ein Natriumcalciumsilikatglas. Es kann auch aus einem thermoplastischen Polymer wie einem Polyurethan oder einem Polycarbonat oder einem Polymethylmethacrylat bestehen.The transparent substrate 1 For example, with glass function can be made entirely of glass containing alkali metals, for example a sodium calcium silicate glass. It may also consist of a thermoplastic polymer such as a polyurethane or a polycarbonate or a polymethylmethacrylate.

Der Großteil der Masse (das heißt zu mindestens 98% der Masse) des Substrats mit Glasfunktion oder sogar das gesamte Substrat mit Glasfunktion ist aus einem Material/Materialien aufgebaut, das/die die bestmögliche Durchsichtigkeit aufweist bzw. aufweisen und vorzugsweise eine lineare Absorption von unter 0,01 mm–1 in dem Bereich des Spektrums aufweist bzw. aufweisen, der für die Anwendung (Solarmodul) geeignet ist, im Allgemeinen dem Spektrum von 380 bis 1200 nm.The majority of the mass (that is, at least 98% of the mass) of the glass-functional substrate or even the entire glass-functional substrate is constructed of a material / materials having the best possible translucency, and preferably a linear absorption from below 0.01 mm -1 in the region of the spectrum suitable for use (solar module), generally the spectrum of 380 to 1200 nm.

Das erfindungsgemäße Substrat 1 kann eine Gesamtdicke von 0,5 bis 10 mm aufweisen, wenn es als Schutzplatte einer photovoltaischen Zelle unterschiedlicher Chalkopyrit-Technologien (CIS, CIGS, CIGSe2 usw.) oder als Haltesubstrat 1' verwendet wird, das dafür bestimmt ist, den gesamten funktionellen Stapel aufzunehmen. Wenn das Substrat 1 als Schutzplatte verwendet wird, kann es von Vorteil sein, diese Platte thermisch zu behandeln (beispielsweise mittels Tempern), wenn sie aus Glas besteht.The substrate according to the invention 1 may have a total thickness of 0.5 to 10 mm when used as a protective plate of a photovoltaic cell of different chalcopyrite technologies (CIS, CIGS, CIGSe 2 , etc.) or as a holding substrate 1' which is intended to accommodate the entire functional stack. If the substrate 1 As a protective plate, it may be advantageous to treat this plate thermally (for example by means of tempering), if it is made of glass.

Herkömmlicherweise wird die Vorderseite des Substrats, die zu den Lichtstrahlen hin gerichtet ist (es handelt sich um die Außenseite) als A definiert, und die Rückseite des Substrats, die zu den übrigen Schichten des Solarmoduls gerichtet ist (es handelt sich um die Innenseite), als B.Conventionally, the front side of the substrate facing the light rays (which is the outside) is defined as A, and the back of the substrate facing the remaining layers of the solar module (which is the inside) as B.

Die Seite B des Substrats 1' ist mit einer ersten Schicht, der leitenden Schicht 2, beschichtet, die als Elektrode dienen soll. Auf dieser Elektrode 2 ist die funktionelle Schicht 3 aus dem Chalkopyrit-Absorber aufgebracht. Wenn es sich um eine funktionelle Schicht 3 beispielsweise aus CIS, CIGS oder CIGSe2 handelt, ist es bevorzugt, dass die Grenzfläche zwischen der funktionellen Schicht 3 und der Elektrode 2 auf Molybdän-basierend ist. Eine leitende Schicht, die diesen Anforderungen entspricht, ist in der europäischen Patentanmeldung EP1356528 beschrieben.The side B of the substrate 1' is with a first layer, the conductive layer 2 , coated, which is to serve as an electrode. On this electrode 2 is the functional layer 3 applied from the chalcopyrite absorber. If it is a functional layer 3 For example, from CIS, CIGS or CIGSe 2 , it is preferred that the interface between the functional layer 3 and the electrode 2 is based on molybdenum. A conductive layer that meets these requirements is in the European patent application EP1356528 described.

Die Chalkopyrit-Absorberschicht 3 ist mit einer dünnen Schicht 4 aus Cadmiumsulfid (CdS) versehen, die mit der Chalkopyritschicht 3 einen pn-Übergang herstellen kann. Der Chalkopyrit-Stoff ist im Allgemeinen n-dotiert, die Schicht 4 aus CdS ist p-dotiert, wodurch der pn-Übergang hergestellt werden kann, der für die Erzeugung von elektrischem Strom notwendig ist.The chalcopyrite absorber layer 3 is with a thin layer 4 made of cadmium sulfide (CdS) with the chalcopyrite layer 3 can make a pn junction. The chalcopyrite material is generally n-doped, the layer 4 CdS is p-doped, which allows the pn junction necessary for the generation of electric current to be produced.

Diese dünne Schicht 4 aus CdS selbst ist mit einer Haftschicht 5 bedeckt, die im Allgemeinen aus sogenanntem intrinsischen Zinkoxid (ZnO:i) gebildet ist.This thin layer 4 from CdS itself is with an adhesive layer 5 which is generally formed of so-called intrinsic zinc oxide (ZnO: i).

Um die zweite Elektrode herzustellen, wird die Schicht aus ZnO:i 5 mit einer Schicht 6 aus TCO für ”Transparent Conductive Oxide” beschichtet. Sie kann aus folgenden Materialien gewählt werden: dotiertes Zinnoxid, insbesondere mit Fluor oder Antimon dotiert (die Ausgangsstoffe, die bei der CVD-Beschichtung verwendet werden können, können Zinnorganyle oder Zinnhalogenide sein, die mit einem Fluor-Ausgangsstoff vom Typ Fluorwasserstoffsäure oder Trifluoressigsäure kombiniert werden), dotiertes Zinkoxid, insbesondere mit Aluminium dotiert (die Ausgangsstoffe, die bei der CVD-Beschichtung verwendet werden können, können Zink- und Aluminiumorganyle oder Zink- und Aluminiumhalogenide sein) oder auch dotiertes Indiumoxid, insbesondere mit Zinn dotiert (die Ausgangsstoffe, die bei der CVD-Beschichtung verwendet werden können, können Zinn- und Indiumorganyle oder Zinn- und Indiumhalogenide sein). Diese leitende Schicht muss möglichst durchsichtig sein und eine hohe Lichtdurchlässigkeit für alle Wellenlängen aufweisen, die dem Absorptionsspektrum des Materials entsprechen, das die funktionelle Schicht bildet, um die Leistung des Solarmoduls nicht unnötig zu verringern.To make the second electrode, the layer of ZnO: i 5 with a layer 6 coated from TCO for "Transparent Conductive Oxide". It may be selected from the following materials: doped tin oxide doped in particular with fluorine or antimony (the starting materials which can be used in the CVD coating may be tin organyls or tin halides combined with a hydrofluoric acid or trifluoroacetic acid fluorine precursor ), doped zinc oxide, in particular doped with aluminum (the starting materials that can be used in the CVD coating can be zinc and aluminum organyls or zinc and aluminum halides) or doped indium oxide, in particular doped with tin (the starting materials in CVD coating can be used, tin and Indiumorganyle or tin and Indiumhalogenide). This conductive layer must be as transparent as possible and have high light transmittance for all wavelengths corresponding to the absorption spectrum of the material forming the functional layer so as not to unnecessarily reduce the performance of the solar module.

Es wurde festgestellt, dass die relativ dünne Schicht 5 (beispielsweise 100 nm) aus dielektrischem ZnO (ZnO:i) zwischen der funktionellen Schicht 3 und der n-dotierten leitenden Schicht, beispielsweise aus CdS, einen positiven Einfluss auf die Stabilität des Verfahrens zum Aufbringen der funktionellen Schicht hat.It was found that the relatively thin layer 5 (for example, 100 nm) of ZnO dielectric (ZnO: i) between the functional layer 3 and the n-doped conductive layer, for example of CdS, has a positive influence on the stability of the process for applying the functional layer.

Die leitende Schicht 6 weist einen Flächenwiderstand von höchstens 30 Ohm/Quadrat, insbesondere von höchstens 20 Ohm/Quadrat, vorzugsweise von höchstens 10 oder 15 Ohm/Quadrat auf. Er liegt im Allgemeinen zwischen 5 und 12 Ohm/Quadrat.The conductive layer 6 has a sheet resistance of at most 30 ohms / square, more preferably at most 20 ohms / square, preferably at most 10 or 15 ohms / square. It is generally between 5 and 12 ohms / square.

Der Stapel 7 aus dünnen Schichten ist über eine Verbundzwischenlage 8 beispielsweise aus PU, PVB oder EVA zwischen den beiden Substraten 1 und 1' angeordnet. Das Substrat 1' unterscheidet sich vom Substrat 1 dadurch, dass es unbedingt aus Glas auf der Basis von Alkalimetallen besteht (aus den Gründen, die in der Einleitung der Erfindung erläutert wurden), beispielsweise aus einem Natriumcalciumsilikatglas, um eine Solarzelle oder photovoltaische Zelle zu bilden, und anschließend am Rand mithilfe einer Dichtung oder einem Dichtharz umhüllt wird. Ein Beispiel für die Zusammensetzung dieses Harzes und seine Einsatzbedingungen ist in der Anmeldung EP 739042 beschrieben.The stack 7 made of thin layers is over a composite liner 8th for example, of PU, PVB or EVA between the two substrates 1 and 1' arranged. The substrate 1' is different from the substrate 1 in that it necessarily consists of glass based on alkali metals (for the reasons explained in the preamble of the invention), for example a sodium calcium silicate glass to form a solar cell or photovoltaic cell, and then at the edge by means of a gasket or gasket a sealing resin is wrapped. An example of the composition of this resin and its conditions of use is in the application EP 739042 described.

Gemäß einem vorteilhaften Merkmal der Erfindung (siehe 2) ist vorgesehen, auf der gesamten oder einem Teil der Seite des Substrats 1' (beispielsweise im Bereich der Zinnseite), die die elektrisch leitende Schicht 2, insbesondere auf Molybdän-basierend, nicht berührt, eine Sperrschicht 9 gegen Alkalimetallen aufzubringen. Diese Sperrschicht 9 gegen Alkalimetallen besteht aus einem dielektrischen Material, wobei dieses dielektrische Material Siliciumnitride, Siliciumoxide oder Siliciumoxynitride oder Aluminiumnitride, Aluminiumoxide oder Aluminiumoxynitride enthält, die allein oder als Mischung verwendet werden. Die Dicke der Sperrschicht 9 liegt zwischen 3 und 200 nm, vorzugsweise zwischen 20 und 100 nm und im Wesentlichen nahe bei 50 nm.According to an advantageous feature of the invention (see 2 ) is provided on all or part of the side of the substrate 1' (For example, in the tin side), which is the electrically conductive layer 2 , in particular based on molybdenum, not affected, a barrier layer 9 to apply alkali metals. This barrier layer 9 alkali metal is composed of a dielectric material, said dielectric material containing silicon nitrides, silicon oxides or silicon oxynitrides or aluminum nitrides, aluminum oxides or aluminum oxynitrides used alone or as a mixture. The thickness of the barrier layer 9 is between 3 and 200 nm, preferably between 20 and 100 nm and substantially close to 50 nm.

Diese Sperrschicht gegen Alkalimetallen, beispielsweise Siliciumnitrid enthaltend, kann unstöchiometrisch sein. Sie kann unterstöchiometrisch oder sogar und vorzugsweise überstöchiometrisch sein. Diese Schicht ist beispielsweise aus SixNy, mit einem Verhältnis x/y von mindestens 0,76, vorzugsweise zwischen 0,80 und 0,90, denn es wurde gezeigt, dass wenn SixNy viel Si enthält, die Sperrwirkung gegen Alkalimetallen umso wirkungsvoller ist.This barrier layer containing alkali metals, for example silicon nitride, may be unstoichiometric. It may be substoichiometric or even, and preferably, superstoichiometric. This layer is for example of Si x N y , with a ratio x / y of at least 0.76, preferably between 0.80 and 0.90, because it has been shown that when Si x N y contains much Si, the barrier action against Alkali metals is all the more effective.

Durch das Vorhandensein dieser Sperrschicht auf der Rückseite des Substrats 1' kann die Verunreinigung der leitenden Schicht 2 aus Mo während der Aufbewahrungsschritte (zwischen Herstellung und Verwendung) verhindert werden, wenn sie die Glasfläche gegenüber berührt. Sie ist zudem eine einfache Lösung, um den Vorgang des Herauslösens von Na aus der Rückseite des Glases zu blockieren, der durch die Schritte der Wärmebehandlung/Selenisierung ausgelöst wird, während deren die Produktionsgestelle verunreinigt werden können und so Abweichungen bei den Herstellungsverfahren verursacht werden.By the presence of this barrier on the back of the substrate 1' can the contamination of the conductive layer 2 from Mo during the storage steps (between manufacture and use) are prevented when it touches the glass surface. It is also a simple solution to block the process of removing Na from the back of the glass caused by the heat treatment steps. Selenization is triggered, during which the production racks can be contaminated, causing deviations in the manufacturing process.

Gemäß einer Ausführungsform (siehe 3) ist vorgesehen, dass zwischen dem Alkalimetall-Substrat 1' und der leitenden Mo-Schicht 2 eine Sperrschicht 9' gegen Alkalimetallen ähnlich der vorhergehenden Sperrschicht eingefügt wird. Auch hier kann sie aus Si-Nitriden, Si-Oxiden oder Si-Oxynitriden oder aus Aluminiumoxiden oder Aluminiumoxynitriden gebildet sein. Sie kann die Natriumdiffusion aus dem Glas zu den oberen aktiven Schichten verhindern, die auf dem Mo aufgebracht sind. Auch wenn zu dem Herstellungsverfahren ein zusätzlicher Schritt hinzukommt, bietet diese letzte Lösung die Möglichkeit, die Menge Na, die auf die Mo-Schicht aufgebracht wird, sehr genau zu bestimmen, indem eine externe Quelle (z. B. NaF, Na2O2, Na2Se) verwendet wird. Die Dicke der Sperrschicht liegt zwischen 3 und 200 nm, vorzugsweise zwischen 20 und 100 nm und im Wesentlichen nahe bei 50 nm.According to one embodiment (see 3 ) is provided that between the alkali metal substrate 1' and the conductive Mo layer 2 a barrier layer 9 ' is inserted against alkali metals similar to the previous barrier layer. Again, it may be formed of Si nitrides, Si oxides or Si oxynitrides or aluminum oxides or Aluminiumoxynitriden. It can prevent sodium diffusion from the glass to the upper active layers deposited on the Mo. Even if an additional step is added to the manufacturing process, this last solution offers the possibility of very accurately determining the amount of Na applied to the Mo layer by using an external source (eg NaF, Na 2 O 2 , Na 2 Se) is used. The thickness of the barrier layer is between 3 and 200 nm, preferably between 20 and 100 nm and substantially close to 50 nm.

Die Sperrschicht 9, die sich auf der Rückseite des Substrats 1' befindet (im Allgemeinen die Zinnseite des Substrats), wird vor oder nach dem Aufbringen der auf Molybdän-basierenden Stapel mittels Sputter-down- oder Sputter-up-Magnetronsputtern aufgebracht.The barrier layer 9 that are on the back of the substrate 1' is located (generally the tin side of the substrate) is applied before or after the application of the molybdenum-based stack by means of sputter-down or sputter-up magnetron sputtering.

Unabhängig vom Herstellungsverfahren ist unter Bezug auf 4 festzustellen, dass ohne Sperrschicht, insbesondere aus SiN, der O- und Na-Gehalt 20 mal beziehungsweise 5 mal höher ist als bei einer SiN-Schicht von 150 nm. Es ist ebenfalls zu erkennen, dass mit einer Dicke von 50 nm SiN die Na-Diffusion erheblich (um einen Faktor von ungefähr 15) vermindert werden kann, seine Dichtigkeit gegenüber der Sauerstoffdiffusion jedoch begrenzt ist (ungefähr Faktor 2). Um die Wanderung von Na oder Sauerstoff aus dem Glas nach außen wirksam aufzuhalten, ist somit festzustellen, dass eine Schicht aus 150 nm SiN die Aufgabe ausgezeichnet erfüllt. Die Anwendung einer solchen Schicht ist insbesondere während der Lagerphasen von Interesse, um die Verunreinigung der Seite gegenüber (Oxidation der Oberfläche oder Anreicherung von Na) zu vermeiden.Regardless of the manufacturing process is with reference to 4 determine that without barrier layer, in particular SiN, the O and Na content 20 It is also seen that with a thickness of 50 nm SiN, the Na diffusion can be significantly reduced (by a factor of about 15), its impermeability to 5 times higher than that of a SiN layer of 150 nm However, the oxygen diffusion is limited (about factor 2). In order to effectively stop the migration of Na or oxygen out of the glass to the outside, it can thus be stated that a layer of 150 nm SiN performs the task excellently. The use of such a layer is of particular interest during the storage phases in order to avoid contamination of the side (oxidation of the surface or accumulation of Na).

Diese Art Schicht ist vorteilhaft, um Abweichungen bei den Selenisierungsverfahren zu vermeiden, die während der Herstellung der Module mit Na reagieren kann.This type of layer is advantageous in order to avoid deviations in the selenization processes, which can react with Na during the production of the modules.

Ein Solarmodul, wie es zuvor beschrieben wurde, muss, um funktionieren zu können und um eine elektrische Spannung an ein Stromversorgungsnetz zu liefern, einerseits mit elektrischen Anschlussvorrichtungen versehen sein und andererseits mit Halte- und Verbindungsmitteln versehen sein, die seine Ausrichtung zu den Lichtstrahlen sicherstellen.A solar module as described above, in order to function and to supply a voltage to a power grid, must be provided on the one hand with electrical connection devices and on the other hand provided with holding and connecting means, which ensure its alignment with the light beams.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • EP 1356528 [0027] EP 1356528 [0027]
  • EP 739042 [0033] EP 739042 [0033]

Claims (10)

Alkalimetalle enthaltendes Substrat (1, 1') mit Glasfunktion, das eine erste Hauptseite, die dafür bestimmt ist, mit einer Schicht eines absorbierenden Materials vom Typ Chalkopyrit kombiniert zu werden, und eine zweite Hauptseite aufweist, wobei mindestens ein Bereich der Oberfläche der ersten Hauptseite des Substrats (1') eine auf Molybdän-basierende leitende Schicht (2) aufweist, wobei zwischen der auf Molybdän-basierenden leitenden Schicht (2) und der ersten Hauptseite des Substrats (1') keine Sperrschicht gegen Alkalimetallen angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass es auf mindestens einem Bereich der Oberfläche der zweiten Hauptseite mindestens eine Sperrschicht (9) gegen Alkalimetallen aufweist.Alkali metal-containing substrate ( 1 . 1' glass function having a first major side intended to be combined with a layer of chalcopyrite absorbent material and a second major side, at least a portion of the surface of the first major side of the substrate ( 1' ) a molybdenum-based conductive layer ( 2 ), wherein between the molybdenum-based conductive layer ( 2 ) and the first main side of the substrate ( 1' ) no barrier layer is arranged against alkali metals, characterized in that it has at least one barrier layer (12) on at least one area of the surface of the second main side ( 9 ) against alkali metals. Substrat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sperrschicht (9) ein dielektrisches Material enthält.Substrate according to claim 1, characterized in that the barrier layer ( 9 ) contains a dielectric material. Substrat nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das dielektrische Material Siliciumnitride, Siliciumoxide oder Siliciumoxynitride oder Aluminiumnitride, Aluminiumoxide oder Aluminiumoxynitride enthält, die allein oder als Mischung verwendet werden.Substrate according to Claim 2, characterized in that the dielectric material contains silicon nitrides, silicon oxides or silicon oxynitrides or aluminum nitrides, aluminum oxides or aluminum oxynitrides, used alone or as a mixture. Substrat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sperrschicht gegen Alkalimetallen (9) Siliciumnitrid enthält.Substrate according to one of the preceding claims, characterized in that the barrier layer is protected against alkali metals ( 9 ) Contains silicon nitride. Substrat nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht (9) unterstöchiometrisch ist.Substrate according to claim 4, characterized in that the layer ( 9 ) is substoichiometric. Substrat nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Siliciumnitrid enhaltende Schicht (9) überstöchiometrisch ist.Substrate according to Claim 4, characterized in that the silicon nitride-containing layer ( 9 ) is superstoichiometric. Substrat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der Sperrschicht (9) zwischen 3 und 200 nm, vorzugsweise zwischen 20 und 100 nm und im Wesentlichen nahe bei 50 nm liegt.Substrate according to one of the preceding claims, characterized in that the thickness of the barrier layer ( 9 ) is between 3 and 200 nm, preferably between 20 and 100 nm and substantially close to 50 nm. Substratstapel, wobei die Substrate einem der vorhergehenden Ansprüche entsprechen, wobei die auf Molybdän-basierende leitende Schicht (2) eines ersten Substrats (1') die mindestens eine Sperrschicht (9) gegen Alkalimetallen berührt, die sich auf der zweiten Hauptseite eines zweiten Substrats (1') befindet.Substrate stacks, wherein the substrates according to one of the preceding claims, wherein the molybdenum-based conductive layer ( 2 ) of a first substrate ( 1' ) the at least one barrier layer ( 9 ) contacts alkali metals located on the second major side of a second substrate ( 1' ) is located. Element, das Licht aufnehmen kann, bei dem mindestens ein Substrat nach einem der vorhergehenden Ansprüche verwendet wird.An element capable of receiving light using at least one substrate according to any one of the preceding claims. Element, das Licht aufnehmen kann, nach Anspruch 9, das ein erstes Substrat (1) mit Glasfunktion und ein zweites Substrat (1') mit Glasfunktion aufweist, wobei die Substrate zwischen zwei leitenden Schichten (2, 6), die die Elektroden bilden, mindestens eine funktionelle Schicht (3) aus einem Chalkopyrit-Absorber aufnehmen, die Licht in elektrische Energie umwandeln kann, dadurch gekennzeichnet, das mindestens eins der Substrate (1, 1') einem der Ansprüche 1 bis 7 entspricht.An element capable of receiving light according to claim 9, comprising a first substrate ( 1 ) with glass function and a second substrate ( 1' ) having glass function, wherein the substrates between two conductive layers ( 2 . 6 ), which form the electrodes, at least one functional layer ( 3 ) from a chalcopyrite absorber, which can convert light into electrical energy, characterized in that at least one of the substrates ( 1 . 1' ) corresponds to one of claims 1 to 7.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP0739042A1 (en) 1995-04-22 1996-10-23 Saint-Gobain Vitrage International Method of fabrication of a solar module
EP1356528A1 (en) 2001-01-31 2003-10-29 Saint-Gobain Glass France Transparent substrate equipped with an electrode

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