DE60222166T2 - Texturierte transparente platte mit grosser lichtdurchlässigkeit - Google Patents

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Description

  • Die Erfindung betrifft das Gebiet der transparenten Antireflexplatten, die in der Lage sind, das Licht einzufangen. Die erfindungsgemäße transparente Platte umfasst auf wenigstens einer Fläche eine Texturierung, d.h. eine Vielzahl räumlicher geometrischer Muster, die in Bezug auf die allgemeine Ebene der texturierten Seite der Platte konkav oder konvex sind. Es können auch beide Seiten der Platte solche Muster aufweisen. Aufgrund ihrer Texturierung weist die Platte einen verbesserten Lichttransmissionsgrad auf. Im Rahmen der vorliegenden Patentanmeldung wird die Bezeichnung "Antireflex" benutzt, um eine Verringerung der Reflexion (und nicht notwendigerweise das vollständige Fehlen der Reflexion) anzugeben. Von der erfindungsgemäßen Platte wird eine gute Transmission des Lichtes unabhängig von der Richtung des einfallenden Lichtes sichergestellt.
  • Die erfindungsgemäße Platte findet Verwendung, wenn sie in der Nähe (im Allgemeinen in weniger als 50 cm) eines Elementes angeordnet wird, das in der Lage ist, das Licht zu sammeln. Insbesondere, wenn die erfindungsgemäße Platte über der Oberfläche (beispielsweise aus Silicium) einer photoelektrischen Zelle angeordnet wird, wird von der erfindungsgemäßen Platte ein Zuwachs an Aufnahme des Lichtes von dieser Zelle sichergestellt. Obwohl es vorstellbar ist, die Siliciumoberfläche der photoelektrischen Zelle derart zu texturieren, dass deren Effizienz erhöht wird, ist bisher noch nicht bekannt, wie eine solche Oberfläche zu texturieren ist, insbesondere, wenn diese polykristallin ist. Erfindungsgemäß wird, indem vorgeschlagen wird, mindestens eine Oberfläche einer transparenten Platte zu texturieren, die über der Oberfläche der Zelle angeordnet ist, somit die einzige Lösung bereitgestellt, um den zur Zelle transmittierten Lichtstrom zu erhöhen, wenn deren Oberfläche polykristallin und insbesondere aus polykristallinem Silicium ist.
  • In US 5 994 641 werden Module gelehrt, die ausgerichtete Solarzellen umfassen und einen thermoplastischen Film mit einer Vielzahl paralleler V-förmiger Vertiefungen umfassen können. Diese Strukturen sind linear und zwischen den ausge richteten Zellen ein und desselben Moduls angeordnet. Der Film umfasst eine Vielzahl V-förmiger Vertiefungen, die von einem Paar konvergenter Flächen gebildet werden. Der Film ist auf der Seite des Reliefs mit einer das Licht reflektierenden Metallschicht bedeckt.
  • In US 4 918 030 wird die Bildung von pyramidenförmigen Mustern auf der Oberfläche eines monokristallinen Siliciums, das zur Herstellung von Photovoltaikzellen vorgesehen ist, durch Ätzen gelehrt. Diese pyramidenförmigen Muster haben Seitenlängen von etwa 20 μm. Diese Flächen sind für das Einfangen des Lichtes effizienter.
  • In GB 2 086 565 wird die Bildung von regelmäßigen konkaven pyramidenförmigen Mustern (umgekehrten Pyramiden) auf einer Siliciumoberfläche gelehrt, die zur Herstellung einer die Sonnenenergie sammelnden Zelle vorgesehen ist. Das Herstellungsverfahren umfasst die Bildung einer resistenten Schicht (SiO2) als das Produkt des Ätzens des Si, wobei diese Schicht Löcher enthält, und anschließend ein Ätzen des Si, das notwendigerweise Löcher ergibt. Die so hergestellte Oberfläche weist eine bessere Absorption (Trapping) und eine weniger starke Reflexion des Lichtes auf. Dabei handelt es sich aufgrund der Tatsache, dass das Silicium polykristallin ist, um ein komplexes Verfahren, was die Texturierung durch chemisches Ätzen schwierig macht. Weiterhin ist das Ätzen sehr von der Kristallorientierung abhängig.
  • Aus dem Dokument US 675 338 ist die Verwendung einer Platte bekannt, die eine texturierte Seite und eine Diffusionsschicht zur Regulierung des sie durchstrahlenden Lichts umfasst. Die texturierte Seite erlaubt es, das Licht in Richtung der Diffusionsschicht zu steuern, wobei sie aber keine Antireflexeigenschaften besitzt.
  • Weiterhin ist aus dem Dokument US 5 396 350 die Verwendung einer transparenten Platte bekannt, die auf einer Seite eine Vielzahl von Mustern umfasst, die in Bezug auf die allgemeine Ebene dieser Platte räumlich, durch einen Quer- und Längszwi schenraum voneinander getrennt und aufgrund ihrer Geometrie in der Lage sind, das Licht zu sammeln oder zu emittieren.
  • FR 2 551 267 betrifft einen photoelektrischen Dünnschicht-Messwertwandler, der in der Lage ist, den optischen Weg zu verlängern, um seine optische Absorption zu erhöhen. Seine Oberfläche ist auf der Empfangsseite des Lichtes plan und auf der anderen Seite rau. Auf der rauen Oberfläche des (aus Glas bestehenden) Substrates ist eine photoelektrische Wandlungsschicht (SnO2) aufgebracht. Das raue Relief kann vom Typ "Pyramide", "Satteldach" und "Kegel" sein. Der Vorteil dieser Gestaltung besteht darin, dass, da die Außenfläche plan ist, sie weniger Staub aufnimmt. Der Wirkungsgrad der photoelektrischen Umwandlung wird, indem der optische Weg des einfallenden Lichtes verlängert wird, erhöht. Die Rauhigkeit wird durch Beschleifen der Oberfläche eines Glases mit einem Schleifmittel (p 12, 1 5) und ein anschließendes chemisches Ätzen erzeugt. Die Abmessungen der Muster betragen etwa 0,1 μm bis 1 μm.
  • In dem Artikel REDUCTION OF REFLECTION LÖSSES OF PV MODULES BY STRUCTURED SURFACES, Solar Energy, Bd. 53, Nr. 2, 171-176 (1994) wird eine aus Glas bestehende Antireflexbeschichtung für photoelektrische Zellen gelehrt. Es wird gelehrt, dass die einfachste Struktur eine "zufällige" ist, aber eine solche Struktur Staub aufnehmen kann. Es wird eine transparente Schicht mit V-förmiger Struktur und parallelen Linien, die sich entlang der gesamten Zelle erstrecken, vorgeschlagen.
  • In der französischen Patentanmeldung Nr. 0 008 842 wird, um einen hydrophoben/oleophoben Oberflächenzustand zu erzeugen, die Bildung von Schichten, die zur Hauptebene des aus Glas bestehenden Substrates senkrecht stehende Erhebungen wie Kegel oder Säulen aufweisen, durch CVD gelehrt.
  • In FR 2 792 628 wird ein hydrophobes/oleophobes oder hydrophiles/oleophiles Substrat gelehrt, das ein Relief aufweist, das über eine Höhe von 0,01 bis 10 μm ein oberes und ein unteres Oberflächenniveau umfasst.
  • In WO 98/23549 wird ein Substrat mit hydrophilen oder hydrophoben Eigenschaften gelehrt, das als Oberflächenunregelmäßigkeiten Buckel und Vertiefungen mit Submikrometerabmessungen umfasst. Diese Oberfläche kann mit einem photokatalytischen Mittel wie Titanoxid, das wenigstens teilweise kristallisiert ist (Typ Anatas), versehen sein.
  • In EP 0 493 202 wird die Herstellung von lichtstreuenden Glasscheiben durch Heißwalzen gelehrt, durch welches ein Relief aus pyramidenförmigen Kratern mit sechseckiger oder quadratischer Grundfläche erzeugt wird. Das transmittierte Licht wird derart regelmäßig verteilt, dass mit bloßem Auge keine Struktur erkannt wird, wenn die Glasscheibe in einer Entfernung von unter sechs Metern beleuchtet wird. Die Muster sind in Kreise mit einem Durchmesser von 0,5 bis 1,7 mm einbeschrieben.
  • Die erfindungsgemäße transparente Platte umfasst gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 auf mindestens einer Fläche eine Vielzahl räumlicher geometrischer Muster, die in Bezug auf die allgemeine Ebene der texturierten Seite der Platte konkav und/oder konvex sind. Dabei können beide Seiten der Platte solche Muster aufweisen.
  • Die erfindungsgemäß texturierte transparente Platte erlaubt es, die Transmission aufgrund von zwei Prinzipien zu erhöhen. Einerseits wird die Verringerung der Reflexion auf der texturierten Seite durch Mehrfachreflexionen auf der Oberfläche, die dem Licht eine größere Anzahl von Möglichkeiten bietet, in die Platte zu gelangen, erhalten. Außerdem hat das Licht auf den Flächen der Muster kleinere Einfallswinkel für Lichtstrahlen, die auf einer planen Oberfläche große Einfallswinkel hätten. So treffen beispielsweise bei einer Pyramide mit einem halben Pyramidenwinkel von 45° die Strahlen, die mit einem Einfallswinkel von zwischen 0 und 90° auf einer planen Oberfläche ankämen mit einem Einfallswinkel von zwischen -45° und +45° auf die Oberfläche der Textur. Da von dem Bereich der großen Winkel (je mehr man sich 90° annähert) die Reflexion begünstigt wird, geht der Ersatz des Bereiches von 0 bis 90° durch den Bereich von -45° bis +45° mit einer beträchtlichen Verringerung der Reflexion einher. Weiterhin wird das reflektierte Licht nach seinem Eintritt in die Platte durch Reflexion auf den Seitenflächen der Muster eingefangen und ein größerer Teil des Lichtes durch die Platte transmittiert. Somit sind die Reflexionsverluste viel kleiner.
  • Die Oberfläche der Muster umfasst derart mindestens zwei Punkte, dass die zwei zur allgemeinen Ebene der texturierten Seite der Platte senkrechten Ebenen nicht parallel zueinander verlaufen und derart, dass jede von ihnen eine der zwei Geraden enthält, die senkrecht zu dieser Oberfläche stehen und durch einen der zwei Punkte gehen, d.h. sie sich schneiden. Diese zwei Ebenen können beispielsweise zueinander senkrecht stehen. Vorzugsweise können sich diese zwei Punkte beide in einem ebenen Bereich der Oberfläche des Musters befinden. In 1 ist gezeigt, was unter diesen Punkten und Ebenen zu verstehen ist. In 1 ist ein Muster 1 mit der Form einer regelmäßigen Pyramide mit quadratischer Grundfläche, die sich in Bezug auf die allgemeine Ebene 2 der texturierten Seite der Platte erhebt, gezeigt. Dabei wird im Rahmen der vorliegenden Patentanmeldung mit "regelmäßiger Pyramide" eine Pyramide bezeichnet, deren sämtliche Seitenflächen eben und identisch sind. Es ist zu sehen, dass die Pyramide derart mindestens zwei Punkte 3 und 4 umfasst, dass die Ebenen 5 und 6, die senkrecht zur allgemeinen Ebene 2 der texturierten Seite der Platte verlaufen und welche die Gerade 7 bzw. 8 enthalten, die normal zur Oberfläche der Muster in den Punkten 3 und 4 stehen, nicht zueinander parallel sind. Im Fall einer solchen regelmäßigen Pyramide mit quadratischer Grundfläche stehen diese zwei Ebenen 5 und 6 auch zueinander senkrecht.
  • So betrifft die Erfindung auch eine Einheit nach Patentanspruch 15, wobei die Platte auf wenigstens einer Seite mit einer Vielzahl geometrischer Muster, die in Bezug auf die allgemeine Ebene dieser Seite erhaben sind, texturiert ist, die texturierte Seite auf der Seite des Lichteinfalls (d.h. auf der Seite zur Lichtquelle) angeordnet ist und die Oberfläche der Muster derart jeweils wenigstens zwei Punkte umfasst, dass zwei einander schneidende Ebenen vorhanden sind, die jeweils einen dieser zwei Punkte enthalten und folgende zwei Bedingungen miteinander vereinigen:
    • a) diese Ebenen stehen beide senkrecht zur allgemeinen Ebene der texturierten Seite der Platte und
    • b) diese Ebenen enthalten jeweils eine der zwei Geraden, die senkrecht zu dieser Oberfläche stehen und durch einen dieser zwei Punkte gehen.
  • Diese Bedingungen werden von einem kegelförmigen oder pyramidenförmigen Muster zwangsläufig erfüllt. Diese Bedingungen werden nicht erfüllt im Fall der geradlinigen V-förmigen Muster des Standes der Technik.
  • Vorzugsweise befinden sich die Punkte, durch welche die einander schneidenden Ebenen gehen, auf ebenen Flächen, beispielsweise ebenen Seitenflächen einer Pyramide. Ein Kegel weist keine ebene Oberfläche auf. Im Allgemeinen enden die Muster in einer Spitze, wie es der Fall bei einem Kegel oder einer Pyramide ist, d.h. der Punkt des Musters, der am weitesten von der allgemeinen Ebene der Platte entfernt ist, ist der Scheitelpunkt einer Spitze.
  • Die Oberfläche dieser Muster kann derart mindestens drei Punkte enthalten, dass die verschiedenen Ebenen, die senkrecht zur allgemeinen Ebene der texturierten Seite der Platte stehen, nicht zueinander parallel verlaufen, und derart, dass jede von ihnen eine der drei Geraden enthält, die senkrecht zu dieser Oberfläche stehen und durch einen dieser drei Punkte gehen. Vorzugsweise können sich diese drei Punkte beide in einem ebenen Bereich der Oberfläche des Musters befinden. Das ist insbesondere dann der Fall, wenn das Muster eine regelmäßige Pyramide ist, deren Grundfläche (die in der allgemeinen Ebene der texturierten Seite der Platte eingeschlossen ist) ein gleichseitiges Dreieck ist.
  • Die Muster sind in der allgemeinen Ebene der texturierten Seite der Platte mit einer Grundfläche enthalten, die in einen Kreis einbeschrieben sein kann, dessen Durchmesser im Allgemeinen weniger als 10 mm und sogar weniger als 7 mm beträgt. Vorzugsweise besitzt der kleinste Kreis, der die Grundfläche eines der Muster ent halten kann, einen Durchmesser von höchstens 5 mm, insbesondere von 0,001 bis 5 mm, und beispielsweise von 1 bis 5 mm.
  • Die allgemeine Ebene der texturierten Seite der Platte ist die Ebene, welche die Punkte der texturierten Seite, die nicht zu den Mustern gehören (sich zwischen den Mustern befinden), oder die Punkte der texturierten Seite am Rand der Muster (insbesondere die Verbindungspunkte verbundener Muster) enthält.
  • Im Allgemeinen ist der Punkt des Musters, der am weitesten von der allgemeinen Ebene der texturierten Seite der Platte entfernt ist, von dieser Ebene mit einem Abstand von 0,1D bis 2D entfernt, wobei D den Durchmesser des kleinsten Kreises, der in der allgemeinen Ebene der texturierten Seite der Platte enthalten ist und die Grundfläche des Musters enthalten kann, bedeutet.
  • Die Muster können beispielsweise die Form eines Kegels oder einer Pyramide mit mehreckiger wie dreieckiger, quadratischer, rechteckiger, sechseckiger oder achteckiger Grundfläche haben, wobei diese Muster konvex, d.h. in Bezug auf die allgemeine Ebene der texturierten Seite der Platte erhaben, oder konkav, d.h. in der Masse der Platte vertieft, sein können.
  • In dem Fall, in welchem die Muster die Form eines Kegels oder einer Pyramide haben, ist es bevorzugt, dass jeder halbe Kegel- oder Pyramidenwinkel weniger als 70° und vorzugsweise weniger als 60°, beispielsweise 25 bis 50°, beträgt. Ein besonders geeigneter Wert ist 45°, insbesondere, wenn sich die texturierte Oberfläche mit der Luft in Berührung befindet, da dieser Wert die zwei Eigenschaften "Antireflex" und "Einfangen des Lichtes" gut in sich vereinigt.
  • Im Fall eines Kegels ist der halbe Kegelwinkel, der ungleich Null ist, der Winkel zwischen einerseits der zu der Platte senkrechten Geraden, die durch die Spitze des Kegels geht, und andererseits der Mantelfläche des Kegels. Im Fall einer Pyramide ist der halbe Pyramidenwinkel, der ungleich Null ist, der Winkel zwischen einerseits der zu der Platte senkrecht stehenden Geraden, die durch die Spitze der Pyra mide geht, und andererseits der Winkelhalbierenden durch die Spitze einer Seitenfläche der Pyramide. Der Halbwinkel α an der Spitze ist in 2 für ein kegelförmiges und ein pyramidenförmiges Muster mit dreieckiger oder quadratischer Grundfläche gezeigt. Diese Winkelwerte gelten unabhängig davon, ob der Winkel oder die Pyramide konkav oder konvex ist. Wenn die Pyramide als Grundfläche ein regelmäßiges Polygon hat (ein Polygon, dessen sämtliche Seiten ein und dieselbe Länge haben), gibt es nur einen einzigen Wert des Halbwinkels an der Spitze. Wenn die Pyramide als Grundfläche ein unregelmäßiges Polygon wie ein Rechteck hat, gibt es mehrere halbe Pyramidenwinkel, wobei in diesem Fall versucht wird, dass alle Halbwinkel an der Spitze die weiter oben angegebenen Werte haben.
  • Vorzugsweise befinden sich die Muster so nah wie möglich aneinander, und ihre Grundflächen sind beispielsweise mit weniger als 1 mm und vorzugsweise mit weniger als 0,5 mm voneinander entfernt.
  • Besonders bevorzugt sind die Muster miteinander verbunden. Muster werden als miteinander verbunden bezeichnet, wenn sie sich an wenigstens einem Teil ihrer Oberfläche berühren. Kegel können miteinander verbunden sein, wenn die Kreise, die ihre Grundfläche bilden, sich berühren. Es ist bevorzugt, dass die Muster miteinander verbunden sind, da so die Oberfläche der Platte texturierter und der Lichttransmissionsgrad weiter verbessert ist. Bestimmte Muster erlauben keine vollständige Verbindung zwischen ihnen. Dies ist insbesondere der Fall, wenn das Muster ein Kegel ist, da, selbst wenn sich die Kreise der Grundflächen der Kegel berühren, eine gewisse Fläche zwischen den Kreisen bleibt, die nicht zu den Mustern gehört. Unter einer vollständigen Verbindung ist zu verstehen, dass der Umfang der Grundfläche eines Musters auch ein vollständiger Bestandteil der Umfänge seiner benachbarten Muster ist. Bestimmte Muster können derart vollständig miteinander verbunden sein, dass die Gesamtheit der Oberfläche der Platte Bestandteil mindestens eines Musters ist. Insbesondere können Pyramiden mit quadratischer, rechteckiger oder sechseckiger Grundfläche vollständig miteinander verbunden sein, wenn sie identisch sind. Bei quadratischen (siehe 3) oder rechteckigen Grundflächen ist es weiterhin günstig, dass die Grundflächen ausgerichtet sind, damit die Muster vollständig miteinander verbunden sind. Im Fall sechseckiger Grundflächen ist es günstig, dass diese Grundflächen eine Wabenstruktur bilden.
  • In 3 ist eine texturierte Platte gezeigt, die auf der Oberfläche eine Einheit aus konkaven Mustern aufweist, die ausgerichtet und vollständig miteinander verbunden sind und die Form einer Pyramide mit quadratischer Grundfläche haben.
  • Die Muster können teilweise konkav und teilweise konvex sein; ein Beispiel dafür ist in 4 gegeben.
  • Vorzugsweise besteht das Wesentliche der Masse (d.h. wenigstens 98 Gew.-%) und sogar die Gesamtheit der Platte aus (einem) Material(ien), das (die) die bestmögliche Transparenz aufweist (aufweisen) und vorzugsweise eine lineare Absorption von unter 0,01 mm-1 in dem für die Verwendung nützlichen Teil des Spektrums hat (haben), wobei im Allgemeinen das Spektrum von 380 bis 1 200 nm reicht. Das ist insbesondere dann der Fall, wenn die Platte aus einem solchen Material gebildet und gegebenenfalls mit einer oder mehreren dünnen Schichten vom Typ lichtstreuende, gegen bestimmte Wellenlängen sperrende, schmutzabweisende oder leitfähige Schicht, wie weiter unten näher beschrieben wird, versehen ist. Vorzugsweise ist diese lineare Absorption umso schwächer, je größer die Materialdicke ist, um einen Lichttransmissionsgrad beizubehalten, der so hoch wie möglich ist.
  • Im Fall der Verwendung eines Glases, das an der Zusammensetzung der Platte beteiligt ist, wird vorzugsweise ein Extraklarglas, d.h. ein Glas, das eine lineare Absorption von unter 0,008 mm-1 in einem Wellenlängenspektrum von 380 bis 1 200 nm aufweist, verwendet. So weist, wenn die Platte ein Glas umfasst, dieses vorzugsweise eine lineare Absorption von unter 0,008 mm-1 in einem Wellenlängenspektrum von 380 bis 1 200 nm auf. Die Masse der Platte kann im Wesentlichen (d.h. zu mindestens 98 Gew.-%) und sogar vollständig von einem solchen Glas gebildet werden. Das ist insbesondere dann der Fall, wenn die Platte von einem solchen Glas gebildet und gegebenenfalls mit einer oder mehreren dünnen Schichten vom Typ lichtstreuende, gegen bestimmte Wellenlängen sperrende, schmutzabwei sende oder leitfähige Schicht, wie weiter unten näher beschrieben wird, versehen wird.
  • Die Gesamtdicke der erfindungsgemäßen Platte kann 0,5 bis 10 mm betragen. Wenn sie als Schutzplatte für eine photoelektrische Zelle verwendet wird, beträgt die Gesamtdicke der Platte vorzugsweise 2 bis 6 mm.
  • Die erfindungsgemäße Platte kann mit einer Antireflexbeschichtung versehen sein, die auf der Seite der texturierten Fläche und/oder auf der Seite der nicht texturierten Fläche angeordnet ist. Eine derartige Antireflexbeschichtung kann beispielsweise eine solche sein, wie sie in der Patentanmeldung PCT/FR01/01735 beschrieben ist und auf bekannte Weise vom Fachmann, beispielsweise durch vorzugsweise magnetfeldgestützte Kathodenzerstäubung, auf dem Glas erhalten wird. Dabei ist es bevorzugt, dass die Beschichtung aufgebracht wird, nachdem der Platte die Texturierung verliehen worden ist.
  • Die erfindungsgemäße texturierte Platte findet zahlreiche Verwendungen, insbesondere in Kombination mit einem Element, das in der Lage ist, das Licht zu sammeln. Dabei ist wenigstens eine texturierte Seite der erfindungsgemäßen Platte auf der Seite zur Lichtquelle angeordnet. So kann in der erfindungsgemäßen Einheit der Abstand zwischen der texturierten transparenten Platte und dem Element, das in der Lage ist, das Licht zu sammeln, auch gegebenenfalls weniger als 15 cm, selbst weniger als 3 cm, 0 bis 10 mm, und sogar 0 bis 5 mm betragen.
  • Photoelektrische Zellen sind, wenn sie nicht mit einer transparenten Platte bedeckt sind, verschiedenen Angriffen aus der Umgebung (beispielsweise Staub, korrosive Atmosphäre und Witterungseinflüsse) ausgesetzt. Die erfindungsgemäße Platte kann auf der Oberfläche (im Allgemeinen aus monokristallinem oder polykristallinem Silicium oder aus mit einer Antireflexschicht wie einer aus Siliciumnitrid beschichtetem Silicium) einer solchen Zelle derart direkt angeordnet oder befestigt werden, dass sie einerseits vor äußeren Angriffen geschützt wird und andererseits derart, dass von der das Licht sammelnden Oberfläche eine größere Lichtmenge hindurchgelassen wird. Insbesondere kann die erfindungsgemäße Platte auf einer photoelektrischen Zelle, die ein Substrat aus polykristallinem Silicium umfasst, angeordnet werden. Die das Licht sammelnde Oberfläche der Zelle kann auch texturiert sein, beispielsweise mit konkaven Pyramiden, d.h. die in der Oberfläche des Siliciums vertieft sind, insbesondere, wenn es sich um monokristallines Silicium handelt. Die erfindungsgemäße Platte kann auch auf der Zelle über eine Schicht aus Ethylen-Vinylacetat-Copolymer (EVA), Polyvinylbutyral (PVB), Polyurethan (PU) oder einem beliebigen geeigneten Polymer befestigt werden. Dabei erlaubt es das Vorhandensein dieses Polymers, die Platte auf der Zelle zu befestigen und außerdem die Anwesenheit von Luft zwischen der Platte und der Zelle zu verhindern. Die Zelle kann auf ihrer Oberfläche eine im Allgemeinen aus Siliciumnitrid bestehende Antireflexschicht umfassen.
  • Die erfindungsgemäße Platte kann auch in dem Weg des Lichtes von einem Sonnenkollektor angeordnet werden. Ein Sonnenkollektor hat die Aufgabe, das Licht für Heizzwecke zu sammeln. In diesem Fall wird das Element, das das Licht sammelt (im Allgemeinen mit einer schwarzen Farbe) und in Wärme umwandelt, in Bezug auf den Weg des Lichtes hinter der erfindungsgemäßen Platte angeordnet. Der Abstand zwischen der Platte und der Sammelfläche für das Licht kann im Allgemeinen weniger als 15 cm und vorzugsweise weniger als 3 cm betragen.
  • Je nach der vorgesehenen Verwendung ist es möglich, auf der am besten geeigneten Seite der Platte wenigstens eine Schicht aufzubringen, die dieser eine spezielle Eigenschaft verleiht. Insbesondere kann eine Schicht aufgebracht werden, die als Sperrschicht gegen bestimmte Wellenlängen, beispielsweise im Ultraviolett, dient. Es kann auch auf der Platte, vorzugsweise wenigstens auf der direkt an der Umgebungsluft befindlichen Seite, eine schmutzabweisende Schicht wie eine TiO2-Schicht, insbesondere eine Schicht, die Gegenstand der Patentanmeldung EP 1 087 916 ist, oder eine schmutzabweisende Schicht aus SiO2, Si-Carbidoxid, Si-Nitridoxid oder Si-Carbidnitridoxid, wie in WO 01/32578 beschrieben, aufgebracht werden.
  • Die Texturierung wird durch Walzen (englisch "cast") erzeugt. Im Fall der Texturierung einer Glasoberfläche ist das Walzverfahren besonders geeignet. In diesem Verfahren wird die Texturierung auf die plane Oberfläche eines Glases aufgebracht, das auf eine Temperatur erhitzt worden ist, bei welcher es möglich ist, seine Oberfläche mittels eines festen Gegenstandes wie einer Metallwalze, die auf ihrer Oberfläche die umgekehrte Form der zu bildenden Texturierung besitzt, zu verformen.
  • Je nach Form der vorgesehenen Texturierung kann dieses Verfahren nicht zwangsweise zu perfekten geometrischen Formen führen. Insbesondere bei Pyramiden können die Spitze und die Kanten der Pyramide abgerundet sein.
  • Zu der Texturierung, die von den Mustern auf einer Seite der Platte gebildet wird, kann auch auf der anderen Seite der Platte eine von einer rauen Schicht erzeugte Texturierung hinzukommen. Eine solche mit einer rauen Schicht versehene Platte ist aufgrund der Tatsache, dass die Platte das Licht besonders gut transmittiert, für den Schutz einer photoelektrischen Zelle besonders geeignet. Bei dieser Verwendung ist die raue Schicht auf der Seite der photoelektrischen Zelle (Synonym für Solarzelle) angeordnet. Diese raue Schicht kann beispielsweise eine leitfähige transparente Schicht auf der Basis von (einem) Metalloxid(en) sein, wobei die Schicht eine RMS-Rautiefe von mindestens 3 nm und insbesondere von mindestens 5 nm und/oder eine mittlere Größe der Muster dieser Rauigkeit von mindestens 50 nm aufweist. Dieser Typ einer leitfähigen Schicht ist unter der englischen Abkürzung T.C.O. für "Transparent Conductive Oxide" bekannt. Sie wird auf den Gebieten der Solarzellen und der Elektronik in breitem Umfang verwendet.
  • Die R.M.S-Rautiefe bedeutet die Rautiefe "Root Mean Square". Dabei handelt es sich um eine Messung, die darin besteht, den quadratischen Mittelwert der Rautiefe zu messen. Diese R.M.S-Rautiefe quantifiziert somit konkret die mittlere Höhe der Rauigkeitsspitzen in Bezug auf eine mittlere Höhe.
  • Die leitfähige Schicht hat einen bekannten chemischen Charakter, sie ist vom Typ dotiertes Metalloxid. Andererseits hat sie die Besonderheit, dass sie sehr rau ist.
  • Vorzugsweise ist diese Rauhigkeit in dem Sinne zufällig, dass sie keine Muster mit einer genauen Geometrie aufweist. Außerdem ist sie je nach der Größe der gemessenen Oberfläche verteilt. Diese spezielle Rauhigkeit erlaubt den Grenzflächen zwischen der Schicht und den Materialien, die sie umgeben, eine verstärkte Streuung des einfallenden Lichtes, die dieses "zwingt" einen viel längeren Weg durch die Solarzelle zu verfolgen. Die leitfähige Schicht kann durch Kathodenzerstäubung oder Pyrolyse, insbesondere Gasphasenabscheidung, aufgebracht werden. Sie kann aus insbesondere mit Fluor oder Antimon dotiertem Zinnoxid, insbesondere mit Aluminium dotierten Zinkoxid und insbesondere mit Zinn dotiertem Indiumoxid ausgewählt werden. Eine solche Schicht ist besonders geeignet, wenn sie auf ein Glassubstrat aufgebracht wird, was in diesem Fall bedeutet, dass die Seite der Platte, die derjenigen gegenüberliegt, welche die erfindungsgemäße Texturierung aufweist, diejenige eines Glassubstrates ist. Zwischen dem Glassubstrat und der leitfähigen Schicht kann mindestens eine Schicht mit Barrierefunktion gegen die Spezies, die in der Lage sind, aus dem Glas zu diffundieren, insbesondere Alkaliionen, angeordnet werden, wobei die Barriereschicht auf der Basis von Siliciumoxid, -carbidoxid, -nitridoxid oder -nitrid sein kann und insbesondere durch Pyrolyse oder Kathodenabscheidung aufgebracht wird. Der Flächenwiderstand der leitfähigen Schicht beträgt im Allgemeinen höchstens 30 oder 20 Ω/☐ und insbesondere höchstens 15 Ω/☐. Die Dicke der leitfähigen Schicht beträgt im Allgemeinen höchstens 700 nm, insbesondere höchstens 650 nm, und vorzugsweise 400 bis 600 nm. Die Seite des Glassubstrates, auf welcher gegebenenfalls indirekt die leitfähige Schicht aufgebracht wird, kann eine R.M.S-Rautiefe von mindestens 1 000 nm und insbesondere von 1 000 bis 5 000 nm und/oder eine derartige Rautiefe aufweisen, dass die mittlere Größe der Muster mindestens 5 μm und insbesondere 5 bis 100 μm beträgt. Die Rauhigkeit der Seite des Glassubstrates, auf welcher gegebenenfalls indirekt die leitfähige Schicht angeordnet wird, kann ungleichmäßig/zufällig sein. Die Seite des Glassubstrates, auf welcher gegebenenfalls indirekt die leitfähige Schicht angeordnet wird, kann eine Rauhigkeit aufweisen, die eine Streuung des transmittierten Lichtes nach vorn bewirkt, wobei das Substrat insbesondere einen globalen Lichttransmissionsgrad von mindestens 70 bis 75%, davon einen Streulichttransmissionsgrad von mindestens 40 bis 45%, aufweist.
  • Beispiele
  • Eine erfindungsgemäße Platte kann aus einem von Saint-Gobain Glass vertriebenen extraklaren Flachglas der Marke Diamant mit einer linearen Absorption von unter 8·10-3 mm-1 im Wellenlängenspektrum von 380 bis 1 200 nm und mit einer Dicke von 4 mm hergestellt werden, wobei auf dieser Platte durch Walzen bei ihrer Verformungstemperatur eine konkave Texturierung erzeugt wird, die sich aus einer Anordnung von miteinander verbundenen Pyramiden mit quadratischer Grundfläche und mit den Abmessungen 0,5 mm Seitenlänge für die Grundfläche und mit einem halben Pyramidenwinkel von 45° zusammensetzt, wobei die Gesamtdicke der Platte nach der Texturierung 4 mm bleibt. Diese Platte kann über ein Harz auf der aus polykristallinem Silicium bestehenden Oberfläche einer photoelektrischen Zelle befestigt werden, wobei diese Oberfläche mit einer 75 nm dicken Siliciumnitridschicht überzogen ist. Indem die texturierte Oberfläche unter den Bedingungen der Norm ASTM 892/87, wobei das Spektrum AM 1.5 verwendet und der Einfallswinkel verändert wird, beleuchtet wird, kann der Lichttransmissionsgrad gemessen werden. In der Tabelle sind die, insbesondere im Vergleich mit einer Platte mit demselben Charakter und nicht texturiert (die zwei Seiten sind plan) und mit einer Gesamtdicke von gleich derjenigen der texturierten Platte, durch Berechnung erhaltenen Ergebnisse zusammengefasst. Ein Einfallswinkel von 0° entspricht der Richtung des Lichtes senkrecht zur allgemeinen Ebene der texturierten Seite der Platte.
    Einfallswinkel (°)
    Muster 0 10 20 30 40 50 60 70 80
    keine Texturierung (plane Oberfläche) 85,1 85,1 85 84,9 84,5 83,3 80,6 73,6 55,15
    Vorhandensein von Pyramiden 90,0 91,0 91,9 89 88,5 88,2 86,2 84,1 77,0

Claims (21)

  1. Platte aus einem Walzglas, dessen lineare Absorption weniger als 0,008 mm-1 in einem Spektrum von 380 bis 1 200 nm beträgt, welche auf wenigstens einer Seite mit einer Vielzahl geometrischer Muster, die in Bezug auf die allgemeine Ebene dieser Seite räumlich sind, während des Walzens texturiert worden ist, wobei die Oberfläche dieser Muster jeweils derart mindestens zwei Punkte umfasst, dass zwei einander schneidende Ebenen vorhanden sind, die jeweils einen der zwei Punkte enthalten und die zwei folgenden Bedingungen in sich vereinigen: – diese Ebenen verlaufen beide senkrecht zur allgemeinen Ebene der texturierten Seite der Platte und – diese Ebenen enthalten jeweils eine der zwei Geraden, die senkrecht zu dieser Oberfläche stehen und durch einen dieser zwei Punkte gehen.
  2. Platte nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Muster Pyramiden mit einem halben Pyramidenwinkel, der ungleich Null ist, sind.
  3. Platte nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundfläche der Pyramiden polygonal ist.
  4. Platte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Muster Kegel mit einem halben Kegelwinkel, der ungleich Null ist, sind.
  5. Platte nach einem der sie betreffenden vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeder halbe Winkel an der Spitze kleiner als 70° ist.
  6. Platte nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass jeder halbe Winkel an der Spitze kleiner als 60° ist.
  7. Platte nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass jeder halbe Winkel an der Spitze 25 bis 50° beträgt.
  8. Platte nach einem der sie betreffenden vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der kleinste Kreis, der die Grundfläche der Muster enthalten kann, in einen Kreis mit einem Durchmesser von höchstens 5 mm einbeschrieben ist.
  9. Platte nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der kleinste Kreis, der die Grundfläche der Muster enthalten kann, in einen Kreis mit einem Durchmesser von 1 bis 5 mm einbeschrieben ist.
  10. Platte nach einem der sie betreffenden vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Punkt des Musters, der am weitesten von der allgemeinen Ebene der texturierten Seite der Platte entfernt ist, von dieser Ebene mit einem Abstand von 0,1D bis 2D entfernt ist, wobei D den Durchmesser des kleinsten Kreises bedeutet, der in der allgemeinen Ebene der texturierten Seite der Platte enthalten ist und die Grundfläche des Musters enthalten kann.
  11. Platte nach einem der sie betreffenden vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie miteinander verbundene Muster umfasst.
  12. Platte nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sie vollständig miteinander verbundene Muster umfasst.
  13. Verwendung einer Platte nach einem der sie betreffenden vorhergehenden Ansprüche zur Erhöhung der Lichtsammlung einer photoelektrischen Zelle.
  14. Verwendung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Zelle ein Substrat aus polykristallinem Silicium umfasst.
  15. Einheit, die eine texturierte transparente Platte aus Walzglas nach einem der Ansprüche 1 bis 12 und ein Element, das in der Lage ist, das Licht zu sammeln, umfasst, wobei der Abstand zwischen dieser Platte und diesem Element weniger als 15 cm beträgt und die texturierte Seite den Lichttransmissionsgrad der Platte erhöht und auf der Seite der Lichteinstrahlung angeordnet ist.
  16. Einheit nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen der Platte und dem Element weniger als 3 cm beträgt.
  17. Einheit nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen der Platte und dem Element 0 bis 10 mm beträgt.
  18. Einheit nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen der Platte und dem Element 0 bis 5 mm beträgt.
  19. Einheit nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Element eine photoelektrische Zelle ist.
  20. Einheit nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die photoelektrische Zelle ein Substrat aus polykristallinem Silicium umfasst.
  21. Einheit nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein Sonnenkollektor ist.
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