EA027284B1 - Прозрачная стеклянная подложка и способ изготовления такой подложки - Google Patents

Прозрачная стеклянная подложка и способ изготовления такой подложки Download PDF

Info

Publication number
EA027284B1
EA027284B1 EA201170956A EA201170956A EA027284B1 EA 027284 B1 EA027284 B1 EA 027284B1 EA 201170956 A EA201170956 A EA 201170956A EA 201170956 A EA201170956 A EA 201170956A EA 027284 B1 EA027284 B1 EA 027284B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
substrate
relief
module
texture
elements
Prior art date
Application number
EA201170956A
Other languages
English (en)
Other versions
EA201170956A1 (ru
Inventor
Мишель Скьявони
Маркус Неандер
Паскаль Ремгенс
Original Assignee
Сэн-Гобэн Гласс Франс
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Сэн-Гобэн Гласс Франс filed Critical Сэн-Гобэн Гласс Франс
Publication of EA201170956A1 publication Critical patent/EA201170956A1/ru
Publication of EA027284B1 publication Critical patent/EA027284B1/ru

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C23/00—Other surface treatment of glass not in the form of fibres or filaments
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C23/00—Other surface treatment of glass not in the form of fibres or filaments
    • C03C23/008—Other surface treatment of glass not in the form of fibres or filaments comprising a lixiviation step
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B11/00—Pressing molten glass or performed glass reheated to equivalent low viscosity without blowing
    • C03B11/06—Construction of plunger or mould
    • C03B11/08—Construction of plunger or mould for making solid articles, e.g. lenses
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B13/00—Rolling molten glass, i.e. where the molten glass is shaped by rolling
    • C03B13/08—Rolling patterned sheets, e.g. sheets having a surface pattern
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S80/00—Details, accessories or component parts of solar heat collectors not provided for in groups F24S10/00-F24S70/00
    • F24S80/50—Elements for transmitting incoming solar rays and preventing outgoing heat radiation; Transparent coverings
    • F24S80/52—Elements for transmitting incoming solar rays and preventing outgoing heat radiation; Transparent coverings characterised by the material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02—Details
    • H01L31/0236—Special surface textures
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02—Details
    • H01L31/0236—Special surface textures
    • H01L31/02366—Special surface textures of the substrate or of a layer on the substrate, e.g. textured ITO/glass substrate or superstrate, textured polymer layer on glass substrate
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/0248—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies
    • H01L31/036—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their crystalline structure or particular orientation of the crystalline planes
    • H01L31/0392—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their crystalline structure or particular orientation of the crystalline planes including thin films deposited on metallic or insulating substrates ; characterised by specific substrate materials or substrate features or by the presence of intermediate layers, e.g. barrier layers, on the substrate
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/0248—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies
    • H01L31/036—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their crystalline structure or particular orientation of the crystalline planes
    • H01L31/0392—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their crystalline structure or particular orientation of the crystalline planes including thin films deposited on metallic or insulating substrates ; characterised by specific substrate materials or substrate features or by the presence of intermediate layers, e.g. barrier layers, on the substrate
    • H01L31/03923—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their crystalline structure or particular orientation of the crystalline planes including thin films deposited on metallic or insulating substrates ; characterised by specific substrate materials or substrate features or by the presence of intermediate layers, e.g. barrier layers, on the substrate including AIBIIICVI compound materials, e.g. CIS, CIGS
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C2204/00—Glasses, glazes or enamels with special properties
    • C03C2204/08—Glass having a rough surface
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/541—CuInSe2 material PV cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P40/00—Technologies relating to the processing of minerals
    • Y02P40/50—Glass production, e.g. reusing waste heat during processing or shaping
    • Y02P40/57—Improving the yield, e-g- reduction of reject rates
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/24—Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.]
    • Y10T428/24479—Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.] including variation in thickness
    • Y10T428/2457—Parallel ribs and/or grooves
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/24—Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.]
    • Y10T428/24479—Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.] including variation in thickness
    • Y10T428/24612—Composite web or sheet

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Surface Treatment Of Glass (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)
  • Surface Treatment Of Optical Elements (AREA)

Abstract

Прозрачная стеклянная подложка (1) содержит по меньшей мере одну сторону (3), содержащую текстуру, образованную множеством геометрических элементов (5), рельефных по отношению к общей плоскости этой стороны (3), при этом текстура предназначена для обеспечения пропускания излучения через подложку, превышающего пропускание излучения через идентичную подложку, не содержащую текстуры. Сторона (3) подложки дополнительно содержит просветляющий слой (7) с коэффициентом преломления, имеющим значение, находящееся в пределах между значением коэффициента преломления воздуха и значением коэффициента преломления стекла. Просветляющий слой (7) представляет собой протравленную поверхностную часть стеклянной подложки (1), расположенную на указанной стороне (3) и содержащую структуру на основе двуокиси кремния и пустоты со специфичным размером, находящимся в пределах от 0,5 до 50 нм.

Description

Изобретение касается прозрачной стеклянной подложки, по меньшей мере одна сторона которой содержит множество геометрических элементов (признаков), рельефных по отношению к общей плоскости стороны. Изобретение касается также модуля для извлечения энергии из излучения, падающего на модуль, в частности солнечного излучения, содержащего такую подложку в качестве передней подложки модуля. Кроме того, изобретение касается способа изготовления прозрачной стеклянной подложки.
В соответствии с изобретением в качестве модуля для извлечения энергии излучения можно использовать, в частности, фотогальванический солнечный модуль, способный преобразовывать энергию солнечного излучения в электрическую энергию, или термический солнечный модуль, способный преобразовывать энергию солнечного излучения в тепловую энергию, передаваемую в текучую средутеплоноситель.
Как правило, модуль для извлечения энергии из солнечного излучения содержит переднюю подложку или подложку с функцией стекла, которая обеспечивает механическую защиту преобразующих энергию элементов, а именно фотогальванического элемента или фотогальванических элементов в случае фотогальванического модуля, обеспечивая при этом хорошее пропускание солнечного излучения в направлении к этим преобразующим энергию элементам. Передняя подложка может, в частности, состоять из прозрачного стекла, предпочтительно бесцветного или сверхчистого бесцветного стекла с очень низким содержанием оксидов железа, такого как стекла, выпускаемые в продажу компанией §ат1-ОоЪаш О1а88 в ассортименте продуктов под марками ΌΙΑΜΑΝΤ или ΑΤΒΆΚΙΝΘ.
Стратегией, направленной на повышение эффективности преобразования энергии модулем извлечения энергии, является улучшение характеристик пропускания излучения передней подложкой за счет ограничения отражения излучения, падающего на модуль, на границе раздела между воздухом и передней подложкой. С этой целью, как известно, текстурируют, по меньшей мере, переднюю сторону подложки, предназначенную для расположения со стороны падения излучения на модуль, путем выполнения на этой стороне множества рельефных геометрических элементов (признаков), вогнутых или выпуклых по отношению к общей плоскости этой стороны. Согласно изобретению общая плоскость текстурированной стороны представляет собой плоскость, содержащую точки указанной стороны, которые не находятся на рельефных элементах, или в случае прилегающих друг к другу рельефных элементов точки стыков между рельефными элементами. Чтобы добиться реального улучшения свойств пропускания излучения подложкой, ее предпочтительно выполняют с выступающей текстурой, т.е. такой текстурой, которая характеризуется высоким коэффициентом рельефности, определяемым как отношение высоты рельефных элементов, образующих собственно текстуру, к ширине этих рельефных элементов, в частности коэффициентом рельефности, превышающим 0,1. Указанные рельефные элементы могут иметь пирамидальную или коническую форму или могут быть вытянуты преимущественно в продольном направлении в виде канавок или нервюр. Тем не менее производительность модулей, содержащих такие текстурированные передние подложки, остается ограниченной.
Настоящее изобретение призвано устранить эти недостатки и предложить прозрачную стеклянную подложку, которая, будучи интегрированной в качестве передней подложки в модуль извлечения энергии излучения, в частности солнечного излучения, обеспечивает оптимизированные характеристики пропускания излучения, падающего на подложку, в направлении преобразующих энергию элементов модуля, позволяя тем самым повысить производительность указанного модуля по сравнению с известными модулями, и предлагает для этого простой способ изготовления такой подложки, легко внедряемый в промышленное производство.
В связи с этим объектом изобретения является прозрачная стеклянная подложка, содержащая по меньшей мере одну сторону с текстурой, образованной множеством геометрических элементов, рельефных по отношению к общей плоскости указанной стороны, причем указанная текстура выполнена с возможностью обеспечения пропускания излучения, падающего на подложку, в направлении нижележащего элемента, прилегающего к подложке, которое превышает пропускание идентичной, но не текстурированной подложки, отличающаяся тем, что указанная сторона подложки дополнительно содержит просветляющий слой с коэффициентом преломления, имеющим значение, находящееся в интервале между значением коэффициента преломления воздуха и значением коэффициента преломления стекла, причем просветляющий слой представляет собой вытравленную поверхностную часть стеклянной подложки, расположенную на указанной стороне и содержащей структуру на основе двуокиси кремния, и пустоты специфичного размера, находящегося в пределах от 0,5 до 50 нм.
Согласно изобретению прозрачная стеклянная подложка представляет собой подложку, прозрачную, по меньшей мере, для определенных диапазонов длин волн солнечного спектра, в частности для диапазонов длин волн, используемых для элементов преобразования энергии модуля, в который встраивают подложку. Так, например, в случае фотогальванического модуля, содержащего фотогальванические элементы на основе поликристаллического кремния, подложка предпочтительно является прозрачной для диапазона длин волн от 400 до 1200 нм. Кроме того, в рамках изобретения термин слой обозначает поверхностный слой подложки, т.е. вытравленный или структурированный слой подложки, который является неотъемлемой частью подложки, а не слоем, нанесенным на подложку.
- 1 027284
В соответствии с другими предпочтительными признаками заявленной подложки согласно изобретению для каждого рельефного элемента отношение высоты к ширине рельефного элемента превышает или равно 0,1, предпочтительно превышает или равно 0,25;
коэффициент преломления просветляющего слоя толщиной 600 нм ниже 1,3 и предпочтительно равен 1,22-1,23;
высота каждого рельефного элемента превышает 10 мкм, предпочтительно превышает 100 мкм; толщина просветляющего слоя находится в пределах от 30 нм до 1 мкм, предпочтительно от 80 до
200 нм;
рельефные элементы распределены произвольно на стороне подложки; рельефные элементы примыкают друг к другу;
рельефные элементы имеют форму пирамид или конусов с половинными углами в вершине, не равными нулю;
основание каждого рельефного элемента вписано в окружность диаметром, меньшим или равным 5 мм;
рельефные элементы представляют собой канавки или нервюры;
любой половинный угол в вершине рельефных элементов меньше 70° и предпочтительно находится в пределах приблизительно от 25 до 50°;
просветляющий слой представляет собой поверхностную часть стеклянной подложки, расположенную на указанной стороне, которую подвергли обработке раствором кислоты, перенасыщенным двуокисью кремния;
просветляющий слой представляет собой поверхностную часть стеклянной подложки на указанной стороне, прошедшую обработку раствором кремнефтористоводородной кислоты, перенасыщенной двуокисью кремния в пропорции, находящейся в диапазоне от 0 до 3 ммоль на литр сверх предела насыщения двуокисью кремния.
Объектом изобретения является также модуль для извлечения энергии из излучения, падающего на модуль, в частности солнечного излучения, содержащий описанную выше подложку, служащую передней подложкой модуля, причем сторона подложки, содержащая рельефные элементы и просветляющий слой, является передней стороной модуля.
Наконец, объектом изобретения является также способ изготовления прозрачной стеклянной подложки, содержащий следующие последовательные этапы по меньшей мере на одной стороне прозрачной стеклянной пластины выполняют текстуру, содержащую множество геометрических элементов, рельефных по отношению к общей плоскости этой стороны, причем указанную текстуру выполняют с возможностью пропускания излучения через пластину в направлении нижележащего элемента, примыкающего к пластине, которое превышающей пропускание идентичной, но не текстурированной подложки;
погружают стеклянную пластину, по меньшей мере, стороной, которая содержит рельефные элементы, в раствор кислоты, перенасыщенный двуокисью кремния.
Предпочтительно рельефные элементы выполняют на указанной стороне путем прокатки стеклянной пластины.
Кроме того, раствор, в который погружают стеклянную пластину, предпочтительно является раствором кремнефтористоводородной кислоты, перенасыщенной двуокисью кремния в пропорции от 0 до 3 ммоль на литр сверх предела насыщения двуокисью кремния.
Отличительные признаки и преимущества изобретения будут более очевидны из нижеследующего описания варианта выполнения подложки и модуля согласно изобретению, представленного исключительно в качестве примера со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых фиг. 1 - вид в перспективе подложки согласно изобретению;
фиг. 2 - принципиальная схема первого этапа способа изготовления подложки, показанной на фиг. 1;
фиг. 3 - принципиальная схема второго этапа способа изготовления подложки, показанной на фиг. 1;
фиг. 4 - схематичный и частичный вид в поперечном разрезе фотогальванического модуля согласно изобретению, содержащего подложку, показанную на фиг. 1 и служащую передней подложкой;
фиг. 5 - вид в разрезе, аналогичный фиг. 4, известного фотогальванического модуля, содержащего текстурированную переднюю подложку такой же толщины и с такой же стеклянной матрицей, что и подложка, показанная на фиг. 1, но без просветляющего слоя;
фиг. 6 - вид в разрезе, аналогичный фиг. 4, известного фотогальванического модуля, содержащего переднюю подложку такой же толщины и с такой же стеклянной матрицей, что и подложка, показанная на фиг. 1, но одновременно без текстурирования и без просветляющего слоя;
фиг. 7 - график, иллюстрирующий полученные экспериментальным путем кривые повышения производительности по сравнению с фотогальваническим модулем, показанным на фиг. 6, для фотогальванического модуля, показанного на фиг. 4, с одной стороны, и для фотогальванического модуля, показан- 2 027284 ного на фиг. 5, с другой стороны, в зависимости величины угла падения излучения на модуль;
фиг. 8 - график, иллюстрирующий кривые, полученные методом оптического моделирования структуры поверхности передних подложек модулей, показанных на фиг. 4-6, повышения производительности фотогальванического модуля, показанного на фиг. 6, по сравнению с производительностью фотогальванического модуля, показанного на фиг. 4, с одной стороны, и фотогальванического модуля, показанного на фиг. 5, с другой стороны, в зависимости от величины угла падения излучения на модуль.
Подложка 1 в соответствии с изобретением, показанная на фиг. 1, представляет собой пластину, изготовленную из прозрачного сверхчистого бесцветного прокатанного и узорчатого стекла, на одной из сторон 3 которой выполнена выпуклая текстура в виде набора пирамидальных элементов 5. Примером такого стекла может служить стекло, выпускаемое в продажу компанией 8аш1-ОоЪат С1а88 под маркой ΑΣΒΑΚΙΝΘ Р. Текстура подложки 1 характеризуется повышенным коэффициентом рельефности, который можно определить как отношение высоты е5 рельефных элементов 5 к ширине 15 рельефных элементов 5, что позволяет придать подложке 1 улучшенные свойства пропускания излучения по сравнению со стеклянной пластиной того же состава стекла, что и подложка 1, но выполненной без текстуры. В примере, представленном на фиг. 1, сторона 3 подложки 1 содержит множество примыкающих друг к другу пирамидальных рельефных элементов 5, основанием которых является параллелограмм со стороной размером 2 мм, и величина половинного угла в вершине пирамиды равна 45°. Ширину каждого пирамидального рельефного элемента 5 можно определить, как диаметр наименьшей окружности, в которую вписано основание рельефного элемента 5. Каждый рельефный элемент 5 имеет высоту е5 в 1 мм и выступает относительно общей плоскости π стороны 3 таким образом, что общая толщина е1 подложки 1 вместе с текстурой составляет 4 мм. Коэффициент рельефности текстуры, образованной рельефными элементами 5, равен 0,5.
Как видно из фиг. 1, пирамидальные элементы 5 стороны 3 выполнены друг за другом вдоль волнистых линий Ь. В соответствии с изобретением линии Ь выравнивания элементов 5 образованы последовательностью идентичных боковых сторон пирамидальных элементов, расположенных смежными рядами. В варианте реализации изобретения, представленном на фиг. 1, продольные направления боковых сторон пирамидальных элементов 5, следующих друг за другом вдоль каждой линии Ь выравнивания, пошагово меняются. Таким образом, на общее или глобальное направление линий Ь выравнивания накладывается изменение направления боковых сторон отдельных пирамидальных элементов, в результате чего и возникает волнистость линий Ь выравнивания. Как подробно раскрыто в публикации ΑΘ-Α-2006/134301. такое произвольное распределение пирамидальных элементов 5 на стороне 3 позволяет снизить среднюю абсолютную интенсивность отражения на подложке 1 для каждого индивидуального угла отражения и избежать резких переходов между отражающими и не отражающими направлениями. Это придает подложке 1 более единообразный вид и позволяет минимизировать риски ослепления.
В предпочтительном варианте изобретения текстурирование стороны 3 выполняют посредством прокатки плоской поверхности стеклянной пластины, нагреваемой до температуры, при которой ее поверхность можно деформировать твердым предметом, таким как металлический валик, форма поверхности которого является обратной по отношению к реализуемой текстуре. В зависимости от предусматриваемой формы текстуры рельефные элементы, получаемые в результате прокатки, не обязательно имеют идеальные геометрические формы. Так, в случае пирамидальных элементов 5 вершина и ребра каждого элемента закруглены, как схематично показано на фиг. 4.
Согласно не представленному на фигурах варианту текстурирование подложки согласно изобретению можно выполнять путем компоновки рельефных элементов, имеющих форму, отличную от формы пирамидальных элементов. В частности, рельефные элементы подложки согласно изобретению могут быть выполнены в виде конусов или в виде вытянутых элементов типа канавок или нервюр. В случае текстурирования подложки посредством выполнения пирамидальных или конических элементов указанные рельефные элементы предпочтительно имеют в основании многоугольник, в частности треугольник, квадрат, прямоугольник, параллелограмм, шестиугольник или восьмиугольник.
Предпочтительно рельефные элементы выполняют примыкающими друг к другу. Рельефные элементы считаются примыкающими друг к другу, если они соприкасаются друг с другом по меньшей мере частью своей поверхности. Конусы могут примыкать друг к другу, если окружности, которые образуют их основание, соприкасаются. Предпочтительно, чтобы рельефные элементы соприкасались друг с другом, так как в этом случае поверхность пластины будет более текстурированной и пропускание излучения в результате этого улучшится еще больше. Форма некоторых рельефных элементов не позволяет им полностью примыкать друг к другу. Это относится, в частности, к случаю, когда элемент представляет собой конус, потому что, даже если окружности оснований конусов и соприкасаются друг с другом, все равно остается некоторый участок поверхности между окружностями, который не является частью элементов. Выражение полное соприкосновение означает, что контур основания рельефного элемента полностью является частью контуров соседних рельефных элементов. Некоторые рельефные элементы могут полностью соприкасаться друг с другом, за счет чего вся поверхность пластины полностью является частью по меньшей мере одного рельефного элемента. В частности, пирамиды с четырехугольным
- 3 027284 или шестиугольным основанием могут полностью соприкасаться друг с другом, если они являются идентичными.
Текстурированная сторона 3 подложки 1 содержит также просветляющий слой 7, который представляет собой слой из пористой двуокиси кремния, имеющий толщину е1, равную приблизительно 100 нм, и коэффициент преломления при толщине в 600 нм, меньший 1,3, предпочтительно равный 1,22-1,23. Как схематично показано на фиг. 4, слой 7 представляет собой поверхностную часть подложки 1, расположенную на стороне 3 и являющуюся неотъемлемой частью подложки 1. Слой 7 получают в результате обработки травления или структуризации стекла, из которого изготовлена подложка 1, с использованием раствора кремнефтористоводородной кислоты Η2δίΡ6, перенасыщенного двуокисью кремния. Таким образом, просветляющий слой 7 представляет собой пористую поверхностную часть подложки, протравленную в структуре стекла 1 на стороне 3 и содержащую каркас из двуокиси кремния и пустоты или поры со средним специфичным размером порядка от 0,5 до 50 нм.
Получение подложки 1, содержащей слой 7, предусматривает погружение стеклянной пластины 2, текстурированной на одной из своих сторон 3, как было описано выше, в указанный раствор кислоты, по меньшей мере, ее текстурированной стороной 3. На практике обработку травлением производят путем пропускания текстурированной стеклянной пластины 2 через различные последовательно расположенные ванны, в том числе через ванну с вышеуказанным кислотным раствором.
В частности, способ изготовления подложки 1 согласно изобретению, схематично показанный на фиг. 2 и 3, содержит нижеследующие этапы.
Прежде всего формируют описанную выше произвольную пирамидальную текстуру на стороне 3 пластины 2, изготовленной из бесцветного сверхчистого прозрачного стекла. Например, как показано на фиг. 2, это текстурирование можно, в частности, выполнить прокаткой плоской поверхности пластины 2 с нагревом стекла до температуры, при которой становится возможной деформация ее поверхности, и эту поверхность деформируют при помощи металлических валиков 6, содержащих на своей периферии пирамидальную текстуру, соответствующую по форме текстуре, придаваемой стеклянной пластине 2. В варианте текстурирование можно осуществлять с использованием других технологий, отличных от прокатки, таких как горячая штамповка или травление.
В опциональном варианте после получения текстуры можно произвести химическую или термическую закалку стеклянной пластины 2. В частности, последующую обработку текстурированной пластины 2 травлением можно применять независимо от того, подвергалась стекло закалке или нет.
До или после текстурирования стеклянной пластины из 2 параллельно готовят раствор кремнефтористоводородной кислоты Η2δίΡ6, перенасыщенный двуокисью кремния в пропорции от 0 до 3 ммоль на литр сверх предела насыщения двуокисью кремния.
После этого стеклянную пластину 2 погружают, по меньшей мере, ее текстурированной стороной 3 в предварительно приготовленную ванну с перенасыщенным двуокисью кремния раствором кремнефтористоводородной кислоты. Раствор кислоты воздействует на пластину из стекла 2 таким образом, что на уровне текстурированной стороны 3 происходит формирование протравленного или структурированного слоя, который представляет собой просветляющий слой 7, содержащий решетку из двуокиси кремния и пустоты между молекулами решетки со специфичным размером, равным приблизительно от 0,5 нм до 50 нм. Толщина е7 слоя 7 зависит от продолжительности погружения стеклянной пластины 2 в ванну, заполненную кремнефтористоводородной кислотой, перенасыщенной двуокисью кремния.
Предпочтительно обработку травления осуществляют при температуре раствора кремнефтористоводородной кислоты, находящейся приблизительно в пределах от 25 и 80°С. Скорость обработки травлением стеклянной пластины 2 возрастает одновременно с повышением температуры. Предпочтительно предусмотрено также средство для перемешивания раствора кремнефтористоводородной кислоты для получения максимально однородного протравленного просветляющего слоя 7.
В факультативном варианте до погружения в ванну с кремнефтористоводородной кислотой, перенасыщенной двуокисью кремния, можно произвести очистку текстурированной стеклянной пластины 2, по меньшей мере, на уровне текстурированной стороны 3, в частности, с использованием очищающего порошка и/или путем погружения в ванну предварительной очистки, содержащую материал, способный воздействовать на двуокись кремния, как растворитель, например, в ванну, наполненную гидроксидом натрия или фтористоводородной кислотой. Эта предварительная обработка позволяет удалить элементы, загрязняющие поверхность, которые могут присутствовать на текстурированной стороне 3 в силу продолжительного нахождения стеклянной пластины 2 на открытом воздухе. Указанная предварительная очистка способствует получению максимально однородного протравленного просветляющего слоя 7.
Например, как показано на фиг. 3, полный способ обработки текстурированной стеклянной пластины 2 с целью получения просветляющего слоя 7 может предусматривать после очистки текстурированной пластины 2 в промывочном аппарате 12 прохождение текстурированной пластины 2 по меньшей мере через шесть последовательных ванн. Как показано на фиг. 3, указанные ванны содержат ванну В1, заполненную гидроксидом натрия или фтористоводородной кислотой для предварительной очистки пластины 2, по меньшей мере две ванны В2 и В3 для промывки и ванну В4 с кремнефтористоводородной кислотой, перенасыщенной двуокисью кремния, для обработки травлением пластины 2, затем снова по
- 4 027284 меньшей мере две ванны В5 и В6 для промывки. Например, промывку пластины до и после обработки травлением можно выполнять в деминерализованной воде. Полученную таким образом подложку 1 помещают затем в сушильный аппарат 14, показанный в правой части на фиг. 3.
Предпочтительно способ обработки стеклянной пластины 2 с целью формирования просветляющего слоя 7 полностью автоматизирован, впрочем, как и способ предварительного текстурирования пластины 2. Такая автоматизация гарантирует высокое качество и хорошую воспроизводимость поверхностных свойств стороны 3 подложки 1 согласно изобретению. Кроме того, благодаря указанной автоматизации, становится возможным реализовать способ изготовления подложек 1 согласно изобретению в непрерывном режиме. В частности, способ текстурирования и способ обработки с целью получения просветляющего слоя 7 можно легко добавить в конец уже существующих линий изготовления стеклянных подложек, при этом процесс обработки для получения просветляющего слоя 7 следует сразу за процессом текстурирования.
В рамках реализации непрерывного способа изготовления содержание двуокиси кремния в ванне В4, заполненной кремнефтористоводородной кислотой, перенасыщенной двуокисью кремния, необходимо регулярно контролировать и корректировать, чтобы обеспечить эффективное формирование протравленного просветляющего слоя 7. Действительно, как описано в патенте США 2490662, формирование поверхностного слоя 7 зависит от количества двуокиси кремния, присутствующего в растворе кремнефтористоводородной кислоты сверх предела насыщения двуокисью кремния указанного раствора. В частности, способность раствора кремнефтористоводородной кислоты, перенасыщенной двуокисью кремния, структурировать поверхность конкретного стекла зависит от фактора, называемого потенциалом растворения и связанного с избыточным количеством двуокиси кремния, присутствующей в растворе. Таким образом, раствор, имеющий слишком высокий потенциал растворения, стремится равномерно растворить слой стекла, из которого выполнена стеклянная пластина, тогда как раствор со слишком низким потенциалом растворения приводит к осаждению пленки из двуокиси кремния на стеклянной пластине без травления ее поверхности.
Раствор кремнефтористоводородной кислоты, перенасыщенной двуокисью кремния с соответствующим потенциалом для обработки травлением стеклянной пластины, содержит двуокись кремния в избытке в количестве примерно от 0 до 3 ммоль на литр сверх предела насыщения двуокисью кремния, при этом точная величина этого потенциала будет зависеть от состава стекла, используемого для изготовления пластины, подлежащей обработке. Однако потенциал растворения раствора кремнефтористоводородной кислоты, перенасыщенного двуокисью кремния, со временем проявляет тенденцию к повышению. В предпочтительном варианте можно понижать потенциал растворения путем добавления борной кислоты Н3ВО3 в раствор кремнефтористоводородной кислоты. За счет этого можно, например, в рамках непрерывного способа изготовления подложки 1 согласно изобретению осуществлять регулярный контроль величины потенциала растворения ванны В4 с кремнефтористоводородной кислотой, перенасыщенной двуокисью кремния, предназначенной для обработки травлением, и регулировать указанную величину путем добавления борной кислоты в ванну В4 каждый раз, когда потенциал растворения отклоняется от требуемой величины.
На фиг. 4 частично и схематично показан фотогальзанический модуль 10 согласно изобретению, содержащий подложку 1, служащую передней подложкой. Как показано на этой фигуре, сторона 3 подложки 1, содержащая текстуру 5 и просветляющий слой 7, обращена в направлении падения излучения на модуль 10. В этом варианте реализации изобретения сторона 4 подложки 1, противоположная передней стороне 3, является полностью плоской, не содержит просветляющего слоя и расположена напротив одного или нескольких фотогальванических элементов 9. В варианте задняя сторона 4 подложки 1 может содержать просветляющий протравленный слой, аналогичный слою 7, при этом наличие такого слоя на стороне 4 не оказывает никакого влияния на производительность модуля 10, поскольку материал слоя, нижележащего по отношению к подложке 1 и образованного передним электродом фотогальванического элемента или фотогальванических элементов 9 или возможной листовой вставкой, заполняет пустоты, остающиеся в слое после травления.
Поглощающий слой фотогальванического элемента или фотогальванических элементов 9, обеспечивающих преобразование энергии излучения, падающего на фотогальванический элемент, в электрическую энергию, может быть, в частности, тонким слоем на основе аморфного или микрокристаллического кремния или на основе теллурида кадмия. В этом случае, как известно, фотогальванический элемент или каждый из тонкослойных фотогальванических элементов 9 содержит, начиная со стороны 4 подложки 1, набор из последовательно уложенных друг на друга прозрачного электропроводящего слоя, выполненного, в частности, на основе прозрачного проводящего оксида (Ттапкратей Сопйисйуе О.Сйе или ТСО), который образует передний электрод фотогальванического элемента, поглощающего слоя, электропроводящего слоя, который образует задний электрод фотогальванического элемента.
На практике фотогальванический элемент или каждый фотогальванический элемент 9 неподвижно закрепляют между передней подложкой 1 и не показанной на фигурах задней подложкой модуля 10.
- 5 027284
В варианте в качестве поглощающего слоя фотогальванического элемента или каждого фотогальванического элемента 9 можно использовать тонкий слой из соединения халькопирит, содержащего медь, индий и селен, называемый поглощающим слоем С18, в состав которого в случае необходимости могут быть добавлены галлий (поглощающий слой СЮ8), алюминий или серу. В этом случае фотогальванический элемент или каждый тонкослойный фотогальванический элемент 9 содержит набор слоев, аналогичный описанному выше, при этом между передним электродом фотогальванического элемента 9 и стороной 4 подложки 1 можно расположить не показанную на фигурах листовую вставку для обеспечения хорошего сцепления элементов модуля 10 при его сборке. Листовую вставку можно, в частности, выполнять из поливинилбутираля (РУБ) или из этиленвинилацетата (ЕУА).
Согласно другому варианту фотогальванический элемент или каждый фотогальванический элемент 9 может быть выполнен в виде пластин поликристаллического или монокристаллического кремния, образующих соединение р-п.
На фиг. 5 и 6 соответственно показаны известные из уровня техники фотогальванический модуль 110 и фотогальванический модуль 210. Каждый модуль 110 или 210 содержит аналогично заявленному модулю 10 переднюю подложку 101 или 201, изготовленную из сверхчистого бесцветного стекла, имеющего тот же состав, что и стекло подложки 1, и такую же толщину, что и подложка 1, и расположенную над фотогальваническим элементом или фотогальваническими элементами 109 или 209, аналогичными фотогальваническим элементам 9 модуля 10. Подложка 101 модуля 110 содержит переднюю сторону 103, обращенную в направлении падения излучения на модуль 110, с пирамидальной текстурой 105 аналогичной текстуре подложки 1. Тем не менее подложка 101 отличается от заявленной подложки 1 тем, что передняя сторона 103 не содержит просветляющего слоя. Что касается подложки 201 модуля 210, то она представляет собой подложку, которая одновременно не содержит ни текстуры, ни просветляющего слоя.
На фиг. 7 и 8 показано увеличение ε10 производительности модуля 10 и увеличение ε110 производительности модуля 110 по сравнению с производительностью модуля 210 в зависимости от величины угла падения излучения на модуль, выраженные в интегрированной плотности тока и определенные экспериментальным путем в случае фиг. 7 и посредством моделирования в случае фиг. 8.
Как следует из экспериментальных данных, представленных на фиг. 7, увеличение ε110 производительности модуля 110 по сравнению с эффективностью модуля 210 составляет от 3% в случае угла падения 0° до 5% в случае угла падения 60°, тогда как увеличение ε10 производительности модуля 10 согласно изобретению, по сравнению с производительностью модуля 210, составляет от 5% в случае угла падения 0° до 8% в случае угла падения 60°. Таким образом, модуль 10, который содержит заявленную подложку 1 в качестве передней подложки, обеспечивает повышение производительности по меньшей мере на 2% больше повышения производительности известного модуля 110, содержащего текстурированную переднюю подложку 101, но без просветляющего слоя.
Эти экспериментальные данные соответствуют результатам, представленным на фиг. 8 и полученным посредством оптического моделирования поверхностных структур подложек 1, 101 и 201.
При проведении указанного моделирования исходили из следующих предположений:
подложки 1, 101, 201 выполнены из одного и того же стекла с составом ΑΣΒΑΚΙΝΟ, поставляемого на рынок компанией 8аш1-ОоЪаш С1а88, и имеют одинаковую толщину 4 мм;
распределение энергии излучения, падающего на модуль 10, 110, 210, соответствует стандартному солнечному спектру;
оценка эффективности фотогальванических элементов 9, 109, 209 в зависимости от длины волны падающего излучения, которая соответствует отношению числа собранных электронов к числу фотонов, достигающих фотогальванического элемента, производится с использованием в качестве контрольного образца фотогальванического элемента на основе поликристаллического кремния; вместе с тем результаты можно транспонировать на другие типы фотогальванических элементов, поскольку улучшение характеристик пропускания излучения подложкой, связанное с текстурированием этой подложки и с наличием на подложке просветляющего слоя, существенно не зависит от длины волны излучения, падающего на подложку.
Кривые, представленные на фиг. 8, подтверждают результаты экспериментов, представленные на фиг. 7, в частности, подтверждают тот факт, что увеличение ею производительности модуля 10 согласно изобретению по сравнению с производительностью модуля 210 превышает приблизительно на 2% для угла падения 0° и приблизительно на 3% для угла падения 60° увеличение ε110 производительности модуля 110 с текстурированной подложкой, но без просветляющего слоя.
Анализ принципов, лежащих в основе увеличения пропускания излучения через текстурированную подложку по сравнению с подложкой без текстуры в направлении нижележащего элемента, прилегающего к подложке, такого как фотогальванический элемент 9 или листовая вставка, позволяет дать теоретическое объяснение тому, почему возможно объединить эффект текстурирования передней стороны подложки, с одной стороны, и просветляющего слоя, присутствующего на передней стороне подложки, с другой стороны, на улучшение свойств пропускания излучения этой подложкой.
- 6 027284
Первый принцип, лежащий в основе увеличения пропускания в случае текстурированной подложки, заключается в улавливании падающего излучения за счет большого числа отражений от рельефных элементов подложки. Как вытекает из сравнения, представленного на фиг. 4 или 5, с одной стороны, и на фиг. 6, с другой стороны, в случае лучей Еь падающих на подложку 1, 101 под небольшими углами падения, происходят многократные отражения от рельефных элементов 5, 105 текстурированной стороны 3, 103, которые обеспечивают для излучения большее число возможностей Еи, Е|2 вернуться в подложку, откуда и снижение отражения от текстурированной стороны 3, 103 подложки 1, 101 по сравнению с плоской стороной 203 подложки 201. Указанных многочисленных отражений будет тем больше, чем больше примыкают друг к другу и чем больше выступают рельефные элементы 5, 105, т.е. чем выше коэффициент рельефности текстуры подложки 1, 101.
Вместе с тем, поскольку рельефные элементы 5, 105 текстурированной стороны 3, 103 имеют не идеальную пирамидальную форму, а, напротив, закруглены, это явление многократного отражения не проявляется на всех участках стороны 3, 103. В частности, в крайних участках, соответствующих вершинам 51, 151 и впадинам 52, 152 текстуры 5, 105, указанное выше явление улавливания падающего излучения не может проявляться, как показано стрелками Ег1 и ЕгГ, расположенными в левой части фиг. 4 и 5. Следовательно, в указанных крайних участках 51, 151 и 52, 152, наличие просветляющего слоя, такого как слой 7, повышает пропускание падающего излучения на границе раздела воздух/стекло. Эффект просветляющего слоя проявляется тем не менее в меньшей степени в случае текстурированной подложки по сравнению с плоской подложкой, так как на участках, в которых происходит улавливание падающего излучения, эффект просветляющего слоя является ничтожным.
Оценочная площадь участков, на которых просветляющий слой 7 способствует повышению пропускания лучей, падающих под малыми углами, составляет порядка двух третей от общей площади подложки 1, что соответствует результату, полученному как экспериментальным путем, так и путем моделирования, согласно которому разница (2%) между увеличением ε10 производительности модуля 10 в случае угла падения 0° (5%) и увеличением ε110 производительности модуля 110 в случае угла падения 0° (3%) соответствует приблизительно двум третям увеличения ε110 производительности модуля 110 при угле падения 0° (3%).
Кроме того, отраженное излучение после его прохождения в подложку 1, 101 на границе раздела между подложкой и нижележащим слоем, образованным передним электродом фотогальванических элементов 9, 109 или, возможно, листовой вставкой, улавливается за счет отражения от сторон рельефных элементов 5, 105, в результате чего основная часть излучения проходит через подложку. Потери за счет отражения снижаются еще больше, благодаря этому второму улавливанию излучения. Поскольку это второе улавливание основано на явлении общего внутреннего отражения, наличие или отсутствие просветляющего слоя на передней стороне 3, 103 подложки не оказывает, тем не менее, влияния на соответствующее увеличение пропускания.
Второй принцип, лежащий в основе увеличения пропускания в случае текстурированной подложки, заключается в том, что для лучей Рь падающих на подложку под большими углами падения, близкими к 90°, излучение падает на стороны рельефных элементов 5, 105 под меньшими углами падения, чем на плоскую поверхность. Так, например, в случае даже скругленных пирамидальных элементов 5, 105 с половинными углами при вершине, равными 45°, падающие лучи Ρι с углом падения, изменяющимся в интервале от 0 до 90°, на плоскую поверхность, достигают поверхности текстуры 5, 105 под углом падения от -45 до +45°. Так как интервал больших углов падения, близких к 90°, способствует отражению на границе раздела воздух/стекло, то замена интервала углов падения от 0 до 90° интервалом от -45 до +45° сопровождается значительным снижением отражения. Этот эффект снижения отражения при больших углах падения проявляется тем сильнее, чем больше выступают рельефные элементы 5, 105, т.е. чем выше коэффициент рельефности текстуры подложки 1, 101. Наличие просветляющего слоя 7 также играет роль в улучшении пропускания этих лучей с большими углами падения, поскольку явление улавливания не оказывает влияния на эти лучи. Действительно, как показано стрелками Рг1 и РгГ, находящимися в правой части фиг. 4 и 5, луч с большим углом падения после своего отражения окончательно теряется.
На основании этого теоретического вывода о возможности сочетания эффектов текстурирования и просветляющего слоя, проявляющихся на передней стороне подложки, чтобы оптимизировать свойства пропускания этой подложки, даже если эти эффекты могут на первый взгляд показаться противоположными или, по крайней мере, не совместимыми, в частности, при малых углах падения, если не принимать во внимание закругленную форму рельефных элементов, образующих текстуру, изобретение предлагает подложку, которая сочетает на одной из своих сторон текстуру и просветляющий слой, выполненный посредством обработки травлением. Как следует из предыдущих примеров, такая подложка, интегрированная в фотогальванический модуль в качестве передней подложки, существенно повышает производительность указанного модуля по сравнению с известными модулями.
Рельефные элементы 5, образующие текстуру подложки согласно изобретению, имеют высоту е5 по выступу или по впадине относительно общей плоскости π стороны подложки, превышающую 10 мкм, предпочтительно превышающую 100 мкм и еще предпочтительнее примерно составляющую величину
- 7 027284 порядка миллиметра. Что касается просветляющего слоя 7 подложки согласно изобретению, то он имеет толщину е7 в пределах от 30 нм до 1 мкм, предпочтительно в пределах от 80 до 200 нм.
Выбор обработки травлением с целью формирования просветляющего слоя подложки согласно изобретению представляет особый интерес, так как воздействие кислоты на структуру стекла подложки, характерное при обработке травлением, остается эффективным как для плоской стеклянной поверхности, так и для текстурированной стеклянной поверхности, в частности с ярко выраженной текстурой. В результате получают простой, надежный и легко автоматизируемый способ изготовления подложки в соответствии с изобретением, причем указанный способ может быть легко интегрирован в непрерывный промышленный технологический процесс.
Кроме того, просветляющий слой, полученный в результате обработки травлением, в комбинации с текстурой, придает подложке согласно изобретению улучшенные свойства пропускания излучения, падающего на подложку, при любой ориентации в пространстве этого падающего излучения, т.е. в широком диапазоне углов падения падающего излучения.
Кроме того, поскольку просветляющий слой, полученный в результате обработки травлением, является неотъемлемой частью подложки согласно изобретению, то этот слой не может быть удален с поверхности подложки в отличие от других известных типов просветляющих слоев. При этом просветляющий слой заявленной подложки отличается высокой механической, термической и химической стойкостью и, в частности, хорошей долгосрочной стойкостью к внешним климатическим факторам, что является преимуществом в том случае, когда подложка интегрирована в модуль для извлечения солнечной энергии.
Изобретение не ограничивается описанными и представленными на фигурах примерами. В частности, как уже указывалось, текстурирование подложки согласно изобретению может быть выполнено путем компоновки рельефных элементов, отличных от пирамидальных, а именно путем компоновки элементов конической формы или элементов вытянутой формы типа канавок или нервюр. В любом случае текстура подложки в соответствии с изобретением имеет достаточную глубину и высоту. В частности, при любом профиле рельефных элементов текстуры половинный угол при вершине каждого рельефного элемента предпочтительно имеет величину, меньшую 70°, и предпочтительно находится в пределах приблизительно от 25 до 50°, а коэффициент рельефности текстуры, т.е. отношение высоты к ширине каждого рельефного элемента, предпочтительно превышает или равен 0,1. Такое рельефное текстурирование предназначено для придания подложке улучшенных свойств пропускания излучения. В случае, когда рельефные элементы имеют пирамидальную или коническую форму, ширину каждого рельефного элемента определяют как диаметр наименьшей окружности, в которую вписано основание рельефного элемента. Если рельефные элементы имеют вытянутую форму типа канавок или нервюр, ширину каждого рельефного элемента определяют как поперечный размер элемента, перпендикулярный продольному направлению рельефного элемента.
Текстура подложки согласно изобретению может также быть вогнутой текстурой, а не выпуклой, и в этом случае рельефные элементы будут представлять собой впадины по отношению к общей плоскости текстурированной стороны подложки. Кроме того, рельефные элементы подложки согласно изобретению могут как примыкать, так и не примыкать друг к другу. Произвольное распределение рельефных элементов на текстурированной стороне подложки тоже не является обязательным, хотя оно и является предпочтительным. В частности, текстурированные стекла, выпускаемые в продажу в ассортименте продуктов под марками ЛЬВЛКШО Р и ЛЬВЛКШО С компанией 8аш1-СоЪаш С1а88, пригодны для изготовления заявленной подложки путем обработки травлением.
Кроме того, подложку в соответствии с изобретением можно выполнять из бесцветного сверхчистого прозрачного стекла, имеющего состав, отличный от состава стекла марки ΑΤΒΑΚΙΝΟ, например состоять из бесцветного сверхчистого прозрачного стекла Поа! такого как стекло, выпускаемое в продажу в ассортименте продуктов под маркой ΌΙΑΜΑΝΤ компанией 8аш1-СоЪаш С1а88. Кроме того, как было указано выше, текстурирование стеклянной подложки согласно изобретению можно выполнять любым соответствующим способом, например способом прокатки, горячей штамповки или травления.
Подложка в соответствии с настоящим изобретением может иметь общую толщину, отличную от той, которая была указана выше. Согласно не представленному на фигурах варианту изобретения подложка согласно изобретению может также содержать текстуру и/или просветляющий слой двухстороннего, а не одностороннего травления. На практике, поскольку протравленный просветляющий слой заявленной подложки выполняют посредством погружения стеклянной пластины в ванну, то более целесообразно погрузить в ванну всю пластину, вместо того, чтобы погружать туда только одну из ее сторон, при этом подложка будет содержать протравленный просветляющий на каждой из своих сторон, как передней, так и задней. В том случае, когда подложка интегрирована в качестве передней подложки в фотогальванический модуль, материал, используемый для выполнения нижележащего слоя в подложке, образованного передним электродом фотогальванического элемента или каждого фотогальванического элемента модуля, или листовой вставкой, заполняет пустоты протравленного просветляющего слоя на задней стороне подложки, поэтому просветляющий слой задней стороны не меняет производительности модуля.
- 8 027284
Наконец, подложку согласно изобретению, обладающую оптимизированными свойствами пропускания падающего излучения, можно интегрировать в любой тип модуля для извлечения энергии из излучения, при этом наиболее предпочтительным примером применения являются солнечные фотогальванические модули.

Claims (14)

  1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
    1. Прозрачная стеклянная подложка (1), содержащая по меньшей мере одну сторону (3), на которой выполнена текстура, образованная множеством геометрических элементов (5), рельефных по отношению к общей плоскости (π) указанной стороны (3), причем эта текстура выполнена с возможностью обеспечения пропускания излучения через подложку, в направлении нижележащего элемента, находящегося в контакте с подложкой, превышающего пропускание излучения, полученного с идентичной подложкой, отличающейся только тем, что она не содержит текстуру, отличающаяся тем, что для каждого рельефного элемента (5) отношение высоты (е5) к ширине (15) рельефного элемента (5) превышает или равно 0,1 и указанная сторона (3) дополнительно содержит просветляющий слой (7) с коэффициентом преломления, имеющим значение, находящееся в пределах между значением коэффициента преломления воздуха и значением коэффициента преломления стекла, при этом просветляющий слой (7) представляет собой протравленную поверхностную часть стеклянной подложки (1) на указанной стороне (3), содержащую структуру на основе двуокиси кремния и пустот, сформированную обработкой указанной стороны (3) в растворе кислоты, перенасыщенном двуокисью кремния.
  2. 2. Подложка по п.1, отличающаяся тем, что для каждого рельефного элемента (5) отношение высоты (е5) к ширине (15) рельефного элемента (5) превышает или равно 0,25.
  3. 3. Подложка по любому из пп.1 или 2, отличающаяся тем, что коэффициент преломления просветляющего слоя (7) толщиной 600 нм меньше 1,3, предпочтительно равен 1,22-1,23.
  4. 4. Подложка по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что высота (е5) каждого рельефного элемента (5) превышает 10 мкм, предпочтительно превышает 100 мкм.
  5. 5. Подложка по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что толщина (е7) просветляющего слоя (7) находится в пределах от 30 нм до 1 мкм, предпочтительно от 80 до 200 нм.
  6. 6. Подложка по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что рельефные элементы (5) примыкают друг к другу.
  7. 7. Подложка по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что рельефные элементы (5) имеют форму пирамид или конусов с половинными углами в вершине, не равными нулю.
  8. 8. Подложка по п.7, отличающаяся тем, что основание каждого рельефного элемента (5) вписано в окружность диаметром, меньшим или равным 5 мм.
  9. 9. Подложка по любому из пп.1-6, отличающаяся тем, что рельефные элементы представляют собой канавки или нервюры.
  10. 10. Подложка по любому из пп.7-9, отличающаяся тем, что любой половинный угол в вершине рельефных элементов (5) меньше 70°, предпочтительно находится в пределах примерно от 25 до 50°.
  11. 11. Модуль (10) извлечения энергии из излучения, падающего на модуль, в частности солнечного излучения, отличающийся тем, что содержит подложку (1) по одному из предыдущих пунктов, служащую передней подложкой модуля (10), при этом указанная сторона (3) подложки (1), содержащая рельефные элементы (5) и просветляющий слой (7), является передней стороной модуля.
  12. 12. Способ изготовления прозрачной стеклянной подложки (1), содержащий следующие последовательные этапы:
    по меньшей мере на одной стороне (3) прозрачной стеклянной пластины (2) формируют текстуру, содержащую множество геометрических элементов (5), рельефных по отношению к общей плоскости (π) указанной стороны (3), при этом для каждого рельефного элемента (5) отношение высоты (е5) к ширине (15) рельефного элемента (5) превышает или равно 0,1, причем указанная текстура выполнена с возможностью обеспечения пропускания излучения через пластину, в направлении нижележащего элемента, находящегося в контакте с указанной пластиной, превышающего пропускание излучения, полученного с идентичной пластиной, отличающейся только тем, что она не содержит текстуру;
    стеклянную пластину (2) погружают, по меньшей мере, указанной стороной (3), содержащей рельефные элементы (5), в раствор кислоты, перенасыщенный двуокисью кремния.
  13. 13. Способ по п.12, отличающийся тем, что на указанной стороне (3) формируют рельефные элементы (5) посредством прокатки стеклянной пластины (2).
  14. 14. Способ по одному из пп.12 или 13, отличающийся тем, что раствор, в который погружают стеклянную пластину (2), является раствором кремнефтористо-водородной кислоты, перенасыщенным двуокисью кремния в пропорции от 0 до 3 ммоль на 1 л сверх предела насыщения двуокисью кремния.
EA201170956A 2009-01-23 2010-01-22 Прозрачная стеклянная подложка и способ изготовления такой подложки EA027284B1 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR0950422A FR2941447B1 (fr) 2009-01-23 2009-01-23 Substrat en verre transparent et procede de fabrication d'un tel substrat.
PCT/FR2010/050097 WO2010084290A1 (fr) 2009-01-23 2010-01-22 Substrat en verre transparent et procede de fabrication d'un tel substrat

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EA201170956A1 EA201170956A1 (ru) 2012-03-30
EA027284B1 true EA027284B1 (ru) 2017-07-31

Family

ID=41057551

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA201170956A EA027284B1 (ru) 2009-01-23 2010-01-22 Прозрачная стеклянная подложка и способ изготовления такой подложки

Country Status (8)

Country Link
US (1) US9340453B2 (ru)
EP (1) EP2382165A1 (ru)
JP (1) JP5926054B2 (ru)
KR (1) KR101455448B1 (ru)
CN (1) CN102361833B (ru)
EA (1) EA027284B1 (ru)
FR (1) FR2941447B1 (ru)
WO (1) WO2010084290A1 (ru)

Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2948230B1 (fr) 2009-07-16 2011-10-21 Saint Gobain Plaque transparente texturee et procede de fabrication d'une telle plaque
KR20110048406A (ko) * 2009-11-02 2011-05-11 엘지이노텍 주식회사 태양전지 및 이의 제조방법
US8445309B2 (en) 2010-08-20 2013-05-21 First Solar, Inc. Anti-reflective photovoltaic module
KR102115937B1 (ko) * 2010-10-06 2020-05-27 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니 나노실리카계 코팅을 갖는 반사방지 물품
EP2625314A1 (en) * 2010-10-06 2013-08-14 3M Innovative Properties Company Anti-reflective articles with nanosilica-based coatings and barrier layer
CN102487095B (zh) * 2010-12-02 2014-07-16 沙嫣 新型非晶硅薄膜电池组件及其制造方法
CN102674697B (zh) * 2011-03-18 2014-04-02 北京市太阳能研究所有限公司 一种通过浸蚀制备减反射增透玻璃的方法
FR2978772B1 (fr) 2011-08-01 2013-08-02 Saint Gobain Photobioreacteur muni d'un empilement de couches minces selectif.
KR101325012B1 (ko) * 2012-03-21 2013-11-04 삼성코닝정밀소재 주식회사 광전지 모듈용 커버기판 및 이를 구비한 광전지 모듈
US8921841B2 (en) * 2012-05-09 2014-12-30 Samsung Corning Precision Materials Co., Ltd. Porous glass substrate for displays and method of manufacturing the same
FR2995245B1 (fr) * 2012-09-10 2015-05-15 Saint Gobain Vitrage decoratif a couche reflechissante deposee sur un substrat texture
KR101947187B1 (ko) * 2012-12-28 2019-02-12 주식회사 케이씨씨 고 투과율 무늬유리
US9556055B2 (en) * 2013-04-30 2017-01-31 Corning Incorporated Method for reducing glass-ceramic surface adhesion, and pre-form for the same
FR3035397A1 (fr) 2015-04-23 2016-10-28 Saint Gobain Verre texture pour serre
FR3040536A1 (fr) * 2015-08-24 2017-03-03 St Microelectronics Sa Capteur d'image a diaphotie spectrale et optique reduite
CN206022388U (zh) * 2016-07-29 2017-03-15 上海比亚迪有限公司 一种太阳能电池组件
FR3068690B1 (fr) * 2017-07-07 2019-08-02 Saint-Gobain Glass France Procede d'obtention d'un substrat de verre texture revetu d'un revetement de type sol-gel antireflet.
FR3074117B1 (fr) * 2017-11-30 2020-12-04 Saint Gobain Vitrage de vehicule a signalisation lumineuse externe, vehicule l'incorporant et fabrication.
JP2021012976A (ja) * 2019-07-08 2021-02-04 株式会社リコー 光電変換モジュール
CN112897888A (zh) * 2019-12-04 2021-06-04 康宁股份有限公司 具有纹理化表面的玻璃基材的制造方法
CN112108493B (zh) * 2020-09-07 2023-12-05 青海黄河上游水电开发有限责任公司光伏产业技术分公司 一种光伏组件玻璃去除设备及去除方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2490662A (en) * 1946-09-21 1949-12-06 Rca Corp Skeletonizing glass
US20040086716A1 (en) * 2001-02-15 2004-05-06 Josef Weikinger Glass pane
US20040234799A1 (en) * 2001-05-17 2004-11-25 Nicolai Bohm Self-adhesive protective film for glass surfaces comprising a porous sio2 anti-reflection layer and use of the same
FR2908406A1 (fr) * 2006-11-14 2008-05-16 Saint Gobain Couche poreuse, son procede de fabrication et ses applications.

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5120605A (en) * 1988-09-23 1992-06-09 Zuel Company, Inc. Anti-reflective glass surface
EP0510191A4 (en) * 1990-10-25 1993-03-03 Nippon Sheet Glass Co., Ltd. Process for preparing silicon dioxide coating
JP3567483B2 (ja) * 1994-05-09 2004-09-22 日本板硝子株式会社 防汚性低反射率ガラスの製造方法
CN1364236A (zh) * 2000-03-07 2002-08-14 皇家菲利浦电子有限公司 具有抗反射涂层的基板以及提供该抗反射涂层的方法
FR2832811B1 (fr) * 2001-11-28 2004-01-30 Saint Gobain Plaque transparente texturee a forte transmission de lumiere
US6929861B2 (en) * 2002-03-05 2005-08-16 Zuel Company, Inc. Anti-reflective glass surface with improved cleanability
JP2004335563A (ja) * 2003-05-01 2004-11-25 Sekisui Jushi Co Ltd 太陽電池モジュール
FR2870007B1 (fr) * 2004-05-10 2006-07-14 Saint Gobain Feuille transparente texturee a motifs pyramidaux inclines
DE102005027799B4 (de) 2005-06-16 2007-09-27 Saint-Gobain Glass Deutschland Gmbh Verfahren zum Herstellen einer transparenten Scheibe mit einer Oberflächenstruktur und Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2490662A (en) * 1946-09-21 1949-12-06 Rca Corp Skeletonizing glass
US20040086716A1 (en) * 2001-02-15 2004-05-06 Josef Weikinger Glass pane
US20040234799A1 (en) * 2001-05-17 2004-11-25 Nicolai Bohm Self-adhesive protective film for glass surfaces comprising a porous sio2 anti-reflection layer and use of the same
FR2908406A1 (fr) * 2006-11-14 2008-05-16 Saint Gobain Couche poreuse, son procede de fabrication et ses applications.

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
GARNIER A: "Le verre: un materiau de choix pour la technologie photovoltaïque", VERRE., INSTITUT DU VERRE, PARIS., FR, vol. 14, no. 6, 1 December 2008 (2008-12-01), FR, pages 22 - 29, XP001548221, ISSN: 0984-7979 *

Also Published As

Publication number Publication date
JP2012515702A (ja) 2012-07-12
WO2010084290A1 (fr) 2010-07-29
EA201170956A1 (ru) 2012-03-30
CN102361833A (zh) 2012-02-22
EP2382165A1 (fr) 2011-11-02
KR101455448B1 (ko) 2014-10-27
KR20110113189A (ko) 2011-10-14
CN102361833B (zh) 2016-05-04
US20110281078A1 (en) 2011-11-17
JP5926054B2 (ja) 2016-05-25
US9340453B2 (en) 2016-05-17
FR2941447B1 (fr) 2012-04-06
FR2941447A1 (fr) 2010-07-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EA027284B1 (ru) Прозрачная стеклянная подложка и способ изготовления такой подложки
TWI520363B (zh) 太陽電池及製造太陽電池的方法
JP5868503B2 (ja) 太陽電池およびその製造方法
AU2009229329A1 (en) Substrates for photovoltaics
WO2011001735A1 (ja) 薄膜太陽電池およびその製造方法
WO2010039341A2 (en) Front electrode having etched surface for use in photovoltaic device and method of making same
KR20100016182A (ko) 향상된 전극층을 구비한 투명 기판
US9257580B2 (en) Textured transparent plate and method of manufacturing such a plate
US20140124030A1 (en) Thin film solar cell and method for manufacturing same
KR20120099744A (ko) 광발전용 텍스처링된 슈퍼스트레이트
Venkataraj et al. Light scattering enhancement by double scattering technique for multijunction thin-film silicon solar cells
JP5186673B2 (ja) 太陽電池の製造方法
JP5073121B2 (ja) 光電変換装置用基板とその製造方法、薄膜光電変換装置とその製造方法及び太陽電池モジュール
EP2482330A2 (en) Light-trapping layer for thin-film silicon solar cells
JP5409490B2 (ja) 光起電力装置およびその製造方法
Thorstensen et al. Light-trapping properties of a diffractive honeycomb structure in silicon
JP2011096730A (ja) 薄膜太陽電池およびその製造方法
JP2003110125A (ja) 太陽電池セル及びその製造方法
JP4412872B2 (ja) シリコン基板の粗面化法及びそれを用いた太陽電池の形成方法
TW201304174A (zh) 太陽電池用透明導電性基板之製造方法及太陽電池用透明導電性基板
TWI648863B (zh) 太陽能電池及其製造方法
US9583649B2 (en) Thin film solar cell backside contact manufacturing process
KR101372461B1 (ko) 반사방지막, 이의 제조 방법 및 이를 이용한 태양전지
Stiebig et al. New light management concepts for thin-film silicon solar cells
TW201310079A (zh) 光線散射無機基板

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): AM AZ BY KZ KG MD TJ TM RU