JP2012521081A - ポリシラザンをベースとするバリア層を備えた太陽電池 - Google Patents
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Abstract
Description
−光起電性層構造4が、モリブデンからなる背面接点41と、組成CuInSe2、CuInS2、CuGaSe2、CuIn1−xGaxSe2(ただし、0<x≦0.5)またはCu(InGa)(Se1−ySy)2(ただし、0<y≦1)の吸収材42と、CdSからなる緩衝材43と、ZnOまたはZnO:Alからなる窓層44と、Alまたは銀からなる前面接点45とを含む。
−基板1が、金属、金属合金、ガラス、セラミックまたはプラスチックを含有する材料からなる。
−基板1が、フィルムとして、特に、スチールフィルムまたはチタンフィルムとして形成されている。
−バリア層2が、好ましくはジブチルエーテルである溶剤中のポリシラザンおよび添加剤の硬化溶液からなる。
−バリア層2が、ナトリウムを含有するか、またはナトリウム含有前駆体層21を含む。
−バリア層2が、100〜3000nm、好ましくは200〜2500nm、特に300〜2000nmの厚さを有する。
−バリア層2が、DIN IEC 60093に従って測定して1・109MΩ・cmより大きい、好ましくは1・1010MΩ・cmより大きい、特に1・1011MΩ・cmより大きい比抵抗(spezifischen Durchgangswiderstand)を有する。
−基板1上の、特にスチールフィルムおよびチタンフィルム上のバリア層2が、DIN−EN−ISO2409に従って20mmの接着テープ幅を用いて測定して5Nより大きい、好ましくは7Nより大きい、特に10Nより大きい付着強度を有する。
−太陽電池10が、溶剤中のポリシラザンおよび添加剤の硬化溶液からなるカプセル化層を含む。
−バリア層2および場合によってはカプセル化層5が一般構造式(I)のポリシラザンから作製される。
−(SiR’R”−NR’”)n− (I)
[式中、R’、R”、R’”は同じか、または異なり、互いに独立に、水素または場合によっては置換されたアルキル−、アリール、ビニルまたは(トリアルコキシシリル)アルキル基を表し、nは整数であり、nは、ポリシラザンが150〜150000g/mol、好ましくは50000〜150000g/mol、特に100000〜150000g/molの数平均分子量を有するように算定されている]
−少なくとも1種のポリシラザンが、R’、R”およびR’”=Hであるペルヒドロポリシラザンの群から選択されている。
a)金属、金属合金、ガラス、セラミックまたはプラスチックからなる基板を少なくとも1種の一般式(I)のポリシラザンを含有する溶液でコーティングするステップ、
−(SiR’R”−NR’”)n− (I)
[式中、R’、R”、R’”は同じか、または異なり、互いに独立に、水素または場合によっては置換されたアルキル−、アリール、ビニルまたは(トリアルコキシシリル)アルキル基を表し、nは整数であり、ポリシラザンが150〜150000g/mol、好ましくは50000〜150000g/mol、特に100000〜150000g/molの数平均分子量を有するように、nが算定されている]
b)蒸発によって溶剤を除去するステップであって、100〜3000nm、好ましくは200〜2500nm、特に300〜2000nmの厚さを有するポリシラザン層を基板上に得るステップ、
c)場合によっては、ステップa)およびb)を1回または複数回繰り返すステップ、
d)i)20〜1000℃、特に80〜200℃の範囲の温度に加熱し、かつ/またはii)180〜230nmの範囲の波長成分のUV光を照射し、この加熱および/または照射を1分から14時間、好ましくは1分から60分間、特に1分から30分間にわたって、好ましくは水蒸気含有空気または窒素からなる雰囲気中で行うことによって、ポリシラザン層を硬化させるステップ、
e)場合によっては、20〜1000℃、好ましくは60〜130℃の温度で、60〜90%の相対湿度を有する空気中で、1分から2時間、好ましくは30分から1時間の期間にわたって、ポリシラザン層を後硬化させるステップ。
f)光起電性層構造をカルコパイライト系ベースに施与するステップ、
g)場合によっては、カプセル化層を、ステップa)からe)による光起電性層構造上に施与するステップ。
−R’、R”、R’”=Hである少なくとも1種のペルヒドロポリシラザン;
−触媒および場合によってはさらなる添加剤;
−好ましくは酢酸ナトリウムまたは四ホウ酸ナトリウムの形態の、ナトリウム。
Claims (20)
- 基板(1)、光起電性層構造(4)、および基板と光起電性層構造の間にあり、ポリシラザンをベースとする誘電性バリア層(2)とを含むカルコパイライト系太陽電池(10)。
- 薄層太陽電池として構成されており、硫化銅インジウム(CIS)またはセレン化銅インジウムガリウム(CIGSe)タイプの光起電性層構造(4)を有することを特徴とする、請求項1に記載の太陽電池(10)。
- 前記光起電性層構造(4)が、モリブデンからなる背面接点(41)と、組成CuInSe2、CuInS2、CuGaSe2、CuIn1−xGaxSe2(式中、0<x≦0.5)またはCu(InGa)(Se1−ySy)2(式中、0<y≦1)の吸収材(42)と、CdSからなる緩衝材(43)と、ZnOまたはZnO:Alからなる窓層(44)と、Alまたは銀からなる前面接点(45)とを含むことを特徴とする、請求項1または2に記載の太陽電池(10)。
- 前記基板(1)が、金属、金属合金、ガラス、セラミックまたはプラスチックを含有する材料からなることを特徴とする、請求項1、2または3に記載の太陽電池(10)。
- 前記基板(1)がフィルムとして、特に、スチールフィルムまたはチタンフィルムとして形成されていることを特徴とする、請求項1〜4のいずれか一つに記載の太陽電池(10)。
- 前記バリア層(2)が、好ましくはジブチルエーテルである溶剤中のポリシラザンおよび添加剤の硬化溶液からなることを特徴とする、請求項1〜5のいずれか一つに記載の太陽電池(10)。
- 前記バリア層(2)がナトリウムを含有するか、またはナトリウム含有前駆体層(21)を含むことを特徴とする、請求項1〜6のいずれか一つに記載の太陽電池(10)。
- 前記バリア層(2)が、100〜3000nm、好ましくは200〜2500nm、特に300〜2000nmの厚さを有することを特徴とする、請求項1〜7のいずれか一つに記載の太陽電池(10)。
- 前記バリア層(2)が、DIN IEC 60093に従って測定して1・109MΩ・cmより大きい、好ましくは1・1010MΩ・cmより大きい、特に1・1011MΩ・cmより大きい比抵抗を有することを特徴とする、請求項1〜8のいずれか一つに記載の太陽電池(10)。
- 前記基板(1)上の前記バリア層(2)が、DIN−EN−ISO2409に従って20mmの接着テープ幅を用いて測定して5Nより大きい、好ましくは7Nより大きい、特に10Nより大きい付着強度を有することを特徴とする、請求項1〜9のいずれか一つに記載の太陽電池(10)。
- 溶剤中のポリシラザンおよび添加剤の硬化溶液からなるカプセル化層(5)を含むことを特徴とする、請求項1〜10のいずれか一つに記載の太陽電池(10)。
- 前記バリア層(2)および場合によっては前記カプセル化層(5)が一般構造式(I)
−(SiR’R”−NR’”)n− (I)
のポリシラザンから作製されることを特徴とする、請求項1〜11のいずれか一つに記載の太陽電池(10)
[式中、R’、R”、R’”は同じか、または異なり、互いに独立に、水素または場合によっては置換されたアルキル−、アリール、ビニルまたは(トリアルコキシシリル)アルキル基を表し、nは整数であり、nは、前記ポリシラザンが150〜150000g/mol、好ましくは50000〜150000g/mol、特に100000〜150000g/molの数平均分子量を有するように算定されている]。 - 少なくとも1種のポリシラザンが、R’、R”およびR’”=Hであるペルヒドロポリシラザンの群から選択されていることを特徴とする、請求項12に記載の太陽電池(10)。
- カルコパイライト系太陽電池を製造する方法であって、
a)金属、金属合金、ガラス、セラミックまたはプラスチックからなる基板を少なくとも1種の一般式(I)のポリシラザンを含有する溶液でコーティングするステップと、
−(SiR’R”−NR’”)n− (I)
[式中、R’、R”、R’”は同じか、または異なり、互いに独立に、水素または場合によっては置換されたアルキル−、アリール、ビニルまたは(トリアルコキシシリル)アルキル基を表し、nは整数であり、前記ポリシラザンが150〜150000g/mol、好ましくは50000〜150000g/mol、特に100000〜150000g/molの数平均分子量を有するように、nが算定されている]
b)蒸発によって溶剤を除去するステップであって、100〜3000nm、好ましくは200〜2500nm、特に300〜2000nmの厚さを有するポリシラザン層を前記基板上に得るステップと、
c)場合によっては、前記ステップb)およびc)を1回または複数回繰り返すステップと、
d)i)20〜1000℃、特に80〜200℃の範囲の温度に加熱し、かつ/またはii)180〜230nmの範囲の波長成分のUV光を照射し、前記加熱および/または照射を1分から14時間、好ましくは1分から60分間、特に1分から30分間にわたって、好ましくは水蒸気含有空気または窒素からなる雰囲気中で行うことによって、前記ポリシラザン層を硬化させるステップと、
e)場合によっては、20〜1000℃、好ましくは60〜130℃の温度で、60〜90%の相対湿度を有する空気中で、1分から2時間、好ましくは30分から1時間にわたって、前記ポリシラザン層を後硬化させるステップと、
f)光起電性層構造をカルコパイライト系ベース上に施与するステップと、
g)場合によっては、カプセル化層を、前記ステップa)からe)による光起電性層構造上に施与するステップと
を含む方法。 - 前記ポリシラザン溶液が、R’、R”、R’”=Hである少なくとも1種のペルヒドロポリシラザンを含有することを特徴とする、請求項14に記載の方法。
- 前記ポリシラザン溶液が、触媒および場合によってはさらなる添加剤を含有することを特徴とする、請求項14または15に記載の方法。
- 前記ポリシラザン溶液が、好ましくは酢酸ナトリウムまたは四ホウ酸ナトリウムの形態のナトリウムを含有することを特徴とする、請求項14、15または16に記載の方法。
- ステップd)またはe)に続いて、ナトリウム含有前駆体層を前記ポリシラザン層上に、好ましくはフッ化ナトリウムの蒸着によって堆積させることを特徴とする、請求項14〜17のいずれか一つに記載の方法。
- 前記カルコパイライト系太陽電池が、柔軟なウェブ状基板上にロールツーロール法で製造されることを特徴とする、請求項14〜18のいずれか一つに記載の方法。
- 硫化銅インジウム(CIS)またはセレン化銅インジウムガリウム(CIGSe)タイプのカルコパイライト系薄層太陽電池用のバリア層を製造するための、少なくとも1種の一般式(I)のポリシラザンを含有するポリシラザン溶液の使用
−(SiR’R”−NR’”)n− (I)
[式中、R’、R”、R’”は同じか、または異なり、互いに独立に、水素または場合によっては置換されたアルキル−、アリール、ビニルまたは(トリアルコキシシリル)アルキル基を表し、nは整数であり、前記ポリシラザンが150〜150000g/molの数平均分子量を有するように、nが算定されている]。
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