MX2011005813A - Sustrato para la superficie frontal de un panel fotovoltaico, panel fotovoltaico y uso de un sustrato para la superficie frontal de un panel fotovoltaico. - Google Patents

Abstract

La invención se relaciona con un panel (1) fotovoltaico que tiene un material fotovoltaico absorbente, particularmente un material de cadmio, el panel comprende un sustrato (10) de superficie frontal, particularmente un sustrato de vidrio transparente que comprende un recubrimiento (100) de electrodo transparente, caracterizado porque el recubrimiento (60) antideslumbramiento colocado sobre la película (40) de metal funcional opuesta al sustrato comprende una película (66) antideslumbramiento única la cual comprende un óxido mezclado con zinc y estaño sobre la totalidad del cuerpo del mismo; o caracterizado porque el recubrimiento (60) antideslumbramiento colocado sobre la película (40) de metal funcional opuesta al sustrato comprende por lo menos dos películas antideslumbramiento (62, 65) una película (62) antideslumbramiento que esté más cerca de la película (40) funcional y la cual comprende un óxido mezclado con zinc y estaño, sobre la totalidad del cuerpo del mismo, así como una película (65) antidesluribramiento que está más alejada de la película (40) funcional y la cual no comprende un óxido mezclado con zinc y estaño, sobre la totalidad del cuerpo del mismo.

Description

SUSTRATO PARA LA SUPERFICIE FRONTAL DE UN PANEL FOTOVOLTAICO, PANEL FOTOVOLTAICO Y USO DE UN SUSTRATO PARA LA SUPERFICIE FRONTAL DE UN PANEL FOTOVOLTAICO DESCRIPCION DE LA INVENCION La invención se relaciona con el lado frontal de un sustrato de un panel fotovoltaico, particularmente un sustrato de vidrio transparente.

En un panel fotovoltaico, un sistema fotovoltaico que contiene material fotovoltaico el cual produce energía eléctrica bajo el efecto de radiación incidente se coloca entre un sustrato del lado trasero y un sustrato del lado frontal, este sustrato del lado frontal es el primer sustrato a través del cual pasa la radiación incidente antes de que llegue al material fotovoltaico.

En el panel fotovoltaico, el sustrato del lado frontal comúnmente comprende, debajo de una superficie principal orientada hacia el material fotovoltaico, un recubrimiento de electrodo transparente en contacto eléctrico con el material fotovoltaico colocado debajo cuando se considera que la dirección principal de llegada de la radiación incidente es desde la parte superior.

Este recubrimiento de electrodo de lado frontal de esta manera constituye, por ejemplo, la terminal negativa del panel fotovoltaico.

Evidentemente, el panel fotovoltaico también comprende, en la dirección del sustrato del lado trasero, un recubrimiento de electrodo mediante el cual se constituye la terminal positiva del panel fotovoltaico, pero en general el recubrimiento de electrodo del sustrato del lado trasero no es transparente.

En el contexto de la presente invención, "panel fotovoltaico" significa cualquier conjunto de constituyentes que generen la producción de una corriente eléctrica entre sus electrodos por conversión de radiación solar, sin importar las dimensiones de este ensamblado y sin importar el voltaje y corriente producidos y, en particular, que este conjunto de constituyentes tiene o no tiene una (o más) conexiones eléctricas internas (en serie y/o en paralelo) . El concepto de "panel fotovoltaico" en el contexto de la presente invención por lo tanto es equivalente aquí, al de "módulo fotovoltaico" o incluso "celda fotovoltaica" .

El material usado comúnmente para el recubrimiento de electrodo transparente del sustrato del lado frontal generamlente es un material basado en un óxido conductor transparente (TCO) como por ejemplo un material basado en óxido de indio y estaño (ITO), o basado en óxido de zinc con impurezas de aluminio (ZnO:Al) o con impurezas de boro (ZnO:B), o incluso basado en óxido de estaño con impurezas de flúor (Sn02:F).

Estos materiales se depositan químicamente, por ejemplo, mediante deposición química de vapor ("CVD"), opcionalmente por deposición química de vapor mejorada por plasma ("PECVD"), tal como por ejemplo mediante deposición de vacío por deposición electrolítica catódica, opcionalmente mejorada por un campo magnético (es decir, deposición electrolítica con magnetrón) .

No obstante, para obtener la conducción eléctrica deseada o más bien la resistencia baja deseada, el recubrimiento de electrodo elaborado de un material basado en TCO se debe depositar con un espesor físico relativamente grande, del orden de 500 a 1,000 nm, e incluso algunas veces mayor, lo cual es costoso considerando el costo de estos materiales cuando se depositan en capas de este espesor.

Cuando el método de deposición requiere introducción de calor, esto incrementa aún más los costos de producción.

Otro inconveniente principal de los recubrimientos de electrodo elaborados de un material basado en TCO reside en el hecho de que para un material seleccionado, su espesor físico siempre es un equilibrio entre la conducción eléctrica obtenida finalmente y la transparencia obtenida finalmente, debido a que cuanto mayor es el espesor físico, mayor es la conductividad pero menor es la transparencia y viceversa, cuanto menor es el espesor físico mayor es la transparencia pero menor la conducti idad.

De este modo, no es posible, con los recubrimientos de electrodo elaborados a partir de un material basado en TCO, optimizar la conductividad del recubrimiento de electrodo y su transparencia independientemente .

La técnica anterior contiene la patente de los Estados Unidos, US 6 169 246, la cual se relaciona con una celda fotovoltaica que contiene un material fotovoltaico absorbente basado en cadmio, la celda comprende un sustrato de lado frontal de vidrio transparente que comprende, sobre una superficie principal, un recubrimiento de electrodo transparente que consiste de un óxido conductor transparente TCO.

De acuerdo con ése documento, debajo del recubrimiento de electrodo de TCO y por encima del material fotovoltaico se inserta una capa amortiguadora de estanato de zinc, por lo tanto, la capa no es parte ya sea del recubrimiento de electrodo de TCO o del material fotovoltaico. Esta capa también tiene el inconveniente de ser muy difícil de depositar por técnicas de deposición electrolítica con magnetrón debido a que el objetivo que incorpora este material es relativamente no conductor. El uso de este tipo de objetivo aislante en un "recubridor" de magnetrón genera una gran cantidad de arcos eléctricos durante la deposición electrolítica lo que genera numerosos efectos en la capa depositada.

La técnica anterior contiene de la solicitud de patente internacional No. WO 01/43204 un método para fabricar un panel fotovoltaico en el cual el recubrimiento de electrodo transparente no se elabora de un material basado en TCO sino que consiste de un apilado de capas delgadas depositadas sobre una cara principal del sustrato del lado frontal, este recubrimiento comprende por lo menos una capa funcional de metal, particularmente basado en plata y por lo menos dos recubrimientos antirreflejantes, los recubrimientos antirreflejantes comprenden cada uno por lo menos una capa antirreflejante, la capa funcional se coloca entre los dos recubrimientos antirreflejantes .

Este método está caracterizado porque proporciona para al menos una capa altamente refringente de óxido o nitruro que se deposita debajo de la capa funcional de metal y por encima del material fotovoltaico cuando se considera la dirección de luz incidente la cual entra al panel desde la parte superior.

El documento describe una modalidad ejemplar en la cual los dos recubrimientos antirreflej antes en ambos lados de la capa funcional de metal, el recubrimiento antirreflejante colocado debajo de la capa funcional de metal hacia el sustrato y el recubrimiento antirreflejante colocado por encima de la capa funcional de metal opuesta al sustrato comprenden, cada una, por lo menos una capa elaborada de un material altamente refringente, en este caso de óxido de zinc (ZnO) o de nitruro de silicio (SÍ3N4) .

No obstante, esta solución puede mejorarse aún más, en particular para métodos para depósito de recubrimientos fotovoltaicos implementados a altas temperaturas, como es el caso de recubrimientos fotovoltaicos basados en cadmio.

De esta manera, la presente invención consiste de un sustrato del lado frontal de un panel fotovoltaico, al definir condiciones particulares para la trayectoria óptica del recubrimiento de electrodo del lado frontal con el fin de obtener la eficacia deseada del panel fotovoltaico de acuerdo con el material fotovoltaico seleccionado, en particular cuando este último requiere un tratamiento con calor para su aplicación (en el contexto de la presente invención, el término "tratamiento con calor" significa que se someten a una temperatura de por lo menos 400°C durante por lo menos un minuto) .

En un primer enfoque, la invención de esta manera se relaciona con un panel fotovoltaico que contiene un material fotovoltaico absorbente, particularmente basado en cadmio, el panel comprende un sustrato del lado frontal, particularmente un sustrato de vidrio transparente que comprende, sobre una superficie principal, un recubrimiento de electrodo transparente que consiste de un apilado de capas delgada que comprende por lo menos una capa funcional de metal, particularmente basada en plata, y por lo menos dos recubrimientos antirrefle antes, cada uno de los recubrimientos antirreflejantes comprende por lo menos una capa antirreflejante, la capa funcional se coloca entre los dos recubrimientos antirreflejantes, el recubrimiento antirreflejante se coloca por encima de la capa funcional de metal opuesta al sustrato que comprende una capa antirreflejante única, en base en el óxido de zinc y estaño mezclado sobre su espesor completo, esta capa antirreflejante se basa en óxido de zinc y estaño mezclados que tienen un espesor óptico de entre 1.5 y 4.5 veces, inclusive, incluso entre 1.5 y 3 veces, inclusive y de manera preferible entre 1.8 y 2.8 veces, inclusive, el espesor óptico del recubrimiento antirreflejante colocado debajo de la capa funcional de metal.

En un segundo enfoque, la invención de esta manera se relaciona con un panel fotovoltaico que contiene un material fotovoltaico absorbente, particularmente basado en cadmio, el panel comprende un sustrato del lado frontal, particularmente un sustrato de vidrio transparente que comprende, sobre una superficie principal, un recubrimiento de electrodo transparente que consiste de un apilado de capas delgadas que comprenden por lo menos una capa funcional de metal, particularmente basada en plata y por lo menos dos recubrimientos antirreflejantes, cada uno de los recubrimientos antirreflej antes comprende por lo menos una capa antirreflejante, la capa funcional se coloca entre dos recubrimientos antirreflejantes, los recubrimientos antirreflejantes se colocan por encima de la capa funcional de metal opuesta al sustrato que comprende por lo menos dos capas antirreflej antes que incluyen, por una parte, una capa antirreflej ante la cual está más cercana a la capa funcional y que se basa en un óxido de zinc y estaño mixto sobre todo su espesor y, por la otra, una capa antirreflejante la cual adicionalmente es desde la capa funcional y no se basa en óxido de zinc y estaño mixtos sobre todo su espesor, una o varias de las capas antirreflej antes basadas en óxido de zinc y estaño mixto sobre su espesor completo, esta capa antirreflejante basada en óxido de zinc y estaño mixto tiene un espesor óptico de entre 0.1 y 6 veces, o incluso 0.2 y 4 veces, y en particular entre 0.25 y 2.5 veces, inclusive, el espesor óptico del recubrimiento antirreflej ante colocado debajo de la capa funcional metálica.

Para este segundo enfoque, la capa antirreflejante la cual no se basa en óxido de zinc y estaño mixto sobre todo su espesor (es decir, el cual no comprende tanto Zn como Sn juntos) preferiblemente se basa en óxido de zinc sobre todo su espesor. De este modo, esta capa puede comprender óxido de zinc y un elemento diferente de Sn o puede estar constituida de óxido de estaño y un elemento diferente de Zn.

Para este segundo enfoque, de manera adicional, una o varias de las capas antirreflej antes basadas en óxido de zinc y estaño mixtos sobre todo su espesor, tiene un espesor óptico total que representa entre 2 y 50%, inclusive, del espesor óptico del recubrimiento antirreflejante más alejado del sustrato y particularmente un espesor óptico que representa entre 3 y 30%, inclusive, y en particular entre 3.8% y 16.9%, inclusive, del espesor óptico del recubrimiento antirreflejante más alejado del sustrato .

No obstante, en este segundo enfoque, también es posible que una o varias de las capas antirreflej antes, basadas en óxido de zinc y estaño mixto sobre todo su espesor, tenga un espesor óptico total que represente entre 50 y 95%, inclusive, del espesor óptico del recubrimiento antirreflejante más alejado del sustrato y particularmente un espesor óptico que representa entre 70 y 90%, inclusive, del espesor óptico del recubrimiento antirreflejante más alejado del sustrato.

De este modo, los dos enfoques proponen una solución única para uso en el recubrimiento sobrepuesto de la capa funcional de una capa particular en base en el óxido de zinc y estaño mixtos sobre todo su espesor.

De hecho, se ha observado que esta capa tiene una capacidad particular para elaborar el apilado de capas delgadas que conformen el recubrimiento de electrodo transparente particular resistente a un tratamiento al calor, altamente demandante.

No obstante, el espesor de esta capa particular basada en óxido de zinc y estaño mixtos sobre todo su espesor no se define de la misma manera de acuerdo a si esta capa es la única capa del recubrimiento antirreflejante superpuesta a la capa funcional (entre la capa funcional y el material fotovoltaico) o si está acompañado por otra capa de otro material en el recubrimiento antirreflejante superpuesto a la capa funcional, lo cual explica los dos enfoques.

Esta capa antirreflejante, basada en óxido de zinc y estaño mixtos sobre todo el espesor preferiblemente tiene una resistividad p de entre 2 x 10"4 Q.cm y 105 Q.cm, inclusive, o incluso de entre 0.1 y 103 Q.cm, inclusive.

En el contexto de la presente invención, "recubrimiento" significa que puede existir una capa única o una pluralidad de capas de materiales diferentes en el recubrimiento .

En el contexto de la presente invención, una "capa antirreflej ante" significa que, desde el punto de vista de su naturaleza, el material es "no metálico", es decir, no es un metal. En el contexto de la invención, este término no se pretende que introduzca una limitación respecto a la resistividad del material, la cual puede ser la de un conductor (en general, p > 10~3 Q.cm), de un aislante (en general, p > 109 Q.cm) o de un semiconductor (en general, entre los dos valores precedentes) .

El propósito de los recubrimientos en ambos lados de la capa funcional metálica es volver a esta capa funcional metálica "antirreflejante" . Este es el motivo por el cual se denomina "recubrimientos antirreflejantes" .

De hecho, si la capa funcional sirve por si misma para obtener la conductividad deseada para el recubrimiento de electrodo, incluso con un espesor físico pequeño (aproximadamente 10 nm) , se opone fuertemente al paso de luz .

En ausencia de tal sistema antirreflejante, la transmisión de luz entonces será demasiado débil y la reflexión de luz será de muy fuerte (en el intervalo visible y el infrarrojo cercano debido a que se relacionan con la producción de un panel fotovoltaico) .

En el contexto de la presente invención, la expresión "trayectoria óptica" adquiere un significado especifico y se utiliza para designar la suma de los diversos espesores ópticos de los diversos recubrimientos antirreflejantes subyacentes y superpuestos a la capa funcional metálica del filtro de interferencia producido de esta manera. Se puede recordar que el espesor óptico de un recubrimiento es igual al producto del espesor físico del material y su índice cuando existe solo una capa única en su recubrimiento, o la suma de productos del espesor físico del material de cada capa por su índice cuando existen una pluralidad de capas (todos los índices (o índices de refracción) indicados en el presente documento se miden como es habitual, a la longitud de ondas de 550 nm) .

En términos absolutos, la trayectoria óptica de acuerdo con la invención es una función del espesor físico de la capa funcional de metal, pero en los hechos reales, en el intervalo de espesor físico de la capa funcional de metal que sirve para obtener la conductancia deseada, de manera que sucede que no varié, por así decirlo. La solución de acuerdo con la invención por lo tanto es adecuada cuando la capa funcional, por ejemplo basada en plata, es una capa única y tiene un espesor físico de entre 5 y 20 nm, inclusive.

Además, de manera preferible, el recubrimiento antirreflejante colocado por encima de la capa funcional metálica tiene un espesor óptico de entre 0.4 y 0.6 veces la longitud de onda de absorción máxima ?p, del material fotovoltaico, inclusive, y de manera preferible el recubrimiento antirreflejante colocado por encima de la capa funcional de metal tiene un espesor óptico de entre 0.4 y 0.6 veces la longitud de onda máxima ?? del producto del espectro de absorción del material fotovoltaico y del espectro solar, inclusive.

Además, preferiblemente, el recubrimiento antirreflejante colocado por encima de la capa funcional metálica tiene un espesor óptico de entre 0.075 y 0.175 veces la longitud de onda de absorción máxima m del material fotovoltaico, inclusive, y de manera preferible el recubrimiento antirreflej ante colocado por debajo de la capa funcional metálica tiene un espesor óptico de entre 0.075 y 0.175 veces la longitud de onda máxima ?? del producto del espectro de absorción del material fotovoltaico y el espectro solar, inclusive.

Asi, de acuerdo con la invención, se define una trayectoria óptica óptima de acuerdo con la longitud de onda de absorción máxima ?™ del material fotovoltaico, o preferiblemente de acuerdo con la longitud de onda máxima ?? del producto del espectro de absorción del material fotovoltaico y el espectro solar con el fin de obtener la mejor eficiencia del panel fotovoltaico.

El espectro solar al que se hace referencia aquí es el espectro solar AM 1.5 como se define por el estándar ASTM.

De manera inesperada, la trayectoria óptica del recubrimiento de electrodo con un apilado de capas delgadas funcionales de monocapa, de acuerdo con la invención, sirve para obtener una eficiencia mejorada de panel fotovoltaico asi como una resistencia mejorada a las tensiones generadas durante el funcionamiento del panel.

El apilado de las capas delgadas que constituyen el electrodo transparente de acuerdo con la invención generalmente se obtiene por una sucesión de depósitos producidos por una técnica de vacio, tal como deposición electrolítica catódica, opcionalmente deposición electrolítica con magnetrón.

En el contexto de la presente invención, cuando se hace mención de que la capa o el recubrimiento (que comprende una o más capas) se deposita directamente debajo o directamente encima de la capa de recubrimiento, esto significa que no se inserta en la capa entre estas dos capas o recubrimientos.

En una alternativa particular, el sustrato comprende debajo del recubrimiento de electrodo una capa antirreflejante de base que tiene un índice de refracción bajo rii5 cercano al del sustrato, la capa antxrreflej ante de base preferiblemente se basa en dióxido de silicio o se basa en óxido de aluminio o se basa en una mezcla de ambos.

Además, esta capa, la cual es dieléctrica, puede constituir una capa de barrera química a la difusión y en particular a la difusión del sodio que se obtiene del sustrato, por lo que se protege el recubrimiento de electrodo y más particularmente la capa funcional de metal, particularmente durante un tratamiento opcional con calor, particularmente atemperado.

En el contexto de la invención, una capa dieléctrica es una capa que no participa en el movimiento de la carga eléctrica (corriente eléctrica) o el efecto de cuya participación en el movimiento de la carga eléctrica se puede considerar como nulo en comparación con el de las otras capas del recubrimiento de electrodo.

Además, esta capa antirreflej ante básica preferiblemente tiene un espesor físico de entre 10 y 300 nm o entre 25 y 200 nm e incluso de manera más preferible entre 35 y 120 nm.

La capa funcional metálica preferiblemente se deposita en forma cristalina sobre la capa dieléctrica delgada la cual también preferiblemente es cristalina (en esta caso denominada como "capa de humedecimiento" debido a que favorece al orientación apropiada de los cristales de la capa metálica depositada encima) .

Esta capa funcional de metal se puede basar en plata, cobre u oro y opcionalmente puede presentar impurezas con por lo menos otro de estos elementos.

La generación de impurezas comúnmente se entiende como la presencia del elemento en una cantidad menor de 10 moles% del elemento metálico en la capa y en el presente documento, la expresión "basado en" normalmente significa una capa que contiene principalmente el material, es decir, que contiene por lo menos 50 moles% de este material, la expresión "basada en" por lo tanto abarca las impurezas.

El apilado de las capas delgadas que producen el recubrimiento de electrodos preferiblemente es un recubrimiento de monocapa funcional, es decir, que tiene una capa funcional única; no puede ser una capa múltiple funcional .

La capa funcional de esta manera preferiblemente se deposita por encima o directamente sobre una capa de humedecimiento basada en óxido, particularmente basada en óxido de zinc, opcionalmente con impurezas, opcionalmente con aluminio.

El espesor físico (o real) de la capa de humedecimiento preferiblemente está entre 2 y 30 nm e incluso de manera más preferible entre 3 y 20 nm.

Esta capa de humedecimiento es dieléctrica y es un material el cual preferiblemente tiene una resistividad p (definida por el producto de la resistencia por cuadrado de la capa y su espesor) tal como 0.5 O. cm < p < 200 O. cm o tal que 50 O. cm < p < 200 O. cm.

Además, la capa funcional se puede colocar directamente sobre por lo menos un recubrimiento bloqueador subyacente y/o directamente debajo de por lo menos un recubrimiento bloqueador superpuesto.

Por lo menos un recubrimiento bloqueador se puede basar en Ni o en Ti o se puede basar en una aleación basada en Ni, particularmente basada en una aleación de NiCr.

En una alternativa particular, el recubrimiento bajo la capa funcional metálica hacia el sustrato comprende una capa basada en óxido mixto y particularmente basada en un óxido de estaño y zinc mixto o en un óxido de indio y estaño (ITO) mixto.

Además, el recubrimiento bajo la capa funcional de metal hacia el sustrato y/o el recubrimiento por encima de la capa funcional de metal puede comprender una capa con un índice de refracción muy alto, particularmente mayor que o igual a 2, tal como por ejemplo una capa basada en nitruro de silicio, opcionalmente con impurezas, por ejemplo de aluminio o de zirconio.

En otra alternativa particular, el recubrimiento debajo de la capa funcional metálica hacia el sustrato y/o el recubrimiento por encima de la capa funcional metálica comprende una capa con un índice de refracción muy alto, particularmente mayor que o igual a 2.35, tal como por ejemplo una capa basada en dióxido de titanio.

En una alternativa particular, el recubrimiento de electrodo consiste en un apilado de vidriado arquitectónico, particularmente un apilado "atemperable" para vidriado arquitectónico o uno de tales apilados "que van a ser atemperados" y en particular un apilado de baja emisividad, particularmente un apilado de baja emisividad "atemperable" o un apilado tal "para ser atemperado", este apilado de capas delgadas tiene las características de la invención.

La presente invención también se relaciona con un sustrato recubierto con un apilado de capas delgadas para un panel fotovoltaico de acuerdo con la invención, particularmente sustrato para vidriado arquitectónico que tiene las características de la invención y en particular un apilado "atemperable" para vidriado arquitectónico de tal apilado "que va a ser atemperado" y en particular un apilado de baja emisividad, particularmente un apilado de baja emisividad "atemperable" o un apilado tal "a ser atemperado" que tenga las características de la invención.

Este sustrato también comprende un recubrimiento basado en material fotovoltaico por encima del recubrimiento de electrodo opuesto al sustrato de lado frontal para la fabricación del panel fotovoltaico de acuerdo con la invención.

No obstante, en el caso en el cual el material fotovoltaico se basa en telururo de cadmio depositado por tratamiento con calor, si el recubrimiento de electrodo de acuerdo con la invención es un apilado de capas delgadas el cual es atemperable, el sustrato que transporta este apilado, no obstante no está atemperado después de este tratamiento con calor en el caso en el cual este tratamiento, debido a su temperatura, es similar a un tratamiento con calor de atemperado.

Una estructura preferida de un sustrato de lado frontal de acuerdo con la invención es por lo tanto del tipo: sustrato/ (capa antirrefle ante de base opcional ) /recubrimiento de electrodo de acuerdo con la invención/material fotovoltaico, o incluso del tipo: sustrato/ (capa antirrefle ante de base opcional ) /recubrimiento de electrodo de acuerdo con la invención/material fotovoltaico/recubrimiento de electrodo.

Por lo tanto, la presente invención también se relaciona con este sustrato para vidriado arquitectónico recubierto con un apilado de capas delgadas que tiene las características de la invención y el cual ha experimentado un tratamiento con calor, y también este sustrato para vidriado arquitectónico recubierto con un apilado de capas delgadas que tiene las características de la invención y que han experimentado tratamiento con calor, particularmente del tipo conocido a partir de la solicitud de patente internacional No. WO 2008/096089, cuyo contenido se incorpora como referencia en la presente.

El tipo de apilado de las capas delgadas de acuerdo con la invención se conoce en el campo de vidriados para edificios o vehículos para la obtención de vidriado de aislamiento térmico reforzado del tipo de "baja emisividad" y/o "control solar".

De esta manera los inventores se han dado cuenta de que ciertos apilados como los utilizados para el vidriado de baja emisividad en particular, son adecuados para uso en la elaboración de recubrimientos de electrodos para paneles fotovoltaicos y en particular apilados conocidos por el nombre de apilados "atemperables" o apilados "que van a ser atemperados", es decir, aquellos que, cuando se utiliza el sustrato que transporta el apilado se espera que experimente un tratamiento con calor de atemperado.

Así, la presente invención también se relaciona con el uso de un apilado de capas delgadas para vidriado arquitectónico que tiene las características de la invención y particularmente un apilado de este tipo el cual es "atemperable" o "a ser atemperado" particularmente un apilado de baja emisividad el cual en particular es "atemperable" o "se va a atemperar" para producir un sustrato del lado frontal de un panel fotovoltaico de acuerdo con la invención y también el uso de un sustrato recubierto con un apilado de capas delgadas para producir un sustrato del lado frontal de un panel fotovoltaico de acuerdo con la invención.

Este apilado o este sustrato que comprende el recubrimiento de electrodo puede ser un apilado o un sustrato para vidriado arquitectónico, particularmente un sustrato para vidriado arquitectónico, particularmente un apilado "atemperable" o un apilado "que se va a atemperar" para vidriado arquitectónico, y en particular un apilado de baja emisividad, particularmente un apilado de baja emisividad "atemperable" o un apilado tal "para ser atemperado" .

La presente invención por lo tanto también se relaciona con el uso de este apilado de capas delgadas el cual ha experimentado un tratamiento con calor y también el uso del apilado de capas delgadas para vidriado arquitectónico que tiene las características de la invención y que ha experimentado un tratamiento de calor en la superficie del tipo conocido a partir de la solicitud de patente internacional No. WO 2008/096089.

En el contexto de la presente invención, un sustrato "atemperable" significa que las propiedades ópticas esenciales y las propiedades de transferencia de calor (expresadas por la resistencia por cuadro, el cual se relaciona directamente con la emisividad) se preserva durante el tratamiento con calor.

Asi, es posible colocar, en la misma fachada de un edificio, por ejemplo, paneles de vidriado cercanos entre si que integren sustratos atemperados y sustratos no atemperados, todos recubiertos con el mismo apilado, sin la posibilidad de distinguir entre ellos por una simple observación visual del color en la reflexión y/o la reflexión/transmisión de luz.

Por ejemplo, un apilado de un sustrato recubierto con un apilado el cual tiene las siguientes variaciones de tratamiento por calor antes/después se considerarán como atemperable debido a que estas variaciones no son perceptibles a simple vista: una variación pequeña en la transmisión de luz (en el intervalo visible) ATL, menor de 3% o incluso 2%; y/o una variación pequeña en la reflexión de luz (en el intervalo visible) ARL, menor de 3% o incluso 2%; y/o una variación pequeña en el color (en el sistema Lab) ?? = ?? ^((??*)2 +(?a*)2 +(Ab*f), menor de 3, incluso 2.

En el contexto de la presente invención, un sustrato "atemperable" significa que las propiedades de transferencia óptica y calorífica del sustrato recubierto son aceptables después del tratamiento con calor, mientras que no lo son, o en el caso no todas ellas, previamente.

Por ejemplo, un apilado o un sustrato recubierto con un apilado el cual, después de tratamiento con calor tiene las siguientes características, se considera que está atemperado en el contexto de la presente invención mientras que antes del tratamiento con calor, no se satisface por lo menos una de estas características: una transmisión de luz elevada (en el intervalo visible) TL de por lo menos 65% o incluso 70% o incluso por lo menos 75%; y/o una absorción de luz baja (en el intervalo visible; definido por 1-TL-RL) menor de 10% o incluso menor de 8% o incluso 5%; y/o una resistencia por cuadrado RQ, por lo menos tan buena como la de los óxidos conductores utilizados habitualmente y en particular menor de 20 O/?, o incluso menor de 15 O/D, o incluso igual a o menor de 10 O/D.

De esta manera, el recubrimiento de electrodo debe ser transparente. Montado sobre el sustrato por lo tanto tendrá una transmisión de luz promedio entre 300 y 1200 nm de por lo menos 65% o incluso 75% y preferiblemente incluso de 85% o incluso de manera más particular por lo menos 90%.

Si el sustrato del lado frontal ha experimentado tratamiento por calor después de la deposición de las capas delgadas y antes de su instalación en el panel fotovoltaico o para la aplicación del material fotovoltaico, es perfectamente posible que, antes de este tratamiento con calor, el sustrato recubierto con el apilado que actúa como un recubrimiento de electrodo sea relativamente no transparente. Antes de este tratamiento con calor, puede tener, por ejemplo, una transmisión de luz en el visible inferior a 65%, o incluso menor de 50%.

El tratamiento de calor se puede aplicar en vez de o además del atemperado del sustrato que porta el recubrimiento de electrodo, o puede ser el resultado de una etapa en la fabricación de un panel fotovoltaico.

Asi, en el contexto de la fabricación del panel fotovoltaico del cual el recubrimiento fotovoltaico, uno de los cuales realiza la conversión de energía entre los rayos luminosos y la energía eléctrica, se basa en cadmio, su procedimiento de fabricación requiere una fase de deposición en caliente, en un intervalo de temperatura de entre 400 y 700°C. Esta entrada de calor durante la deposición del recubrimiento fotovoltaico en el apilado que forma el electrodo del lado frontal transparente puede provocar transformaciones fisicoquímicas en este recubrimiento fotovoltaico y también en el recubrimiento de electrodo lo que genera una modificación de la estructura cristalina de ciertas capas. Este tratamiento de calor también produce más tensiones que un tratamiento de calor atemperante debido a que generalmente dura más y/o se lleva a cabo a una temperatura más alta.

Por lo tanto, es importante para el recubrimiento de electrodo que sea transparente antes del tratamiento por calor y que lo sea en un grado que, después de uno o varios tratamientos con calor, tenga una transmisión de luz promedio entre 300 y 1,200 nm (en el intervalo visible), de por lo menos 65% o incluso 75% y de manera preferible incluso 85% e incluso de manera más preferible por lo menos 90%.

Además, en el contexto de la invención, el apilado, en términos absolutos, no tiene la mejor transmisión de luz posible, sino que tiene la mejor transmisión de luz posible en el contexto del panel fotovoltaico de acuerdo con la invención y de su método de fabricación.

Todas las capas del recubrimiento de electrodo preferiblemente se depositan por una técnica de deposición de vacio, pero, no obstante, no es inconcebible que la primera capa o capas del apilado se depositen por otra técnica, por ejemplo por técnica de descomposición térmica o por tipo de pirólisis o por CDD, opcionalmente bajo vacio y opcionalmente mejorada por plasma.

Ventajosamente, el recubrimiento de electrodo de acuerdo con la invención con el apilado de capas delgadas también tiene una resistencia mecánica mucho mayor en comparación con un recubrimiento de electrodo TCO. Por lo tanto, se puede incrementar la vida de servicio de panel fotovoltaico .

Ventajosamente, el recubrimiento de electrodo de acuerdo con la invención con un apilado de capas delgadas también tiene una resistencia eléctrica por lo menos tan buena como la de los óxidos conductores de TCO usados comúnmente. La resistencia por cuadrado RQ del electrodo de acuerdo con la invención está entre 1 y 20 ?/?, o incluso entre 2 y 15 O/D o por ejemplo aproximadamente 5 a 8 O/D.

Ventajosamente, el recubrimiento de electrodo de acuerdo con la invención con un buen apilado de capas delgadas también tiene una transmisión de luz en el intervalo visible por lo menos tan bueno como los óxidos conductores de TCO utilizados habitualmente . La transmisión de luz en el intervalo visible del recubrimiento de electrodo de acuerdo con la invención está entre 50 y 98% o incluso entre 65% y 95%, por ejemplo aproximadamente 70 a 90%.

Los detalles y características ventajosas de la invención aparecen a partir de los siguientes ejemplos no limitantes, ilustrados por medio de las figuras anexas: La figura 1 muestra un panel fotovoltaico de la técnica anterior con un sustrato del lado frontal recubierto con un recubrimiento de electrodo de óxido conductor transparente y una capa antirreflejante de contacto de óxido de zinc y estaño mixta; La figura 2 muestra el panel fotovoltaico de acuerdo con la invención con un sustrato del lado frontal recubierto con un recubrimiento de electrodo que consiste de un apilado de capas delgadas funcionales de monocapa y con una capa antirreflej ante basada en óxido de zinc y estaño mixto; La figura 3 muestra la curva de eficiencia en quantum de tres materiales fotovoltaicos; La figura 4 muestra la curva de eficiencia real que corresponde al producto del espectro de absorción de estos tres materiales fotovoltaicos y el espectro solar; y La figura 5 a la figura 7, respectivamente, muestran las curvas de análisis TOF-SIMS de los ejemplos 4, 5 y 9.

En las figuras 1 y 2, las proporciones entre los espesores de los diversos recubrimientos, capas y materiales no se respetan estrictamente con el fin de volverlos más fáciles de leer.

En las figuras 5 a 7, todos los elementos analizados no se ilustran, también con el fin de volver las gráficas más fáciles de leer.

La figura 1 muestra un panel 1' fotovoltaico que comprende un sustrato 10' del lado frontal que comprende, sobre una superficie principal un recubrimiento 100% de electrodo transparente, un recubrimiento 200 fotovoltaico absorbente y un sustrato 310 del lado trasero que comprende, sobre una superficie principal, un recubrimiento 300 de electrodo, este recubrimiento 200 fotovoltaico se coloca entre dos recubrimientos de electrodo 100', 300 y el recubrimiento 100' de electrodo transparente consiste de una capa la cual conduce la corriente 110 y está elaborado de TCO.

Debe observarse que una capa de resina, no mostrada aquí, generalmente se inserta entre el recubrimiento 300 de electrodo y el sustrato 310.

El sustrato 10' del lado frontal se coloca en el panel fotovoltaico de manera tal que el sustrato 10' del lado frontal es el primer sustrato a través del cual pasa la radiación R incidente antes de llegar al material 200 fotovoltaico .

Una capa 116 antirreflejante de contacto, basada en óxido de zinc y estaño mixtos, generalmente elaborada de estanato de zinc Zn2SnC>4, se inserta entre el recubrimiento 100' de electrodo transparente y el recubrimiento 200 fotovoltaico .

La figura 2 muestra un panel 1 fotovoltaico idéntico al de la figura 1, excepto que un sustrato 10 del lado frontal comprende, sobre una superficie principal, un recubrimiento 100 de electrodo transparente el cual conduce la corriente, es decir, un TCC (recubrimiento conductor transparente) , que consiste de un apilado de capas delgadas .

El panel 1 fotovoltaico de esta manera comprende, siguiendo la dirección de la radiación R incidente: un sustrato 10 del lado frontal que comprende, sobre una superficie principal, un recubrimiento 100 de electrodo transparente, después un recubrimiento 200 fotovoltaico absorbente, un recubrimiento 300 de electrodo soportado por un sustrato 310 del lado trasero, el recubrimiento 200 fotovoltaico se coloca entre dos recubrimientos de electrodo 100, 300.

Debe observarse que una capa de resina, no mostrada aquí, generalmente se inserta entre el recubrimiento 300 de electrodo y el sustrato 310.

De esta manera, el sustrato 10 del lado frontal comprende, sobre una superficie principal, un recubrimiento 100 de electrodo transparente pero aquí, a diferencia de la figura 1, este recubrimiento 100 de electrodo consiste de un apilado de capas delgadas que comprende una capa 40 funcional de metal, basada en plata, y por lo menos dos recubrimientos antirreflejantes 20, 60, cada uno de los recubrimientos comprende por lo menos una capa antirreflejante delgada 22, 24 y 26; 62, 65 y 66, la capa 40 funcional se coloca entre dos recubrimientos antirreflejantes, uno denominado recubrimiento 20 antirreflejante subyacente que se localiza debajo de la capa funcional, hacia el sustrato (al voltear al revés el sustrato horizontalmente en comparación con lo que se muestra en la figura 2), y el otro denominado recubrimiento 60 antirreflej ante superpuesto que se localiza encima de la capa funcional, en la dirección opuesta al sustrato.

El apilado de capas delgadas que constituyen el recubrimiento 100 de electrodo transparente en la figura 2 es una estructura de apilado del tipo tal como un sustrato de baja emisividad, opcionalmente atemperable o para ser atemperado, monocapa funcional tal como la que se puede encontrar en el mercado para aplicaciones en el campo de vidriados arquitectónicos para edificios.

Se prepararon dos series de ejemplos en base en la estructura del recubrimiento de electrodo del lado frontal ilustrado: para los ejemplos 1 a 3 en la figura 1; y para los ejemplos 4 a 10 en la figura 2.

Además, en la totalidad de los ejemplos siguientes, el apilado de las capas delgadas se deposita sobre un sustrato 10, 10' de vidrio de sosa-piedra caliza transparente o claro que tiene un espesor de 3 itim.

El recubrimiento 100' de electrodo de los ejemplos de acuerdo con la figura 1 se basa en óxido de zinc con impurezas de aluminio, conductor.

Cada apilado constituye un recubrimiento 100 de electrodo de los ejemplos de acuerdo con la figura 2 y consiste de un apilado de capas delgadas que comprende una capa 40 funcional única, basada en plata.

En todos los ejemplos, el material 200 fotovoltaico se basa en el telurio de cadmio. Este material se deposita sobre el sustrato 10 del lado frontal, después de la deposición del recubrimiento 100 de electrodo. La aplicación de este material 200 fotovoltaico en base en telururo de cadmio se lleva a cabo a una temperatura relativamente alta, por lo menos 400°C y, en general, aproximadamente de 500°C a 600°C.

Los inventores han encontrado que este tratamiento de calor, aunque similar a un tratamiento de calor atemperante, no constituye un tratamiento de calor atemperante, incluso cuando se lleva a cabo a una temperatura alta, cercana a las temperaturas de atemperado virtuales (550°C a 600°C) y, si se lleva a cabo a esta temperatura, cuando el sustrato 10 ha experimentado previamente un tratamiento por calor atemperante, mientras que se observa un "desatemperado" del sustrato 10 durante la deposición del material 200 fotovoltaico en base en el telururo de cadmio. No obstante, es posible conservar la apariencia atemperada del sustrato atemperado antes de la deposición del material fotovoltaico, pero únicamente si la deposición de este material se lleva a cabo a una temperatura inferior a 500°C.

El material 200 fotovoltaico no obstante, también se puede basar en silicio microcristalino o se puede basar en silicio amorfo (es decir, no cristalino) .

La eficiencia en quantum, QE de estos materiales se muestra en la figura 3.

Se recuerda aquí que la eficiencia en quantum QE es, de una manera conocida por si misma, la expresión de la probabilidad (entre 0 y 1) de que un fotón incidente con una longitud de onda en el eje x en la figura 3, se transforme en un par de electrón-hueco.

Como se puede observar en la figura 3, la longitud de onda de absorción máxima ?„,, es decir, la longitud de onda a la cual la eficiencia de quantum es un máximo (es decir, es la más alta) : del silicio amorfo a-Si, ?™ a-Si, es 520 nm, del silicio microcristalino c-Si, m µ?-e?, es 720 nm, y del sulfuro de cadmio - telururo de cadmio CdS-CdTe, ?p, CdS-CdTe, es 600 nm, En un primer enfoque, esta longitud de onda de absorción máxima ?p, es suficiente para definir el espesor óptico de los recubrimientos antirreflej antes subyacente 20 y superpuesto 60.

La Tabla 1 a continuación muestra los intervalos preferidos de espesores ópticos, en nm, para cada recubrimiento 20, 60, como una función de estos tres materiales . o obstante, la definición óptica del apilado puede mejorar al considerar la eficiencia en quantum con el fin de obtener una eficiencia real mejorada al realizar la envolvente de esta probabilidad con la distribución de longitud de onda de la luz solar sobre la superficie de la tierra. Aquí, se utiliza el espectro solar estándar AM1.5.

En este caso, el recubrimiento 20 antirreflej ante colocado debajo de la capa 40 funcional hacia un sustrato tiene un espesor óptico igual a aproximadamente un octavo de la longitud de onda máxima del producto del espectro de absorción del material fotovoltaico y del espectro solar, y el recubrimiento 60 antirreflejante colocado por encima de la capa 40 funcional metálica opuesta al sustrato tiene un espesor óptico igual a aproximadamente la mitad de la longitud de onda máxima ?™ del producto del espectro de absorción del material fotovoltaico y el espectro solar.

Como se puede observar en la figura 4, la longitud de onda máxima ?? del producto del espectro de absorción del material fotovoltaico y el espectro solar, es decir, la longitud de onda a la cual la eficiencia de quantum es un máximo (es decir, es la más alta) : de silicio amorfo a-Si, m a-Si, es 530 nm, de silicio microcristalino µ?-3?, m µ?-e?, es 670 nm, y de sulfuro de cadmio-telururo de cadmio CdS- CdTe, ?p, CdS-CdTe es 610 nm.

La tabla 2 a continuación muestra los intervalos preferidos de espesor óptico, en nm, para recubrimiento 20 , €0 , como una función de estos tres materiales.

TABLA 2 El material 200 fotovoltaico, por ejemplo basado en silicio amorfo o silicio cristalino o microcristalino o incluso en telururo de cadmio o diselenuro de cobre e indio (CuInSe2 - CIS) o cobre-indio-galio-selenio, se localiza entre dos sustratos: el sustrato de lado frontal 10 , 10 ' vía el cual el radian incidente penetra y, el sustrato de lado trasero 310 , 310 ' . Este material fotovoltaico consiste de una capa de material semiconductor con impurezas n y una capa de material semiconductor con impurezas p, el cual produce la corriente eléctrica. Los recubrimientos de electrodo 100 , 300 insertados respectivamente, por una parte entre el sustrato de lado frontal 10 , 10 ' y la capa del material semiconductor con impurezas n y, por la otra, entre la capa del material semiconductor con impurezas p y el sustrato de lado trasero 310, 310' completa la estructura eléctrica.

El recubrimiento 300 de electrodo se puede basar en plata o aluminio u oro, o también puede consistir de un apilado de capas delgadas que comprenden por lo menos una capa funcional de metal y de acuerdo con la presente invención .

PRIMERA SERIE DE EJEMPLOS -TCO En una primera serie de ejemplos, los recubrimientos de electrodo transparentes elaborados de TCO se depositan con el fin de tener una referencia.

La tabla 3 a continuación resume el espesor de las capas de estos recubrimientos de electrodo para los ejemplos 1 a 3: TABLA 3 La resistividad p del material de la capa TCO basada en óxido de zinc con impurezas de aluminio (impurezas a 2% en peso del metal) se mide a 10"4 O. cm.

Estos tres recubrimientos se depositan sobre un sustrato de vidrio transparente con el fin de constituir un lado frontal de un panel fotovoltaico y después un recubrimiento fotovoltaico CdTe-CdS se deposita en el recubrimiento de electrodo del lado frontal y finalmente un segundo recubrimiento de electrodo no transparente, basado en oro, se deposita para formar en el electrodo del lado trasero del panel fotovoltaico, como se muestra en la figura 1 (pero sin un sustrato 310 lateral trasero, ni una capa de resina, como se observa algunas veces) .

La deposición del recubrimiento fotovoltaico CdTe-CdS se lleva a cabo a una temperatura de aproximadamente 550 °C por un tiempo de aproximadamente 2 minutos (espesor depositado total: aproximadamente 6 um) . Esto, por lo tanto, genera mucha atención para el recubrimiento de electrodos de lado frontal transparente.

La tabla 4 a continuación muestra las características principales de los paneles fotovoltaicos preparados de esta manera en base en los ejemplos 1 a 3: TABLA 4 En esta tabla: Eta es la eficiencia en quantum del panel fotovoltaico, definido como el producto FFxJscxVoc; FF es el factor de llenado; Jsc es la corriente en corto circuito; Voc es el voltaje de circuito abierto; Rs es la resistencia en serie; y Rsh es la resistencia en derivación, o resistencia en corto circuito.

De esta manera, es posible observar que la presencia de la capa 166 terminal del óxido de zinc y estaño mixto (la cual es más precisamente para estos tres ejemplos elaborada de estanato de zinc, que tiene la fórmula Zn2Sn04) , en el caso del ejemplo 3, sirve para obtener valores similares a aquellos obtenidos con el ejemplo 2 mientras que el espesor de la capa de óxido conductora basada en óxido de zinc se reduce a la mitad en el caso del ejemplo 3.

SEGUNDA SERIE DE EJEMPLOS - TCC La tabla 5 a continuación resume. los espesores de las capas de estos recubrimientos de electrodo para los ejemplos 4 a 10: TABLA 5 Ej . 4 Ej . 5 Ej . 6 Ej. 7 Ej . 8 Ej . 9 66: SnZnO - - - - 5 10 65: ZnO:Al 135 - 135 120 130 120 62: SnZnO - 120 5 20 5 10 50: Ti 1 1 1 1 1 1 40: Ag 7 7 7 7 7 7 26: ZnO:Al 7 7 7 7 7 7 24: SnZnO 7 7 7 7 7 7 22: Si3N4:Al 30 30 30 30 30 30 estructura de los apilados es como sigue: opcionalmente una capa antirreflejante la cual es una capa de barrera para los metales alcalinos de sustrato y la cual es un capa dieléctrica basada en nitruro de silicio con impurezas de hasta aproximadamente 8% con aluminio, SÍ3N4:A1, con índice n = 1.99; una capa 24 antirreflejante la cual es una capa alisada basada en un óxido de zinc y estaño mixto que tiene la fórmula Sn0(5Zn0,5O, y es un dieléctrico, con un índice n = 1.99; una capa 26 antirreflej ante la cual es una capa de humedecimiento basada en óxido de zinc con impurezas de aproximadamente 2% de aluminio ZnO:Al, y es un dieléctrico con un índice n = 1.96; opcionalmente una capa bloqueadora subyacente (no mostrada en la figura 2), por ejemplo basada en Ti o basada en una aleación de NiCr, se puede colocar directamente debajo de la capa 40 funcional, pero no se proporciona aquí; este recubrimiento generalmente se requiere en ausencia de una capa 26 de humedecimiento, pero no es necesariamente indispensable; - la capa 40 funcional única, de plata, de esta manera se coloca aquí directamente sobre el recubrimiento 26 de humedecimiento; un recubrimiento 50 bloqueador superpuesto basado en Ti, o el cual se puede basar en una aleación de NiCr, colocado directamente sobre la capa 40 funcional; esta recubrimiento se coloca en forma de metal pero puede presentar oxidación parcial en el panel fotovoltaico; una capa 62 antirreflej ante la cual es una capa de absorción basada en óxido de zinc y estaño mixto, que tiene la fórmula Sn0,5Z 0,5O, que tiene una resistividad de aproximadamente 200 O. cm, con un índice n = 1.99; opcionalmente una capa 65 antirreflej ante la cual es un dieléctrico, basada en óxido de zinc, con un índice n = 1.96, que tiene una resistividad de aproximadamente 0.01 O. cm, esta capa se deposita aquí a partir del objetivo cerámico directamente sobre el recubrimiento 50 de bloqueo; después opcionalmente una capa 66 antirreflej ante que es una capa de absorción basada en óxido de zinc y estaño mixto, que tiene la fórmula SncsZno^O, que tiene una resistividad de aproximadamente 200 O. cm, con un índice n = 1.99.

Debe observarse que las capas basadas en óxido de zinc y estaño mixto en su totalidad de su espesor pueden tener, sobre sus espesores, relaciones Sn:Zn que pueden variar o porcentajes de agente de impurezas que pueden variar, de acuerdo con los objetivos utilizados para depositar estas capas y en particular cuando se utilizan varios objetivos de composiciones diferentes para depositar una capa.

Respecto a los ejemplos 1 a 3, estos seis recubrimientos de electrodos se depositan sobre un sustrato de vidrio transparente con el fin de constituir un lado frontal de un panel fotovoltaico, y después el recubrimiento fotovoltaico CdTe-CdS se deposita bajo las mismas condiciones que para los ejemplos 1 a 3 en el lado frontal del recubrimiento de electrodo TCO de estos ejemplos 1 a 3 y finalmente, un segundo recubrimiento de electrodo no transparente, basado en oro, se deposita para formar el electrodo del lado trasero del panel fotovoltaico, de la manera mostrada en la figura 2 (pero sin el sustrato 310 del lado trasero ni la capa de resina como se observa algunas veces) .

Las condiciones de deposición de estas capas se conocen por una persona experta en el ámbito debido a que se relacionan con la producción de apilados similares a los utilizados para aplicaciones de baja emisividad o control solar .

A este respecto, una persona experta en el ámbito puede referirse a las solicitudes de patentes EP 718 250, EP 847 965, EP 1 366 001, EP 1 412 300 o EP 722 913.

Se puede observar en particular que la estoiquiometria de la capa basada en óxido de zinc y estaño mixto sobre su espesor completo puede ser diferente del utilizado aquí; no obstante, parece preferible utilizar únicamente una amorfa o en cualquier caso una capa cristalina de manera incompleta y que aparece preferiblemente no utilizar una capa basada en estanato de zinc que tenga la composición exacta Zn2Sn04 (u opcionalmente con impurezas) debido a que este material puede tener una estructura cristalográfica particular la cual es incompatible con el objetivo de resistencia del tratamiento con calor que genera fuertes tensiones necesario por la presente invención.

Además, la capa basada en óxido de zinc y estaño mixto, cuando forma la totalidad del recubrimiento subyacente a la capa funcional o la capa final de ese recubrimiento, es decir, en estos dos casos, cuando está en contacto con el material fotovoltaico, sirve para producir una capa alisada, en particular cuando es no cristalina. Tal capa alisada es particularmente adecuada cuando el material fotovoltaico se basa en cadmio.

La tabla 6 a continuación muestra las características principales de los paneles fotovoltaicos producidos de esta manera en base en los ejemplos 4 a 10: TABLA 6 Los primeros cuatro valores de la parte superior de la tabla 6 se miden sobre el sustrato solo, no recubierto con material fotovoltaico y sin tratamiento con calor : R es la resistencia por cuadro del apilado, medido con una sonda de cuatro puntos; TL es la transmisión de luz en el intervalo visible, medida bajo iluminante D65; RL es la reflexión de luz en el intervalo visible, medido bajo el iluminante D65, lado del sustrato; Abs es la absorción de luz en el intervalo visible, medida bajo iluminante D65, lado del sustrato.

Los últimos seis valores inferiores en la tabla se miden como se ha indicado previamente para la primera serie de ejemplos, después de incorporación del recubrimiento de electrodo transparente como el lado frontal de un panel fotovoltaico .

No obstante, no se proporciona valor en esta segunda parte de la tabla para el ejemplo 4 incorporado en un panel fotovoltaico debido a que estos valores no son mensurables para este ejemplo. No se observa producción de electricidad.

Para intentar comprender los motivos para esto, se llevó a cabo un análisis TOF-SI S del ejemplo 4 que integra el panel fotovoltaico.

Los parámetros principales se resumen en la tabla siguiente : TABLA 7 La figura 5 muestra los resultados de este análisis con un tiempo T por segundo graficado en el eje de las abscisas y la corriente I graficada en el eje de las ordenadas medido para cada elemento (en unidades arbitrarias) .

El análisis se llevó a cabo desde el lado inferior del panel fotovoltaico, es decir, los picos de corriente de los elementos de la izquierda a la derecha en la figura 5 muestran la presencia de elementos respectivamente del electrodo del lado trasero, en el material fotovoltaico y en el electrodo del lado frontal.

Asi, el pico Cd en la parte media de la figura (triángulos blancos) ilustran la presencia de este elemento en el recubrimiento fotovoltaico.

Los picos de Zn (circuios blancos) y de Ag (estrellas negras) a la derecha de la figura muestran la presencia de estos elementos en el recubrimiento de electrodo de lado frontal.

No obstante, en esta figura, también se puede observar un pico de Ag a la izquierda de la figura.

Este pico es anormal debido a que ni el recubrimiento del electrodo del lado trasero ni el recubrimiento fotovoltaico comprenden plata.

Esto probablemente por lo tanto represente un desplazamiento de plata desde la capa 40 funcional del recubrimiento del electrodo de lado frontal a través del material fotovoltaico.

Este desplazamiento puede explicar el hecho de que el panel fotovoltaico y que incorpora el ejemplo 4 finalmente falle en producir electricidad; el recubrimiento del electrodo del lado frontal probablemente ya no es suficientemente conductor aunque el recubrimiento del electrodo, como se deposita normalmente comprende suficiente plata para permitir el paso de corriente.

Los ejemplos de acuerdo con la invención 5 a 9 sirven para obtener parámetros de panel fotovoltaicos sustancialmente idénticos a los obtenidos en el contexto del ejemplo 3 con el electrodo del lado frontal TCO.

En particular, se ha observado que: la eficiencia de quantum Eta es mejor que con TCO; el factor de llenado FF es mejor que con TCO; la corriente de corto circuito Jsc es tan buena como con TCO; el voltaje de circuito abierto Voc es tan bueno como con TCO; la resistencia en serie Rs es tan buena como con TCO, o incluso mejor (caso del ejemplo 5), y la resistencia de derivación Rsh algunas veces es tan buena como con TCO; algunas veces no tan buena (ejemplo 9) .

Se llevó a cabo el análisis TOF-SIMS del panel fotovoltaico que integra los ejemplos 5 y 9.

Los parámetros principales se resumen en la tabla : TABLA 8 Iones Energía Corriente Área (µ?? ) (keV) (nA) Deposición Cs+ 5 30 150x150 electrolítica Análisis Ga+ 15 Desconocido 30x30 Las figuras 6 y 7 muestran los resultados de estos dos análisis, respectivamente para el panel que incorpora el ejemplo 5 y para el panel que incorpora el ejemplo 9 con un tiempo T por segundo graficado en el eje de las abscisas y la corriente I graficada en el eje de las ordenadas medido para cada elemento (en unidades arbitrarias, pero comparables de un análisis a otro) .

Respecto al ejemplo 4, el análisis se llevó a cabo desde el lado inferior del panel fotovoltaico, es decir, los picos de corriente de los elementos de la izquierda a la derecha en la figura 6 y en la figura 7 muestran la presencia de elementos, respectivamente, en el electrodo del lado trasero, en el material fotovoltaico y en el electrodo del lado frontal.

A diferencia de lo que se observó en la figura 5, ya no hay ningún pico de plata en la parte izquierda de la figura 6 y de la figura 7.

El mecanismo de desplazamiento de plata desde la capa 40 funcional por lo tanto se evita por la presencia de la capa 62 basada en óxido de zinc y estaño mixto, y también probablemente, pero en un grado menor, por la presencia de la capa 66 basada en óxido de zinc y estaño mixto (ejemplo 9) .

Los perfiles de TOF-SI S de los ejemplos 6 a 8 sirven para producir exactamente las mismas observaciones que respectivamente para los ejemplos 5 y 9: ya no hay ningún pico de plata a la izquierda.

Para los ejemplos 5 a 9, debe observarse que el espesor óptico del recubrimiento 20 debajo de la capa funcional de metal es de aproximadamente 88 nm (= 30 ? 1.99 + 7 x 1.99 + 7 x 1.96) y que el espesor total de la capa basada en el óxido de zinc y estaño mezclado 62 ( + opcionalmente 66) por encima de la capa funcional de metal es aproximadamente: para el ejemplo 5: 240 nm (= 120 * 1.99) ; para el ejemplo 6: 10 nm (= 5 ? 1.99) ; para el ejemplo 7: 40 nm (= 20 1.99) ; para el ejemplo 8: 20 nm (= 5 1.99 + 5 1.99) ; para el ejemplo 9: 40 nm (= 10 1.99 + 10 ? 1.99) .

Para el ejemplo 5, la capa basada en óxido de zinc y estaño mixto 62 por lo tanto tiene un espesor óptico igual a 2.7 veces el espesor óptico del recubrimiento 20 antirreflejante y para los ejemplos 6 a 9, el total de una o varias de las capas basadas en óxido de zinc y estaño mixto 62 (+ 66) presente y un espesor óptico de entre 0.1 y 0.45 veces espesor óptico del recubrimiento 20 antirreflejante .

Para el ejemplo 10, el espesor óptico del recubrimiento 20 por debajo de la capa funcional metálica es de aproximadamente 60 nm {= 20 ? 1.99 + 5 * 1.99 + 5 * 1.96) y el espesor total de la capa basada en óxido de zinc y estaño mixto 62 por encima de la capa funcional metálica es de aproximadamente 219 nm (= 110 ? 1.99). Para el o ejemplo 10, la capa basada en óxido de zinc y estaño mixto 62 por lo tanto tiene un espesor óptico igual a 3.65 veces el espesor óptico del recubrimiento 20 antirreflej ante . - Además, para estos ejemplos 6 a 9, el total de una o varias de las capas basadas en óxido de zinc y estaño 5 mixto 62 (+ 66) representa entre 3.8% y 16.9% del espesor óptico del recubrimiento 60 antirreflej ante .

Además, es ventajoso observar que los apilados de capas delgadas que forman el recubrimiento de electrodo en el contexto de la invención no necesariamente tienen una o transparencia muy alta en términos absolutos.

De esta manera, en el caso del ejemplo 5, la transmisión de luz en el intervalo visible del sustrato recubierto únicamente con el apilado que forma el recubrimiento de electrodo y sin el material fotovoltaico 5 es de aproximadamente 72% antes de cualquier tratamiento con calor.

Los apilados de las capas delgadas que forman el recubrimiento de electrodo de acuerdo con la invención pueden experimentar etapas de grabado habitualmente aplicadas a las celdas con el fin de integrarlas en paneles fotovoltaicos .

La presente invención se ha descrito en lo anterior como un ejemplo. Se entiende que una persona experta en el ámbito es capaz de obtener diferentes variantes de la invención mientras permanece dentro del alcance de la patente como se define por las reivindicaciones .

Claims (19)

REIVINDICACIONES

1. Panel fotovoltaico que contiene un material fotovoltaico absorbente, particularmente basado en cadmio, el panel comprende un sustrato del lado frontal, particularmente un sustrato de vidrio transparente que comprende, sobre una superficie principal, un recubrimiento de electrodo transparente que consiste de un apilado de capas delgadas que comprenden por lo menos una capa funcional de metal, particularmente basada en plata, y por lo menos dos recubrimientos antirreflejantes, cada uno de los recubrimientos antirreflej antes comprende por lo menos una capa antirreflejante, la capa funcional se coloca entre los dos recubrimientos antirreflejantes, caracterizado porque el recubrimiento antirreflej ante se coloca por encima de la capa funcional de metal opuesta al sustrato que comprende una capa antirreflej ante única, en base en el óxido de zinc y estaño mezclado sobre su espesor completo, esta capa antirreflejante se basa en óxido de zinc y estaño mezclados que tienen un espesor óptico de entre 1.5 y 4.5 veces, inclusive, incluso entre 1.5 y 3 veces, inclusive los espesores ópticos del recubrimiento antirreflej ante colocados por debajo de la capa funcional de metal.

2. Panel fotovoltaico que contiene un material fotovoltaico absorbente, particularmente basado en cadmio, el panel comprende un sustrato del lado frontal, particularmente un sustrato de vidrio transparente que comprende, sobre una superficie principal, un recubrimiento de electrodo transparente que consiste de un apilado de capas delgadas que comprenden por lo menos una capa funcional de metal, particularmente basada en plata y por lo menos dos recubrimientos antirreflejantes, los recubrimientos antirreflejantes comprenden cada uno por lo menos una capa antirreflejante, la capa funcional se coloca entre los dos recubrimientos antirreflejantes, caracterizado porque el recubrimiento antirreflej ante colocado por encima de la capa funcional de metal opuesta al sustrato comprende por lo menos dos capas antirreflejantes que incluyen, por una parte, una capa antirreflejante la cual es más cercana a la capa funcional y se basa en óxido de estaño y zinc mixto sobre todo su espesor y, por la otra, una capa antirreflejante la cual adicionalmente es de la capa funcional y no se basa en óxido de zinc y estaño mixto sobre todo su espesor, una o varias de las capas antirreflej antes basadas en óxido de zinc y estaño mixto sobre todo su espesor, esta capa antirreflejante basada en óxido de zinc y estaño mixto tiene un espesor óptico de entre 0.1 y 6 veces, o incluso 0.2 y 4 veces inclusive, el espesor óptico del recubrimiento antirreflej ante colocado debajo de la capa funcional metálica.

3. Panel fotovoltaico como se describe en la reivindicación 2, caracterizado porque la capa antirreflejante la cual no se basa en óxido de zinc y estaño mixto sobre todo su espesor se basa en óxido de zinc sobre su espesor completo.

4. Panel fotovoltaico como se describe en cualquiera de la reivindicación 2 ó 3, caracterizado porque las capas antirreflejantes, basadas en óxido de zinc y estaño mixtos sobre todo su espesor, tiene un espesor óptico total que representa entre 2 y 50% del espesor óptico del recubrimiento antirreflejante más alejado del sustrato y particularmente un espesor óptico que representa entre 3 y 30% del espesor óptico del recubrimiento antirreflejante más alejado del sustrato.

5. Panel fotovoltaico como se describe en cualquiera de la reivindicación 2 ó 3, caracterizado porque una o varias de las capas antirreflejantes, basadas en óxido de zinc y estaño mixto sobre todo su espesor, tiene un espesor óptico total que represente entre 50 y 95% del espesor óptico del recubrimiento antirreflejante más alejado del sustrato y particularmente un espesor óptico que representa entre 70 y 90% del espesor óptico del recubrimiento antirreflej ante más alejado del sustrato.

6. Panel fotovoltaico como se describe en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque la capa antirreflejante, basada en óxido de zinc y estaño mixto sobre todo el espesor, tiene una resistividad p entre 2 x 10-4 Q.cm y 105 Q.cm.

7. Panel fotovoltaico como se describe en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque el recubrimiento antirreflej ante colocado por encima de la capa funcional de metal tiene un espesor óptico de entre 0.4 y 0.6 veces la longitud de onda de absorción máxima ?? del material fotovoltaico inclusive, y preferiblemente el recubrimiento antirreflej ante colocado por encima de la capa funcional de metal tiene un espesor óptico de entre 0.4 y 0.6 veces la longitud de onda máxima ?? del producto del espectro de absorción del material fotovoltaico y el espectro solar, inclusive.

8. Panel fotovoltaico como se describe en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque el recubrimiento antirrefle ante colocado por encima de la capa funcional de metal tiene un espesor óptico de entre 0.075 y 0.175 veces la longitud de onda de absorción máxima ?? del material fotovoltaico inclusive, y preferiblemente el recubrimiento antirreflej ante colocado debajo de la capa funcional de metal tiene un espesor óptico de entre 0.075 y 0.175 veces la longitud de onda máxima ?? del producto del espectro de absorción del material fotovoltaico y el espectro solar, inclusive.

9. Panel fotovoltaico como se describe en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque el sustrato comprende, bajo el recubrimiento de electrodo, una capa antirreflejante base que tiene un índice de refracción bajo ni5 cercano al del sustrato, la capa antirreflejante base preferiblemente se basa en dióxido de silicio o se basa en óxido de aluminio o se basa en una mezcla de ambos, la capa antirrefle ante base preferiblemente tiene un espesor físico de entre 10 y 300 nm.

10. Panel fotovoltaico como se describe en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque la capa funcional se deposita por encima de la capa de humedecimiento en base en el óxido, particularmente basada en óxido de zinc, opcionalmente con impurezas.

11. Panel fotovoltaico como se describe en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque la capa funcional se coloca directamente sobre por lo menos un recubrimiento de bloqueo subyacente y/o directamente debajo de por lo menos un recubrimiento de bloqueo superpuesto.

12. Panel fotovoltaico como se describe en la reivindicación 11, caracterizado porque por lo menos un recubrimiento de bloqueo se basa en Ni o en Ti o se basa en una aleación basada en Ni, particularmente basada en una aleación de NiCr.

13. Panel fotovoltaico como se describe en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizado porque el recubrimiento bajo la capa funcional de metal hacia el sustrato comprende una capa basada en óxido mixto, y particularmente basada en óxido de zinc y estaño mixto o en óxido de indio y estaño mixto {ITO) .

14. Panel fotovoltaico como se describe en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, caracterizado porque el recubrimiento bajo la capa funcional de metal hacia el sustrato y/o el recubrimiento por encima de la capa funcional de metal comprende una capa con un índice de refracción muy alto, particularmente mayor que o igual a 2.35, similar, por ejemplo, a una capa basada en dióxido de titanio.

15. Panel fotovoltaico como se describe en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14, caracterizado porque el recubrimiento de electrodo consiste de un apilado para vidriado arquitectónico, particularmente un apilado "atemperable" para vidriado arquitectónico o un apilado "para ser atemperado" y en particular un apilado de baja emisividad, particularmente un apilado de baja emisividad "atemperable" o un apilado "para ser atemperado".

16. Sustrato recubierto con un apilado de capas delgadas para un panel fotovoltaico de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 15, particularmente sustrato para vidriado arquitectónico, particularmente un apilado "atemperable" para vidriado arquitectónico o un apilado "que va a ser atemperado" y en particular un apilado de baja emisividad, particularmente un apilado de baja emisividad "atemperable" o un apilado tal "para ser atemperado" .

17. Sustrato como se describe en la reivindicación 16, caracterizado porque comprende un recubrimiento basado en material fotovoltaico por encima del recubrimiento de electrodo opuesto al sustrato del lado frontal .

18. Uso de un sustrato recubierto con un apilado de capas delgadas para preparar un sustrato del lado frontal de un panel fotovoltaico de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 15.

19. Uso de acuerdo con la reivindicación 18, en el cual el sustrato que comprende el recubrimiento de electrodo es un sustrato para vidriado arquitectónico, particularmente un apilado "atemperable" para vidriado arquitectónico o un apilado "para ser atemperado" y en particular un apilado de baja emisividad, particularmente un apilado de baja emisividad "atemperable" o un apilado "para ser atemperado".