RU2404485C2 - Стеклянный компонент солнечного элемента, имеющий оптимизирующее светопропускание покрытие, и способ его изготовления - Google Patents

Стеклянный компонент солнечного элемента, имеющий оптимизирующее светопропускание покрытие, и способ его изготовления Download PDF

Info

Publication number
RU2404485C2
RU2404485C2 RU2008111986/28A RU2008111986A RU2404485C2 RU 2404485 C2 RU2404485 C2 RU 2404485C2 RU 2008111986/28 A RU2008111986/28 A RU 2008111986/28A RU 2008111986 A RU2008111986 A RU 2008111986A RU 2404485 C2 RU2404485 C2 RU 2404485C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
layer
product according
metal oxide
light transmission
refractive index
Prior art date
Application number
RU2008111986/28A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2008111986A (ru
RU2404485C9 (ru
Inventor
Дуглас М. НЕЛСОН (US)
Дуглас М. НЕЛСОН
Гэри НИКОЛ (GB)
Гэри НИКОЛ
Срикант ВАРАНАСИ (US)
Срикант ВАРАНАСИ
Original Assignee
Пилкингтон Груп Лимитед
Пилкингтон Норт Америка, Инк. Э Делавер Корпорейшн
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 Пилкингтон Груп Лимитед, Пилкингтон Норт Америка, Инк. Э Делавер Корпорейшн filed Critical Пилкингтон Груп Лимитед
Publication of RU2008111986A publication Critical patent/RU2008111986A/ru
Publication of RU2404485C2 publication Critical patent/RU2404485C2/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2404485C9 publication Critical patent/RU2404485C9/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
    • C03C17/00—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating
    • C03C17/34—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions
    • C03C17/36—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions at least one coating being a metal
    • 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
    • H01L31/0216—Coatings
    • H01L31/02161—Coatings for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
    • H01L31/02167—Coatings for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells
    • H01L31/02168—Coatings for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells the coatings being antireflective or having enhancing optical properties for the solar cells
    • 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
    • H01L31/0376—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 amorphous semiconductors
    • H01L31/03762—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 amorphous semiconductors including only elements of Group IV of the Periodic Table
    • 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
    • H01L31/04—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 adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • 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
    • Y02E10/548—Amorphous silicon 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
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/12—All metal or with adjacent metals
    • Y10T428/12493—Composite; i.e., plural, adjacent, spatially distinct metal components [e.g., layers, joint, etc.]
    • Y10T428/12535—Composite; i.e., plural, adjacent, spatially distinct metal components [e.g., layers, joint, etc.] with additional, spatially distinct nonmetal component
    • Y10T428/12597—Noncrystalline silica or noncrystalline plural-oxide component [e.g., glass, etc.]
    • Y10T428/12604—Film [e.g., glaze, etc.]
    • 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
    • Y10T428/26—Web or sheet containing structurally defined element or component, the element or component having a specified physical dimension
    • Y10T428/263—Coating layer not in excess of 5 mils thick or equivalent
    • Y10T428/264—Up to 3 mils
    • Y10T428/265—1 mil or less

Landscapes

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

Abstract

Изделие с покрытием, пригодное для использования в качестве компонента солнечного элемента, содержащее прозрачную диэлектрическую подложку, прозрачный электропроводящий слой оксида металла, нанесенный на диэлектрическую подложку и имеющий коэффициент преломления менее 2,0, оптимизирующий светопропускание промежуточный слой, нанесенный поверх проводящего слоя оксида металла и имеющий коэффициент преломления от 2,3 до 3,5, и слой кремния, нанесенный на оптимизирующий светопропускание промежуточный слой и имеющий коэффициент преломления по меньшей мере 4,5. Также предложены способ изготовления изделия с покрытием, пригодного для использования в качестве компонента солнечного элемента, и прозрачное стеклянное изделие с покрытием, пригодное для использования в качестве компонента солнечного элемента. Изобретение обеспечивает возможность повысить КПД солнечных элементов и конкурентоспособность в отношении стоимости генерируемой электрической энергии по сравнению с традиционными средствами за счет создания структуры солнечного элемента, сочетающей высокую электропроводность с хорошей прозрачностью для солнечного излучения. 3 н. и 19 з.п. ф-лы, 4 табл.

Description

Предпосылки создания изобретения
Солнечные элементы на основе аморфного кремния находят широкое применение, начиная от бытовых приборов, например электронных калькуляторов и часов, и кончая источниками электроснабжения. Обычно солнечные элементы на основе аморфного кремния имеют многослойную структуру, включающую стеклянную пластину подложки, прозрачную проводящую пленку, пленку аморфного кремния, пленку металлического электрода. Солнечный свет, падающий на такой солнечный элемент, проходит со стороны стеклянной пластины подложки сквозь прозрачную проводящую пленку и попадает в пленку аморфного кремния. Таким образом, для получения хороших характеристик стеклянная пластина подложки и прозрачная проводящая пленка должны обладать высоким пропусканием.
Подобные солнечные элементы, при использовании их в качестве источников электроснабжения, должны обладать большой площадью поверхности, освещаемой Солнцем. Поэтому в таких солнечных элементах в качестве пластины подложки часто используется недорогое известково-натриевое стекло, содержащее щелочь, получаемое посредством флоат-процесса (получение листового стекла на расплаве металла). Для предотвращения миграции щелочных ионов из стекла в другие компоненты многослойной структуры слоистой пленки солнечного элемента в качестве барьерной пленки часто используется тонкая пленка SiO2 (оксид кремния). В солнечных элементах, используемых в качестве источников электроснабжения, также часто используются наносимые химическим осаждением из газовой (газовой) фазы (ХОГФ) пленки SnO2, относительно недорогие и хорошо подходящие для массового производства. Эти пленки обладают более высокой адгезией по сравнению с SnO2 пленками, наносимыми металлизацией распылением или вакуумным осаждением из газовой фазы.
В солнечных элементах на основе аморфного кремния, предназначенных для источников электроснабжения, важно, чтобы прозрачная проводящая пленка обладала пониженным электрическим сопротивлением, поскольку такие элементы имеют панели большой площади. В частности, в относительно недорогой прозрачной проводящей пленке из SnO2 общее пониженное электрическое сопротивление достигается легированием SnO2 соответствующими примесями и повышением толщины покрытия SnO2.
Стеклянные подложки, образованные пластиной из известково-натриевого стекла и двухслойным покрытием, сформированным последовательным нанесением сплошной барьерной пленки SiO2 для защиты от щелочи и прозрачной проводящей пленки SnO2 (в таком порядке), подвергались воздействию атмосферы с высокой температурой и влажностью (например, 100% относительной влажности при 80°С). В результате испытаний было установлено, что на прозрачных проводящих пленках с толщиной 6000 Å или более образовались тончайшие трещины, препятствующие протеканию электрического тока.
Краткое изложение сущности изобретения
В настоящем изобретении предлагается стеклянное изделие с покрытием, подходящее в качестве компонента солнечного элемента, в частности солнечного элемента на основе аморфного кремния.
Предлагаемое в настоящем изобретении стеклянное изделие с покрытием содержит прозрачную диэлектрическую подложку с нанесенным на нее прозрачным электропроводящим слоем оксида металла. Коэффициент преломления электропроводящего слоя оксида металла составляет менее 2,0. На проводящий слой оксида металла для оптимизации светопропускания наносится промежуточный слой, коэффициент преломления которого составляет 2,3-3,5. Затем поверх оптимизирующего светопропускание промежуточного слоя наносится слой кремния, коэффициент преломления которого составляет по меньшей мере 4,5. При необходимости, перед нанесением прозрачного электропроводящего слоя оксида металла может быть нанесена одно-двухслойная цветоизбирательная пленка.
Различные слои слоистой пленки могут быть нанесены любым подходящим способом, в предпочтительном варианте, в ходе непрерывного флоат-процесса изготовления стекла, а в наиболее предпочтительном варианте, в ходе этого процесса посредством химического осаждения из газовой фазы при атмосферном давлении.
Подробное описание предпочтительных вариантов осуществления
Задача многих разработчиков солнечных элементов состояла в повышении КПД этих солнечных элементов при преобразовании солнечного излучения в электрическую энергию и обеспечении их конкурентоспособности в отношении стоимости генерируемой электрической энергии по сравнению с традиционными средствами.
Одной из задач, с которой приходилось сталкиваться на этом пути, являлось создание структуры, сочетающей высокую электропроводность с хорошей прозрачностью для солнечного излучения. Эта задача может быть решена посредством использования слоистой пленки, обладающей, наряду с другими свойствами, относительно толстым электропроводящим слоем оксида металла. Недостаток этого варианта, как уже отмечалось выше, состоит в тенденции растрескивания проводящего слоя оксида металла, что может препятствовать протеканию электрического тока. При более толстых проводящих слоях оксида металла, например, порядка 6000-10000 Å, также снижается способность проникновения сквозь проводящий слой оксида металла солнечного излучения для его преобразования в электрическую энергию. Ранее считалось предпочтительным использование более толстых проводящих металлических слоев, как обладающих более шероховатой поверхностью и хорошей электропроводностью.
В стеклянном изделии с покрытием, в соответствии с настоящим изобретением, используется оптическая интерференция и различные иные средства тонкопленочных технологий для создания оптимизирующего светопропускание промежуточного слоя с выбором коэффициентов преломления в соответствующем интервале, чем обеспечивается компромисс между поглощением и отражением солнечной энергии и возможность использования более тонкого проводящего слоя оксида металла. При этом в солнечный элемент проникает больше солнечного излучения, которое, благодаря этому, более эффективно используется. Как показывает расчет, при использовании стеклянного изделия с покрытием в соответствии с настоящим изобретением, может быть достигнуто значительное повышение эффективности солнечного элемента.
В настоящем изобретении используется прозрачная диэлектрическая подложка, например, из известково-натриевого стекла, хотя могут быть использованы и другие прозрачные стекла, желательно, полученные в ходе флоат-процесса.
На материал подложки наносится подходящая пленка оксида металла, электропроводность которой обеспечивается соответствующим легированием. Предпочтительным оксидом металла является оксид олова, желательно, легированный фтором. При использовании оксида олова предпочтительная толщина пленки составляет порядка 3000-7500 Å. Коэффициент преломления проводящего слоя оксида металла должен быть менее 2,0 для его правильной работы в составе всей слоистой пленки.
В настоящем изобретении оптимизирующий светопропускание промежуточный слой наносится поверх электропроводящего слоя оксида металла. К материалам, пригодным для создания оптимизирующего светопропускание промежуточного слоя, относятся ТiO2 и другие подходящие достехиометрические оксиды металлов. Сам по себе оптимизирующий светопропускание промежуточный слой не должен иметь большую толщину. Установлено, что для этого слоя достаточно толщины 300-600 Å, при этом предпочтительной толщиной является 450-500 Å. Для обеспечения совместимости с другими слоями в слоистой пленке в предпочтительном варианте осуществления коэффициент преломления оптимизирующего светопропускание промежуточного слоя должен составлять от 2,3 до 3,5. В наиболее предпочтительном варианте осуществления коэффициент преломления оптимизирующего светопропускание промежуточного слоя составляет 2,5-3,0.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения, когда предложенное в изобретении стеклянное изделие с покрытием используется как составная часть солнечного элемента на основе аморфного кремния, слой кремния наносится поверх слоя, оптимизирующего светопропускание. Коэффициент преломления слоя кремния составляет по меньшей мере 4,5, в предпочтительном варианте выполнения по меньшей мере 5,0.
В некоторых применениях требуется дальнейшее подавление радужной окраски, возникающей при отражении света от стеклянной подложки с пленочным покрытием или прохождении света сквозь нее. В контексте настоящего изобретения может быть использована любая подходящая цветоизбирательная однослойная или многослойная слоистая пленка, включая одиночный слой оксида металла, слой оксида металла и слой двуокиси кремния, либо слой покрытия с плавно меняющимися свойствами.
В предпочтительном варианте осуществления слой оксида металла и слой двуокиси кремния совместно образуют отличную цветоизбирательную слоистую пленку, известную, например, из US 4377613 и US 4419386, выданных Гордону (Gordon) и включенных в настоящее описание посредством ссылки. Цветоизбирательная слоистая пленка нанесена на материал подложки перед нанесением электропроводящего слоя оксида металла. Толщина цветоизбирательной слоистой пленки относительно невелика, толщина слоя оксида олова составляет 250-600 Å, а толщина слоя двуокиси кремния составляет 250-350 Å.
Как будет показано, толщина различных слоев в слоистой пленке стеклянного изделия с покрытием, согласно изобретению, не обязательно должна иметь какое-либо конкретное значение, а может находиться в относительно широком интервале. При этом условии толщины пленок могут быть оптимизированы с точки зрения достижения наилучших свойств и характеристик слоистой пленки в целом.
Слои стеклянного изделия с покрытием, предложенного в настоящем изобретении, могут быть нанесены на материал диэлектрической подложки любым подходящим способом, но предпочтительным способом является химическое осаждение из газовой фазы при атмосферном давлении. Другие способы нанесения оксидов металлов путем химического осаждения из газовой фазы описаны, например, в US 5698262, 5773086 и 6238738, каждый из которых включен в настоящее описание посредством ссылки.
Для осуществления предпочтительного способа нанесения пленки температура газовой смеси, подводимой в окрестности плоской стеклянной подложки, предназначенной для покрытия, поддерживается ниже температуры реакции формирования наносимого материала, а температура подложки превышает температуру реакции реагентов. Затем в паровое пространство непосредственно над подложкой вводится газовая смесь-предшественник. Тепло от подложки поднимает температуру газа-предшественника выше температуры термического разложения соединений веществ-предшественников.
Высокие скорости нанесения важны с практической точки зрения при нанесении покрытий на подложки в рамках процесса изготовления. Это особенно справедливо для непрерывного флоат-процесса изготовления стекла, где стеклянная линия движется с определенной скоростью конвейера и где требуется определенная толщина покрытия.
Оборудование для флоат-процесса изготовления стекла может быть использовано в качестве средства для осуществления способа, предложенного в настоящем изобретении. Ниже приводится описание конкретного примера оборудования для флоат-процесса изготовления стекла. В частности, в установке флоат-процесса изготовления стекла из плавильной печи расплавленное стекло по каналу подается во флоат-ванну, где в соответствии с хорошо известным флоат-процессом формируется непрерывная стеклянная лента. Стеклянная лента выходит из ванны через примыкающие к ванне лер (печь отжига стекла) и отсек охлаждения. Непрерывная стеклянная лента служит подложкой, на которую в соответствии с настоящим изобретением наносится требуемое покрытие.
Флоат-ванна включает нижнюю секцию, в которой находится ванна расплава олова, верхняя стенка, расположенные напротив друг друга боковые стенки и торцевые стенки. Верхняя стенка, боковые стенки и торцевые стенки в совокупности определяют камеру, в которой, для предотвращения окисления расплавленного олова, поддерживается неокисляющая газовая среда.
Кроме того, в флоат-ванне расположены устройства распределения газа. Устройства распределения газа в флоат-ванне могут использоваться для нанесения дополнительных покрытий на подложку перед нанесением покрытия оксида металла в соответствии с настоящим изобретением. Дополнительные покрытия могут включать кремний и диоксид кремния.
В процессе работы установки расплавленное стекло протекает по каналу через регулирующую жаропрочную заслонку вниз на поверхность ванны расплава олова управляемым потоком. На поверхности ванны расплава олова расплавленное стекло растекается в стороны под влиянием тяготения и сил поверхностного натяжения, а также определенного механического фактора, и движется вдоль ванны, образуя ленту. Лента извлекается по отрывным валкам, после чего по параллельным с ними валкам проходит сквозь лер и отсек охлаждения. Нанесение предложенного в настоящем изобретении покрытия может производиться во флоат-ванне либо далее по конвейеру, например, между флоат-ванной и лером, либо в лере.
В камере ванны поддерживается подходящая неокисляющая газовая среда, в основном, содержащая азот или смесь азота с водородом, для предотвращения окисления расплавленного олова. Эта газовая среда поступает по трубопроводам, соединенным с распределительным коллектором. Скорость введения неокисляющего газа достаточна для восполнения его естественной убыли и для поддержания небольшого избыточного давления, порядка 0,001-0,01 атмосферы, относительно давления окружающей среды для предотвращения проникновения в камеру атмосферного воздуха. Для использования в настоящем изобретении указанный интервал давлений может считаться попадающим в область нормального атмосферного давления. Тепло для поддержания требуемого температурного режима в ванне расплава олова и камере может обеспечиваться радиационными излучателями, расположенными внутри камеры. Газовая среда внутри лера обычно представляет собой атмосферный воздух, поскольку отсек охлаждения не изолирован и стеклянная лента открыта атмосферным воздействиям. В отсеке охлаждения атмосферный воздух может направляться на стеклянную ленту, например, вентилятором. Нагреватели могут быть также установлены внутри лера для обеспечения постепенного понижения температуры стеклянной ленты согласно заданному закону, по мере ее прохождения сквозь лер.
Устройства распределения газа обычно располагаются во флоат-ванне для нанесения на подложку из стеклянной ленты различных покрытий, но могут также располагаться и за пределами флоат-ванны, далее по ходу движения ленты. Устройство распределения газа является одним из видов реакторов, которые могут быть использованы при осуществлении процесса в соответствии с настоящим изобретением.
Обычной конфигурацией устройств распределения, подходящих для получения материалов-предшественников, согласно настоящему изобретению является вогнутая конструкция в виде желоба, ограниченного разнесенными внутренней и наружной стенками, и образующая по меньшей мере две замкнутые полости. По замкнутым полостям циркулирует подходящая теплообменная среда для поддержания требуемой температуры устройств распределения газа. Предпочтительный вариант осуществления устройства распределения газа раскрыт в US 4504526, выданном Хоферу (Hofer) и др., который включен в настоящее описание посредством ссылки.
Газовая смесь-предшественник подается по питающему трубопроводу, имеющему жидкостное охлаждение. Питающий трубопровод проходит вдоль устройства распределения и выпускает газ по ответвлениям, распределенным вдоль питающего трубопровода. Питающий трубопровод идет к нагнетательной камере внутри коллектора, расположенного на конструкции. Газы-предшественники, прошедшие в ответвления, выходят из нагнетательной камеры через проход к напылительной камере, образующей паровое пространство, открывающееся на стекло, где они протекают вдоль поверхности стекла.
Внутри нагнетательной камеры могут находиться отражательные перегородки для выравнивания потока материалов-предшественников вдоль распределительного устройства для обеспечения подачи материалов на стекло ровным, ламинарным, однородным потоком по всей длине распределительного устройства. Отработавшие материалы-предшественники собираются и выводятся через выпускные камеры по краям распределительного устройства.
Распределительные устройства различной формы, известные из уровня техники и используемые в химическом осаждении из газовой фазы, пригодны для настоящего изобретения.
В одной из таких альтернативных конфигураций распределительного устройства газовая смесь-предшественник вводится через питающий трубопровод, где он охлаждается охлаждающей жидкостью, циркулирующей по каналам охлаждения. Газовый питающий трубопровод выходит сквозь вытянутое отверстие в дроссель газового потока.
Дроссель газового потока содержит большое число металлических полос, волнисто гофрированных вдоль и установленных вертикально поджатыми друг к другу вдоль длины распределительного устройства. Смежные гофрированные металлические полосы расставлены "в противофазе", образуя между ними большое число вертикальных каналов. Эти вертикальные каналы имеют небольшую площадь поперечного сечения по сравнению с площадью поперечного сечения питающего трубопровода, поэтому газ выходит из дросселя газового потока с приблизительно одинаковым давлением по длине распределительного устройства.
Газ для создания покрытия выходит из дросселя газового потока во впускную сторону направляющего канала, имеющего существенно U-образную форму и, в целом, содержащего впускную ветвь, напылительную камеру, которая открывается на покрываемую горячую стеклянную подложку, и выпускную ветвь, посредством которой использованный для создания покрытия газ отводится от стекла. Скругленная форма краев брусков, образующих канал, через который выходит использующийся для покрытия газ, способствует созданию однородного ламинарного потока газа параллельно вдоль поверхности стекла, на которую наносится покрытие.
Примеры
Описанные ниже примеры, предположительно представляющие предпочтительные варианты осуществления изобретения, представлены только в целях иллюстрации и лучшего раскрытия изобретения и не должны восприниматься как ограничивающие изобретение.
Примеры, приведенные в таблицах 1-4, являются результатом компьютерного моделирования различных конфигураций слоистой пленки стеклянного изделия с покрытием, предложенного в настоящем изобретении, а также конфигураций слоистых пленок, не попадающих в область притязаний настоящего изобретения, которые могут служить хорошей основой для сопоставления с настоящим изобретением.
Приведенные в таблицах примерах 1-16 термины имеют следующее значение:
Rg обозначает коэффициент отражения, в процентах, видимого света от основной поверхности стеклянного листа, в отсутствие нанесенных тонкопленочных покрытий.
Rg(a*) и Rg(b*) определяют цветовые характеристики света, отраженного от непокрытой поверхности стеклянного листа, согласно, соответственно координатам а* и b* цветового пространства CIELAB.
ABS обозначает, в процентах, часть видимого света, поглощаемого одной или более тонкими пленками, нанесенными на покрытом стеклянном листе.
Т обозначает, в процентах, часть видимого света, поглощаемого солнечным элементом на существенно аморфном кремнии, которая может быть преобразована в электрическую энергию.
В частности, примеры 1-4 относятся к области притязаний настоящего изобретения. Примеры 1-4 можно сравнить с примерами 5-8, причем в слоистой пленке в примерах 1-4 согласно настоящему изобретению используется слой кремния толщиной 5000 Å, что является характерным для солнечного элемента с, в основном, аморфным кремнием. Как будет показано, отражение (Rg) со стороны стекла структуры исследованной модели (примеры 1-4) очень невелико, составляя 5,2-8,0%. Столь низкое отражение позволяет довести до максимума количество солнечного излучения, захваченного структурой солнечного элемента, которое может быть использовано для преобразования в электрическую энергию.
Также следует отметить, что в примерах 1-8 используются структуры для подавления радужного эффекта при отражении. Среди приведенных примеров в примерах 2 и 3, отличающихся более тонкими слоями нелегированного SnO2 (250 Å и 600 Å), достигнут минимальный Rg. Примеры 2 и 3 также отличаются в отношении толщины слоев легированного SnО2. В модели в этих примерах в качестве легирующей примеси выбран фтор. Несмотря на разницу в толщине слоя SnO2:F, составляющую 2000 Å, предсказанная разница в величине Rg очень невелика.
Приведенные для сравнения примеры 5-8 показывают, как взаимодействие слоя аморфного кремния с промежуточным слоем, оптимизирующим пропускание, снижает потери света из-за отражения и повышает светопропускание/поглощение. Величина Rg в примерах 5-8 примерно на 20% выше, чем в примерах 1-4.
Примеры 9-12 и 13-16, в которых отсутствует оптимизирующий светопропускание промежуточный слой, могут служить базой для сравнения с примерами, где такой слой используется. Видно, особенно в примерах 13-16, нежелательное значительное увеличение Rg по сравнению с примерами 1-4. Действительно, величина Rg в примерах 13-16 в среднем более, чем вдвое выше величины Rg в примерах 1-4. Можно, таким образом, утверждать, что промежуточный слой TiO2, оптимизирующий светопропускание, оказывает значительное благоприятное действие по снижению отражения света. Поглощение света в примерах 1-4 составляет на 6-10% больше, чем в примерах 13-16, что значительно повышает эффективность солнечного элемента, в котором используется настоящее изобретение.
Таблица 1 - примеры 1-4
Пример 1 2 3 4
SnO2 600 250 250 600
SiO2 250 250 250 250
SnO2F 5300 5300 7300 7300
TiO2 450 500 500 500
Si 5000 5000 5000 5000
ABS 90,288 92,933 93,054 90,348
Т 1,72 1,79 1,73 1,69
Rg(a*) 6,55 7,048 6,656 3.662
Rg(b*) -10,411 -12,516 -11,727 -13,726
Rg 7,992 5,277 5,216 7,962
ABS (Si) 77,96 80,22 76,777 74,326
Таблица 1: примеры 1-4 иллюстрируют использование настоящего изобретения в качестве компонента солнечного элемента на основе аморфного кремния и результаты анализа его оптических характеристик.
Таблица 2 - примеры 5-8
Примеры 5 6 7 8
SnO2 600 250 250 600
SiO2 250 250 250 250
SnO2F 5300 5300 7300 7300
TiO2 450 500 500 500
Si        
ABS 12,328 12,711 16,277 16,022
Т 59,78 61,14 58,99 57.71
Rg(a*) -2,235 -4,59 -3,74 -0,74
Rg(b*) 1,231 2,0 2,0 -0,61
Rg 27,9 26,149 24,73 26,268
Таблица 2: примеры 5-8 показывают измеренные оптические характеристики настоящего изобретения с оптимизирующим светопропускание промежуточным слоем оксида олова, легированного фтором, но не в комбинации с покрытием из аморфного кремния.
Таблица 3 - примеры 9-12
Примеры 9 10 11 12
SnO2 250 600 250 600
SiO2 250 600 250 600
SnO2F 5300 5300 7300 7300
TiO2        
Si        
ABS 10,865 10,669 13,969 13,65
Т 77,9 75,77 75,19 72,86
Rg(a*) 0,20 -6,1 -1,57 -4,29
Rg(b*) -1,83 -8,55 -0,21 -2,97
Rg 11,33 13,57 10,85 13,49
Таблица 3: примеры 9-12 показывают оптические характеристики, получение которых можно ожидать без использования промежуточного слоя, оптимизирующего светопропускание.
Таблица 4 - примеры 13-16
Пример 13 14 15 16
SnO2 250 601 250 601
SiO2 250 250 250 250
SnO2F 5300 5300 7300 7300
TiO2        
Si 5000 5000 5000 5000
ABS 84,23 82,42 85,467 83,341
Т 1,61 1,54 1,55 1,5
Rf(a*) -1,015 -1,023 -1,018 -1,006
Rf(b*) -3,181 -3,181 -3,182 -3,177
Rf 35,32 35,353 35,32 35,356
Rg(a*) -3,057 2,721 -1,544 0,607
Rg(b*) -0,175 0,44 -0,694 -4,624
Rg 13,567 16,04 12,983 15,159
ABS (Si) 73,96 71,75 71,50 69,69
Таблица 4: примеры 13-16 представляют химический состав и оптические характеристики известного солнечного элемента на основе аморфного кремния, не имеющего промежуточного слоя, оптимизирующего светопропускание.
Из данных таблицы 1 видно, что образцы, содержащие оптимизирующий светопропускание промежуточный слой, обладают отражением падающего солнечного излучения, меньшим на 7-8%, по сравнению с образцами, такого слоя не имеющими. Результатом подобного снижения отражения может быть увеличение эффективности преобразования на 8-9%, что очень важно, если эффективность преобразования обычных солнечных элементов составляет порядка 10-12%.
Изобретение было раскрыто на примере его вариантов осуществления, которые могут считаться предпочтительными. Следует, однако, понимать, что конкретные варианты осуществления представлены только для иллюстрации изобретения и что изобретение допускает иные, по сравнению с проиллюстрированными, варианты осуществления без отступления от его существа и в пределах объема притязаний формулы изобретения.

Claims (22)

1. Изделие с покрытием, пригодное для использования в качестве компонента солнечного элемента, содержащее
прозрачную диэлектрическую подложку,
прозрачный электропроводящий слой оксида металла, нанесенный на диэлектрическую подложку и имеющий коэффициент преломления менее 2,0,
оптимизирующий светопропускание промежуточный слой, нанесенный поверх проводящего слоя оксида металла и имеющий коэффициент преломления от 2,3 до 3,5, и
слой кремния, нанесенный на оптимизирующий светопропускание промежуточный слой и имеющий коэффициент преломления по меньшей мере 4,5.
2. Изделие по п.1, в котором электропроводящий слой содержит оксид металла, легированный фтором.
3. Изделие по п.1, в котором оптимизирующий светопропускание промежуточный слой включает слой оксида металла.
4. Изделие по п.3, в котором оптимизирующий светопропускание промежуточный слой содержит оксид титана.
5. Изделие по п.1, в котором слой кремния содержит аморфный кремний.
6. Изделие по п.1, дополнительно содержащее цветоизбирательную пленку, размещенную между диэлектрической подложкой и электропроводящим слоем.
7. Изделие по п.6, в котором цветоизбирательная пленка содержит слой, выбранный из группы, состоящей из одиночного слоя оксида металла, слоя оксида металла и слоя двуокиси кремния, и градиентного слоя.
8. Изделие по п.6, в котором цветоизбирательная пленка содержит слой оксида олова толщиной 250-600
Figure 00000001
и слой двуокиси кремния толщиной 250-350
Figure 00000002
9. Изделие по п.4, в котором оптимизирующий светопропускание слой в виде пленки содержит слой оксида титана, средняя толщина которого составляет 300-600
Figure 00000002
10. Изделие по п.9, в котором многослойная оптимизирующая светопропускание пленка содержит слой оксида титана, средняя толщина которого составляет 450-500
Figure 00000002
11. Изделие по п.2, в котором слой легированного оксида металла содержит оксид олова, легированный фтором, толщиной 5000-75000
Figure 00000002
12. Изделие по п.3, в котором оптимизирующий светопропускание промежуточный слой имеет коэффициент преломления в интервале от 2,3 до 3,0.
13. Изделие по п.2, в котором слой легированного оксида металла содержит оксид олова, легированный фтором, толщиной 3000-55000
Figure 00000002
14. Изделие по п.1, в котором коэффициент преломления слоя кремния составляет по меньшей мере 5,0.
15. Изделие по п.1, в котором электропроводящий слой содержит оксид индия, легированный оловом.
16. Способ изготовления изделия с покрытием, пригодного для использования в качестве компонента солнечного элемента, при осуществлении которого
подготавливают нагретую диэлектрическую подложку,
наносят на указанную подложку прозрачный электропроводящий слой оксида металла, имеющий коэффициент преломления менее 2,0,
наносят на проводящий слой оксида металла оптимизирующий светопропускание промежуточный слой, коэффициент преломления которого составляет от 2,3 до 3,5, и
наносят на оптимизирующий светопропускание промежуточный слой слой кремния, коэффициент преломления которого составляет по меньшей мере 4,5.
17. Способ по п.16, в котором каждый слой наносят непосредственно в ходе флоат-процесса изготовления стекла.
18. Способ по п.16, в котором каждый слой наносится химическим осаждением из газовой фазы при атмосферном давлении.
19. Прозрачное стеклянное изделие с покрытием, пригодное для использования в качестве компонента солнечного элемента, включающее прозрачную диэлектрическую подложку из стекла, прозрачный электропроводящий слой оксида металла, нанесенный на диэлектрическую подложку и имеющий коэффициент преломления менее 2,0,
оптимизирующий светопропускание промежуточный слой, нанесенный поверх проводящего слоя оксида металла и имеющий коэффициент преломления от 2,3 до 3,5, и
слой кремния, нанесенный на оптимизирующий светопропускание промежуточный слой и имеющий коэффициент преломления по меньшей мере 4,5,
причем коэффициент отражения изделия с покрытием со стороны стекла составляет от 5,2 до 8,0.
20. Изделие по п.19, в котором оптимизирующий светопропускание промежуточный слой нанесен непосредственно на проводящий слой оксида металла.
21. Изделие по п.20, в котором оптимизирующий светопропускание промежуточный слой содержит оксид титана, нанесенный с толщиной 300-600
Figure 00000002
22. Изделие по п.21, в котором оптимизирующий светопропускание промежуточный слой содержит TiO2, нанесенный толщиной 450-500
Figure 00000002
RU2008111986/28A 2005-08-30 2006-08-24 Стеклянный компонент солнечного элемента, имеющий оптимизирующее светопропускание покрытие, и способ его изготовления RU2404485C9 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US71246505P 2005-08-30 2005-08-30
US60/712,465 2005-08-30

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2008111986A RU2008111986A (ru) 2009-10-10
RU2404485C2 true RU2404485C2 (ru) 2010-11-20
RU2404485C9 RU2404485C9 (ru) 2011-03-20

Family

ID=37685171

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008111986/28A RU2404485C9 (ru) 2005-08-30 2006-08-24 Стеклянный компонент солнечного элемента, имеющий оптимизирующее светопропускание покрытие, и способ его изготовления

Country Status (9)

Country Link
US (1) US7968201B2 (ru)
EP (1) EP1929542A1 (ru)
JP (1) JP5270345B2 (ru)
KR (1) KR101252322B1 (ru)
CN (1) CN100555671C (ru)
BR (1) BRPI0614819A2 (ru)
MY (1) MY160173A (ru)
RU (1) RU2404485C9 (ru)
WO (1) WO2007027498A1 (ru)

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101000057B1 (ko) 2008-02-04 2010-12-10 엘지전자 주식회사 다층 투명전도층을 구비한 태양전지 이의 제조방법
KR100988479B1 (ko) * 2008-08-25 2010-10-18 대주나노솔라주식회사 복합 산화물 층이 형성된 태양전지 모듈용 유리 기판
EP2104145A1 (fr) 2008-03-18 2009-09-23 AGC Flat Glass Europe SA Substrat de type verrier revêtu de couches minces et procédé de fabrication
MX2011010130A (es) * 2009-03-27 2011-10-11 Ppg Ind Ohio Inc Espejo reflectante solar que tiene un recubrimiento protector y metodo de fabricacion del mismo.
US20100258174A1 (en) * 2009-04-14 2010-10-14 Michael Ghebrebrhan Global optimization of thin film photovoltaic cell front coatings
CN101567396A (zh) * 2009-05-27 2009-10-28 中国南玻集团股份有限公司 用于太阳能电池的透明导电基板
JP5554409B2 (ja) 2010-06-21 2014-07-23 三菱電機株式会社 光電変換装置
JP2014160689A (ja) * 2011-06-20 2014-09-04 Asahi Glass Co Ltd 透明導電性酸化物膜付き基体
US20150122319A1 (en) 2011-07-28 2015-05-07 David A. Strickler Apcvd of doped titanium oxide and the coated article made thereby
US9557871B2 (en) * 2015-04-08 2017-01-31 Guardian Industries Corp. Transparent conductive coating for capacitive touch panel or the like
US10222921B2 (en) 2012-11-27 2019-03-05 Guardian Glass, LLC Transparent conductive coating for capacitive touch panel with silver having increased resistivity
KR101466621B1 (ko) * 2013-02-28 2014-12-01 주식회사 케이씨씨 투과율과 내구성이 향상된 다층코팅을 갖는 태양전지용 투명 기판 및 그 제조방법
GB201309717D0 (en) 2013-05-31 2013-07-17 Pilkington Group Ltd Interface layer for electronic devices
WO2015169331A1 (de) * 2014-05-05 2015-11-12 Masdar Pv Gmbh Verfahren zum aufbringen von halbleitermaterial, halbleitermodul und substratherstellungsanlage
US10133108B2 (en) 2015-04-08 2018-11-20 Guardian Glass, LLC Vending machines with large area transparent touch electrode technology, and/or associated methods
CN106584975B (zh) * 2016-12-05 2019-05-03 复旦大学 一种红外增强的宽带光热转换薄膜器件
KR102282988B1 (ko) 2020-11-24 2021-07-29 주식회사 지쓰리 볼링공 보조주행장치
CN112919825A (zh) * 2021-02-08 2021-06-08 海控三鑫(蚌埠)新能源材料有限公司 一种双层镀膜光伏玻璃的在线降温装置

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US437763A (en) * 1890-10-07 Electric metee
DE3048381C2 (de) * 1980-12-22 1985-09-05 Messerschmitt-Bölkow-Blohm GmbH, 8000 München Dünnschicht-Solarzelle
US4377613A (en) 1981-09-14 1983-03-22 Gordon Roy G Non-iridescent glass structures
US4419386A (en) * 1981-09-14 1983-12-06 Gordon Roy G Non-iridescent glass structures
US4504526A (en) * 1983-09-26 1985-03-12 Libbey-Owens-Ford Company Apparatus and method for producing a laminar flow of constant velocity fluid along a substrate
JPS6068663A (ja) * 1983-09-26 1985-04-19 Komatsu Denshi Kinzoku Kk アモルフアスシリコン太陽電池
JPS61141185A (ja) * 1984-12-13 1986-06-28 Fuji Electric Co Ltd 光起電力素子の製造方法
JPS61159771A (ja) * 1985-01-07 1986-07-19 Sanyo Electric Co Ltd 光起電力装置
US4746371A (en) * 1985-06-03 1988-05-24 Chevron Research Company Mechanically stacked photovoltaic cells, package assembly, and modules
US5698262A (en) * 1996-05-06 1997-12-16 Libbey-Owens-Ford Co. Method for forming tin oxide coating on glass
US6238738B1 (en) * 1996-08-13 2001-05-29 Libbey-Owens-Ford Co. Method for depositing titanium oxide coatings on flat glass
US5773086A (en) * 1996-08-13 1998-06-30 Libbey-Owens-Ford Co. Method of coating flat glass with indium oxide
EP1054454A3 (en) * 1999-05-18 2004-04-21 Nippon Sheet Glass Co., Ltd. Glass sheet with conductive film, method of manufacturing the same, and photoelectric conversion device using the same
JP4516657B2 (ja) * 1999-06-18 2010-08-04 日本板硝子株式会社 光電変換装置用基板とその製造方法、およびこれを用いた光電変換装置
JP2001148491A (ja) * 1999-11-19 2001-05-29 Fuji Xerox Co Ltd 光電変換素子
JP4362273B2 (ja) * 2001-12-03 2009-11-11 日本板硝子株式会社 基板の製造方法
JPWO2005027229A1 (ja) * 2003-08-29 2007-11-08 旭硝子株式会社 透明導電膜付き基体およびその製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
MY160173A (en) 2017-02-28
RU2008111986A (ru) 2009-10-10
KR20080051132A (ko) 2008-06-10
RU2404485C9 (ru) 2011-03-20
KR101252322B1 (ko) 2013-04-08
EP1929542A1 (en) 2008-06-11
US20090155619A1 (en) 2009-06-18
CN100555671C (zh) 2009-10-28
CN101253634A (zh) 2008-08-27
BRPI0614819A2 (pt) 2011-04-19
JP5270345B2 (ja) 2013-08-21
WO2007027498A1 (en) 2007-03-08
US7968201B2 (en) 2011-06-28
JP2009505941A (ja) 2009-02-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2404485C2 (ru) Стеклянный компонент солнечного элемента, имеющий оптимизирующее светопропускание покрытие, и способ его изготовления
EP1950813A1 (en) Transparent conductive substrate for solar cell and process for producing the same
US6380480B1 (en) Photoelectric conversion device and substrate for photoelectric conversion device
US6602606B1 (en) Glass sheet with conductive film, method of manufacturing the same, and photoelectric conversion device using the same
EP1056136B1 (en) Conductive substrate for a photoelectric conversion device and its manufacturing method
US6362414B1 (en) Transparent layered product and glass article using the same
US10573765B2 (en) APCVD of doped titanium oxide and the coated article made thereby
JPH02503615A (ja) 太陽電池用基板
WO2000013237A1 (fr) Dispositif photovoltaique
US6498380B1 (en) Substrate for photoelectric conversion device, and photoelectric conversion device using the same
JP5599823B2 (ja) 導電性酸化チタンコーティングの堆積方法
WO2012021593A1 (en) Photovoltaic device with oxide layer
JP2001035262A (ja) 導電膜付きガラス板とその製造方法、およびこれを用いた光電変換装置
JP2001060707A (ja) 光電変換装置
JP3984404B2 (ja) 導電膜付きガラス板とその製造方法、およびこれを用いた光電変換装置
JP4516657B2 (ja) 光電変換装置用基板とその製造方法、およびこれを用いた光電変換装置
WO2022114028A1 (ja) 透明導電膜付きガラス基板及び太陽電池
JPH06184755A (ja) 堆積膜形成方法および堆積膜形成装置
WO2011087895A2 (en) Photovoltaic module and method for making the same

Legal Events

Date Code Title Description
TH4A Reissue of patent specification
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20140825