RU2190901C2 - Способ производства фотоэлектрической фольги и фольга, полученная этим способом - Google Patents

Способ производства фотоэлектрической фольги и фольга, полученная этим способом Download PDF

Info

Publication number
RU2190901C2
RU2190901C2 RU99108466/28A RU99108466A RU2190901C2 RU 2190901 C2 RU2190901 C2 RU 2190901C2 RU 99108466/28 A RU99108466/28 A RU 99108466/28A RU 99108466 A RU99108466 A RU 99108466A RU 2190901 C2 RU2190901 C2 RU 2190901C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
layer
layers
foil
transparent conductor
photovoltaic
Prior art date
Application number
RU99108466/28A
Other languages
English (en)
Other versions
RU99108466A (ru
Inventor
АНДЕЛ Элеонор ВАН
Эрик Мидделман
Рудольф Эммануэл Исидоре СХРОПП
Original Assignee
Акцо Нобель Н.В.
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 Акцо Нобель Н.В. filed Critical Акцо Нобель Н.В.
Publication of RU99108466A publication Critical patent/RU99108466A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2190901C2 publication Critical patent/RU2190901C2/ru

Links

Images

Classifications

    • 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
    • H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
    • H01L31/1892—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof methods involving the use of temporary, removable substrates
    • H01L31/1896—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof methods involving the use of temporary, removable substrates for thin-film semiconductors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/0248—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies
    • H01L31/036—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their crystalline structure or particular orientation of the crystalline planes
    • H01L31/0392—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their crystalline structure or particular orientation of the crystalline planes including thin films deposited on metallic or insulating substrates ; characterised by specific substrate materials or substrate features or by the presence of intermediate layers, e.g. barrier layers, on the substrate
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02—Details
    • H01L31/0224—Electrodes
    • H01L31/022466—Electrodes made of transparent conductive layers, e.g. TCO, ITO layers
    • 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
    • H01L31/0224—Electrodes
    • H01L31/022466—Electrodes made of transparent conductive layers, e.g. TCO, ITO layers
    • H01L31/022483—Electrodes made of transparent conductive layers, e.g. TCO, ITO layers composed of zinc oxide [ZnO]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02—Details
    • H01L31/0236—Special surface textures
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/0248—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies
    • H01L31/036—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their crystalline structure or particular orientation of the crystalline planes
    • H01L31/0392—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their crystalline structure or particular orientation of the crystalline planes including thin films deposited on metallic or insulating substrates ; characterised by specific substrate materials or substrate features or by the presence of intermediate layers, e.g. barrier layers, on the substrate
    • H01L31/03921—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their crystalline structure or particular orientation of the crystalline planes including thin films deposited on metallic or insulating substrates ; characterised by specific substrate materials or substrate features or by the presence of intermediate layers, e.g. barrier layers, on the substrate including 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
    • H01L31/042—PV modules or arrays of single PV cells
    • H01L31/0445—PV modules or arrays of single PV cells including thin film solar cells, e.g. single thin film a-Si, CIS or CdTe solar cells
    • H01L31/046—PV modules composed of a plurality of thin film solar cells deposited on the same substrate
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04—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
    • H01L31/042—PV modules or arrays of single PV cells
    • H01L31/0445—PV modules or arrays of single PV cells including thin film solar cells, e.g. single thin film a-Si, CIS or CdTe solar cells
    • H01L31/046—PV modules composed of a plurality of thin film solar cells deposited on the same substrate
    • H01L31/0463—PV modules composed of a plurality of thin film solar cells deposited on the same substrate characterised by special patterning methods to connect the PV cells in a module, e.g. laser cutting of the conductive or active layers
    • 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
    • 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

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

Использование: в изготовлении тонкопленочных фотоэлектрических элементов. Изобретение касается способа производства фотоэлектрической фольги, поддерживаемой несущим слоем и содержащей множество фотоэлектрических слоев, которые совместно имеют способность генерации электрического тока из падающего света, слой заднего электрода с одной стороны, соседний с фотоэлектрическими слоями и параллельный им, и слой прозрачного проводника с ее другой стороны, соседний с фотоэлектрическими слоями и параллельный им, причем этот способ включает следующие последовательные этапы: создание временной подложки толщиной не более 500 мкм, нанесение слоя прозрачного проводника, нанесение фотоэлектрических слоев, нанесение слоя заднего электрода, нанесение несущего слоя, удаление временной подложки и предпочтительно нанесение верхнего покрытия на стороне слоя прозрачного проводника. Технический результат - изобретение позволяет производство ролик-к-ролику упругой фотоэлектрической фольги или прибора, делая в то же время возможным использование любого желаемого прозрачного проводящего материала и процесса осаждения. 4 с. и 11 з.п. ф-лы, 13 ил.

Description

Изобретение находится в области тонкопленочных фотоэлектрических элементов. Например, аморфные кремниевые (т.е. a-Si:H) фотоэлектрические (ФЭ) элементы являются известными структурами, которые содержат несколько слоев, обычно чередующихся, кремния с проводимостью n-типа, с собственной проводимостью и с проводимостью р-типа, и которые способны генерировать электрический ток из падающего света. Благодаря этому, например, солнечный свет может быть использован для генерации электроэнергии, фотоэлектрические элементы образуют в принципе интересный альтернативный источник энергии, источник значительно более экологически чистый, чем ископаемое топливо или ядерная энергия. Однако для того, чтобы такие ФЭ элементы стали серьезной и экономически привлекательной альтернативой, они должны производиться в подходящей форме и с помощью сравнительно недорогих процессов, с использованием сравнительно недорогого сырья.
Чтобы удовлетворить этому требованию, настоящее изобретение направлено на процесс, с помощью которого фотоэлектрические элементы могут выполняться в форме фольги. Желательно иметь фотоэлектрические элементы в форме фольги не только потому, что это может позволить крупномасштабное экономичное производство (в процессе "ролик-к-ролику"), но также потому, что фотоэлектрические элементы на гибкой основе будут более приспособляемыми и легкими в обслуживании, чем более обычные кремниевые ФЭ элементы, выполненные на стеклянных подложках.
Таким образом, это изобретение имеет отношение к способу производства фотоэлектрической фольги, поддерживаемой несущим слоем и содержащей множество слоев, которые совместно имеют способность генерировать электрический ток из падающего света (здесь и далее со ссылкой как на "фотоэлектрические (ФЭ) слои"), слой заднего электрода, соседний и параллельный с фотоэлектрическими слоями, и слой прозрачного проводника с другой стороны, соседний и параллельный фотоэлектрическим слоям, причем этот способ содержит создание подложки и нанесение слоя прозрачного электрода и фотоэлектрических слоев (включая некоторые дополнительные и/или вспомогательные слои) на подложку. В определенное время, после того, как фотоэлектрические слои будут нанесены, наносится слой заднего электрода. Он не должен быть прозрачным электродом и фактически предпочтительно является отражателем для видимых лучей (как для отражения, так и для проводимости слой заднего электрода в основном должен быть металлическим слоем). Для ясности следует заметить, что в контексте настоящего изобретения термин "задний" относится к стороне ФЭ фольги, которая в обычном применении будет направлена в обратную сторону от той стороны, на которую должен падать свет.
Такой способ известен из, например, Шинохара и др., Первый WCPEC, 5-9 декабря 1994 г.; Гавайи, стр. 682ff (© IEEE), где используемая подложка есть поли(этилен 2,6-нафталин дикарбонат) (PEN). Этот способ имеет несколько серьезных недостатков, например, сначала создаются ФЭ слои, а затем прозрачный проводник. Это является логическим следствием того, что подложка не может быть существенно прозрачной, т.е. она не может в конечном счете служить в качестве окна для прозрачного слоя проводника (что является обычным в ФЭ элементах из аморфного кремния, выполненных на стеклянных подложках). Однако необходимость "обратного" порядка нанесения сначала ФЭ слоев, а затем прозрачного проводящего слоя накладывает серьезные ограничения на используемые материалы прозрачного проводника. Например, очень подходящим слоем прозрачного электрода является окись олова с примесью F. Однако, чтобы иметь для него желаемые свойства и структуру, он должен наноситься предпочтительно при температуре, по меньшей мере, 400oС. Такая высокая температура может быть разрушительной для ФЭ слоев, как результат кристаллизации, диффузии примесей и/или потери водорода. Предпочтительная температура для нанесения окиси олова с примесью F также заставляет PEN-подложки разрушаться, и поэтому этот слой не может быть нанесен перед ФЭ слоями. Таким образом, при использовании желаемой температуры нанесения прозрачного электрода любая последовательность нанесения на PEN подложке будет вредно воздействовать на фундаментальную способность ФЭ фольги генерировать электроэнергию.
Отсюда требуется способ, который позволяет производство ролик-к-ролику (сравнительно упругой) фотоэлектрической фольги или элемента, в то же время делая возможным использование любого желаемого прозрачного проводящего материала и процесса осаждения, и без того, чтобы подвергать опасности действие генерации тока ФЭ слоями. Этим требованиям, а также другим желаемым целям удовлетворяет способ в соответствии с предлагаемым изобретением.
С этой точки зрения предлагаемое изобретение раскрывает способ вышеупомянутого известного типа, который включает следующие последовательные шаги:
- создание временной подложки,
- нанесение прозрачного проводящего слоя,
- нанесение фотоэлектрических слоев,
- нанесение слоя заднего электрода,
- нанесение (постоянного) несущего слоя,
- удаление временной подложки и, предпочтительно,
- нанесение верхнего покрытия на стороне прозрачного проводящего слоя.
В предпочтительном варианте выполнения прозрачный проводящий слой наносят при температуре выше той температуры, которой могут противостоять фотоэлектрические слои. (Например, для a-Si:H максимальная температура, которую выдерживают ФЭ слои примерно такая же, как температура отложения упомянутых слоев. Более высокие температуры приведут к потере водорода и диффузии диффузантов и примесей, таким образом формируя дефекты, которые снижают эффективность ФЭ слоев).
Эти шаги и их последовательность делают возможным производство ФЭ элементов в форме фольги, в то же время поддерживая желаемый порядок производства, обычный в случае, когда ФЭ элементы выполняются на стеклянной подложке (в таком случае можно начинать с нанесения прозрачного проводника, поскольку стекло будет действовать как окно для него). Таким образом, в соответствии с предлагаемым способом подложка может быть выбрана так, чтобы позволить любые дальнейшие шаги (как высокотемпературное нанесение прозрачного проводящего слоя) без какого-то беспокойства по поводу прозрачности подложки или других качеств, необходимых для функционирования конечной ФЭ фольги. Временная подложка удаляется после того, как последний из фотоэлектрических слоев слоя заднего электрода и также постоянной несущей задней подложки будет нанесен, это для того, чтобы иметь тонкую ФЭ фольгу, поддерживаемую во время стольких стадий способа, сколько возможно, и чтобы гарантировать, что эта фольга обладает существенной прочностью и жесткостью на изгиб (предпочтительно адаптированной для предназначенного конечного продукта). После удаления временной подложки прозрачный проводник (передний электрод) будет в общем случае обеспечен прозрачным защитным слоем, который предпочтительно добавляет механические свойства фольге и/или конечному продукту.
Хотя слой прозрачного проводника будет в общем случае осаждаться непосредственно на временную подложку (иногда ему предшествуют один или более сверхтонких слоев, служащих для облегчения процесса), возможно также после создания временной подложки сначала нанести конечный защитный слой на упомянутую временную подложку, а затем прозрачный проводящий слой с последующими другими слоями, образующими фольгу. В этом случае защитный слой должен быть предпочтительно выполнен из неорганического материала.
Как сама временная подложка, так и способ ее удаления (это удобно с помощью растворения или травления) могут быть выбраны специалистами в области техники без особого труда. Например, временная подложка может быть "позитивным" фоторезистом, т.е. светочувствительным материалом, который при облучении подвергается изменению от нерастворимого состояния до растворимого, например, поперечно-связанными полиимидами. Для того, чтобы обеспечить использование недорогих материалов, эти материалы не являются подложками предпочтительного выбора. В этом отношении более выгодно использовать полимеры, которые могут быть удалены посредством плазменного травления (например, плазмой O2 или, например, для полисилоксановых полимеров плазмой SF6). Хотя в основном для этого подходящим будет любой полимер, в свете вышеизложенного предпочтительным, конечно, будет применение полимеров, которые могут противостоять более высоким температурам (250oС и более предпочтительно выше 400oС).
Преимущественно, временная подложка согласно настоящему изобретению является металлической фольгой или фольгой из сплава металлов. Основной причиной для этого является то, что такая фольга в общем способна выдерживать самые высокие температуры во время дальнейшей обработки, мало страдая от испарения, и может быть сравнительно легко удалена с использованием известной технологии травления. Другая причина выбора металла, особенно алюминия или меди, состоит в том, что ФЭ фольга должна в конечном счете содержать "боковые" электроды (которые образуют контакт для присоединения к любой дополнительной аппаратуре или сети, т.е. чтобы действительно использовать ФЭ фольгу в качестве источника электроэнергии). Позволяя части временной подложки оставаться на месте (например, в виде боковых ребер или полосок), можно избежать необходимости отдельного нанесения этих контактов.
Подходящими металлами являются сталь, алюминий, медь, железо, никель, серебро, цинк, молибден и их сплавы или многослойные соединения. Главным образом, по экономическим причинам предпочтительно использовать Fe, Al, Сu или их сплавы. Для производства (учитывая стоимость) алюминий, электроосажденное железо и электроосажденная медь наиболее предпочтительны.
Известны подходящие технологии травления, и хотя для разных металлов они могут быть выбраны различными, специалисты могут избрать нужную технологию, используя надлежащий опыт. Предпочтительные травители включают кислоты (кислоты Льюиса, а также кислоты Бронстедта), например, в случае меди в качестве металлической фольги, предпочтительно использовать FeCl3, азотную кислоту или серную кислоту. Алюминий может быть эффективно удален с помощью, например, каустической соды (NaOH).
Для лучшего удаления временная подложка предпочтительно должна быть насколько возможно тонкой. Конечно, она должна еще позволять нанесение на нее дополнительных слоев и сохранение их на ней, но это в общем не требует толщин более 500 мкм. Предпочтительно, толщина равна от 1 до 200 мкм. В зависимости от модуля упругости большинство материалов требует минимальной толщины в 5 мкм, в этом случае предпочтительный диапазон составляет от 5 до 100 мкм, предпочтительно от 5 до 50 мкм толщины.
Материал постоянного несущего слоя может быть нанесен на слой заднего электрода, т.е. "на верх" с точки зрения процесса, но фактически на конечную заднюю часть или низ фольги. Отсюда новый несущий слой окончательно сформирует истинную подложку (слой, названный "временной подложкой", во время процесса фактически является "супер-подложкой", поскольку она расположена на конечной передней стороне или на верхней части фольги). Подходящие материалы для этого несущего слоя включают полимерные пленки, такие как полиэтилен терефталат, поли(этилен 2,6-нафталин дикарбоксилат), поливинил хлорид, или полимерные пленки с высокими характеристиками, такие как арамидные или полиимидные пленки, но также, например, металлические пленки, снабженные изолирующим (диэлектрическим) верхним слоем, стеклянные пластинки или композиты, содержащие эпоксидную смолу и стекло. Предпочтительны полимерные "спрессованные" пленки, содержащие термопластический клейкий слой, имеющий точку размягчения ниже таковой самого несущего слоя. Не обязательно, эта спрессованная пленка снабжена антидиффузионным слоем (например, полиэфир (PET), сополиэфир и алюминий соответственно). Толщина несущего слоя должна предпочтительно лежать в диапазоне от 75 мкм до 10 мм. Более предпочтительными диапазонами являются от 100 мкм до 6 мм и от 150 мкм до 300 мкм. Упругость на изгиб (в рамках настоящего изобретения определяемая как модуль упругости ("Е" в Н/мм2) материала, умноженный на куб толщины ("t" в мм) несущего слоя: Е•t3) предпочтительно больше, чем 16•10-2 Н•мм, и обычно меньше, чем 15•106 Н•мм.
Несущий слой (конечная подложка) сам по себе может уже быть или содержать структуру, требуемую для предполагаемого использования. Так, несущий слой может быть, например, плиткой или набором плиток, черепицей для крыши, кровельной дранкой, крышей автомобиля, крышей фургона и т.п. Однако, в общем предпочтительно, чтобы временная подложка и/или несущий слой были бы гибкими.
Как упоминалось выше, "верхнее покрытие" или верхний слой, наносится на прозрачный проводник. В общем случае он является (объемной) пластиной или полимерной пленкой, имеющей высокое пропускание (света), такой как аморфные (пере)фторированные полимеры, поликарбонат, поли(метил метакрилат), или любое подходящее прозрачное покрытие, как те, что используются в автомобильной промышленности. При желании может быть нанесен дополнительный противоотражательный или противозагрязняющий слой.
Кроме того, предпочтительно, чтобы жесткость на изгиб фольги после последнего шага процесса (которая обычно определяется большей частью несущим слоем и верхним покрытием) была больше, чем жесткость на изгиб любого из промежуточных продуктов.
Следует заметить, что выложенная в Японии заявка 1987-123780 раскрывает способ получения пленок с фотоэлектрическим преобразованием, в котором на подложку последовательно осаждаются ТСО (прозрачный проводящий окисел) электрод, ФЭ слои и затем ТСО электрод. Подложка затем удаляется, чтобы дать очень тонкую и в высшей степени гибкую фольгу. Добавление поддерживающего несущего слоя, которое является неотъемлемой частью настоящего изобретения и которое дает сравнительно толстую (например, 100 мкм) и жесткую фольгу, будет противостоять доктрине заявки Японии 1987-123780. Кроме того, хотя заявка Японии 1987-123780 вообще раскрывает использование временной подложки, она также предлагает последовательно и повторно осаждать ТСО на ФЭ слои. Таким образом, использование временной подложки не влечет за собой устранения либо отложения ТСО на ФЭ слои, либо вредных воздействий упомянутого осаждения на ФЭ слои.
Патент США 5232860 касается подобного фотоэлектрического прибора с исключительной гибкостью, который сформирован на подложке из стеклянной пластины. Проводящий слой используется для того, чтобы способствовать отделению прибора от стеклянной подложки. И снова, добавление несущего слоя не упоминается, а это не позволяет достичь желаемой "исключительной гибкости" (которая является главной целью патента США 5232860), и кроме того, ТСО может быть осажден на ФЭ слои. Процесс ролик-к-ролику не предусмотрен в производстве приборов по патенту США 5232860, потому что временная подложка должна быть сделана из стекла или подобного материала.
Заявка 1980-143706, выложенная в Японии, раскрывает использование удаляемой подложки для производства прессованных высокополимерных продуктов (таких как пленки и глазковые и фасеточные линзы), содержащих прозрачный электрически проводящий слой. Фотоэлектрические элементы (или приборы подобной сложной структуры) и проблемы, возникающие в таких элементах, не раскрыты в этой заявке.
Европейский патент 189 976 касается способа производства полупроводниковых приборов (в частности, солнечных элементов), подобных приборам Шинохары и др. В этом патенте раскрыт способ, по которому сначала изготовляют ФЭ слои, а затем прозрачный проводник наносят на ФЭ слои.
Киши и др., "Ультрасветовой гибкий солнечный элемент из аморфного кремния и его применение в самолете". Технический сборник Международной PVSEC-5, Киото, Япония, 1990 г., стр. 645-648, раскрывает солнечный элемент, выполненный осаждением соответственных слоев на прозрачную пластиковую пленку. Временная подложка не упоминается и не предполагается.
Предпочтительно, чтобы временная подложка была бы электроосажденным (т. е. гальваническим) слоем металла. Кроме того, что этот способ позволяет создавать легко удаляемые тонкие (<10 мкм) слои металла, он имеет существенные преимущества, в частности, в отношении работы ФЭ фольги. А именно, для того, чтобы любой ФЭ элемент мог эффективно действовать, желательно, чтобы падающий свет как можно больше рассеивался через ФЭ структуру. С этой точки зрения, поверхность ФЭ элементов, так же как поверхности других слоев, должны иметь определенное строение, например, такое, чтобы эта поверхность содержала множество оптических призм (что ведет к преломлению падающего света и его распространению через ФЭ элемент). Большим преимуществом гальванически созданной металлической пленки является то, что гальванический процесс (электроосаждение) делает возможным придание пленке любой желаемой структуры. Эта структура может быть получена путем создания структуры поверхности (обычно цилиндра), на которую металл осаждается. Когда ФЭ пленка нанесена на структурированную подложку, эта подложка действует как шаблон, воздействующий на его соседний слой и последующие слои, обратное отображение упомянутой структуры (подчиненное покрытие). Желаемая поверхность цилиндра может быть достигнута известным способом, например, лазерным гравированием или любым фотолитографическим процессом. Возможно также создавать структурированную поверхность на стороне, направленной от цилиндра. Структура на этой стороне не подвергается влиянию или не только подвергается влиянию структуры поверхности цилиндра и материала, из которого изготовлен цилиндр, но также зависит от таких параметров процесса, как плотность тока, выбор и концентрация используемого электролита и любых используемых добавок. Специалист в этой области техники знает, как регулировать необходимые параметры, и сможет достичь шероховатости поверхности порядка от 0,1 до 10 мкм (перпендикулярно поверхности, Rz).
Хотя предпочтительна рассеивающая структура, более предпочтительна структура, содержащая множество соседних пирамид, таким образом имеющая чередующиеся выступы и вмятины, относительное расстояние между которыми (Rz) предпочтительно вышеупомянутого порядка, а более предпочтительно примерно 0,15 или 0,2 мкм. Кроме того, предпочтительно, чтобы эти выступы и вмятины имели закругленную форму (например, угол между основанием и гипотенузой максимально составлял 40o), чтобы предотвратить возможные дефекты в слоях аморфного кремния, которые могут иметь место в случае острых выступов или острых впадин. Должно быть понятно, что, если на поверхности цилиндра или ему подобной формы присутствуют выступающие пирамиды, их обратное отображение, нанесенное на временную подложку и в конце концов на прозрачный проводник и другие слои, будет структура обратной пирамиды, имеющая не выступы, а углубления пирамидальной формы. Таким образом, путем регулирования структуры временной подложки это изобретение позволяет существенно регулировать структуру прозрачного проводника таким образом, чтобы в конце концов придать ему оптимальное строение поверхности.
Ввиду возможности влияния конечной структуры, желательно для электроосажденной металлической пленки выбирать медь. Однако, поскольку медь может иметь тенденцию диффундировать через кремниевые ФЭ слои, предпочтительно обеспечить медную пленку (гальванически) неуменьшающимся диффузионным барьером, например, антикоррозионным слоем, особенно оксидом цинка, или выбрать прозрачный проводник, который имеет способность предотвращать упомянутую диффузию, например, TiO2, АlO3, SnO2 или ZnO. Антидиффузионные слои могут быть нанесены, например, гальванически с помощью физического осаждения из паровой фазы (PVD) или химического осаждения из паровой фазы (CVD).
Вместо того, чтобы обеспечивать медную пленку антидиффузионным слоем, который, как правило, будет удален с временной подложкой, возможно также обеспечить медную пленку (или любую другую выбранную временную подложку) слоем стекла подходящего типа. Этот слой стекла существенно прозрачен и может, таким образом, быть постоянным, обеспечивая защитное окно для прозрачного проводящего слоя. По соображениям экономии, а также чтобы осуществить процесс ролик-к-ролику, этот слой стекла предпочтительно делать очень тонким, например, от 100 до 200 нм толщиной. Подходящим способом для нанесения такого слоя, например, является PECVD (плазменное усовершенствованное химическое осаждение из паровой фазы) SiH4 и N2O (плазменный оксид) и добавление подходящей присадки, такой как B2H6, чтобы сформировать боро-кремниевое стекло, имеющее подходящую прозрачность. Предпочтительно нанести APCVD окись кремния.
После того, как таким образом создана временная подложка, могут быть созданы слои, действительно образующие ФЭ элементы (в форме пленки). Вообще говоря, ФЭ элемент из тонкой пленки полупроводникового типа содержит прозрачный проводник (который в конечном счете образует "переднюю сторону" пленки, т.е. ту сторону, которая при использовании должна облучаться (солнечным) светом), множество тонкопленочных полупроводниковых слоев, которые вместе проявляют фотоэлектрический эффект, таких как набор слоев аморфного кремния с проводимостью р-типа, собственной проводимостью и проводимостью n-типа, и слой заднего электрода, упоминаемый ранее, который также преимущественно служит как рефлектор. Как передняя сторона, так и задняя могут быть снабжены какими-нибудь желаемыми защитными слоями, причем главным требованием для передней стороны является, конечно, чтобы такой слой был прозрачным, а дополнительные желаемые свойства включают хорошее сцепление, устойчивость против износа, погоды и ультрафиолетовых лучей и т.п.
Прозрачный проводник (обычно ТСО - прозрачный проводящий окисел) может быть нанесен известным образом, например, с использованием металлоорганического химического осаждения из паровой фазы (MOCVD), распылением, химическим осаждением из паровой фазы при атмосферном давлении (APCVD), PECVD, распыляющим пиролизом, напылением (физическим осаждением из паровой фазы), электроосаждением, трафаретной печатью, обработкой в гелевом растворе и т.д. Предпочтительно, чтобы прозрачный проводящий слой был нанесен при температуре выше 250oС, предпочтительно выше 400oС, так, чтобы сделать возможным получение прозрачного проводящего слоя с выгодными свойствами и/или структурой.
Примерами материалов, пригодных для использования в прозрачном проводящем слое, являются оксид индия-олова, оксид цинка, оксид цинка с примесью алюминия или бора, сульфид кадмия, оксид кадмия, оксид олова и наиболее предпочтительно SnO2 с примесью F. Этот последний материал для прозрачного электрода предпочтителен из-за его способности образования желательной кристаллической поверхности, имеющей столбчатую светорассеивающую структуру, если его наносить при температуре значительно выше 400oС, предпочтительно от 500 до 600oС. Особенно с этим материалом электрода преимущества выбора временной подложки (которая допускает упомянутую высокую температуру) и более конкретно выбора структурированной электроосажденной металлической подложки проявляются в значительной степени. Кроме того, этот материал имеет то преимущество, что он выдерживает наиболее предпочтительно используемые травители, а также имеет лучшую химическую стойкость и лучшие оптоэлектронные свойства, чем оксид индия-олова. Кроме того, он намного дешевле.
После нанесения прозрачного проводящего слоя ФЭ фольга может быть создана, как это желательно. Известно, как наносить ФЭ слои, а также какую конфигурацию слоев выбрать. Для полного общего познания этого предмета сделана ссылка к Юкиноро Кувано, "Фотоэлектрические элементы". Энциклопедия Ульмана, т. А20 (1992), 161, и к "Солнечной технологии". Энциклопедия Ульмана, т. А24 (1993), 369.
Для создания ФЭ слоев могут использоваться различные тонкопленочные полупроводниковые материалы. Так, требуемые ФЭ элементы могут быть изготовлены из аморфного кремния (a-Si:H), микрокристаллического кремния, поликристаллического аморфного карбида кремния (a-SiC) и a-SiC:H, аморфного кремний-германия (a-SiGe) и a-SiGe:H. Кроме того, ФЭ пленки предлагаемого изобретения могут содержать CIS ФЭ элементы (диселенид меди индия, CuInSe2), элементы из теллурида кадмия, Cu(In,Ga)Se элементы, ZnSe/CIS элементы, ZnO/CIS элементы, Mo/CIS/CdS/ZnO элементы.
В предпочтительном варианте элементы из аморфного кремния, содержащие окись олова с примесью фтора, будут в общем содержать слой или множество слоев аморфного кремния р-типа с собственной проводимостью и n-типа, причем слои р-типа расположены на стороне, направленной в сторону падающего света.
Таким образом, в a-Si-H воплощении ФЭ слои будут содержать, по меньшей мере, слой аморфного кремния р-типа (Si-p), слой аморфного кремния с собственной проводимостью (Si-i) и слой аморфного кремния п-типа (Si-n). Может быть так, что на первый слой p-i-n наносятся второй и последующие слои p-i-n. Также множество повторяющихся слоев p-i-n ("pinpinpin" или "pinpinpinpin") может быть нанесено последовательно. Группировкой множества p-i-n слоев растет напряжение на элемент и повышается стабилизированная эффективность (исчезает светоиндуцированная деградация, т.н. эффект Стеблера-Вронски). Кроме того, спектральный выход может быть оптимизирован путем выбора в разных слоях материалов с различной шириной запрещенной зоны (энергетической щели), главным образом i-слои и особенно внутри i-слоев. Полная толщина всех a-Si слоев вместе будет в общем порядка от 100 до 2000 нм, более типично от 200 до 600 нм и предпочтительно примерно от 300 до 500 нм.
Для того, чтобы ФЭ фольга была способна надежно работать в различных слоях, в разных положениях, предпочтительно, чтобы материал был частично удален, чтобы создать разделенные полосы шириной от 5 до 100 мм, предпочтительно около 5-25 мм, для обеспечения требуемых электрически проводящих соединений всех ФЭ элементов в фольге последовательно (каждый p-i-n выдает около 0,5 В в точке максимальной мощности, и множество p-i-n элементов будет взято последовательно, чтобы генерировать желаемое напряжение фольги). Это может быть выполнено известным способом с использованием лазера. Альтернативно, для этой цели может быть применена технология химического травления. Для того, чтобы достичь достаточного количества этапов способа (нанесение фоторезиста, облучение его через шаблон, проявление его, травление, промывка и удаление резиста), настоящее изобретение обеспечивает простой инструмент для его осуществления, который в конце концов даст желаемый рисунок травления.
Для решения этой задачи в одном варианте настоящего изобретения обеспечивается нанесение по шаблону тонкого слоя травителя на каждый слой. То, что это возможно, вытекает из знания того факта, что слои, в которых должно быть осуществлено травление, являются сравнительно тонкими, что позволяет обеспечить нанесение содержащих травитель веществ в достаточном количестве для того, чтобы имело место травление. Поскольку типовая толщина для каждого слоя в фольге имеет порядок от сотни до нескольких сотен нм, слои травителя могут быть нанесены слоями, например, в 25 мкм (=25000 нм) длины и ширины. Поскольку разные слои имеют разную устойчивость к травителям, возможно для конечной пленки содержать несколько полос различных травителей в разных слоях. Требуемые малые полоски могут быть нанесены на каждый слой во время (ролик-к-ролику) обработки ФЭ фольги. Подходящая технология нанесения включает флексогравировку, вращательную трафаретную печать, струйную печать, покрытие методом экструзии, покрытие методом переноса и т.п. Другими словами, в каждом шаге процесса, после нанесения каждого слоя, часть которого должна быть удалена, таким образом наносится травитель. На слой SnO2 с примесью F, например, наносится сильное основание, такое как КОН. Процесс травления может быть ускорен путем нагревания, которое поэтому может быть дополнительным шагом процесса. ZnO с примесью А1 может быть удален, например, с использованием кислотного травителя, такого как серная кислота. Другие материалы прозрачного электрода могут быть вытравлены с использованием подходящих травителей, хорошо известных специалистам (например, оксид индий-олово может быть протравлен с использованием КОН). Аморфный кремний может быть протравлен с использованием сильных оснований, таких как NaOH или КОН. Задний электрод может быть протравлен с использованием кислоты.
По существу, все этапы травления могут быть проведены с использованием одной и той же аппаратуры или набора установок, в которых после завершения необходимого времени травления протравленный слой смывается/промывается и сушится. Поскольку процесс проводится на гибкой (временной) подложке, на каждом этапе полного процесса производства возникает вопрос о самоподдержке фольги, которое может быть проведено с помощью различных установок обработки (таких как ванны) путем размотки, а затем обратной намотки. Хотя для этой цели предпочтительно проводить все этапы травления, когда временная подложка присутствует, возможно частично удалять прозрачный проводник после удаления временной подложки.
Следует заметить, что в принципе вышеупомянутый способ травления универсально применим ко всем процессам, в которых производится тонкая пленка, например, аморфный кремний, ФЭ элементы или фольга.
Полоски травителя предпочтительно наносятся настолько узкими, насколько это возможно, например, от 1 до 50 мкм, и предпочтительно 20-25 мкм или меньше, поскольку на участке этих полосок ФЭ фольга на осуществляет генерацию тока.
После того, как активные слои аморфного кремния были нанесены, ФЭ фольга обеспечивается вышеупомянутым слоем заднего электрода, который предпочтительно может служить одновременно в качестве отражателя и слоя электрода (т. е. поскольку окончательно это будет "задний" электрод, прозрачный проводящий слой будет "передним" электродом). Этот слой заднего электрода будет иметь, в общем, толщину примерно от 50 до 500 нм и может быть выполнен из любого подходящего материала, имеющего светоотражающие свойства, предпочтительно алюминия, серебра или комбинации слоев обоих металлов. Эти слои металла могут быть нанесены (предпочтительно при сравнительно низкой температуре, например, ниже 250oС) посредством (в вакууме) физического осаждения из паровой фазы (напыления) или распылением, не обязательно с использованием шаблона, чтобы предотвратить осаждение на участки, где должны быть вытравлены полоски, или использованием маскирующих проводников. В случае серебра, предпочтительно сначала нанести слой для содействия сцеплению, для которого подходящими материалами являются, например, TiO2 и ZnO, которые, кроме того, имеют ту выгоду, что являются отражающими, если наносятся на подходящую толщину (например, около 80 нм).
Как ранее нанесенные слои, слои заднего электрода выполнены так, чтобы содержать "полоски", т. е. непосредственно рядом и параллельно уже существующим полоскам удаляются узкие дорожки отражающего слоя. И снова это удаление материала может быть осуществлено с использованием нескольких технологий, таких как лазерное скрайбирование, жидкостное химическое травление, плазменное травление, или путем "прямого покрытия травителем", т.е. вышеупомянутым осаждением травителя на предварительно сформированные дорожки. Травление полосок из этого "заднего электрода" служит для обеспечения необходимого последовательного соединения для отдельных ФЭ элементов, созданных в фольге.
Вышеуказанные технологии травления могут быть применены при последующем удалении временной подложки. Например, фольга пропускается через травильную ванну, содержащую сильное основание, или H2SO4, или FеСl3, или такие кислоты, как кислота Льюиса или Бронстедта наносятся или набрызгиваются на металлическую фольгу, образующую временную подложку. За удалением подложки следуют обычные этапы промывки и сушки. Если желательно удалить только часть временной подложки, (т.е. только с тех частей поверхности, на которых падающий свет должен попадать на прозрачный проводник), перед травлением может быть нанесен "травильный резист" преимущественно узкими полосками на две наиболее простирающиеся дорожки прозрачного проводника.
Таким образом, готовая к использованию ФЭ фольга подается на барабан. При желании из этой фольги могут быть нарезаны листы, имеющие предопределенную мощность и напряжение.
В соответствии с вышеописанной технологией, это изобретение далее имеет отношение к способу производства тонкопленочной фотоэлектрической фольги, содержащей последовательные слои: слой заднего электрода, множество фотоэлектрических слоев и слой прозрачного проводника, причем верхние электроды и задние электроды соединены последовательно, при этом в данном способе сформированы дорожки в заднем электроде до нанесения несущего слоя и сформированы дорожки в прозрачном проводящем слое после отложения фотоэлектрических слоев и заднего электрода и, предпочтительно, после удаления временной подложки. Кроме того, предпочтительно, чтобы дорожки формировались предпочтительно с помощью лазерного скрайбирования или травления. В случае травления предпочтительно, чтобы выполнялось нанесение по шаблону травителя на задний электрод и/или на слой прозрачного проводника.
Ниже дается описание примера получения ФЭ фольги в соответствии с предлагаемым изобретением, со ссылкой на чертежи, причем это описание не является ограничивающим. Все чертежи изображают поперечное сечение в нескольких стадиях процесса производства одной и той же части фольги в продольном (производственном) направлении.
Фиг.1: временная подложка (1) выполнена в форме фольги из металла, такого как алюминий.
Фиг. 2: прозрачный проводник (2) осаждается на металлическую фольгу (1), например, слой SnO2 с примесью F толщиной около 600 нм наносится посредством APCVD при примерно 550oС. Необязательно, перед нанесением ФЭ слоев на слой прозрачного проводника осаждается промежуточный слой ZnO (толщиной около 80 нм, не показан).
Фиг. 3 и 4: слой прозрачного проводника (2) частично удаляется посредством лазерного скрайбирования или с помощью линий травления (3). Остающиеся части представляют собой полоски (4) шириной около 20 мм, разделенные узкими дорожками (около 25 мкм) удаленного материала (5).
Фиг. 5: нанесены ФЭ слои (6). Они будут содержать один или более наборов из слоя аморфного кремния р-типа (Si-p), слоя аморфного кремния с собственной проводимостью (Si-i) и слоя аморфного кремния n-типа (Si-n) общей толщиной около 500 нм (отдельно не показаны).
Фиг. 6 и 7: слои аморфного кремния (6) снабжены полосками (7) путем удаления узких дорожек материала посредством лазерного скрайбирования или нанесения химического травителя (8). Дорожки удаленного материала (9) прилегают вплотную, насколько это возможно, к удаленным дорожкам (5) в слое прозрачного проводника.
Фиг. 8-10: слой алюминия (10) толщиной примерно 250 нм нанесен на слои аморфного кремния (6), чтобы служить одновременно как задний электрод и отражающий слой, и снабжен полосками (11) посредством вытравления материала в дорожках (12) непосредственно по соседству и параллельно дорожкам, созданным перед этим (9), возможно с помощью сначала нанесенного травителя (13).
Фиг. 11, 12: несущий слой (14) нанесен на задний электрод (10), после чего металлическая фольга временной подложки (1) удаляется (травлением). Несущий слой (14) при использовании будет действительной подложкой (задней, нижней) ФЭ фольги, выполненной в соответствии с настоящим изобретением.
Фиг. 13: конечная передняя сторона, содержащая слой прозрачного проводника (2), снабжена защитным прозрачным верхним покрытием (15).
В следующем примере согласно предлагаемому изобретению описан способ получения тонкопленочного солнечного элемента из теллурида кадмия. Создана алюминиевая временная подложка, которая покрывается слоем SnO2:F посредством APCVD при температуре 550oС. Затем наносится слой CdS (толщиной 100 нм) и последовательно отжигается при 400oС в атмосфере H2. После отжига эта сборка нагревается до 550oС, и кадмий и теллур осаждаются на слой CdS с использованием так называемого процесса сублимации в закрытом пространстве в атмосфере Не и O2 (источник с расстоянием до подложки 5 мм, источник CdTe нагревается до 650oС, а подложка до 550oС, и тот, и другая в атмосфере Н2 и О2 с парциальным давлением обоих газов в 30 торр). Эта сборка затем обрабатывается парами CdCl2 при 425oС с последующим напылением заднего контакта. Наконец, временная подложка удаляется травлением с использованием раствора NaOH.
Кроме того, что настоящее изобретение имеет отношение к способу, оно также включает новые ФЭ продукты, а именно, фотоэлектрическую фольгу, содержащую последовательные слои: слой отражающего электрода, множество фотоэлектрических слоев и слой прозрачного проводника с пленкой, направленной со стороны слоя прозрачного проводника, имеющей структуру поверхности в виде зазубренных обратных пирамид.
Далее, посредством вышеупомянутого способа производства, включая использование временной подложки, настоящее изобретение позволяет существенное усовершенствование ФЭ элементов гибкого пленочного типа. Так, предлагаемое изобретение также имеет отношение к фотоэлектрической фольге, содержащей как последовательные слои, слой отражающего электрода, множество фотоэлектрических слоев, слой прозрачного проводника и прозрачное защитное покрытие, причем усовершенствование состоит в том, что слой прозрачного проводника является оксидом олова с примесью фтора. Хотя этот проводник известен сам по себе, и он в высшей степени желателен для ФЭ элементов, предшествующее состояние техники не позволяло использовать его в качестве прозрачного проводника в ФЭ фольге. Т.е. настоящее изобретение является первым в достижении ФЭ структуры типа SnO2 с примесью F с желаемыми свойствами для использования в качестве прозрачного проводника (и осаждаемого при температуре выше 400oС) в форме гибкой фольги.
Фактически, настоящее изобретение обеспечивает ФЭ материал, который может иметь F-SnO2 или другой прозрачный проводник, нанесенный при высокой температуре, без необходимости покрытия этого проводящего слоя окном из пластинчатого стекла (что требовалось при предшествующем состоянии техники для ФЭ элементов, имеющих эти прозрачные проводники).

Claims (15)

1. Способ производства фотоэлектрической фольги, поддерживаемой несущим слоем и содержащей множество фотоэлектрических слоев, которые совместно имеют способность генерировать электрический ток из падающего света, слой заднего электрода с одной стороны, соседний с фотоэлектрическими слоями и параллельный им, и слой прозрачного проводника с ее другой стороны, соседний с фотоэлектрическими слоями и параллельный им, отличающийся тем, что способ включает следующие последовательные этапы: создание временной подложки, имеющей толщину не более 50 мкм; нанесение слоя прозрачного проводника; нанесение фотоэлектрических слоев; нанесение слоя заднего электрода; нанесение несущего слоя и удаление временной подложки.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что слой прозрачного проводника наносят при температуре более высокой, чем та, к которой устойчивы фотоэлектрические слои.
3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что временная подложка является гибкой.
4. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что несущий слой является гибким.
5. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что слой прозрачного проводника наносят при температуре выше 250oС, предпочтительно выше 400oС.
6. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что временная подложка является металлической фольгой из металла, сплава металлов или многослойного соединения металлов.
7. Способ по п.6, отличающийся тем, что металлическая фольга является электроосажденной (гальванической) металлической фольгой.
8. Способ по п.6 или 7, отличающийся тем, что этот металл является Al (алюминием) или Cu (медью).
9. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что, по меньшей мере, одна поверхность слоя прозрачного проводника структурирована.
10. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что жесткость на изгиб фольги после последнего этапа больше, чем жесткость на изгиб любого из промежуточных продуктов.
11.Способ производства тонкопленочной фотоэлектрической фольги, содержащей следующие последовательные слои: слой заднего электрода, множество фотоэлектрических слоев и слой прозрачного проводника, причем верхние электроды и задние электроды соединены последовательно, отличающийся тем, что в заднем электроде формируют дорожки до нанесения несущего слоя и в слое прозрачного проводника формируют дорожки после осаждения фотоэлектрических слоев и заднего электрода.
12. Способ по п.11, отличающийся тем, что эти дорожки формируют посредством лазерного скрайбирования или травления.
13. Способ по п. 11 или 12, отличающийся тем, что на заднем электроде и/или слое прозрачного проводника выполняют шаблонное тонкослойное травление.
14. Фотоэлектрическая фольга, получаемая способом по любому из пп.1-10, которая содержит следующие последовательные слои: слой отражающего электрода, множество фотоэлектрических слоев, отличающаяся тем, что фольга, обращенная от стороны слоя прозрачного проводника имеет, структуру поверхности в виде зубчатых обратных пирамид.
15. Фотоэлектрическая фольга, получаемая способом по любому из пп.1-10, которая содержит следующие последовательные слои: слой отражающего электрода, множество фотоэлектрических слоев, слой прозрачного проводника, отличающаяся тем, что слой прозрачного проводника является окисью олова с примесью фтора, осаждаемым при температуре выше 400oС.
RU99108466/28A 1996-09-26 1997-09-24 Способ производства фотоэлектрической фольги и фольга, полученная этим способом RU2190901C2 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP96202691 1996-09-26
EP96202691.0 1996-09-26

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU99108466A RU99108466A (ru) 2001-01-27
RU2190901C2 true RU2190901C2 (ru) 2002-10-10

Family

ID=8224429

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU99108466/28A RU2190901C2 (ru) 1996-09-26 1997-09-24 Способ производства фотоэлектрической фольги и фольга, полученная этим способом

Country Status (15)

Country Link
US (1) US6184057B1 (ru)
EP (1) EP0931356B1 (ru)
JP (1) JP2001501035A (ru)
KR (1) KR100488302B1 (ru)
CN (1) CN1145221C (ru)
AU (1) AU735142B2 (ru)
BR (1) BR9711418B1 (ru)
CA (1) CA2267076C (ru)
DE (1) DE69730337T2 (ru)
ES (1) ES2227677T3 (ru)
HK (1) HK1021254A1 (ru)
RU (1) RU2190901C2 (ru)
TW (1) TW444414B (ru)
WO (1) WO1998013882A1 (ru)
ZA (1) ZA978610B (ru)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2489773C2 (ru) * 2007-12-07 2013-08-10 Курарай Юроп Гмбх Фотоэлектрические модули с отражающими клейкими пленками
RU2493338C2 (ru) * 2008-01-28 2013-09-20 Тегола Канадезе Спа Фотоэлектрическая битумная черепица, способ изготовления фотоэлектрической битумной черепицы и способ укладки фотоэлектрической кровли
RU2526219C1 (ru) * 2013-04-30 2014-08-20 Закрытое Акционерное Общество "ТЕЛЕКОМ-СТВ" Фотоэлектрический гибкий модуль
RU2532857C1 (ru) * 2013-03-22 2014-11-10 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Белгородский государственный национальный исследовательский университет" Фотовольтаическая структура

Families Citing this family (84)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0948004A1 (en) * 1998-03-26 1999-10-06 Akzo Nobel N.V. Method for making a photovoltaic cell containing a dye
US7507903B2 (en) * 1999-03-30 2009-03-24 Daniel Luch Substrate and collector grid structures for integrated series connected photovoltaic arrays and process of manufacture of such arrays
CA2350044A1 (en) * 1999-09-09 2001-03-15 Akzo Nobel Nv Hybrid roof covering element
EP1104030A3 (en) * 1999-11-29 2001-09-05 SANYO ELECTRIC Co., Ltd. Manufacturing method of photovoltaic device
NL1013900C2 (nl) * 1999-12-21 2001-06-25 Akzo Nobel Nv Werkwijze voor de vervaardiging van een zonnecelfolie met in serie geschakelde zonnecellen.
JP4036616B2 (ja) * 2000-01-31 2008-01-23 三洋電機株式会社 太陽電池モジュール
CA2405177C (en) 2000-04-06 2012-01-10 Akzo Nobel N.V. Method of manufacturing a photovoltaic foil
CA2412739A1 (en) 2000-06-15 2001-12-20 Akzo Nobel N.V. Solar cell unit with removable top layer
JP2004508729A (ja) 2000-09-08 2004-03-18 アクゾ　ノーベル　ナムローゼ　フェンノートシャップ 着色された太陽電池ユニット
US6774578B2 (en) * 2000-09-19 2004-08-10 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Self light emitting device and method of driving thereof
US20030044539A1 (en) * 2001-02-06 2003-03-06 Oswald Robert S. Process for producing photovoltaic devices
DE10117717A1 (de) * 2001-04-09 2002-10-10 Zae Bayern Verfahren zur Herstellung einer Halbleiterschaltung und nach diesem Verfahren hergestellten Halbleiterschaltungen
EP1397837A2 (en) 2001-06-21 2004-03-17 Akzo Nobel N.V. Manufacturing a solar cell foil connected in series via a temporary substrate
NL1019701C2 (nl) 2001-12-21 2003-06-24 Akzo Nobel Nv Fotovoltaïsch dakbedekkingselement met relief.
JP4260494B2 (ja) * 2002-02-26 2009-04-30 株式会社フジクラ 透明電極用基材の製法、光電変換素子の製法、及び色素増感太陽電池の製法
US20050109389A1 (en) * 2002-03-05 2005-05-26 Akzo Nobel N. V, Process for manufacturing a solar cell unit using a temporary substrate
MXPA04008557A (es) * 2002-03-05 2004-12-06 Akzo Nobel Nv Procedimiento para fabricar una unidad de celda solar utilizando un substrato temporal.
EP1369933A3 (en) * 2002-06-07 2008-05-28 FUJIFILM Corporation Film forming method
US6642092B1 (en) * 2002-07-11 2003-11-04 Sharp Laboratories Of America, Inc. Thin-film transistors formed on a metal foil substrate
JP4566005B2 (ja) * 2002-12-20 2010-10-20 インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーション Ｉｃタイル・パターン形成方法、形成したｉｃ、及び分析方法
US7170001B2 (en) * 2003-06-26 2007-01-30 Advent Solar, Inc. Fabrication of back-contacted silicon solar cells using thermomigration to create conductive vias
US7649141B2 (en) 2003-06-30 2010-01-19 Advent Solar, Inc. Emitter wrap-through back contact solar cells on thin silicon wafers
US8101851B2 (en) * 2003-07-22 2012-01-24 Akzo Nobel N.V. Process for manufacturing a solar cell foil using a temporary substrate
US7455787B2 (en) * 2003-08-01 2008-11-25 Sunpower Corporation Etching of solar cell materials
US7335555B2 (en) 2004-02-05 2008-02-26 Advent Solar, Inc. Buried-contact solar cells with self-doping contacts
US20060060238A1 (en) * 2004-02-05 2006-03-23 Advent Solar, Inc. Process and fabrication methods for emitter wrap through back contact solar cells
US20050172996A1 (en) * 2004-02-05 2005-08-11 Advent Solar, Inc. Contact fabrication of emitter wrap-through back contact silicon solar cells
US7144751B2 (en) 2004-02-05 2006-12-05 Advent Solar, Inc. Back-contact solar cells and methods for fabrication
EP1583164A1 (en) * 2004-04-01 2005-10-05 Nederlandse Organisatie voor toegepast-natuurwetenschappelijk Onderzoek TNO Polymer optoelectronic device and methods for making the same
DE102004050269A1 (de) * 2004-10-14 2006-04-20 Institut Für Solarenergieforschung Gmbh Verfahren zur Kontakttrennung elektrisch leitfähiger Schichten auf rückkontaktierten Solarzellen und Solarzelle
US8025929B2 (en) 2004-11-19 2011-09-27 Helianthos B.V. Method for preparing flexible mechanically compensated transparent layered material
CN100568544C (zh) * 2005-04-06 2009-12-09 阿克佐诺贝尔股份有限公司 用于制造具有tco无机涂层的箔片的方法以及使用该方法制造的箔片
US20070044832A1 (en) * 2005-08-25 2007-03-01 Fritzemeier Leslie G Photovoltaic template
DE102005061346A1 (de) * 2005-09-30 2007-04-05 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optoelektronischer Halbleiterchip
US8168880B2 (en) * 2006-04-26 2012-05-01 Certainteed Corporation Shingle with photovoltaic element(s) and array of same laid up on a roof
JP5115476B2 (ja) * 2006-05-18 2013-01-09 旭硝子株式会社 透明電極付きガラス基板とその製造方法
US8319093B2 (en) * 2006-07-08 2012-11-27 Certainteed Corporation Photovoltaic module
GB0615651D0 (en) * 2006-08-07 2006-09-13 Sun Chemical Bv A process for manufacturing solar cells
CA2568136C (en) * 2006-11-30 2008-07-29 Tenxc Wireless Inc. Butler matrix implementation
US20080128018A1 (en) * 2006-12-04 2008-06-05 Richard Allen Hayes Solar cells which include the use of certain poly(vinyl butyral)/film bilayer encapsulant layers with a low blocking tendency and a simplified process to produce thereof
TW200849621A (en) 2006-12-21 2008-12-16 Helianthos Bv Method for making solar sub-cells from a solar cell
EP2100336A4 (en) * 2006-12-22 2013-04-10 Applied Materials Inc INTERCONNECTION TECHNOLOGIES FOR REAR CONTACT SOLAR CELLS AND MODULES
KR101301664B1 (ko) * 2007-08-06 2013-08-29 주성엔지니어링(주) 박막형 태양전지 제조방법 및 그 방법에 의해 제조된박막형 태양전지
WO2009058985A1 (en) 2007-11-02 2009-05-07 First Solar, Inc. Photovoltaic devices including doped semiconductor films
US20090126786A1 (en) * 2007-11-13 2009-05-21 Advent Solar, Inc. Selective Emitter and Texture Processes for Back Contact Solar Cells
EP2073269A1 (en) 2007-12-21 2009-06-24 Helianthos B.V. Method for providing a series connection in a solar cell system
WO2009089236A2 (en) 2008-01-08 2009-07-16 Certainteed Corporation Photovoltaic module
CN105810767B (zh) 2008-02-02 2018-05-22 雷诺丽特比利时股份有限公司 光伏模块
EP2086019A1 (en) 2008-02-02 2009-08-05 RENOLIT Belgium N.V. Profiles for fixing rigid plates
EP2093804A1 (en) 2008-02-19 2009-08-26 Helianthos B.V. Solar cell system with encapsulant
KR101460580B1 (ko) * 2008-02-20 2014-11-12 주성엔지니어링(주) 박막형 태양전지 및 그 제조방법
EP2101119A1 (en) 2008-03-11 2009-09-16 Helianthos B.V. Roof element
US20100012172A1 (en) * 2008-04-29 2010-01-21 Advent Solar, Inc. Photovoltaic Modules Manufactured Using Monolithic Module Assembly Techniques
US20110036396A1 (en) * 2008-04-30 2011-02-17 The Regents Of The University Of California Method and apparatus for fabricating optoelectromechanical devices by structural transfer using re-usable substrate
ITMI20080927A1 (it) * 2008-05-20 2009-11-21 Meccaniche Luigi Bander A S P Pannello fotovoltaico relativo procedimento di produzione ed impianto per la realizzazione di tale procedimento
EP2123793A1 (en) 2008-05-20 2009-11-25 Helianthos B.V. Vapour deposition process
US8207008B1 (en) * 2008-08-01 2012-06-26 Stion Corporation Affixing method and solar decal device using a thin film photovoltaic
US20100194116A1 (en) * 2009-02-03 2010-08-05 Imad Mahawili Turbine energy generating system
US20100248413A1 (en) * 2009-03-31 2010-09-30 David Strand Monolithic Integration of Photovoltaic Cells
WO2010124059A2 (en) * 2009-04-24 2010-10-28 Wakonda Technologies, Inc. Crystalline thin-film photovoltaic structures and methods for forming the same
US8519435B2 (en) 2009-06-08 2013-08-27 The University Of Toledo Flexible photovoltaic cells having a polyimide material layer and method of producing same
DE202009018249U1 (de) * 2009-07-10 2011-05-19 EppsteinFOILS GmbH & Co.KG, 65817 Verbundsystem für Photovoltaik-Module
WO2011009568A1 (en) 2009-07-23 2011-01-27 Renolit Belgium N.V. Photovoltaic modules with polypropylene based backsheet
EP2279973A1 (en) 2009-07-27 2011-02-02 Helianthos B.V. Device for processing a foil substrate
US7989346B2 (en) * 2009-07-27 2011-08-02 Adam Letize Surface treatment of silicon
US8466447B2 (en) 2009-08-06 2013-06-18 Alliance For Sustainable Energy, Llc Back contact to film silicon on metal for photovoltaic cells
US20110030773A1 (en) * 2009-08-06 2011-02-10 Alliance For Sustainable Energy, Llc Photovoltaic cell with back-surface reflectivity scattering
US20110126890A1 (en) * 2009-11-30 2011-06-02 Nicholas Francis Borrelli Textured superstrates for photovoltaics
CN102612756A (zh) * 2010-03-18 2012-07-25 富士电机株式会社 薄膜太阳能电池和其制造方法
MX2012013614A (es) 2010-05-26 2013-03-20 Univ Toledo Estructuras fotovoltaicas que tienen una capa de interfaz de difraccion de luz y metodos para fabricar las mismas.
US9088055B2 (en) 2010-08-06 2015-07-21 International Business Machines Corporation Mobile power sharing
US20120042927A1 (en) * 2010-08-20 2012-02-23 Chungho Lee Photovoltaic device front contact
US20120067391A1 (en) 2010-09-20 2012-03-22 Ming Liang Shiao Solar thermoelectric power generation system, and process for making same
KR101172206B1 (ko) * 2010-10-06 2012-08-07 엘지이노텍 주식회사 태양 전지
CN101964398A (zh) * 2010-10-11 2011-02-02 福建钧石能源有限公司 柔性薄膜太阳能电池及其制造方法
MX2014008305A (es) * 2012-01-05 2014-08-21 Dow Global Technologies Llc Metodo mejorado para producir dos o mas celdas fotovoltaicas interconectadas a base de pelicula delgada.
US9362433B2 (en) * 2013-01-28 2016-06-07 Hanergy Hi-Tech Power (Hk) Limited Photovoltaic interconnect systems, devices, and methods
CN103280480A (zh) * 2013-05-31 2013-09-04 浙江正泰太阳能科技有限公司 薄膜太阳能电池基板、薄膜太阳能电池及其制备方法
US20150020863A1 (en) * 2013-07-22 2015-01-22 International Business Machines Corporation Segmented thin film solar cells
US10553738B2 (en) * 2013-08-21 2020-02-04 Sunpower Corporation Interconnection of solar cells in a solar cell module
NL2014040B1 (en) * 2014-12-23 2016-10-12 Stichting Energieonderzoek Centrum Nederland Method of making a curent collecting grid for solar cells.
CN108493296A (zh) * 2018-03-20 2018-09-04 暨南大学 一种柔性CdTe薄膜太阳电池及其制备方法和应用
TWI713214B (zh) 2018-10-26 2020-12-11 友達光電股份有限公司 偏光基板及顯示面板
TWI759773B (zh) * 2020-06-20 2022-04-01 國立臺灣大學 太陽能電池封裝方法與封裝結構

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS55143706A (en) 1979-04-24 1980-11-10 Kureha Chemical Ind Co Ltd Method of fabricating high molecular formed compound formed with transparent conductive layer
EP0189976A3 (en) 1985-01-30 1987-12-02 Energy Conversion Devices, Inc. Extremely lightweight, flexible semiconductor device arrays and method of making same
JPS62123780A (ja) 1985-11-22 1987-06-05 Sharp Corp 光電変換素子の製造方法
US5011782A (en) * 1989-03-31 1991-04-30 Electric Power Research Institute Method of making passivated antireflective coating for photovoltaic cell
EP0421133B1 (en) * 1989-09-06 1995-12-20 Sanyo Electric Co., Ltd. Manufacturing method of a flexible photovoltaic device
JP2783918B2 (ja) * 1991-03-28 1998-08-06 三洋電機株式会社 光起電力装置の製造方法
US5538902A (en) * 1993-06-29 1996-07-23 Sanyo Electric Co., Ltd. Method of fabricating a photovoltaic device having a three-dimensional shape

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2489773C2 (ru) * 2007-12-07 2013-08-10 Курарай Юроп Гмбх Фотоэлектрические модули с отражающими клейкими пленками
RU2493338C2 (ru) * 2008-01-28 2013-09-20 Тегола Канадезе Спа Фотоэлектрическая битумная черепица, способ изготовления фотоэлектрической битумной черепицы и способ укладки фотоэлектрической кровли
RU2532857C1 (ru) * 2013-03-22 2014-11-10 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Белгородский государственный национальный исследовательский университет" Фотовольтаическая структура
RU2526219C1 (ru) * 2013-04-30 2014-08-20 Закрытое Акционерное Общество "ТЕЛЕКОМ-СТВ" Фотоэлектрический гибкий модуль

Also Published As

Publication number Publication date
WO1998013882A1 (en) 1998-04-02
JP2001501035A (ja) 2001-01-23
ES2227677T3 (es) 2005-04-01
AU4706497A (en) 1998-04-17
AU735142B2 (en) 2001-07-05
KR100488302B1 (ko) 2005-05-11
BR9711418A (pt) 1999-08-24
EP0931356A1 (en) 1999-07-28
TW444414B (en) 2001-07-01
CA2267076A1 (en) 1998-04-02
CA2267076C (en) 2005-01-25
BR9711418B1 (pt) 2010-06-29
ZA978610B (en) 1998-03-26
US6184057B1 (en) 2001-02-06
DE69730337T2 (de) 2005-09-08
KR20000048653A (ko) 2000-07-25
CN1231772A (zh) 1999-10-13
HK1021254A1 (en) 2000-06-02
DE69730337D1 (de) 2004-09-23
CN1145221C (zh) 2004-04-07
EP0931356B1 (en) 2004-08-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2190901C2 (ru) Способ производства фотоэлектрической фольги и фольга, полученная этим способом
NL1013900C2 (nl) Werkwijze voor de vervaardiging van een zonnecelfolie met in serie geschakelde zonnecellen.
US7276658B2 (en) Manufacturing a solar cell foil connected in series via a temporary substrate
US6613973B2 (en) Photovoltaic element, producing method therefor, and solar cell modules
US6870088B2 (en) Solar battery cell and manufacturing method thereof
AU2004263949B2 (en) Process for manufacturing a solar cell foil using a temporary substrate
CA2405177C (en) Method of manufacturing a photovoltaic foil
JP4368685B2 (ja) 仮の基材を用いる太陽電池ユニットの製造法
KR20070114270A (ko) 투명 전도성 산화물의 무기 코팅을 갖는 포일을 제조하는방법
WO2010049495A2 (en) Thin-film solar cell device with curved edges

Legal Events

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

Effective date: 20130925