TW432144B - Electromechanical cylinder lock - Google Patents

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M432144 五、新型說明： 【新型所屬之技術領域】 相關申請的引用 本申請要求享有2010年8月23曰提交的美國臨時專利申請 No. 61/376,229的優先權’其共同受讓並結合于本文中以便用於所 有目的的參考。 本實用新型總體上涉及薄膜光伏模組和製作方法。更具體而 言’本實用新型提供用於製作高效能光伏模組的結構和方法。僅 僅以舉例的方式’本實用新型提供了大尺寸高效能的多結 CIS/CIGS基薄膜光伏串聯電池，例如，I65cmx65cm或更高而綜 合轉化效率為18%或更高。 【先前技術】 所取能量的形式如石化、水電、核能、風能、生物質、太陽 月b，以及更原始的形式如木材和煤。在過去的世紀，現代文明已 經依賴于石化能作為作為重要的能源。石化能包括天然氣（gas) 和石油（oil)。石化產品的更重形式也能夠在某些地方用於家用加 熱。不幸的是，石化燃料的供給是有限的並且基於地球上可用量 基本上是固定的。另外，隨著更多人使用石油產品，使用量增加， 其將迅速變成稀缺資源。 更近來，能源的環境清潔和可再生能源已經成為所需。清潔 能源的實例是水電能。水電絲自通過水壩產生的水流驅動的發 電機。清潔的且可再生能源還包括風能、潮雜、生能 另一類型的清潔能源是太陽能。 、 地太陽能技術將來自太陽的電磁輻射轉化成其它有用 ΐίϋί能和魏。對於電能顧，經常制太陽能電池。儘管 竟ίί的並且已經一定程度上是成功的，但是在其於 世界範圍内敍使用之前還有許多關仍待解決。作為—個實例， •1〇13,13：83€5-0 M432144 一種類型的太陽能電池使用晶體材料，這種材料源自半導體錠。 這些晶體材料能夠用於製作包括將電磁輻射轉換成電能的光伏和 光電二極體器件的光電器件。然而，晶體材料經常價格昂貴並難 以大規模製造。另外，由晶體材料製成的器件通常具有低的能量 轉化效能。其它類型的太陽能電池使用“薄膜，，技術而形成光敏 材料的薄膜，用於將電磁輻射轉化成電能》在製作太陽能電池中 使用薄膜技術存在類似局限。另外，膜可靠性通常較差並且不能 在傳統環境應用中適用於超長時間。經常，薄膜難以機械地相^ 集成。 仍是所 以看出，用於製作光伏材料和所得器件的改進技術 【新型内容】 根據本實用新型的實施方式，提供了用於形成高效率光伏模 組的結構和方法。在一個具體實施方式中，本實用新型提供了薄 膜光伏模組。這種模組包括形成于具有長度約2英尺以及更大而 寬度約5英尺以及更大的基底上的底㈣件^這種底部器件包括 形成而覆蓋所述基底的第-電極材料和形細覆蓋所述金屬材料 的具有能帶，約1 e V〜1.2 eV的第-光伏結1底·件進一步 包含形成覆蓋所述第-光伏結的第二電極材料。這種薄膜 組另:卜包括巧成於覆板（superstrate)之上的獨立於該底部器件的 頂部器件。這侧部H件包括形成而位於所述覆板之 極材料以及形成而位於所述第三電極材料之下的能一17 光侧部^件進—步包括喊而位於第 :先伙、纟。之下的第四電崎料。此外，該細光伏 底㈣件㈣成㈣器件^； jcouphng)材料。該串聯器件將來自太陽光 電流，轉化效率為18%以及更大。 电月匕里轉化成 該底部器件關構造成低t流的串聯器件而朗部器件是以 100215729 1013.138363-0' • - · · .* ίίί為 雙面頂電流的串觀件。該串聯科在底部器 2中轉化太關射紅外纽絲譜的減光子 - 兩側轉化太陽㈣中UV至綠光光譜的高能光子。在頂。^件 在另-個具體實施方式中，本實用新型也提 序口長度和見度㈣—基底上龍部器件^該頂部 :覆蓋該第二基底的第二透明電極材料和形^括二 =舰帶隙約⑽〜2.0 eV的第二吸收體材料。以 益件進—步包括喊而覆蓋所述第二 =形成而覆蓋該第二發射體材料的第三透明=;發=材 模ΐ包括夾在頂部器件和底部器件之間_合_和^ 丁^部器件構造為至少將第-部分太陽光譜轉化成第 第二部分續光譜，_底㈣件構造騎第 $ 化成第二電流，綜合轉化效率為18%以及更大。丨刀物先》曰轉 在可替_實施方式中’本實崎型提供製 光伏模組的方法。該方法包括提供具有長度約2 =5英尺以及更大的尺寸的第一基底和具有; 和形狀的第一基底。该方法進一步包括在所述第一 部器件。該絲n件至少包含具有能帶_〖6λΜ j 膜光伏吸收體。該底部器件具有透明的上部電極和反射性的下 電極，並構造為吸收小於約2.2 eV的電磁輻射能量。另外，兮方 法包括在第二基底上形成頂部器件。該頂部器件至 帶隙約1.7 eV〜2.G eV的第二薄膜光伏吸收體。該頂部器件^有;^ 面特性，該第一薄膜光伏吸收體夾於兩層透明電極層之間。兮 部器件構造為吸收大於約2.2 eV的電磁輻射能量。此外，★亥g法 包括利用頂·件和底部ϋ件之間_合材料卿㈣件層^至 底部器件。另外，該方法包括用玻璃罩輕合頂部器件以便^ 器件和底部器件形成串聯器件，串聯器件具有15〇/〇或更高的畔人 ::1(302^572^ ：lO：l5,138H63-0 光伏效率。 型在機1如，本實用新 光伏模組之前，採用去輕工藝的薄膜 頂部器件和絲H件㈣村^件和底部器件。 li，？、能帶隙以及其他特性的半導體膜材料因：:ί 程能夠更容易進行優化並且不太複雜。例如二 携物）能帶隙優選u ev〜i.9ev範圍的半導^ 先伙及收體材料，而底部器件包含另一種具 ^〜1 方2iVff的I半導m膜吸收體材料。“，本實用新型^ 二構，方法使用至少部分地光學翻_合材料而將頂部器件枯 5至底部器件以形成具有㈣電池結構的模組。因此，當 ”部將上時，料太陽光射的光子判部祕吸3 流，而至少另_部分太陽光譜的光子也能夠傳輸通過該 料而被底部器件吸枚並轉化成電流。其它優點包括採用比 /、匕/專膜光伏材料相對低秦的J辰境友好材料和用於調節改善的吸 收體熱處理並且隨後保持合理的光學透明度的耐高溫透明導電材 料二根據這個實施方式，能夠實現一個或更多個益處。這些和其 它益處在整個說明書而尤其在以下内容令將會更加詳細地描述。 僅以舉例的方式，本實用新型方法和材料包括由二硫化銅銦 物質、硫化銅錫、二硫化鐵或其他物質製成的吸收體材料，用於 單結電池或多結電池。 【實施方式】 根據本實用新型的實施方式，提供了用於形成高效率光伏模 組的結構和方法。更具體而言，本實用新型提供了具有 100215729 1013,138363-0 M432144 165cmx65Cm或更大尺寸的高效率cis/cigs基薄膜光伏面板和綜 合電流效率為18%或更高的多結串聯電池。這種多結串聯電池通 過將至少頂部器件和底部器件進行麵合而製成，每一個器件包含 由二硒化銅銦或二硫化銅銦或與鎵混合的那些以及其它分別具有 優化的化學計量和能帶隙的材料製成的薄膜半導體^收體材^。 可以使用本實用新型的實施方式而包括含有硫化亞鐵、硫化鎘、 硒化鋅等，以及金屬氧化物如氧化辞、氧化鐵、氧化銅等的i 類型的半導體薄膜或多層。 〃 圖1是舉例說明根據本實用新型用於形成具有串聯電池的 膜光伏模組的優選串聯電池結構的示意圖 械耦合。在一個具體實施方式中，術語下部和 疋思指限制性的。一般而言，上部電池，或頂部電池’ j下㈣池或底部電池更#近電磁輻。^ 分光譜。另外，頂部電池是雙面 光。優選上部電池和下部電池獨立地 製作並Ik後相_合。在—個可替換的實施 中形成的兩個器件機械地輕合而製 化，並對於大規模製“工==導藝步驟進-步簡單 所有=膜電造為在基底上形成 的光伏結》底部電池包括料包夹 由舰底的反射性材料製極 下部電極層能夠是鋁材料、金材料：個:體=方式中， 製成。輸侧_紐她=；===料 10^15723 M432144 ΐΐίΞίί學實；ΐ料’但是在—些實施方式中，也會使 用£透，材料。例如，基底能夠是玻璃、石英（quartz)、炼融氧 二ί ίϊ夕金屬，或荡，或半導體，或其它複合材料。在 3實^方式中，使用了低成本窗)二。

Uiii47 ’圖1中的頂部電池能夠相關於玻璃覆板，所 種玻璃覆板上而形成。這種玻璃覆板，以其 件=ίί: 般而言’鋼化玻璃適用於這種頂部器 在-個具體實施方式中，串聯光伏模組包括四個端子τι至 4。可替換地，這種串聯光伏模組也能夠包括三個端子，其中之 j用最靠近上部電池和下部電池之關介面區域的共有g極。 ϋ它實施方式卜多結電池也能夠包括其中的兩個端子，這依 ，應用情況而;t。當形成串聯電池結構時，頂部電池的兩個端子 ，夠輕合于娜朗不同*是電性㈣或顯職部電池 其它電池構造的實例提供於2009年7月30曰提交的題為 "Multi-junction Solar Module and Method for Current Matching Between a Plurality of First Photovoltaic Devices and Second Photovoltaic Devices”的美國專利申請 N〇 12/512 978 中，妓 並結合于本文中作為參考。 / J又课 ，一個具體實施方式中，覆蓋底部電池中的下部電極層的結丄 包括薄膜半導體吸收體材料和覆蓋該吸收體材料的發射體材料。 在一個優選的實施方式中，這種薄膜半導體吸收體材料由二硒化 銅銦或二硒化銅銦鎵（CIGS)製成，但是能夠是其它物質，例如 Ci^SnS3和FeS2或其匕金屬元素’或銅姻嫁硫砸化物(cigss)的" 材料，這要取決於實施方式。在一個具體實施方式中，這種吸收 體材料按照合適的化學計量比率和某些特定摻雜水準而混合有幾 種元素材料，並適當地熱處理以具有Eg= 1〇〜12eV範圍的所需 能帶隙。在一個具體實施方式中，發射體材料，也稱之為視窗層， 1002157.29 1013.138363-0 M432144 在吸收體層處理工藝過程之後形成而覆蓋吸收體層。另外，電極 1〇2包括形成而覆蓋視窗層的透明導電性氧化物層。在一個具體實 知方式中，視由層能夠是硫化锅或其它合適的材料。在一個優選 的實施方式中’下部電池的視窗層是n_型硫化鎘而電極1〇2是包 含氧化鋅或摻雜鋁的氧化鋅的透明導電性氧化物，但是也能夠是 其它材料。 在一個備選實施方式中，圖1中的頂部電池相關於玻璃覆板， 該玻璃覆板也起到作為用於串聯電池模組的玻璃罩的作用。玻璃 覆板一般採用鋼化玻璃。基於該覆板，光伏結（結2)夾於兩電極 材料’電極202和201之間。在一個優選的實施方式中，這種結2 包括薄膜半導體吸收體材料和覆蓋該吸收體材料的發射體材料。 ，射體材料是耦合於位於覆板之下的電極2〇2的 >型半導體材料。 薄膜半導體吸從體材料覆蓋電極2〇1 〇在一個優選實施方式中，薄 膜半導體吸收體材料是具有能帶隙範圍Eg=1 7〜2〇 eV的p_型半導 體層。在一個優選的實施方式中，能帶隙為18eV至丨9eV。在 一個具體實施方式巾’上部ρ·型吸收體層選自CuInS2、Cu(In，禪2、 Cu(In，Ga)S2或其它合適的材料。吸收體層採用合適的技術製成， 如描述於2008年6月5日提交的美國序號N〇 61/〇59,253中的那 些，5亥專利共同受讓，並結合于本文中作為參考。 在一個具體實施方式中，電極201和電極202二者都由透明 J電,氧化物(tco)材料製成。在一個具體實施方式中，TC〇層 能夠是這樣的㈣如 In2〇3:Sn(nO)、ZnQ:A1(AZC>)、Sn()2:F(TFC))， 但也能是其它材料。在另-具體實施方式中，電極2〇1能夠是處 於與下部電蝴合最近位置的p+型透明導電H個優選實施 ^式中’這種p+型透明導電層具有優異的電導率，特徵在於薄層 電阻（sheetresistance)小於等於約1〇歐姆/平方釐米。另外，p+ ^透明導電層也具有能崎輸至少在波絲圍約·〜約63〇nm (紅，紅外）的電磁輕射並濾掉波長範圍約49〇〜約45〇腿（綠， 013.15:8363-0 • ·. . · · · .· · * M432144 ^υν)範圍_電磁輻射的所需透光率性質，如，電極2〇2 使用了構造為耐溫度至少高達60(rc的TC〇材料。 f一個優選的實施方式中’這種串聯電池結構包括將上部電 j,至下部電池的層壓材料。這種層騎料首故至少部分對 3光透明並能夠舰這兩層材料之間強賴合的光學輕合材料 該是具有良好電絕緣性質的介電質。這種層壓材料能 夠=乙稀醋酸乙烯醋，通常稱之為EVA，聚暖乙婦醋，通常稱 在—個㈣實财μ，這壓材料在該_ ，^結構中將電極1〇2與電極201枯合。在一個可替換的實施 雪^⑽ϋ201形成而覆蓋中間玻璃基底，而這種層壓材料將 電極102粘合至該中間玻璃基底的下側。 是舉例說雜擄本實賴型的實施方式驗賴光伏模 電池結構的示意圖。如所示，本實用新型提供了一種多 L串，光伏模組2〇〇。該模組包括底部器件23〇和頂部器件22〇。 f為件230構建於玻璃基底i的頂部上。頂部器件22〇獨立地 構建於玻璃基底2的頂部而隨後可操作地經由粞合於玻璃基底2 的底面的耦合材料而機械地耦合至底部器件23〇。 - 在-個具體實施方式中，底部器件23G採用了由選自，例如， 和其它光學透明基底或其它不透明基底的材 的玻璃基底這種玻璃材料也能夠被其它如聚合物材料、 金屬材料或半導體材料或其任意組合的材料代替。另外，所述基 底能夠是剛性的、的、或任何形狀和/或形式，這要取決於實 ，方式。在-個或多個實财式巾，玻璃基底〗能夠具有5_5咖、 20cmx2〇Cm、或大至65cmxl65cm、或更太的尺寸。 實施方式中’底部器件230包括由形成電接觸的 if部電極層217。其也具有作為覆蓋玻璃基底1 的反射性材料的絲性質。根據—個具體實施方式，下部電極層 217能夠是單種均-材料、複合材料，或分層結構。在一個具體實 100215729 1013,138363-0 M432144 ΐ方ίΐ’/部電極層217由選自銘、銀、金、翻、銅、豆它全 屬，和/或導電性電介質膜等的材料製 =金 啊f二底部器件230包括覆蓋下部電極，2Π的下 帶隙H ^ - 1 η在一個具體實施方式中，吸收體層215由具有能 ^ 〜的薄膜半導體材料製成。在—個具體實 收體層215由選自％地、喊和C_ Ξ 器細的光伏吸收體_“化匕f J料底= 合物材料而^成。 材#、或硫舰銅銦鎵（CIGSS)化 方式中，下部吸收體材料包括魏銅銦 由1 (純硒化銅銦)至〇 (純硒化銅鎵)J化。在二:且體^J μ X馮约i.〇ev至約i.7e v而變仆，扣β -Γ·、，a #丄 能帶隙優選為約L0至約u eV。：:：且:實=:該 aS/CIGS/CIGSS結構能夠包括描述 利中’ 仰，4U中的那些，其結合于本文中作為參專 =及和 在-個具體實施方式中，底部器件230進一步包括 吸收體層215的下部視窗層或發射體213 : Γ二:211。以㈡ 成化鑛辞、或其它合適材料的材料製 η·νι族化合物半導體如砸化鋅^倾’但ί能夠ΐ J匕，。下部透明導體氧化物層211是氧化 忒， 枓’其至少部分地傳輸太陽光譜(穿過—個或多 以^ 11 入下部吸收體材料215而在其中轉化成電流。在一個優選的實施 =式中，在下部透明導體氧化物層211之上，可施加光學耦合材 耦合頂部器件220。在一個具體實施方式中，這種光學耦合材 料能夠是乙烯醋酸乙烯酯，通常稱之為EVA，聚醋酸乙烯酯，通 常稱之為PVA，等等。 再參照圖2,這種串聯光伏模組2〇〇的頂部器件220經由其上 獨立地形成頂部器件的玻璃基底2而耦合於底部器件230。在一個 優選實施方式中，玻璃基底2即所謂的具有一定厚度、下表面和 亡表面的中間玻璃。上表面用於形成頂部器件Do而下表面經由 光學耦合材料，如EVA等耦合於下部透明導電氧化物層211。在 個具體實施方式中，這種中間玻璃基底材料能夠是低鐵玻璃， 具有幾個毫米或更低的厚度。玻璃基底2能夠具有5cmx5cm、 20cmx20cm '或大至65cmxl65cm、或更大的尺寸。 、正如圖2中所示，頂部器件220包括形成而覆蓋玻璃基底2 的透明導體（TC)層209。在一個具體實施方式中，這種透明導 體層209能夠具有採用選自ιτο、AZO和TFO等的材料的p+型 電特性。在一個優選的實施方式中，p+型透明導體層特徵在於薄 層電阻小於或等於約10歐姆/平方釐米，而對於主要太陽光譜的 透光率為90%以及更大。在另一優選實施方式中，這種p+型透明 導體層209特徵在於傳輸至少波長範圍約7〇〇〜約63〇nm的電磁輻 射而濾掉波長範圍約490〜約450nm的電磁輻射。在一個具體實施 方式中，這種p+型透明導體層2〇9包含ZnTe物質，包含ZnTe晶 體材料或多晶材料。在一個或多個實施方式中，這種p+型透明導 體層209摻雜有至少一種或多種選自Cu、Cr、Mg、〇、A1或N， 及其組合等等的物種。在一個優選實施方式中，這種p+型透明導 體層209特徵在於選擇性地容許紅光通過而赫具有波長範圍約 400 nm〜約450 nm的藍光。此外，在一個優選實施方式中，這種 P+型透明導體層209特徵在於能帶隙範圍為£§ = 17〜2 〇 eV，或 1002157.29. 1013,138363-0 S隙類似於覆蓋這種p+型透明導體層2G9的上部吸收體層的能

具體實施方式中，頂部器件22G具有覆蓋P+型透明導 ^層209的上部p_型吸收體層2〇7。在一個優選的實施方式中，J ^具有能帶隙細Eg=口〜2.Gev _膜半導ί 可以是其它材料。在^優選的實施方式中， 9 ev。在—個具體實施方式中，這種上部ρ-型 金選自CuInS2、°啦禅2、Cu_a)S2或其它合適 ，^复&材料《類似于形成下部吸收體層215，這種上部吸收體片 A採用合適的技術獨立加工處理，如描述於2008年6月5日^ 父的美國序號Να 61/059,253巾的那些技術，其共同受讓，而έ士人 于本文中作為參考。 返回參照圖2 ’頂部器件220進一步包括覆蓋這種上部ρ_型吸 收體層207的上部η-型窗口層2〇5。在一個具體實施方式中，這種 η-型視窗層是選自硫化鎘(〇18)、硫化鋅(ZnS)、硒化鋅(ZnSe)、氧 化鋅(Zn〇)、氧化辞鎂(ZnMg〇)等的發射體材料，並可以為了特性 電導率摻雜雜質，例如，n+型。根據一個具體實施方式，頂部器 件220也具有覆蓋這種上部n_型窗口層的上部透明導電性氧化物 層203。這種透明導電性氧化物(TC〇)層2〇3能夠由氧化銦錫和其 它合適材料製成。例如，TCO材料能夠選自由In2〇ySn (IT0/、' ΖηΟ:Α1(ΑΖΟ)、Sn〇2:F(TFO)組成的組，也能夠使其它材料。 在一個具體實施方式中，這種串聯光伏模組還包括頂部玻璃 以罩住頂部器件220的上部透明導電性氧化物層203。頂部玻璃為 機械衝擊和剛度提供了合適的支撐。頂部玻璃能夠可選地對接收 太陽光是透明的。在一個具體實施方式中，頂部玻璃經由耦合材 料機械輕合於頂部器件220。在優選的實施方式中，耗合材料可以 是EVA，但也可以是其它材料。 1002,15723. ：1013138363-σ 13 圖3是舉例說明根據本實 被多結頂部料和底部 ==r::r*_=== 能夠捕獲有限範圍約r8e;v:m而的單結光伏電池僅僅 #廿310包括具有所需能帶隙範圍為約h6〜L9 ev或更 ίί^ϊί似合適透光率和電導率的透明導體氧化物 ===譜的“藍光，，譜帶301而同時二:譜=，， ίίΐ第一吸收體（+發射體）的第一光伏結。濾、掉的紅光 分容許通過頂部器件31G °糾，輕合的底部器件 Λ有範圍約α7〜UeV的所f能帶隙的第二薄膜光 和覆蓋該吸收體的透明視窗層以及覆蓋該視窗層的透 明電極層。底部器件320提供了基於第二吸收體和發射體的另一 光伏結，以捕獲紅譜帶光並轉化成電流。每一器件，31〇或32〇， ^有輸出電流_個端子。根據應用不同，該模組能夠構造為具 有4-端子的模組、或3_端子模組、或2_端子模組用於增強模组 的總轉化效率。因此，具有根據本實用新型實施方式的串聯電池 結構的多結模組能夠捕獲更寬範圍的光，並提供了用於形成具有 基本上高轉化效率的光伏模組的方法。 一 根據一個或多個實施方式，本實用新型提供了採用串聯電池 結構製作高效率薄膜光伏模組的方心具體而言，兩個或^電 池旎夠相互耗合並構造成捕獲更寬範圍的光譜以轉化成電流。另 外，這些實施方式包括獨立地形成頂部器件和底部器件，以使每 100Z15729 1013138363-0 M432144 有能夠更加料優化*自身實現高 Ϊ 件或底部器件’除了-些材料選 簡化而顯著降低成本。關於以能帶隙、原子化H枓夠 二 娜物‘二作Ϊ法 的更夕、.田即在發明人Howard w H Lee並 Corporation 的題為“MeA〇d 細 stmcture f〇r = H ^

Photovoltaic Cell”的美國專利申請 N〇 12/ : 有目的其全文結合于本文中作為參考。 6中找到，為了所 在-個具體實施方式中，圖2也舉例 聯電池結構的高效率_光伏模_方法 同尺寸和形狀的第二基底。另法=’ 體用: _光伏吸收體。該第-義光伏吸收 ，，夠滅兩步工㈣法通過按照預選定的化學計 並在預，的化學環境和從彻〜約6⑽。c的程式溫产 二吸方法進-步包括形成覆蓋所形成的第 方法包括在所述第二基底上形成頂部器件。該 二：有能帶隙約⑽〜胸的第二薄膜光伏吸 Ζί負似;ίΐΐίί聯電池所需的特徵光學/電學性質之外，能夠 已經預賴以且ϊ收體的王藝方法形成。該方法進—步包括經由 光學翻㈣和電縣性質馳合材料將 底部器件。另外’該方法包括用玻璃罩封蓋頂 件和底部器件的周邊和麵合介面某些直域加人 容許昭㈣具體實施方式巾’第二基底是翻的並構造為 底罩上的至少部分太陽光傳送通過耦合材料而至 _。》 、由第一薄膜光伏吸收體吸收。在一個具體的串聯結 .· 5. .♦々·-> 哩姆綱- 15 M432144 構伏模組中’頂部器件構造為主要吸收綠或藍或uv光譜中 的向，光子而同時容許紅或紅外光譜通過，而底部器件構造為吸 收紅光或紅外光譜而使較寬的太陽光譜用於轉化成電流。頂部器 件輕合至底部器件的串聯結構化光伏模組能夠具有18%或更高^ 綜合光伏效率。 夕在另一個具體實施方式中，這種串聯電池結構包括利用一個 或多，^型的透明導體氧化物（TCO)材料用於為每一頂部器件 =底，器件形成下部電極或上部電極。在TCO基電極的方面°，光 2光特性是關注的—個要素^圖4是根據本實賴型—個實施 方式的透明導電性氧化物材料樣品的示例性透光率圖。如所示， 要細社陽光具有9()%騎光率而在波長12〇〇nm ;有約6〇%。在一個實施方式中，TC〇能夠選自由1^〇3价 n〇 AI (AZ〇)、Sn〇2:F (TF0)組成的組中，也可使用其它 施方式中’ TCC)層經過圖案化而最大化薄膜 阁° 、六率。電極層的厚度能夠處於約100 ηηι至2微米的範 ，旦也可是其它範圍。在一個具體實施方式中，電極声 一 優選特f在於電阻率小於約10歐姆/Cn^形成 ivi 夠存在其它變化、修改和替代。 田…、還月b 圖5是舉例說明由根棱太眘 20cmx20Cm頂部器件樣品測定的 用實施方式的

特性圖。在該實施例中，頂部器太％能電池iv 該電池電m度對偏置電壓作^^==3光伏電池。 的進一步細節描述於2009年ό月卩膜光伏電池和實驗結果 趾謂麵i㈣，嶋^I 100215729 1013138363-0 剛 2144 f 目交，短路電流值為約34.5mA/cm2，並相較; H=7V。具騎，這種有咖件約 而能雜約WV。級標準公心魏轉化效“^進 V =

Jsc * Voc * FF Pin(AMl.S) * ^ ^是電池短路電流密度，V〇c是施加的開路偏置電壓， 疋所謂的填充因數，定義為最大功率點被開路電壓（Voc) j電流（;sc)除的比率。該器件的填充因數為G68。入射光 ΐ^ί(ρίη ’以w/m2計)在標準測試條件下[即，STC為指定溫 C並且空氣品質1·5(ΑΜ1.5)譜時輻射為1000w/m2]和太 的表面積（以m2計）。因此，對於這種由根據本實用新 式的方法製成的具體器件能夠精確地估算效率為 以^是舉例說明根據本實用新型一個實施方式的20cmx20cm 哩件樣品測定的記錄效率的示例性1V特性圖。在該圖中，太 ，電，產生的電流和功率相對於根據本實賴型實施方式生產 、-。匕器件的偏置電壓作圖。如所示，短路電流密度&為約33 9 而開路電壓測定為㈣v。該器件的填充因數為約⑽。 到效料約12.3%。在該實施财，吸收體層通過二砸化銅 2鎵材料職並具有約Lwv的能雜。加王餘cigs/cigss 光伏吸收體材料的底部H件的其它改進已經導致該^件效率 $ 15%。當頂部||件_合於底娜件而軸㈣^件時面向 :有充足強度的全譜太陽光的頂部器件（儘管其構造為主要吸收 至綠光範園的光而同時容許紅光至紅外範圍的光通過）能夠臭 $按照上述全效率讀，是底件僅僅㈣概穿過部分 降低的光譜’因此，底部器件的有效效率貢獻是該串聯器件 的較小部分，綜合轉化效率超過18%或更高。 17

Claims (1)

1. M432144 【主要元件符號說明】 1 結 2 結 10 下部電池 20 上部電池 101 基板 102 電極 201 電極 202 電極 203 211 TCO 205 213 發射體 207 215 吸收體 209 TC 217 金屬接觸 0 220 頂部器件 230 底部器件 T1 〜T4 端子 301 藍 302 紅 1002,1.5729 1013,138363-0 M432144 公告本 个/年V;日，:正

   新型專利說明_ (本說明書格式、順序’請勿任意更動，※記號部分請勿填寫） ※申請案號： ※申請曰：/仰、兄>3 ^pc分類： —、 新型名稱：（中文/英文） （2QQ6l()1]> 南效此CIS/CIGS基串聯光伏模組的結構 STRUCTURE AND METHOD FOR HIGH EFFICIENCY CIS/CIGS-BASED TANDEM PHOTOVOLTAIC MODULE 二、中文新型摘要： 本實用新型涉及一種高效能CIS/CIGS基串聯光伏模組的結 ，具體提供一種串聯薄膜光伏模組，包括具有包含能帶隙範圍 為1.0〜1.2 ev的P+型吸收韙的第一 Pv結的底部器件，夾於第— 透明電極和下部反射性電極之間。這種串聯模組也包括機械耗合 於所述底部器件的頂部器件。頂部器件是具有由透明導電性氧化 物電極包夾的第二PV結的雙面器件。所述第二pv、结包括設計呈 ^能帶隙1.7〜2.0 eV的第二P+型吸收體。串聯薄膜光伏模組構^ 為具有用於接收太陽輻射的頂部器件的覆板。所述串聯薄膜光伏 ，組構造為在頂部器件將高能電磁輻射轉化成電流而在底部器 件將低能電磁輻射轉化成電流，綜合轉化效率為18%或更高。β 三、英文新型摘要： 無 ：ipj 13,13 83 63-0 M432144 六、申請專利範圍： 】· 一種薄膜光伏模組，包括： ，軸於具有長度2英尺以及更A而寬度5英尺 底上’所魏部11件包含··形成喊蓋所縣朗第雷 有能帶隙leV至Uev的形成而覆蓋所述 第光伏結，以及形成而覆蓋所述第一光伏結的第二電極材料；、 頂部器件’跡成於覆板之上麟立於所述底部 包含：形成而位於所述覆板之下的第三電槎材料；具有能‘ 隙1.7 eV至2.0 eV的形成而位於所述第三電極材料之的 j结;以及形成而位於所述第二光伏結之下的第四電極 其構造為將所述頂部器件碰於所述底部器件以形成 電流，且 ^效;==自太陽光譜的電磁能量轉化成 2. ί申請專利範圍第1項所述的薄膜光伏模組，其中，所述底部 器巧構造魏電流•聯m而所述頂料件為輯述覆 為蓋子的雙面頂電流串聯器件。 3. ，申請專利範圍第2項所述的薄膜光伏模組，其中，所述串聯 器，構造為在所述底部器件中轉化太陽輻射中的紅外至紅光 光譜的低能光子，並從所述頂部器件的兩側轉化太陽輻射中的 UV至綠光光譜的高能光子。 4. 如申請專利範圍第1項所述的薄膜光伏模組，其中，所述第一 電極材料可以是鋁材料、金材料'銀材料、鉬、及其組合，以 及透明導體氧化物。 ~ 5. 申請專利範圍第1項所述的薄膜光伏模組，其中，所述第一 光伏結包括由包含二硫化銅銦材料或二砸化銅銦材料或二硫 ；a：6：l3；13：83S3-a 21 M432144 化銅銦鎵材料或二硒化銅銦鎵材料的黃銅礦化合物半導體 料製成的第一吸收體材料。 6. 如申請專利範圍第5項所述的薄膜光伏模組其中，所述第— 光伏結包括覆蓋所述第一吸收體材料的第一發射體材料，所述 第一發射體材料選自由硫化鎘(CdS)、硫化鋅(ZnS)、硒化鋅 (ZnSe)、氧化鋅(Zn〇)、氧化鋅鎂(ZnMgO)構成的一組材料。 7. 如申請專利範圍第1項所述的薄膜光伏模組，其中，所述第二 電極材料包含選自由In2〇3:Sn、ZnO:A卜ZnO:B、ZnO:F、和 Sn〇^2:F構成的組中的透明導體氧化物材料，特徵在於對於波 長範圍700 nm至630 nm的透光率為至少90〇/〇。 8. 如申請專利範圍第1項所述的薄膜光伏模組，其中，所述第三 電極材料包含P-型透明導體氧化物材料並選自由In2〇3:Sn、 ZnO:A卜ZnO:B、ZnO:F、和Sn〇2:F構成的組’特徵在於能帶 隙^圍為1.7至2.0 eV’在可見光譜中透光率為90%以及更大， 而薄層電阻小於或等於1〇歐姆/平方釐米。 9. 如申凊專利範圍第1項所述的薄膜光伏模組，其中，所述第三 電極材料包含耐受溫度至少達6〇〇°C的TCO材料。 10. 如申凊專利|&圍第1項所述的薄膜光伏模組，其中，所述第四 電極材料包含p-型透明導體氧化物材料並選自由In2〇iSn、 ΖηΟ·‘Α1、ZnO:B、ZnO:F、和Sn02:F構成的組’特徵在於能帶 隙範圍為1.7至2.0 eV，在紅光帶（至少對於波長範圍 630-750nm)約90%的透光率，而在藍光帶(至少對於波長範圍 450-500nm)約90%的反射率’並且薄層電阻小於或等於1〇歐 姆/平方釐米。 ' 11.如申請專利範圍第1項所述的薄膜光伏模組，其中，所述第二 光伏結包含由含有二硫化銅銦鎵材料或二硒化鋼銦鎵材料或 二硫化銅銀銦鎵材料的黃銅礦化合物半導體材料製成的第二 吸收體材料。 1002.15729 1013138363-0 22 M432144 2. 申請專利範圍第n項所述的薄膜光伏模組，其中，所述第 二光伏結包含覆蓋所述第二吸收體材料的第二發射體材料，所 述第二發射體材料包含選自由硫化鎘(Cds)、硫化鋅(ZnS)、硒 化鋅(ZnSe)、氧化鋅(Zn〇)、和氧化辞鎂(ZnMg〇)構成的組中 的n+型半導體材料，其由M〇CVD或化學浴沉積形成。 13. 如申請專利範圍第1項所述的薄膜光伏模組，其中，所述耦合 材料包含乙烯乙酸乙烯酯(EVA)或聚乙酸乙烯酯(PVA)。 14. 士申請專利範圍第〗項所述的薄膜光伏模組，其中，所述頂部 ，件和所述底部器件每一個都包含多個與所述覆板或‘底的 長度對齊的帶狀電池圖案。 15. 如申料概_丨項的細献模組，其巾，所述 包含鋼化玻璃。 16. 如申請專利範圍第i項所述的薄膜光伏模組，其中，所述第一 ^伏結和所述第二光伏結的每—個都包含通過麟含有銅物 ，、銀物質.、銦物質、鎵物質的前體膜的第一步驟和在包含氣 物質或硫物質的環境巾熱處理所述前體朗第二步驟而 獨立地形成的吸收體材料。 —種串聯光伏模組，包含： 更具有長度2英尺以及更大而寬度5英尺以及 的金屬㈣所述底部11件包含：形成而覆蓋所述基底 =材料;以及形成而覆蓋所述第-發射體材料的第-透日 U 決額;鄉6㈣ 23