[发明专利]可熔合成形的、不含碱金属的、具有中等热膨胀系数的玻璃

说明书

本申请根据35U.S.C.§119要求于2011年8月12日提交的美国临时申请登记No.61/522956和于2012年8月8日提交的美国临时专利申请登记No.13/569756的优先权，本文以这些申请为基础并将其全文通过引用结合于此。

背景

领域

本发明总体涉及不含碱金属的玻璃，以及具体来说，涉及不含碱金属的、具有高应变点和/或中等膨胀系数的、可熔合成形的铝硅酸盐玻璃和/或硼铝硅酸盐玻璃，所述玻璃可用于光伏应用，例如薄膜光伏器件。

技术背景

用于二硒化铜铟镓(CIGS)光伏模块的基板玻璃通常包含Na₂O，因为已证明Na从玻璃扩散进入CIGS可显著改善模块效率。但是，因为在CIGS的沉积和/或结晶过程中，难以控制扩散Na的量，有些器件制造商更喜欢在沉积CIGS之前，沉积一层合适的Na化合物层如NaF，在这种情况下，存在于基板玻璃中的任何碱金属都需要通过使用阻挡层来包含。此外，对于碲化镉(CdTe)光伏模块而言，任何Na对CdTe层的污染都会降低模块效率，因此，典型的含Na基板玻璃如钠钙玻璃需要存在阻挡层。因此，在CIGS、硅、结晶硅片或者CdTe模块中使用不含碱金属的基板玻璃可无需使用阻挡层。

概述

本文公开的具有中等热膨胀系数和/或不含碱金属的玻璃特别适用于CdTe光伏器件，且可增加电池的效率。

一个实施方式是一种玻璃，以摩尔%计，其包含:

55-75%SiO₂；

5-20%Al₂O₃；

0-15%B₂O₃；

0-10%MgO；

0-15%SrO；

0-16%CaO；以及

0-9%BaO.

其中，MgO+CaO+BaO+SrO是13-20%，其中所述玻璃基本上不含碱金属，以及其中所述玻璃的液相线粘度大于或等于100,000泊（poise）。

这些玻璃是用于二硒化铜铟镓（CIGS）光伏模块的优选材料，在所述模块中，优化电池效率所需的钠不能来自基板玻璃，而应来源于单独的由NaF之类的含钠材料组成的沉积层。目前，CIGS模块基板通常用通过浮法制造的钠钙玻璃板制成。不过，使用应变点更高的玻璃基板可使CIGS能在更高的温度下接受处理，这有望给电池效率带来有利的改进。

因此，本文所述的不含碱金属的玻璃特征在于，其应变点≥600℃，且热膨胀系数范围是35-50x10^-7/℃，从而将基板与CIGS层的热膨胀不匹配降低到最小或者更好的匹配CdTe的热膨胀。

最后，本发明的优选组合物的应变点远大于650℃，由此使得CIGS或CdTe的沉积/结晶可以在可能的最高加工温度下实施，从而额外的增加效率。

在以下的详细描述中给出了本发明的附加特征和优点，其中的部分特征和优点对本领域的技术人员而言由所述内容而容易理解，或按文字描述和权利要求书实施本发明而被认识。

应理解，前面的一般性描述和以下的详细描述都只是本发明的示例，用来提供理解要求保护的本发明的性质和特性的总体评述或框架。

包括的附图提供了对本发明的进一步理解，附图被结合在本说明书中并构成说明书的一部分。附图呈现了本发明的一个或多个实施方式，并与说明书一起用来解释本发明的原理和操作。

附图简述

仅通过以下详述或与附图一起可更好地理解本发明。

图1是根据一些实施方式的光伏器件特征的示意图。

发明详述

下面详细说明本发明的各实施方式。

本文所用术语“基板”可以根据光伏电池的构造用来描述基板或者覆板。例如，如果所述基板在组装入光伏电池时位于光伏电池的入射光侧，则所述基板是覆板。所述覆板可以为光伏材料提供保护，使其免受冲击和环境劣化，同时允许太阳光谱中合适的波长透过。另外，可以将多个光伏电池组装成光伏模块。光伏器件可以表示电池、模块或同时包括此二者。

本文所用的术语“相邻”可以定义为紧邻。相邻的结构可以互相发生物理接触，也可以不发生物理接触。相邻的结构可以包括设置在它们之间的其他的层和/或结构。