[发明专利]用于制造薄层光伏装置，特别是太阳能窗玻璃的薄层光伏装置的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制造薄层光伏装置的方法。

更具体的，它涉及一种制造光伏装置的方法，其包含下面的步骤：

-提供基底；

-将光伏膜通过叠加层置于所述的基底上，该叠加层包含至少第一传导层，其形成了后电触点，基于无机材料的第二光活化层，其吸收了太阳光谱，和由透明的传导材料制成的第三层，其形成了前电触点；

-将该光伏膜分成多个单个的和互连的光伏电池，每个电池是与一个或几个相邻的电池串联或并联连接的，并且是与其他相邻的电池电绝缘。

通过这样的方法获得的光伏装置可具体应用于被称作太阳能窗玻璃的窗玻璃或者被称作光伏窗玻璃的窗玻璃领域，在其中该基底是由透明的玻璃基底或者透明的窗玻璃构成的，并且是互连的和具有或多或少的间隔的光伏电池，来选择发光度或者整体透明性和能量性能之间的最佳比率。该窗玻璃可以是双层窗玻璃或者三层窗玻璃类型，处于层合的绝缘窗玻璃形式等。

但是，本发明不限于这样的应用，并且其他基底也可以考虑这样的方法，例如使用由有机材料制成的基底，由塑料制成的基底或者聚合物基基底，由处理的玻璃例如磨砂的、着色的、不透明玻璃等制成的基底，金属基底，由建筑材料例如混凝土、复合材料等制成的基底，任选的覆盖有油漆层和/或保护层。

本发明的目标是在基底上施加一系列薄层，形成了光伏膜，其定义了几个互连的光伏电池，将其成形来让部分的光通过，以赋予该光伏膜某些透明性，这确保了一部分的基底的可见性。因此，该光伏膜提供了不透明区域和透明区域，其分别将基底掩藏和曝露于外部。在下面的说明书中，光伏膜区域被认为是透明的范围，因为它容易让光穿过，并且允许清楚的在基底整个厚度上辨别它。

背景技术

光伏装置在建筑物中的整合面临着几个局限：光伏表面能够用于屋顶和/或正面上，光伏装置的成本，尺寸应当优选进行标准化，来符合建筑领域的标准和用法，该光伏装置的安装受限于绝缘、密封、机械强度、抗风性等，和该光伏装置的美观，特别是在正面整合的情况中。

为了解决这些局限，已知的是使用所谓的薄层或者“薄膜”光伏装置的光伏装置，其使用了吸收太阳光谱的光活化层，厚度是几个原子厚度到大约10微米，其是基于半导体无机材料，特别是基于Cu₂S/CdS，a-Si：H(氢化非晶硅)，CdTe(碲化镉)和CuInSe₂(铜铟硒或CIS)，CuInGaSe₂(铜铟镓硒或CIGS)而制造的。

这些基于无机材料的薄层光伏装置属于第二代，其处于基于晶体硅的第一代之后，和基于有机材料的第三代之前。

该有机光伏材料是自然透明的，但是，它们具有有限的寿命，通常处于几千小时的量级，和低的电效率或者性能(效率处于5-9％的量级，而第二代的无机光伏材料是15-20％)，这与在建筑物中整合是不相适应的。

该无机光伏材料不具备固有的透明性，并且仅仅将该光伏电池设置在基底上时，将赋予该光伏膜所需的透明性，以便能够透过所述膜来部分的看见该基底。确实的，这些无机光伏材料具有非常高的吸光水平，例如在一微米厚度上吸收了到达CIGS材料表面上的99％的光。因此，对于CIGS，大于一微米厚度的材料导致了对光不透明的层。

本发明因此聚焦于实现由基于无机光伏材料薄层而制成的光伏电池的设计。

通常，在薄层光伏装置中，该光伏膜包含叠加层，其包含形成后电触点的第一传导层，吸收太阳光谱和基于无机材料的第二光活化层，由形成前电触点的透明的传导材料制成的第三层。

该第三前触点层可以例如由氧化锌(ZnO)的双薄膜层构成，其掺杂有III族元素例如铝，并且它在与第二光活化层有关的波长范围内具有最高可能的发光透射率。已知的是在该第二和第三层之间使用中间薄层，称作窗口或者“缓冲”层，其通常基于CdS(硫化镉)，ZnS，ZnSe，SnIn₂Se₄，Zn_1-xMg_xO，In₂S₃等。

称作吸收体的该第二层是基于I-III-VI类型的半导体无机材料制成的，例如诸如CIGS，其经常被称作硫族化合物材料。

该第一层沉积在基底上，并且具有欧姆性能来确保该第二光活化层所发出的电荷的最佳回收率以及光学性能来确保在正透射中没有吸收的发光光谱部分朝着第二层的反射。