[发明专利]薄层半透明光伏单电池

说明书

本发明涉及一种对光半透明的光伏单电池，其包括被透明区（6）分隔的多个光伏活性区（1），‑所述光伏活性区（1）由布置在对光透明的基板（5）上的薄层（2、3、4）的堆叠形成，所述薄层至少由以下各项构成：透明电极（2）、吸收体层（3）以及金属电极（4）；‑并且所述透明区（6）是至少被布置在金属电极（4）中和吸收体层（3）中的开口，用于让最大量的光通过；其特征在于此外包括导电的收集栅格（8），所述收集栅格被布置成要么与前电极（2）接触以用于减小透明电极（2）的电阻，要么与吸收体（3）接触以用于促进对所述单电池所生成的电流的收集。

技术领域

本发明涉及基于薄层光伏单电池并且同时用于产生电以及通过透明性而看到与光伏电池相关联的图像的半透明光伏设备的领域。

背景技术

通过薄层或小的厚度，所理解的是任何性质（有机、无机）的光伏层，其中吸收体的厚度被包括在自数十纳米（在有机光伏材料的情况下）至数十微米（在某些无机光伏材料的情况下）的幅度中。

这样的模块开始在整整一系列的商业应用中显露出其用处，尤其是在用于诸如便携式电话、触摸平板、计算机屏幕或配备有半透明光伏屏幕的其它设备之类的电子设备的光伏屏幕的领域中，所述光伏屏幕即这样一种屏幕：其对于位于其前方的观察者而言让图像显现而同时穿过不透明的光伏活性区而采集入射光的一部分以用于将其变换成用于为配备有这样的屏幕的设备供电的电能。

如这在专利US2012/236540中所描述的，为了同样好地改善其在透明性方面以及在光伏转换效率方面的性能，这样的屏幕优选地但并非必要地与光学器件相关联，所述光学器件例如以叠合在图像显示系统以及半透明光伏模块上的透镜网的形式。

然而薄层光伏模块一般由串联的多个光伏电池组成。这样的模块尤其在文献EP0500451-B1中被描述。该模块设计具有以下优点：增加模块端子上的电压并且减小由模块的电极所引导的电流以及减小尤其在位于电池的前面上的透明电极处的电阻性损耗。但是该设计同样已知一些缺陷。如此，光伏电池的串联通过对组成薄层光伏模块的不同的层的蚀刻方法来进行。第一蚀刻，通常称为P1，是对透明电极的蚀刻，所述透明电极同样称为前电极，其沉积在透明基板上。称为P2的第二蚀刻是对光伏吸收体层的蚀刻，所述光伏吸收体层还称为吸收体，因为其吸收入射光子。第三蚀刻，称为P3，是对金属电极（所述金属电极还称为后电极）和/或光伏吸收体层的蚀刻。光伏模块的该设计在其在配备有大尺寸的粗糙屏幕的设备中的使用的范围中不存在特别的问题。相反，一旦从观察者的观点来看需要设备的屏幕的图像品质的感知是完美的，这是例如对于所谓智能的便携式电话（英语中为“smartphone”（智能电话））的情况，与已知半透明光伏模块的设计相关的多个缺陷显现出来。

与蚀刻的错位相关的缺陷

通过平面视图，例如从处于模块对面的观察者的观点而言，蚀刻P1、P2、P3相对于彼此轻微错位。由于蚀刻技术的有限精度以及为了不使它们叠合所取的容差，该错位可能或多或少是重大的。

因此，对于两个相邻电池的每个串联，约为0.3mm的光伏材料的宽度在光伏转换方面变得无效，这减小屏幕的总体转换效率。例如对于智能电话的典型尺寸（假设大约40×70=2800mm²），光伏活性表面的损失可以从5%至10%，即多达280mm²。该损失因此是不可忽视的，并且减小此外通过采用光伏半透明屏幕所能获得的优点。

与电池的荫蔽相关的缺陷：