半透明的光伏模块和相应的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及光伏太阳能的技术领域，并且更具体地涉及薄层光伏模块。
【背景技术】
[0002]在本发明的上下文中，“薄层”将为厚度小于5μπι的层。
[0003]为了促进将光伏板整合至建筑物并且优化其所占据的表面积，理想的是，采用部分透明的光伏板。事实上，它们随后可替代它们整合至其中的建筑物的部分窗户。
[0004]常规，光伏模块包括串联设置的数个光伏电池。
[0005]薄层光伏电池由叠层构成，该叠层依次包括透明或不透明的基板、背面电极(例如，由金属或透明的导电氧化物制成)、吸收性材料的层(例如，CIGS、CZTS、氢化的非晶硅、氢化的微晶硅、镉碲的层)以及最后的正面电极(例如，由金属或透明的导电氧化物制成)。具体地，在由CIGS或CZTS制成吸收体的情况下，可在该吸收体和正面电极之间使用缓冲层。
[0006]此外，通过在同一基板上进行的蚀刻和沉积步骤能够将数个光伏电池串联设置。薄层光伏电池的整体互连在三个步骤(常规，被称为Ρ1、Ρ2和Ρ3)中完成。
[0007]第一步骤(Pl)确保了在光伏电池的背面电极处的两个相邻电池的电气绝缘。
[0008]第二步骤(Ρ2)能够使给定电池的正面电极连接至相邻电池的背面电极。
[0009]第三步骤(Ρ3)由使正面电极处的两个相邻电池电气绝缘组成。
[0010]已经提出了数个方案来生产半透明的光伏电池或半透明的光伏模块。
[0011]因此，文献US2010/0126559描述了覆盖型的光伏模块，其中，基板和背面电极是透明的。此外，在蚀刻步骤Ρ3期间所得到的开口具有适用于最终光伏模块的理想透明度的宽度。该开口被制成贯穿吸收层和正面电极。该宽度例如可在光伏电池的宽度的5%和10%之间变动。
[0012]通常，所得到的光伏模块能够透射约5%和50%之间的入射光。
[0013]然而，该方法具有不足。
[0014]具体地，在光伏模块中制出的开口为线状形式。它们则是相对可见的，并且并不允许光的均匀透射。事实上，为了使光均匀地透射以及模块的组件呈现出部分透明，使光学穿过不被察觉对于该结构是必需的。
[0015]文献GB-2472608提出由包括透明基板、背面电极、不透明的吸收层和正面电极的叠层来生产半透明的光伏电池。
[0016]形成贯穿不透明的正面电极和有源层的小孔，从而允许光透射穿过这些孔。
[0017]这些孔通过湿式蚀刻操作来得到。因此，蚀刻液利用喷嘴沉积在光伏电池的表面上，从而允许该叠层的至少第一层的局部蚀刻。
[0018]该叠层由具有不同化学性质的材料的层构成，因此必须使用不同的连续蚀刻液以允许形成具有所需深度的孔。
[0019]该文献中所述的方法能够避免形成易于可见的线。
[0020]然而，使用不同的蚀刻液使得该方法相对复杂。叠层的材料和所用蚀刻液之间也可能存在相容性的问题。
[0021]文献US7，795，067描述了同样由其中形成有多个孔的多层的叠层得到的半透明的光伏电池。
[0022]与文献GB2，472，608中所述的电池不同，这些孔完全贯穿叠层。
[0023]它们可利用机械方式，例如通过钻孔或切割来制得。
[0024]诸如与涉及去除材料的大多数方法一样，这些机械方法具有如下不足，由于孔内存在材料残余物或例如在上电极和下电极之间形成未完全分离且产生电桥(在诸如钼的导电材料或透明的导电氧化物的情况下)的材料“边缘”，而导致局部短路的形成。
【发明内容】
[0025]本发明旨在通过提出一种用于得到半透明的光伏模块的方法来解决这些不足，所述方法更易于实施且同时能够得到确保光的均匀透射和连续可见的光伏模块，并且没有短路的风险。
[0026]本发明还涉及一种用于得到光伏模块的方法，所述光伏模块包括薄层结构中的多个光伏电池，所述方法包括下列步骤:
[0027]通过在整个基板上沉积导电材料的层、在该导电材料的层上形成吸收层以及产生贯穿由所述导电材料的层和所述吸收层所形成的叠层的孔来生产中间产品的步骤，所述导电材料的层形成背面电极；
[0028]在所述中间产品的所述孔中沉积透明的绝缘材料的步骤，所述吸收层不含该材料；以及
[0029]在整个所得到的产品上沉积形成正面电极的层的步骤。
[0030]优选地，所述孔具有表面积介于0.005mm2和0.2mm2之间的截面，并且所述孔所占据的总表面积占所述基板的总表面积的5%至95%。
[0031]这些孔可利用机械方法(尤其是钻孔)或化学方法(尤其是化学蚀刻，可能地涉及使用掩模)，或通过任何其它方法来制得。
[0032]优选地，用于在所述中间产品的孔中沉积透明的绝缘材料的步骤包括下列操作:
[0033]在整个所述基板上沉积树脂以覆盖所述吸收层并且填充所述中间产品的孔；
[0034]使存在于所述孔中的树脂交联；以及
[0035]去除存在于所述吸收层上的未交联的树脂。
[0036]有利地，所述树脂为在透过所述基板、形成掩模的导电材料的层曝光前首先经受退火步骤的负性光刻胶树脂。
[0037]可替代地，所述方法包括在沉积形成正面电极的层之前，沉积缓冲层的步骤。
[0038]在沉积形成正面电极的层和任何缓冲层之前，能够通过溶剂的作用去除交联的树脂。
[0039]本发明还涉及一种半透明的光伏模块，包括在共用的基板上串联连接的多个光伏电池，并且包括正面电极和背面电极，所述背面电极与所述基板接触并且与所述正面电极通过至少一个吸收层隔开，其中，由所述背面电极和所述吸收层形成的叠层包括区域，所述区域是空白的，或者由透明的绝缘材料制成，所述正面电极形成连续的层。
[0040]优选地，所述绝缘材料是透明的交联树脂。
[0041]这些区域具有表面积介于0.005mm2和0.2mm2之间且占所述基板的总表面积的约5%至95%的截面。
[0042]所述模块还可包括位于所述吸收层和正面电极之间的缓冲层。
[0043]在一个实施方式中，所述缓冲层为连续的层。
[0044]最后，背面电极由金属材料，尤其是钼制成;或由透明的导电氧化物，尤其是铝掺杂的氧化锌制成;或由任何其它导电材料制成。
[0045]本发明还涉及一种用于得到根据本发明的光伏模块的中间产品，所述中间产品由基板上的导电材料的层和吸收层形成的叠层组成，并且包括贯穿所述叠层的孔。
【附图说明】
[0046]在阅读了参照所附附图进行的下列描述后，将更好地理解本发明，并且本发明的其它目的、优点和特征将更加明显，其中，图1至图7示出了实施根据本发明的方法的不同步骤。
【具体实施方式】
[0047]所有的这些图均为截面图，并且使用相同的附图标记来表示不同附图中相同的要素。这些附图并没有精确地示出了不同所绘层的相对厚度。
[0048]图1示出了能够由不同的透明材料，常规由玻璃或聚合物制成的基板I。
[0049]基板I可为柔性的或刚性的。
[0050]通常，该基板由钠钙玻璃制成，并且该基板的厚度为几毫米，并且尤其介于Imm和4mm之间。
[0051]将导电材料的层2沉积在基板I上，形成将利用根据本发明的方法来得到的光伏模块的不同电池的背面电极。
[0052]该层例如由金属材料，并且尤其是钼来制成，并且其厚度介于10nm和2μπι之间，并且尤其等于?μπι。
[0053]钼层可尤其通过阴极溅射来沉积。
[0054]该层2也可由透明的导电氧化物，尤其是铝掺杂的氧化锌来制成。
[0055]在该层2上形成吸收层3。该吸收层可为CIGS、CZTS、氢化的非晶硅、氢化的单晶硅、锦碲的层。该吸收层的厚度常规介于I OOnm和5μηι之间。
[0056]优选地，该吸收层为厚度介于Ιμπι和2μπι之间的CIGS或CZTS的薄层。在该情况下，该吸收层可通过元素源的共蒸镀来通过沉积形成，或通过如CIGS或CZTS薄层光伏电池领域所熟知的顺序法来形成。
[0057]在顺序法的情况下，用于形成CIGS或CZTS吸收层的前体以层的形式布置在层2上。该前体优选为金属(在(:163的情况下，为01、111、6&;在02了3的情况下，为01、211、311)，但是也可为金属和砸的化合物，或金属和硫的化合物。砸或硫的薄层可沉积在前体的层上。
[0058]这些前体可由于通过不同的沉积方法来布置。其可涉及真空方法，诸如蒸镀或阴极溅射;或非真空方法，诸如刮刀涂布、旋涂、丝网印刷或电沉积。
[0059]由于砸或硫的存在，进行至少一个退火步骤，从而使前体转化成CIGS或CZTS型的吸收材料。
[0060]层3在退火步骤结束时得到。
[0061]图2示出了该方法的其它步骤，其中，在由导电材料的层2和吸收层3构成的叠层中形成孔4。
[0062]每个孔具有介于0.005mm2和0.2mm2之间的表面积，并且孔所占据的总表面积占基板的总表面积的5%和95%之间。
[0063]因此，这些孔足够小至在距离板约几十厘米处对于人眼是不可见的。
[0064]这些孔4可由已知方法，诸如在文献US-7，795，067或GB-2，472，608中所述的方法来制得。这些孔可利用其它类型的方法来制得。
[0065]这些孔4也可经由利用掩模的方法来制成。
[0066]在沉积层2和层3之前，这些掩模可沉积在基板2上，并且随后形成用于孔4的正型模版。在沉积层2和层3之后，尤其通过化学蚀刻移除覆盖有掩模的薄层的一部分来去除掩模，那些直接基板上的部分保持在原位。
[0067]图2示出了这些孔不是贯穿的孔。换句话说，它们并未穿过基板，在形成孔之后，基板保持为连续的。
[0068]图2示出的产品构成中间产品，该中间产品能够独立于后者进行的方法的步骤来生产。
[0069]图3至图7示出了能够得到半透明的光伏模块的方法的其它步骤。
[0070]参照图3，树脂的层5沉积在整个