DE102010006681A1 - Method for manufacturing tandem-junction photovoltaic cell of photovoltaic module to convert radiation energy in light into electrical power, involves exposing area of oxide layer to cleaning process that increases mirror layer adhesion - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Photovoltaikzelle, ein Photovoltaikmodul, dass eine Mehrzahl von solchen Photovoltaikzellen umfasst, ein Verfahren zum Herstellen einer derartigen Photovoltaikzelle und ein Verfahren zum Herstellen eines Photovoltaikmoduls umfassend eine Mehrzahl von Photovoltaikzellen.The invention relates to a photovoltaic cell, a photovoltaic module comprising a plurality of such photovoltaic cells, a method for producing such a photovoltaic cell and a method for producing a photovoltaic module comprising a plurality of photovoltaic cells.
Photovoltaikzellen können als sogenannte Tandem-Junction Photovoltaikzellen ausgebildet sein, die jeweils eine optisch und elektrisch in Reihe gekoppelte im Wesentlichen amorphes Silizium umfassende Photovoltaikzelle und eine im Wesentlichen mikrokristallines Silizium umfassende Photovoltaikzelle aufweisen. Photovoltaikzellen wandeln über den photovoltaischen Effekt eine im Licht enthaltene Strahlungsenergie in elektrische Energie um.Photovoltaic cells may be formed as so-called tandem junction photovoltaic cells, each having a photovoltaic cell comprising optically and electrically coupled in series substantially amorphous silicon and a photovoltaic cell comprising substantially microcrystalline silicon. Photovoltaic cells use the photovoltaic effect to convert radiant energy contained in light into electrical energy.
Photovoltaikmodule umfassen üblicherweise eine Mehrzahl von untereinander elektrisch gekoppelten Photovoltaikzellen. Um die einzelnen Photovoltaikzellen dabei vor Beschädigungen und Umwelteinflüssen zu schützen, werden diese zwischen zwei Substrate, beispielsweise Glasscheiben, angeordnet. Die Glasscheiben stellen eine Verkapselung für die Photovoltaikzellen dar.Photovoltaic modules typically comprise a plurality of photovoltaic cells electrically coupled to one another. In order to protect the individual photovoltaic cells from damage and environmental influences, they are arranged between two substrates, for example glass panes. The glass panes represent an encapsulation for the photovoltaic cells.
Zur elektrischen Kontaktierung der Photovoltaikzellen finden üblicherweise ein Vorderseitenkontakt und ein Rückseitenkontakt Verwendung, wobei sich der Rückseitenkontakt aus einer Mehrzahl von Schichten zusammensetzen kann. Zur Haftung der einzelnen Schichten des Rückseitenkontakts untereinander findet üblicherweise eine Haftvermittlungsschicht Verwendung, die beispielsweise Chrom aufweist. Chrom weist jedoch strahlungsabsorbierende Eigenschaften auf, wodurch sich der Wirkungsgrad derartiger Photovoltaikzellen und Photovoltaikmodule reduziert.For electrical contacting of the photovoltaic cells usually find a front-side contact and a backside contact use, wherein the back contact can be composed of a plurality of layers. For adhesion of the individual layers of the rear side contact with one another usually finds an adhesion-promoting layer using, for example, has chromium. However, chromium has radiation-absorbing properties, which reduces the efficiency of such photovoltaic cells and photovoltaic modules.
Es ist wünschenswert, eine Photovoltaikzelle, ein Photovoltaikmodul und jeweils Verfahren zu deren Herstellung anzugeben, die sich durch einen erhöhten Wirkungsgrad und gleichzeitig durch eine notwendige Haftfestigkeit auszeichnen.It is desirable to provide a photovoltaic cell, a photovoltaic module and in each case methods for their production, which are characterized by increased efficiency and at the same time by a necessary adhesive strength.
Diese Aufgaben werden unter anderem durch ein Herstellungsverfahren einer Photovoltaikzelle mit den Merkmalen des Anspruchs 1, ein Herstellungsverfahren eines Photovoltaikmoduls mit den Merkmalen des Anspruchs 10, eine Photovoltaikzelle mit den Merkmalen des Anspruchs 11 und ein Photovoltaikmodul mit den Merkmalen des Anspruchs 15 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und bevorzugte Weiterbildungen der Herstellungsverfahren, des Photovoltaikmoduls sowie der Photovoltaikzelle sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.These objects are achieved inter alia by a production method of a photovoltaic cell having the features of claim 1, a method of producing a photovoltaic module having the features of claim 10, a photovoltaic cell having the features of claim 11 and a photovoltaic module having the features of claim 15. Advantageous embodiments and preferred developments of the manufacturing method, the photovoltaic module and the photovoltaic cell are the subject of the dependent claims.
Ein Verfahren zum Herstellen einer Photovoltaikzelle umfasst in einer Ausführungsform folgende Verfahrensschritte:
- – Bereitstellen zumindest eines photoaktiven Schichtstapels, der zumindest eine n-dotierte Schicht, eine p-dotierte Schicht und eine intrinsische Schicht aufweist,
- – Aufbringen eines Rückseitenkontakts auf dem photoaktiven Schichtstapel, der eine TCO-Schicht und eine Spiegelschicht umfasst, wobei
- – vor Aufbringen der Spiegelschicht auf der TCO-Schicht die Oberfläche der TCO-Schicht einem Reinigungsprozess unterzogen wird.
- Providing at least one photoactive layer stack comprising at least one n-doped layer, one p-doped layer and one intrinsic layer,
- - Applying a backside contact on the photoactive layer stack comprising a TCO layer and a mirror layer, wherein
- - Before applying the mirror layer on the TCO layer, the surface of the TCO layer is subjected to a cleaning process.
Unter einer intrinsischen Schicht ist im Rahmen der vorliegenden Anmeldung eine Schicht zu verstehen, die im Wesentlichen undotiert ist. Fremdstoffe, wie beispielsweise Verunreinigungen in der Schicht werden dabei im Rahmen der Anmeldung nicht als Dotierung angesehen.In the context of the present application, an intrinsic layer is to be understood as meaning a layer which is substantially undoped. Foreign substances, such as, for example, impurities in the layer, are not regarded as doping in the context of the application.
Eine TCO-Schicht ist insbesondere eine Schicht umfassend ein transparentes leitfähiges Oxid.A TCO layer is in particular a layer comprising a transparent conductive oxide.
Durch den Reinigungsprozess der Oberfläche der TCO-Schicht erhöht sich vorteilhafterweise die Haftung der auf der TCO-Schicht abgeschiedenen Spiegelschicht, wodurch sich eine Deposition der Spiegelschicht direkt auf der TCO-Schicht ermöglicht. Der Einsatz einer Haftvermittlungsschicht beispielsweise aus Chrom, die nachteilig zu einer Strahlungsabsorption in dieser Schicht führen kann, ist so nicht notwendig, wodurch sich die optischen Eigenschaften verbessern. Beispielsweise wird eine hohe Reflektionswirkung des Rückseitenkontakts ermöglicht, wodurch sich vorteilhaft der Wirkungsgrad einer derartigen Photovoltaikzelle erhöht.The cleaning process of the surface of the TCO layer advantageously increases the adhesion of the mirror layer deposited on the TCO layer, as a result of which deposition of the mirror layer directly on the TCO layer is possible. The use of an adhesion-promoting layer, for example of chromium, which can disadvantageously lead to a radiation absorption in this layer, is thus not necessary, as a result of which the optical properties are improved. For example, a high reflection effect of the backside contact is made possible, which advantageously increases the efficiency of such a photovoltaic cell.
Durch ein derartiges Verfahren, dass einen Reinigungsprozess der Oberfläche der TCO-Schicht umfasst, kann somit ein hoch reflektiver und gut haftender Rückseitenkontakt hergestellt werden, ohne absorbierende Haftvermittlungsschichten, wie beispielsweise chromhaltige Schichten, zu benötigen. Dies führt zu deutlich höheren Wirkungsgraden von bis zu 0,5% absolut.By virtue of such a method, which comprises a cleaning process of the surface of the TCO layer, it is thus possible to produce a highly reflective and well adhering backside contact without requiring absorbent adhesion-promoting layers, such as, for example, chromium-containing layers. This leads to significantly higher efficiencies of up to 0.5% absolute.
In einer Ausführungsform umfasst der Reinigungsprozess unter anderem die Verwendung eines Ar-Plasmas oder eines anderen Edelgas-Plasmas. Beispielsweise wird mittels eines O2-Plasmas, eines N-Plasmas oder eines Ar-Plasmas die Stöchiometrie beeinflusst, die Oberfläche der TCO-Schicht gereinigt und aktiviert.In one embodiment, the cleaning process includes, inter alia, the use of an Ar plasma or other noble gas plasma. For example, the stoichiometry is influenced by means of an O 2 plasma, an N-plasma or an Ar plasma, and the surface of the TCO layer is cleaned and activated.
In einer Ausführungsform reinig und aktiviert der Reinigungsprozess die Oberfläche der TCO-Schicht. Dadurch wird mit Vorteil die Haftung der anschießend auf der TCO-Schicht abgeschiedenen Spiegelschicht erhöht, was den Einsatz von einer chromhaltigen Schicht als Haftvermittlungsschicht überflüssig macht.In one embodiment, the cleaning process cleans and activates the surface of the TCO layer. As a result, the adhesion of the subsequently deposited on the TCO layer is advantageously Increased mirror layer, which makes the use of a chromium-containing layer as a primer layer superfluous.
In einer weiteren Ausführungsform erhöht der Reinigungsprozess der TCO-Schicht die Haftung der anschließend aufgebrachten Spiegelschicht. Vorzugsweise erhöht der Reinigungsprozess zudem die Reflektivität der Spiegelschicht.In a further embodiment, the cleaning process of the TCO layer increases the adhesion of the subsequently applied mirror layer. In addition, the cleaning process preferably increases the reflectivity of the mirror layer.
Bei einer weiteren Ausführungsform ist der Reinigungsprozess ein ionengestützter Reinigungsprozess.In another embodiment, the cleaning process is an ion-assisted cleaning process.
Vorzugsweise wird die TCO-Schicht auf dem photoaktiven Schichtstapel abgeschieden. Anschließend wird die TCO-Oberfläche dem ionengestützten Reinigungsprozess unterzogen, wodurch die Oberfläche der TCO-Schicht gereinigt und aktiviert wird. Anschließend wird die Spiegelschicht auf der gereinigten Oberfläche der TCO-Schicht abgeschieden, wobei sich durch den Reinigungsprozess die Haftung der abgeschiedenen Spiegelschicht erhöht, wodurch mit Vorteil der Einsatz einer Haftvermittlungsschicht nicht notwendig ist.Preferably, the TCO layer is deposited on the photoactive layer stack. Subsequently, the TCO surface is subjected to the ion-assisted cleaning process, whereby the surface of the TCO layer is cleaned and activated. Subsequently, the mirror layer is deposited on the cleaned surface of the TCO layer, which increases the adhesion of the deposited mirror layer by the cleaning process, whereby advantageously the use of an adhesion-promoting layer is not necessary.
In einer weiteren Ausführungsform ist der Reinigungsprozess ein Ionensputterprozess und/oder ein Ionenätzprozess.In a further embodiment, the cleaning process is an ion sputtering process and / or an ion etching process.
Beispielsweise wird der Ionensputterprozess mittels einer linearen Ionenquelle im Vakuum durchgeführt. Dadurch wird mit Vorteil die notwendige Haftfestigkeit für die weiteren Prozessschritte im Verkapselungsprozess sichergestellt.For example, the ion sputtering process is carried out by means of a linear ion source in a vacuum. As a result, the necessary adhesive strength for the further process steps in the encapsulation process is advantageously ensured.
Bei einer weiteren Ausführungsform ist die TCO-Schicht eine Zinkoxidschicht (ZnO-Schicht), die auf dem photoaktiven Schichtstapel abgeschieden wird. Bevorzugt ist die Spiegelschicht eine Schicht, die Silber oder eine Silberlegierung aufweist, und die auf der mittels des Reinigungsprozesses behandelten TCO-Schicht abgeschieden wird. Beispielsweise umfasst die Spiegelschicht Mo, Al, Ti, TiOx oder andere Metalle, die eine hohe Reflektivität aufweisen.In another embodiment, the TCO layer is a zinc oxide layer (ZnO layer) deposited on the photoactive layer stack. Preferably, the mirror layer is a layer comprising silver or a silver alloy deposited on the TCO layer treated by the cleaning process. By way of example, the mirror layer comprises Mo, Al, Ti, TiO x or other metals which have a high reflectivity.
In einer weiteren Ausführungsform wird der photoaktive Schichtstapel auf einem weiteren photoaktiven Schichtstapel bereitgestellt, sodass der weitere photoaktive Schichtstapel auf der von dem Rückseitenkontakt gegenüberliegenden Seite des photoaktiven Schichtstapels angeordnet ist. Vorzugsweise weist der weitere photoaktive Schichtstapel zumindest eine weitere n-dotierte Schicht, eine weitere p-dotierte Schicht und eine weitere intrinsische Schicht auf. Bevorzugt ist der weitere photoaktive Schichtstapel auf einem Substrat angeordnet.In a further embodiment, the photoactive layer stack is provided on a further photoactive layer stack so that the further photoactive layer stack is arranged on the side of the photoactive layer stack opposite from the back side contact. Preferably, the further photoactive layer stack has at least one further n-doped layer, a further p-doped layer and a further intrinsic layer. Preferably, the further photoactive layer stack is arranged on a substrate.
In einer weiteren Ausführungsform werden die photoaktiven Schichtstapel mit einer Rückseitenabdeckung verkapselt, um die Schichtstapel vor Beschädigungen und Umwelteinflüssen zu schützen. Beispielsweise kann hierzu eine Abdeckung aus Glas, eine mehrlagige Folie, einer Verbundfolie aus beispielsweise Tedlar, Al und PET (PET: Polyethylenterephthalat) oder ähnliches Verwendung finden, die unter Verwendung von EVA (EVA: Ethylenvinylacetat), PVB (PVB: Polyvenylbutyral) oder einem anderen Thermoplast auflaminiert wird.In another embodiment, the photoactive layer stacks are encapsulated with a back cover to protect the layer stacks from damage and environmental influences. For example, for this purpose, find a cover made of glass, a multilayer film, a composite film of, for example, Tedlar, Al and PET (PET: polyethylene terephthalate) or the like, using EVA (EVA: ethylene vinyl acetate), PVB (PVB: Polyvenylbutyral) or a other thermoplastic is laminated.
Zwischen dem Rückseitenkontakt und der Rückseitenabdeckung können optional zusätzliche Schichten angeordnet sein. Beispielsweise kann eine Nickelvanadium-Schicht Verwendung finden.Optionally, additional layers may be disposed between the back contact and the back cover. For example, a nickel vanadium layer can be used.
Ein Verfahren zur Herstellung eines Photovoltaikmoduls, das eine Mehrzahl von Photovoltaikzellen umfasst, umfasst ein gemeinsames Verfahren zum Herstellen der Mehrzahl von Photovoltaikzellen. Die einzelnen Photovoltaikzellen des Photovoltaikmoduls werden bevorzugt in einem sogenannten gemeinsamen Verbund hergestellt.A method of manufacturing a photovoltaic module comprising a plurality of photovoltaic cells includes a common method of manufacturing the plurality of photovoltaic cells. The individual photovoltaic cells of the photovoltaic module are preferably produced in a so-called common composite.
Insbesondere umfasst das Verfahren zum Herstellen eines Photovoltaikmoduls die zum Herstellen einer Photovoltaikzelle erläuterten Verfahrensschritte, insbesondere jede Merkmale sowie Ausführungsformen des Verfahrens zur Herstellung einer Photovoltaikzelle, wobei die Photovoltaikzellen des Photovoltaikmoduls dabei in einem gemeinsamen Verfahren hergestellt werden.In particular, the method for producing a photovoltaic module comprises the method steps explained for producing a photovoltaic cell, in particular any features and embodiments of the method for producing a photovoltaic cell, wherein the photovoltaic cells of the photovoltaic module are produced in a common method.
In einer Ausführungsform des Herstellungsverfahrens des Photovoltaikmoduls werden die einzelnen Schichten der Photovoltaikzellen großflächig auf einem gemeinsamen Substrat abgeschieden, wobei nach jedem Abscheideprozess ein Strukturierungsverfahren Verwendung findet, um die großflächig abgeschiedenen Schichten in Photovoltaikzellen zu strukturieren. Bevorzugt umfassen die Strukturierungsverfahren jeweils ein Laserstrukturierungsverfahren.In one embodiment of the production method of the photovoltaic module, the individual layers of the photovoltaic cells are deposited over a large area on a common substrate, wherein after each deposition process, a structuring method is used to structure the large-area deposited layers in photovoltaic cells. The structuring methods preferably each comprise a laser structuring method.
Beispielsweise wird ein Vorderseitenkontakt auf dem Substrat abgeschieden und anschließend entsprechend der vorgesehenen Photovoltaikzellen strukturiert. Auf dem strukturierten Vorderseitenkontakt werden der erste und zweite photoaktive Schichtstapel abgeschieden und entsprechend der durch die strukturierte TCO-Schicht vorgegebenen Photovoltaikzellen strukturiert. Auf die Schichtstapel wird die TCO-Schicht des Rückseitenkontakts abgeschieden, wobei die Oberfläche der TCO-Schicht nach Aufbringen einem Reinigungsprozess unterzogen wird. Anschließend wird die Spiegelschicht auf der nachbehandelten TCO-Schicht abgeschieden. Optional kann anschließend auf die Spiegelschicht eine Nickelvanadium-Schicht abgeschieden werden. Anschließend werden die Schichten des Rückseitenkontakts entsprechend der vorgegebenen Photovoltaikzellen strukturiert.For example, a front-side contact is deposited on the substrate and then patterned according to the intended photovoltaic cells. On the structured front side contact, the first and second photoactive layer stacks are deposited and patterned according to the photovoltaic cells predetermined by the structured TCO layer. The TCO layer of the rear-side contact is deposited on the layer stacks, the surface of the TCO layer being subjected to a cleaning process after application. Subsequently, the mirror layer is deposited on the aftertreated TCO layer. Optionally, a nickel vanadium layer can subsequently be deposited on the mirror layer. Subsequently, the layers of the Rear contact structured according to the given photovoltaic cells.
Eine Photovoltaikzelle gemäß der vorliegenden Anmeldung umfasst zumindest einen ersten photoaktiven Schichtstapel, der zumindest eine n-dotierte Schicht, eine p-dotierte Schicht und eine intrinsische Schicht aufweist. Auf der n-dotierten Schicht des zweiten Schichtstapels ist ein Rückseitenkontakt angeordnet, der aus einer TCO-Schicht und einer Spiegelschicht besteht.A photovoltaic cell according to the present application comprises at least a first photoactive layer stack comprising at least one n-doped layer, one p-doped layer and one intrinsic layer. On the n-doped layer of the second layer stack, a backside contact is arranged, which consists of a TCO layer and a mirror layer.
Der Rückseitenkontakt weist demnach keine, wie üblicherweise verwendete Haftvermittlungsschicht, beispielsweise eine chromhaltige Schicht, auf. Vorzugsweise weist der Rückseitenkontakt eine hohe Reflektivität auf, wodurch ein hoher Wirkungsgrad der Photovoltaikzelle erzielt werden kann. Insbesondere wird durch einen derartigen Rückseitenkontakt die Absorption von Strahlung in der üblicherweise verwendeten Haftvermittlungsschicht vermieden, wodurch sich mit Vorteil ein deutlich höherer Wirkungsgrad von bis zu 0,5% absolut ergibt.The back contact therefore has no, as commonly used adhesion promoting layer, for example, a chromium-containing layer on. Preferably, the back contact has a high reflectivity, whereby a high efficiency of the photovoltaic cell can be achieved. In particular, the absorption of radiation in the usually used adhesion-promoting layer is avoided by such a backside contact, which results in a significantly higher efficiency of up to 0.5% absolute with advantage.
In einer Ausführungsform umfasst der Rückseitenkontakt keine Haftvermittlungsschicht, wodurch Absorptionsverluste in dieser Schicht vermieden werden.In one embodiment, the backside contact does not include an adhesion promoting layer, thereby avoiding absorption losses in that layer.
In einer weiteren Ausführungsform ist die Photovoltaikzelle eine Dünnschicht-Photovoltaikzelle.In a further embodiment, the photovoltaic cell is a thin-film photovoltaic cell.
Dünnschicht-Photovoltaikzellen stellen bezüglich ihres Wirkungsgrades bei der Umwandlung von Strahlungsenergie in elektrische Energie und den Herstellungskosten eine ausgewogene und somit kostengünstige Variante derartiger Photovoltaikzellen dar.Thin-film photovoltaic cells represent a balanced and thus cost-effective variant of such photovoltaic cells with regard to their efficiency in the conversion of radiant energy into electrical energy and the production costs.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst die Photovoltaikzelle einen weiteren photoaktiven Schichtstapel, der zumindest eine weitere n-dotierte Schicht, eine weitere p-dotierte Schicht und eine weitere intrinsische Schicht aufweist, wobei der weitere Schichtstapel auf der von dem Rückseitenkontakt gegenüberliegenden Seite des photoaktiven Schichtstapels angeordnet ist.In a further embodiment, the photovoltaic cell comprises a further photoactive layer stack which has at least one further n-doped layer, a further p-doped layer and a further intrinsic layer, wherein the further layer stack is arranged on the side of the photoactive layer stack opposite from the rear contact ,
In einer Ausführungsform umfasst die Photovoltaikzelle eine Mehrzahl von übereinander angeordneten Schichtstapeln, die jeweils zumindest eine n-dotierte Schicht, eine p-dotierte Schicht und eine intrinsische Schicht aufweisen. Vorzugsweise umfasst die Photovoltaikzelle drei übereinander angeordnete Schichtstapel.In one embodiment, the photovoltaic cell comprises a plurality of stacked layers, each having at least one n-doped layer, one p-doped layer and one intrinsic layer. Preferably, the photovoltaic cell comprises three stacked layers arranged one above the other.
Die Photovoltaikzelle umfasst insbesondere jede Merkmale und Ausführungsformen sowie jede Kombination von Merkmalen, die hinsichtlich des Verfahrens zur Herstellung einer Photovoltaikzelle angegeben sind.In particular, the photovoltaic cell comprises any features and embodiments as well as any combination of features that are indicated with regard to the method for producing a photovoltaic cell.
Ein Photovoltaikmodul gemäß der vorliegenden Anmeldung umfasst eine Mehrzahl von Photovoltaikzellen, die elektrisch in Reihe gekoppelt sind.A photovoltaic module according to the present application comprises a plurality of photovoltaic cells electrically coupled in series.
Insbesondere umfasst ein Photovoltaikmodul jede Merkmale und Ausführungsformen sowie jede Kombination von Merkmalen, die hinsichtlich der Photovoltaikzelle und/oder der Verfahren zum Herstellen einer Photovoltaikzelle beziehungsweise eines Photovoltaikmoduls angegeben sind.In particular, a photovoltaic module comprises any features and embodiments as well as any combination of features that are specified with regard to the photovoltaic cell and / or the method for producing a photovoltaic cell or a photovoltaic module.
In einer Ausführungsform ist das Photovoltaikmodul als rahmenloses Dünnschicht-Photovoltaikmodul ausgebildet.In one embodiment, the photovoltaic module is designed as a frameless thin-film photovoltaic module.
Die Erfindung wird nachfolgend an Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen näher erläutert. Weitere Vorteile, vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgend in Verbindung mit den
In den Zeichnungen zeigen:In the drawings show:
In den Ausführungsbeispielen und Figuren können gleiche oder gleich wirkende Bestandteile jeweils mit dem gleichen Bezugszeichen versehen sein. Die dargestellten Elemente und deren Größenverhältnisse untereinander sind grundsätzlich nicht als maßstabsgerecht anzusehen, vielmehr können einzelne Elemente, wie zum Beispiel Schichten, Zellen, Module und Bereiche, zur besseren Darstellbarkeit und/oder zum besseren Verständnis übertrieben dick oder groß dimensioniert dargestellt sein.In the exemplary embodiments and figures, identical or identically acting components may each be provided with the same reference numerals. The illustrated elements and their proportions with each other are basically not to be regarded as true to scale, but individual elements, such as layers, cells, modules and areas, for better representability and / or better understanding exaggerated be shown thick or large.
Die Photovoltaikzelle
Auf dem zweiten photoaktiven Schichtstapel
Das Substrat
Der Vorderseitenkontakt
Der erste photoaktive Schichtstapel
Der zweite photoaktive Schichtstapel
Durch die unterschiedlichen Absorptionsspektren von amorphem und mikrokristallinem Silizium kann in einer derartig ausgebildeten, sogenannten Tandemzelle, ein breites Absorptionsspektrum und damit ein hoher Wirkungsgrad erzielt werden.Due to the different absorption spectra of amorphous and microcrystalline silicon, a broad absorption spectrum and thus a high degree of efficiency can be achieved in such a so-called tandem cell.
Als p-Dotierstoff wird beispielsweise Bor verwendet, während als n-Dotierstoff beispielsweise Phosphor verwendet wird.For example, boron is used as the p-type dopant, while, for example, phosphorus is used as the n-type dopant.
Der erste photoaktive Schichtstapel
Auf dem zweiten photoaktiven Schichtstapel
Der Rückseitenkontakt
Die mit einem derartigen Rückseitenkontakt ausgebildete Photovoltaikzelle
Auf den Rückseitenkontakt
Bevorzugt ist die Photovoltaikzelle
Auf dem Rückseitenkontakt
Im Übrigen stimmt das Ausführungsbeispiel der
Das Photovoltaikmodul
Bevorzugt ist das Photovoltaikmodul
Auf die äußeren Zellstreifen
Zur Verstärkung des Solarmoduls kann ein umlaufender Rahmen, beispielsweise aus Aluminium, eingesetzt werden. Bei Photovoltaikmodulen ohne einen solchen Rahmen kann zur Stabilisierung und zur Unterstützung der Tragfähigkeit des Moduls ein Trägerelement oder mehrere Trägerelemente auf der von der Lichtseite abgewandten Seite des Moduls angeordnet werden. Vor dem Aufbringen der oder des Trägerelements sind die Halbleiterschichten des Photovoltaikmoduls, bei dem beispielsweise die Halbleiterschichten zwischen zwei Glassubstraten angeordnet sind, vollständig abgeschieden.To reinforce the solar module, a circumferential frame, for example made of aluminum, can be used. In photovoltaic modules without such a frame can be arranged on the side remote from the light side of the module to stabilize and support the carrying capacity of the module, a support element or more support elements. Before the application of the carrier element or the semiconductor layers of the photovoltaic module, in which, for example, the semiconductor layers are arranged between two glass substrates, completely deposited.
Anschließend kann das Solarmodul mit einem Untergrund gekoppelt werden (nicht dargestellt).Subsequently, the solar module can be coupled to a substrate (not shown).
Die Photovoltaikzellen
Verfahrensschritte zum Herstellen eines Photovoltaikmoduls umfassend eine Mehrzahl von Photovoltaikzellen gemäß einem der Ausführungsbeispiele der
Schritt
In Schritt
Die Schichten des ersten photoaktiven Schichtstapels umfassen vorzugsweise optoelektrisch aktive Schichten aus vorwiegend amorphem Silizium, wobei der erste Schichtstapel eingerichtet ist, die Energie der während des Betriebs einfallenden Strahlung zumindest teilweise in elektrische Energie umzuwandeln (innerer Photoeffekt). Der zweite photoaktive Schichtstapel ist optoelektrisch aktiv und umfasst vorzugsweise vorwiegend mikrokristallines Silizium, wobei der zweite photoaktive Schichtstapel eingerichtet ist, die Energie der während des Betriebs einfallenden Strahlung zumindest teilweise in elektrische Energie umzuwandeln.The layers of the first photoactive layer stack preferably comprise optoelectrically active layers of predominantly amorphous silicon, wherein the first Layer stack is adapted to at least partially convert the energy of the incident during operation radiation into electrical energy (internal photoelectric effect). The second photoactive layer stack is optoelectrically active and preferably comprises predominantly microcrystalline silicon, wherein the second photoactive layer stack is arranged to at least partially convert the energy of the radiation incident during operation into electrical energy.
Nach Abscheiden des ersten und des zweiten photoaktiven Schichtstapels werden die Schichtstapel mittels eines zweiten Strukturierungsverfahrens, beispielsweise eines Laserstrukturierungsverfahrens, entsprechend der durch die strukturierte TCO-Schicht vorgegebenen Photovoltaikzellen strukturiert.After depositing the first and the second photoactive layer stack, the layer stacks are structured by means of a second structuring method, for example a laser structuring method, corresponding to the photovoltaic cells predetermined by the structured TCO layer.
Nach Strukturieren des ersten und des zweiten photoaktiven Schichtstapels zu Photovoltaikzellen wird auf den zweiten photoaktiven Schichtstapel ein Rückseitenkontakt aufgebracht, was in den Schritten
In Schritt
In Schritt
Vorzugsweise wird die Oberfläche der TCO-Schicht mittels eines Ar-Plasmas, eines N-Plasmas, beispielsweise N2 + oder N+-Plasmas, oder eines anderen Edelgas-Plasmas modifiziert oder angeregt. Insbesondere finden hier Verfahren Anwendung, bei denen die kinetische Energieverteilung der auf dem Substrat aufgebrachten Ionen ihr Maximum etwa bei der mittleren Gitterbindungsenergie von TCO hat.Preferably, the surface of the TCO layer is modified or excited by means of an Ar plasma, an N plasma, for example N 2 + or N + plasma, or another noble gas plasma. In particular, methods are used in which the kinetic energy distribution of the ions applied to the substrate has its maximum approximately at the mean lattice-bonding energy of TCO.
Die Wahl des Maximums der Energieverteilung nahe der Gitterbindungsenergie ermöglicht mit Vorzug die Anregung von an der Oberfläche angelagerten Atomen und kann zur Mobilisierung beziehungsweise zum Abtrag angelagerter Spezies führen. Bevorzugt wählt man das Maximum der Energieverteilung so, dass höher energetische Ionen des Plasmas nicht zu einer Schädigung der Oberfläche beziehungsweise der darunter befindlichen Monolagen führen.The choice of the maximum of the energy distribution near the lattice-binding energy preferably allows the excitation of atoms deposited on the surface and can lead to the mobilization or to the removal of deposited species. Preferably, one chooses the maximum of the energy distribution so that higher energy ions of the plasma do not lead to damage to the surface or the underlying monolayers.
Durch den Reinigungsprozess der Oberfläche der TCO-Schicht wird diese gereinigt und aktiviert, so dass sich die Haftung und die Reflektivität der TCO-Schicht verbessert, insbesondere erhöht.As a result of the cleaning process of the surface of the TCO layer, it is cleaned and activated, so that the adhesion and the reflectivity of the TCO layer are improved, in particular increased.
In Schritt
Anschließend kann optional auf die Spiegelschicht eine Nickelvanadium-Schicht aufgebracht werden.Subsequently, a nickel vanadium layer can optionally be applied to the mirror layer.
Anschließend werden die Schichten des Rückseitenkontakts entsprechend der vorgegebenen Photovoltaikzellen mittels eines dritten Strukturierungsverfahrens, vorzugsweise eines Laserstrukturierungsverfahrens, strukturiert.Subsequently, the layers of the rear-side contact are structured according to the given photovoltaic cells by means of a third structuring method, preferably a laser structuring method.
Anschließend können optional in Schritt
Zur Herstellung eines Photovoltaikmoduls umfassend eine Mehrzahl von Photovoltaikzellen werden die einzelnen Photovoltaikzellen des Moduls insbesondere in einem gemeinsamen Verfahren hergestellt. Das so gefertigte Photovoltaikmodul kann anschließend mit einem Untergrund gekoppelt werden.To produce a photovoltaic module comprising a plurality of photovoltaic cells, the individual photovoltaic cells of the module are produced in particular in a common method. The photovoltaic module produced in this way can then be coupled to a substrate.
Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.The invention is not limited by the description with reference to the embodiments. Rather, the invention encompasses any novel feature as well as any combination of features, including in particular any combination of features in the claims, even if this feature or combination itself is not explicitly stated in the claims or exemplary embodiments.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1a1a
- Substratsubstratum
- 1b1b
- Verkapselungencapsulation
- 22
- VorderseitenkontaktFront contact
- 3a3a
- erster photoaktiver Schichtstapelfirst photoactive layer stack
- 3b3b
- zweiter photoaktiver Schichtstapelsecond photoactive layer stack
- 44
- RückseitenkontaktBack contact
- 4a4a
- TCO-SchichtTCO layer
- 4b4b
- Spiegelschichtmirror layer
- 55
- NiV-SchichtNiV layer
- 66
- Schutzschichtprotective layer
- 31a, b31a, b
- p-dotierte Schichtp-doped layer
- 32a, b32a, b
- intrinsische Schichtintrinsic layer
- 33a, b33a, b
- n-dotierte Schichtn-doped layer
- 100, 100a100, 100a
- Photovoltaikzellephotovoltaic cell
- 200200
- Photovoltaikmodulphotovoltaic module
- 301–304301-304
- Verfahrensschritte bei der Herstellung eines PhotovoltaikmodulsProcess steps in the production of a photovoltaic module
Claims (17)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE201010006681 DE102010006681A1 (en) | 2010-02-03 | 2010-02-03 | Method for manufacturing tandem-junction photovoltaic cell of photovoltaic module to convert radiation energy in light into electrical power, involves exposing area of oxide layer to cleaning process that increases mirror layer adhesion |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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DE102010006681A1 true DE102010006681A1 (en) | 2011-08-04 |
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ID=44316085
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DE201010006681 Ceased DE102010006681A1 (en) | 2010-02-03 | 2010-02-03 | Method for manufacturing tandem-junction photovoltaic cell of photovoltaic module to convert radiation energy in light into electrical power, involves exposing area of oxide layer to cleaning process that increases mirror layer adhesion |
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Country | Link |
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DE (1) | DE102010006681A1 (en) |
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-
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