專利名稱：光陷獲光伏裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種包括支承基底和有源層的薄膜型光伏裝置。本發(fā)明還涉及一種制 造光伏裝置的方法，所述光伏裝置包括支承基底和無定形材料有源層。
背景技術(shù)：
光伏裝置通常用于將光能轉(zhuǎn)換為電能。光伏裝置包括由光吸收材料組成的有源 層，光吸收材料在受到光照射時產(chǎn)生電荷載體?，F(xiàn)在光伏裝置中常見的有源層為硅(Si)。 但是，可以為各種材料，例如砷化鎵(GaAs)、碲化鎘(CdTe)或者聯(lián)硒化銅銦鎵(GIGS)。在 有源層中產(chǎn)生的電荷與將導(dǎo)電的導(dǎo)電接觸隔開。由于有源層的薄脆性通常通過例如由玻璃 制成的透明蓋板保護(hù)其不受外部影響。從現(xiàn)有技術(shù)已知有源層和蓋板都反射一部分入射至 光伏裝置的光。特別是有源層的高折射系數(shù)對硅而言造成可達(dá)入射光30%的大反射損失。 因為所反射的光不能轉(zhuǎn)換為電能所以這些反射損失造成光伏裝置效率大大下降。為減小這些反射損失，可在光吸收材料或者所謂的有源層頂部施加抗反射涂層。 抗反射涂層由透明材料的單個1/4波層組成，其折射系數(shù)介于有源層和蓋板的折射系數(shù)之 間。盡管這樣理論上在中心波長上產(chǎn)生零反射并且在中心附近更寬范圍的波長上反射減 小，但是這些層的處理和材料成本較高。而且形成涂層的處理技術(shù)(例如化學(xué)氣相沉積) 非常復(fù)雜、精細(xì)和耗時。從現(xiàn)有技術(shù)已知覆蓋層光接收側(cè)上的表面結(jié)構(gòu)可用于減小蓋板的反射損 矢。 這 里，V-形(G. A. Landis, 21st IEEE photovoltaic specialistconference, 1304-1307(1990))或者WO 03/046617所公開的錐形結(jié)構(gòu)用于由玻璃制成的蓋板的光接 收側(cè)以減小所述板的反射損失從而增強(qiáng)其透射。CH 693771A5公開了蓋板兩側(cè)都為三角 形表面的錐面結(jié)構(gòu)以及錐體結(jié)構(gòu)，以減小所述板的反射損耗并從而增加其透射。所述結(jié)構(gòu) 應(yīng)用于覆蓋層的兩個表面以防止顛倒安裝覆蓋層的負(fù)面效果。所述結(jié)構(gòu)可通過例如澆注 或者壓制施加于玻璃板。但是，根據(jù)模型研究(U. Blieske等人，WorldConference on Photovoltaic Energy Conversion, 188-191 (2003))，當(dāng)以所述板為光伏裝置的蓋板時，所 述裝置的最大效率可僅僅提高6%，其減小反射損失大約30%。實踐中所述結(jié)果更少并可 僅僅獲得3%。盡管所述結(jié)構(gòu)減小了有源層的一些反射損失，但是其明顯減小了蓋板的反射 損失。因此，總的反射損失的減小和光伏裝置效率的提高為低。在未公開的歐洲專利申請EP07 021 458中給出了通過紋理化蓋板的光接收表面 側(cè)而減小有源層反射損失的更好的方法。這里表面浮雕結(jié)構(gòu)陣列被施加于和有源層光學(xué)接 觸的蓋板。所述陣列的單個結(jié)構(gòu)的特征在于底部和單個頂點并且被至少三個η邊形表面連 接，其中η等于4或者更高。該特殊結(jié)構(gòu)不僅減小了玻璃蓋的反射損失而且很大程度上減 小了蓋板下的有源層的反射損失。盡管所述方法產(chǎn)生了節(jié)省成本和有效抗反射的涂層，但 是位于光伏裝置外部的浮雕結(jié)構(gòu)對污垢敏感。另一種減小反射損失的方法為結(jié)構(gòu)化有源層的表面?？赏ㄟ^直接結(jié)構(gòu)化所述材料 本身而實現(xiàn)這一點。已知幾種方法例如噴沙、研磨、陰離子氧化、濺射蝕刻實現(xiàn)這樣的結(jié)構(gòu)。
3US 4 626 613公開了直接結(jié)構(gòu)化有源層的激光輔助過程。US 5 702 538公開了直接結(jié)構(gòu) 化有源層的光刻紋理化。JP10163513 A公開了通過蝕刻劑直接蝕刻有源層。通過以錐體、 V形、立方體形狀或者隨機(jī)結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)化有源層，可通過在對光提供進(jìn)入面板的更多機(jī)會的表 面上的多次反射減小有源層上的反射損失。如果初始不是由有源層吸收，進(jìn)入槽形區(qū)域的 光將被反射至所述槽的另一個表面從而增強(qiáng)吸收。所述效果減小了有源層表面上的反射損 失從而常常被稱作抗反射效應(yīng)。其次，所述結(jié)構(gòu)在一些情形可部分陷獲有源層未吸收以及 基底表面反射的光。因此，有源層吸收光的幾率增加。盡管結(jié)構(gòu)化所述有源層可明顯改善 光伏電池的效率，但是生產(chǎn)方法非常復(fù)雜、有毒且極其昂貴。直接結(jié)構(gòu)化有源層的替代選擇為表面結(jié)構(gòu)化基底，即其上隨后沉積有源層的覆蓋 層。所述方法可用于利用例如如無定形硅的有源層的薄膜太陽能電池。在所述情形中，通 過分別向透明蓋板頂部施加前電極、有源層和后電極制造太陽能電池。為減小有源層的反 射損失，通過在沉積有源層之前的濕蝕刻隨機(jī)紋理化前電極。除了隨機(jī)紋理化的表面以外，還可表面結(jié)構(gòu)化覆蓋層以使覆蓋層具有其上隨后沉 積有源層的限定和重復(fù)表面結(jié)構(gòu)。DE 4 201 126涉及一種具有用于電能轉(zhuǎn)換的半導(dǎo)體薄膜 元件的光伏裝置。所述有源層即半導(dǎo)體薄膜元件可以為無定形硅。所述裝置的蓋板在其后 表面即其上沉積有源層的表面上具有形狀為鋸齒形態(tài)的限定和重復(fù)表面結(jié)構(gòu)從而產(chǎn)生鋸 齒形態(tài)有源層。鋸齒形態(tài)的效果為未吸收光的多次內(nèi)反射。從上文可得出存在若干減小光伏裝置反射損失的技術(shù)的結(jié)論。這些技術(shù)包括結(jié)構(gòu) 化有源層或者在所述層頂部施加抗反射層。但是這些技術(shù)是復(fù)雜而昂貴的?？蛇x地，可對 有源層或者蓋板施加另外的透明結(jié)構(gòu)層。盡管這些技術(shù)節(jié)省成本，但是其性能較不有效。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的目標(biāo)在于通過增強(qiáng)光伏裝置有源層的太陽能吸收特性改進(jìn)其效率 以及提供一種進(jìn)一步減小有源層反射損失的光伏裝置。通過包括有源層的薄膜型光伏裝置實現(xiàn)所述目標(biāo)，其中有源層為限定和重復(fù)幾何 結(jié)構(gòu)的陣列形狀，其特征在于所述幾何結(jié)構(gòu)包括被至少三個η邊形表面連接的底部和單個 頂點，其中η等于4或者更高。所述頂點被定義為單獨幾何光學(xué)浮雕結(jié)構(gòu)的上部。所述頂點為和底部相對的單獨 幾何光學(xué)浮雕結(jié)構(gòu)的單個最遠(yuǎn)的點。所述頂點為以垂直于底部的直線測量的和底部距離最 遠(yuǎn)的點。薄膜光伏裝置被定義為其有源層沉積在支承基底上的任意光伏裝置。根據(jù)本發(fā) 明的薄膜材料的有源層可以為任何本身或者組合任何其它層在受到光照射時產(chǎn)生電荷載 體的層。這些材料例如可為碲化鎘(CdTe)、硒化銅銦(CIS)、砷化鎵(GaAs)、聯(lián)硒化銅銦鎵 (GIGS)、聯(lián)硒化銅銦(CID)、納米晶體硅、微晶硅、光吸收染料(例如釕金屬有機(jī)染料或者聚 合物)、以及小分子化合物(如聚亞苯基亞乙烯、銅酞菁、碳富勒烯)。優(yōu)選地根據(jù)本發(fā)明的 有源層包括無定形材料。更優(yōu)選地所述有源層包括無定形硅。盡管所述有源層可僅僅包括一個單獨的幾何結(jié)構(gòu)但是優(yōu)選有源層包括限定和重 復(fù)幾何結(jié)構(gòu)即浮雕結(jié)構(gòu)的陣列。陣列將被理解為元件的集合或者組，在該情形下為相互相 鄰或者設(shè)置為行和列的單獨的幾何結(jié)構(gòu)。優(yōu)選地所述陣列包括至少4個幾何浮雕結(jié)構(gòu)。
優(yōu)選地每個幾何結(jié)構(gòu)的底部為m邊形，并且每個幾何結(jié)構(gòu)包括至少m+1個表面，其 中所述底部不認(rèn)為是那些表面的其中一個。當(dāng)通過圓形描述所述浮雕結(jié)構(gòu)的η邊形底部時，其中所述多邊形底部的邊沿處于 所述圓的圓周線上，所述圓的直徑D優(yōu)選小于30mm，更優(yōu)選小于IOmm并且最優(yōu)選小于3mm。結(jié)構(gòu)的高度取決于所述底部的直徑D并且優(yōu)選介于0. 1 * D和2 * D之間。在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，有源層包括限定和重復(fù)的幾何結(jié)構(gòu)的陣列，其中相鄰 的幾何結(jié)構(gòu)相互毗鄰。所述結(jié)構(gòu)可放置得使得所有結(jié)構(gòu)的取向相同、相互交替或者隨機(jī)。這些對根據(jù)本發(fā)明的浮雕結(jié)構(gòu)的設(shè)定要求在V-型、錐體、立方體或者完全隨機(jī)的 結(jié)構(gòu)中得不到滿足。根據(jù)本發(fā)明的幾何結(jié)構(gòu)陣列與現(xiàn)有技術(shù)已知的光伏裝置的有源層中的 任何浮雕結(jié)構(gòu)不同，即與V-型、錐體、立方體或者隨機(jī)結(jié)構(gòu)不同。當(dāng)認(rèn)為無限長時，V形結(jié)構(gòu) 每個定義僅僅包括平行表面。有限長度的V形結(jié)構(gòu)具有4邊形底部和沿著所述槽長度方向 的2個其它表面。錐體結(jié)構(gòu)每個定義包括將所述m邊形底部連至所述頂點的m個三角形。 當(dāng)所述立方體結(jié)構(gòu)的其中一個表面為底部時，立方體結(jié)構(gòu)不包括單個頂點。當(dāng)所述立方體 結(jié)構(gòu)在其中一個角上傾斜而具有單個頂點時，所述立方體結(jié)構(gòu)不能顯示限定所述底部的表 面。這些幾何結(jié)構(gòu)不能滿足根據(jù)本發(fā)明的任意要求。意外的是，可示出，這樣的有源層增強(qiáng)了有源層的太陽能吸收特性并因此改進(jìn)了 光伏裝置的效率，所述有源層具有限定和重復(fù)的幾何結(jié)構(gòu)的陣列形狀，并且其特征在于，所 述幾何結(jié)構(gòu)包括由至少三個η邊形表面連接的底部和單個頂點，且其中η等于4或者更高。根據(jù)本發(fā)明的幾何結(jié)構(gòu)陣列應(yīng)當(dāng)處于所述有源層的兩個主要表面?zhèn)戎辽倨渲幸?個上。在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，所述幾何結(jié)構(gòu)陣列處于有源層的兩個主表面?zhèn)壬?。處?有源層外緣上的表面不受表面結(jié)構(gòu)化的影響。在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，光伏裝置包括具有兩個與有源層主面平行的主表面?zhèn)?的支承基底，其特征在于和有源層相鄰的表面?zhèn)鹊男螤顬橛性磳有螤罨蛘哂性磳拥哪嫦蛐?狀。逆向形狀被理解為對應(yīng)初始形狀或者和初始形狀匹配的形狀。如果選擇自底向上策略 用于制造光伏裝置，其上沉積有源層的支承基底被用作光伏裝置非光接收側(cè)的背板。在這 種情形下，所述結(jié)構(gòu)應(yīng)當(dāng)優(yōu)選與有源層的光接收側(cè)所期望的幾何結(jié)構(gòu)形狀相同。如果選擇自頂向下策略建造根據(jù)本發(fā)明的光伏裝置，則透明蓋板被用作光伏裝置 光接收側(cè)上的支承基底。在此情形中所述結(jié)構(gòu)優(yōu)選為有源層所期望的幾何結(jié)構(gòu)的逆向形 狀。在本發(fā)明的另一個優(yōu)選實施例中，所述光伏裝置因此包括具有兩個主表面?zhèn)燃垂?接收側(cè)和與有源層相鄰的表面?zhèn)鹊耐该魃w板，其特征在于和有源層相鄰的表面?zhèn)鹊男螤钆c 有源層的形狀相逆。逆向形狀被理解為對應(yīng)初始形狀或者和初始形狀匹配的形狀。除了所述兩個主表面?zhèn)纫酝?，所述透明蓋板在其外緣上例如在矩形板的情況下不 結(jié)構(gòu)化四個側(cè)面的表面。透明材料被理解為在400-1200nm范圍內(nèi)線性吸收小于0. 2mm 1的材料。包括和有源層形狀相逆的幾何結(jié)構(gòu)的透明蓋板可由本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的任何 透明材料制成。例如如聚碳酸酯(PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚對苯二甲酸乙二酯 (PET)、聚丙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚環(huán)氧乙烷(PEO)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯(PS)、聚丙 烯酰胺(PAA)、聚乙烯醇(PVA)、聚芳酰胺(PA)、聚氟乙烯(PVF)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚乙酸乙烯酯(PVAc)、聚乙烯醇(PVA)、或者乙基乙烯基乙酸酯(EVA)的聚合物，或者如玻璃的無 機(jī)材料或者其任意組合。根據(jù)本發(fā)明的光伏裝置的透明蓋板，具有兩個主表面?zhèn)?，即光接收?cè)和與有源層 相鄰的表面?zhèn)?，其特征在于光接收表面?zhèn)纫舶ㄏ薅ê椭貜?fù)的幾何結(jié)構(gòu)的陣列。這些處于 透明蓋的光接收表面?zhèn)壬系南薅ê椭貜?fù)的幾何結(jié)構(gòu)可為V-形槽或者錐體結(jié)構(gòu)。更優(yōu)選地， 處于透明覆蓋層光接收表面?zhèn)壬系膸缀谓Y(jié)構(gòu)包括由至少三個η邊形表面連接的底部和單 個頂點，其中η等于4或者更高。如果包括和有源層的形狀相逆的幾何結(jié)構(gòu)的透明蓋板中具有發(fā)光染料，則可進(jìn)一 步改進(jìn)光伏裝置的效率。所述發(fā)光染料通過將所述層未有效利用的波長轉(zhuǎn)換為更有效利用的波長改進(jìn)光 伏裝置的光譜響應(yīng)。但是發(fā)光染料的發(fā)光分子所發(fā)射的部分光不能被現(xiàn)有技術(shù)光伏裝置的有源層利 用，因為其被所述層反射。因此發(fā)光染料在實踐中僅僅可提高現(xiàn)有技術(shù)光伏裝置的效率約 2% (H. J. Hovel 等人，Solar energy materials, 2，19—29 (1979))。當(dāng)組合根據(jù)本發(fā)明的光伏裝置與現(xiàn)有技術(shù)已知的發(fā)光染料時，意外地是發(fā)生協(xié)同 效果，其中除了從簡單增加發(fā)光染料的發(fā)光分子所期望的以外，還可改進(jìn)光伏裝置的光譜 響應(yīng)。當(dāng)對包含和根據(jù)本發(fā)明的有源層形狀相逆的幾何結(jié)構(gòu)的透明蓋板添加發(fā)光分子 時，和未結(jié)構(gòu)化的表面相比，光伏裝置的光譜響應(yīng)得到改進(jìn)。包括所述結(jié)構(gòu)的透明蓋板通過 減小發(fā)光的反射損失增強(qiáng)了光伏裝置有源層的光接收表面上發(fā)光分子所發(fā)射的光的吸收。 發(fā)光分子優(yōu)選分布在板內(nèi)，但是還可出現(xiàn)于包含幾何結(jié)構(gòu)陣列的透明蓋板和光伏裝置的有 源層的光接收表面之間的分離層中?？衫玫陌l(fā)光分子例如可發(fā)出熒光或者磷光，并且所述分子可為下轉(zhuǎn)換發(fā)光和上 轉(zhuǎn)換發(fā)光。優(yōu)選的分子發(fā)出熒光并且例如可為以下任何物質(zhì)perelyne、香豆素、玫瑰精、萘 酰亞胺、苯并咕噸、吖啶、金胺、苯基蒽酮、花青、1，2_ 二苯乙烯、紅熒烯、冷光素或其衍生物。包含發(fā)光分子的發(fā)光染料因此優(yōu)選為有機(jī)染料。但是發(fā)光染料還可為無機(jī)染料。 優(yōu)選地發(fā)光染料用作UV吸收體以穩(wěn)定構(gòu)成透明蓋板的聚合物。發(fā)光染料可包括若干發(fā)光染料的混合物。發(fā)光染料的濃度優(yōu)選介于每m2蓋板表 面和每mm蓋板厚度0. 001和50克染料之間?？赏ㄟ^對具有有源層所期望的逆向結(jié)構(gòu)的板或者層施加有源層包括的無定形材 料而制造幾何結(jié)構(gòu)陣列形狀的有源層。例如可通過如下的不同方法施加有源層灌注、濺射 涂敷、化學(xué)增強(qiáng)氣相沉積、等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積或者物理氣相沉積。在本發(fā)明的一些實施例中，在有源層和浮雕板之間可設(shè)置至少一個附加特征和/ 或?qū)?。所述層例如可為釋放層、?dǎo)電層、抗反射層、導(dǎo)電軌、防污層或者防霧層。在制造根據(jù)本發(fā)明的光伏裝置的優(yōu)選過程中，具有有源層逆向結(jié)構(gòu)的板或?qū)尤绻?由透明材料制成則可用作光伏裝置的蓋板。在所述實施例中，在隨后的步驟中不去除有源 層。這樣的制造其中有源層為限定和重復(fù)幾何結(jié)構(gòu)陣列形狀的光伏裝置的過程包括如下步 驟提供具有兩個主表面?zhèn)燃垂饨邮毡砻鎮(zhèn)群蛯⑹┘佑性磳拥谋砻鎮(zhèn)鹊耐该魃w板，使將在 其上施加有源層的表面?zhèn)染哂泻陀性磳拥南薅ㄅc重復(fù)幾何結(jié)構(gòu)相逆的形狀，以及在透明蓋板的所述表面?zhèn)仁┘佑性磳樱涮卣髟谟谒鰩缀谓Y(jié)構(gòu)包括通過至少三個η邊形表面連接 的底部和單個頂點，其中η等于4或者更高。


通過下面的附圖更詳細(xì)地描述本發(fā)明圖1 圖示示出了現(xiàn)有技術(shù)已知的薄膜光伏裝置，其具有a)具有隨機(jī)結(jié)構(gòu)的有源 層和b)具有ν-形槽的有源層；圖2 根據(jù)本發(fā)明的單獨幾何結(jié)構(gòu)的透視視圖；圖3 單獨幾何結(jié)構(gòu)的a)俯視圖，b)側(cè)視圖0°，c)側(cè)視圖60° ；圖4 :a、b、c——圖示示出了一部分具有相互相鄰的結(jié)構(gòu)的幾何光學(xué)浮雕結(jié)構(gòu)的陣 列。
具體實施例方式圖1示出了具有結(jié)構(gòu)化有源層的現(xiàn)有技術(shù)薄膜光伏裝置。為減小有源層的反射損 失，可如圖la)所示隨機(jī)紋理化前電極。代替隨機(jī)紋理化的表面，還可表面結(jié)構(gòu)化有源層從 而覆蓋層接收其上隨后沉積有源層的限定和重復(fù)表面結(jié)構(gòu)。圖lb)中示出了具有帶ν-形 槽的有源層的光伏裝置。圖2以透視圖示出了根據(jù)本發(fā)明的單獨幾何結(jié)構(gòu)實例。但是所述實例并非限制 本發(fā)明的范圍。這里所述幾何結(jié)構(gòu)包括3個將六邊形底部直接連至單個頂點的正方形表 面，而所述結(jié)構(gòu)一共包括9個其它表面。所述結(jié)構(gòu)與現(xiàn)有技術(shù)已知的光伏裝置有源層中的 任何幾何結(jié)構(gòu)例如V形、錐體或者隨機(jī)結(jié)構(gòu)不同。V形結(jié)構(gòu)具有4邊的多邊形底部和4個 其它表面，即2個沿著槽的長度方向，2個沿著邊沿。當(dāng)認(rèn)為無限長時，V形結(jié)構(gòu)每個限定 (definition)僅僅包括平行的表面。錐體結(jié)構(gòu)每個限定包括將m邊形底部連至所述頂點的 m個三角形。圖2中描述的結(jié)構(gòu)均不滿足這樣的要求。圖3以a)俯視圖、b)側(cè)視圖0°和c)側(cè)視圖60°示出了圖2的單獨幾何結(jié)構(gòu)。在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，所述有源層包括幾何結(jié)構(gòu)陣列。圖4以俯視圖示出了 一部分具有相互相鄰的結(jié)構(gòu)的幾何結(jié)構(gòu)陣列。圖4a示出有源層的幾何結(jié)構(gòu)被設(shè)置為使得 所有結(jié)構(gòu)的取向相互相同。圖4b示出幾何結(jié)構(gòu)被設(shè)置為所述結(jié)構(gòu)的取向相互交替。圖4c 示出幾何結(jié)構(gòu)被設(shè)置為使得所有結(jié)構(gòu)的取向相互之間隨機(jī)。為進(jìn)一步降低有源層的反射損 失，單獨幾何結(jié)構(gòu)的頂點可從有源層伸出或者其可向內(nèi)指向有源層。為解釋而非限制本發(fā)明的范圍，下面給出本發(fā)明的實例比較實例1 進(jìn)行了光線追跡研究，其中以不經(jīng)歷表面結(jié)構(gòu)化過程的基本均勻的有源層模擬所 述反射損失。所模擬的有源層由具有硅光學(xué)特性的薄層組成(在λ = 500nm下η = 4. 295，吸 收系數(shù)889/mm)。通過將光源置于所模擬的有源層上模擬有源層的光反射損失。所述光源發(fā)射全部 1000條射線，其總強(qiáng)度為1000W，波長為500nm。通過比較入射光的強(qiáng)度與有源層所吸收的光量確定反射損失。從入射光和吸收光的差計算反射光的量。在下面的表格中示出了校準(zhǔn)光源發(fā)出的光或者光源發(fā)出的光具有 Iambertian分布時的反射損失。從下面的表格所示出的結(jié)果可觀測到反射了大量的光，并因此可得出如下結(jié)論， 即通過所述層的反射損失大大減小了包括非結(jié)構(gòu)化有源層的光伏裝置的效率。比較實例2進(jìn)行了光線追跡研究，其中以從現(xiàn)有技術(shù)已知的V-槽結(jié)構(gòu)化有源層模擬所述反 射損失。對模擬的設(shè)置與比較實例1類似。所模擬的有源層由具有硅光學(xué)特性的薄層組成(在λ = 500nm下η = 4. 295，吸 收系數(shù)889/mm)。V槽陣列的單個結(jié)構(gòu)的幾何形狀由長/寬比為20的底部組成并且頂角為 90°。所述陣列由10個單獨結(jié)構(gòu)組成。從下面的表格所示出的結(jié)果可觀測到有源層的V槽結(jié)構(gòu)減小了所述層的反射損失。比較實例3進(jìn)行了光線追跡研究，其中模擬了從現(xiàn)有技術(shù)已知的逆向錐體結(jié)構(gòu)化層的反射損 失。對模擬的設(shè)置與比較實例1類似。所模擬的有源層由具有硅光學(xué)特性的薄層組成(在λ = 500nm下η = 4. 295，吸 收系數(shù)889/mm)。陣列逆向錐體結(jié)構(gòu)化層的單個結(jié)構(gòu)的幾何形狀由長/寬比為1的底部組 成并且頂角為90°。所述陣列由10X10個單獨結(jié)構(gòu)組成。從下面的表格所示出的結(jié)果可觀測到逆向錐體結(jié)構(gòu)化層減小了所述層的反射損失。實例 1進(jìn)行了光線追跡研究，其中模擬了有源層的反射損失，所述有源層具有根據(jù)本發(fā) 明的限定和重復(fù)幾何結(jié)構(gòu)的陣列形狀。所模擬的有源層由具有硅光學(xué)特性的薄層組成(在λ = 500nm下η = 4. 295，吸 收系數(shù)889/mm)。其中成形有源層的限定和重復(fù)幾何結(jié)構(gòu)的陣列的單獨結(jié)構(gòu)幾何形狀與圖 2和3中所描述的幾何形狀相同。所述陣列由15X15個單獨結(jié)構(gòu)組成并且根據(jù)圖4c形成。通過將光源置于所模擬的有源層上模擬有源層的光反射損失。所述光源發(fā)射全部 1000條射線，其總強(qiáng)度為1000W，波長為500nm。通過比較入射光的強(qiáng)度與有源層所吸收的光量確定反射損失。從入射光和吸收光 的差計算反射光的量。在下面的表格中示出了校準(zhǔn)光源發(fā)出的光或者光源發(fā)出的光具有 Iambertian分布時的反射損失。當(dāng)比較下面的表格所給出的這些結(jié)果與從比較實例1、2和3已知的結(jié)果時，可得 出下面的結(jié)論，即根據(jù)本發(fā)明結(jié)構(gòu)化的有源層的反射損失最低?；谒鲈淼墓夥b置 的效率因此將改進(jìn)。
8
權(quán)利要求
一種薄膜型光伏裝置，包括有源層，其中所述有源層為限定和重復(fù)的幾何結(jié)構(gòu)的陣列的形狀，其特征在于，所述幾何結(jié)構(gòu)包括被至少三個n邊形表面連接的底部和單個頂點，其中n等于4或者更高。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的光伏裝置，其特征在于，每個幾何結(jié)構(gòu)的底部為m邊形，以及每個 幾何結(jié)構(gòu)包括至少m+1個表面。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的光伏裝置，其特征在于，所述有源層包括相鄰幾何結(jié)構(gòu)相互毗 鄰的限定和重復(fù)的幾何結(jié)構(gòu)的陣列。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項的光伏裝置，其特征在于，所述有源層包括幾何光學(xué)浮雕 結(jié)構(gòu)的陣列，所述浮雕結(jié)構(gòu)彼此具有相同的取向、相互交替的取向或者隨機(jī)取向。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項的光伏裝置，其特征在于所述有源層包括無定形材料。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的光伏裝置，其特征在于所述有源層包括無定形硅。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6任一項的光伏裝置，其特征在于所述光伏裝置還包括有源層的 支承基底，所述支承基底具有兩個與所述有源層的主面平行的主表面?zhèn)龋⑶遗c所述有源 層相鄰的所述表面?zhèn)鹊男螤顬樗鲇性磳拥男螤罨蛘咚鲇性磳拥哪嫦蛐螤睢?br> 8.根據(jù)權(quán)利要求7的光伏裝置，其特征在于，所述透明蓋板為所述有源層的支承基底， 所述透明蓋板具有兩個主表面?zhèn)?，即光接收?cè)和與所述有源層相鄰的表面?zhèn)?，并且和有?層相鄰的表面?zhèn)鹊男螤钆c所述有源層的形狀相逆。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的光伏裝置，其特征在于，所述透明蓋板中具有發(fā)光染料。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或者9的光伏裝置，其特征在于，所述光接收表面?zhèn)劝ㄏ薅ê椭?復(fù)的幾何結(jié)構(gòu)的陣列。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的光伏裝置，其特征在于，所述光接收表面?zhèn)鹊乃鰩缀谓Y(jié)構(gòu)包 括被至少三個η邊形表面連接的底部和單個頂點，其中η等于4或者更高。1
12.一種制造光伏裝置的方法，所述光伏裝置中的有源層為限定和重復(fù)的幾何結(jié)構(gòu)的 陣列的形狀，所述方法包括如下步驟提供具有兩個主表面?zhèn)鹊闹С谢?，其與所述有源層的主平面平行，使在其上將施加有源層的所述表面?zhèn)瘸尚螢樗鲇性磳拥南薅ê椭貜?fù)的幾何結(jié)構(gòu)的 形狀或相逆形狀，在支承基底的該表面?zhèn)仁┘铀鲇性磳?，其特征在于，所述幾何結(jié)構(gòu)包括通過至少三個η邊形表面連接的底部和單個頂點，其 中η等于4或者更高。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的制造光伏裝置的方法，其特征在于，通過物理或者化學(xué)氣相沉 積施加所述有源層。
14.根據(jù)權(quán)利要求12和13的制造光伏裝置的方法，其特征在于，所述光伏裝置包括透 明蓋板，以及所述透明蓋板為所述有源層的支承基底。
全文摘要
一種包括無定形材料有源層的光伏裝置，其中有源層為限定和重復(fù)幾何結(jié)構(gòu)陣列形狀，其特征在于所述幾何結(jié)構(gòu)包括被至少三個n邊形表面連接的底部和單個頂點，其中n等于4或者更高。
文檔編號H01L31/0392GK101971355SQ200980108389
公開日2011年2月9日 申請日期2009年3月4日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月10日
發(fā)明者B·斯萊格爾 申請人:光子有限公司