用于光電池的基材的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及包含至少一個(gè)浮法玻璃片材的用于光電池的基材，該片材在其面上被提供有至少一個(gè)電極，特征在于所述玻璃具有包含以下組分的化學(xué)組成，組分的重量含量在下面定義的范圍內(nèi)改變：SiO2?69-75%，Al2O3?0-3%，CaO+MgO?11-16.2%，MgO?0-6.5%，Na2O?9-12.4%，K2O?0-1.5%。
【專利說(shuō)明】用于光電池的基材
[0001]本發(fā)明涉及用于光電池的基材的領(lǐng)域。它更準(zhǔn)確地涉及包含至少一個(gè)浮法玻璃片材的用于光電池的基材，該浮法玻璃片材在其面上被提供有至少一個(gè)電極。
[0002]薄層狀光電材料(其典型地由CdTe或Cu (In, Ga) Se2 (CIGS)制成)的使用允許用包含玻璃片材的基材代替昂貴的硅基材。具有光電性質(zhì)的材料，通常地和電極，以薄層形式通過(guò)蒸發(fā)、陰極濺射、化學(xué)氣相沉積(CVD)或升華(CSS)類型的沉積方法被沉積在玻璃片材上。后者必須通常被加熱至高溫，或者在沉積期間，或者在沉積之后(退火處理、硒化處理等等)，并且因此經(jīng)受大約500°C或更高的溫度。這些處理使得可以例如改善層的結(jié)晶度并因此它們的電子傳導(dǎo)或者光電性質(zhì)。
[0003]然而高溫具有引起玻璃片材(當(dāng)它用標(biāo)準(zhǔn)鈉-鈣-硅玻璃制成時(shí))變形的缺點(diǎn)。
[0004]已經(jīng)提出具有更高耐熱性的玻璃，但是它們具有高成本，例如由于使用昂貴的原材料(例如鋇或者銀載體)，或者由于特別高的熔點(diǎn)。而且，這些玻璃中一些本身不好通過(guò)漂浮方法形成玻璃。
[0005]例如從申請(qǐng)US 20100300535和US 20110017297已知對(duì)在制備CIS光電池期間使
用的高溫具有改善耐受性的鋁硅酸鹽類型玻璃組成。然而，鋁硅酸鹽(或者硼硅酸鹽)玻璃具有較高的劃痕性(aptitude a la rayure),由于高密度而較大的重量，以及較高的折光指數(shù)，這迫使光電池生產(chǎn)商在通過(guò)激光蝕刻該電極(特別地鑰電極)的步驟期間改變?cè)摷す獾木劢剐?zhǔn)。
[0006]本發(fā)明的目的是通過(guò)提出具有改善耐熱性的玻璃組成克服這些缺點(diǎn)，該改善的耐熱性使得它與在制備基于薄層光電材料(特別由CdTe或者Cu (In，Ga) Se2 (CIGS)制成)的電池期間使用的方法相容 ，另外允許通過(guò)漂浮方法和在非常有利的經(jīng)濟(jì)條件下制備玻璃。
[0007]為此目的，本發(fā)明一個(gè)主題是包含至少一個(gè)浮法玻璃片材的用于光電池的基材，該片材在面上被提供有至少一個(gè)電極，特征在于所述玻璃具有包含以下組分的化學(xué)組成，組分的重量含量在下面定義的范圍內(nèi)改變:
SiO269-75%
Al2O30-3%
CaO+MgO11-16.2%
MgO0-6.5%
Na2O9-12.4%,尤其 9-12%
K2O0-1.5%。
[0008]雖然為鈉-鈣-硅類型，如同標(biāo)準(zhǔn)玻璃，這些組成令人驚訝地允許為玻璃基材提供高耐熱性，其特征特別為比標(biāo)準(zhǔn)玻璃高至少30 °C的下限退火溫度(temp6raturesinferieures de recuit)。
[0009]SiO2, A1203、CaO、MgO, Na2O, K2O的重量含量的總和優(yōu)選地為至少95%，特別地98%。Sr0、Ba0和/或ZrO2的含量有利地為零以便不損害玻璃片材的成本。氧化銻和三氧化二砷的含量還有利地為零，這是由于這些氧化物與漂浮方法不相容。該組成的其它組分可以是來(lái)源于原材料的雜質(zhì)(特別地氧化鐵)或者由于熔化爐或者精制劑(尤其SO3)的耐火材料的退化產(chǎn)生。
[0010]二氧化硅(SiO2)是該玻璃的主要構(gòu)成要素。在過(guò)低的含量時(shí)，該玻璃的耐水解性，特別地在堿性介質(zhì)中的耐水解性將過(guò)于降低。另一方面，高于75%的含量將引起該玻璃的粘度的高度不利的提高。二氧化硅含量?jī)?yōu)選地為至少70%，特別地71%和/或最多74%，特別地73%。
[0011]氧化鋁(Al2O3)允許提高玻璃的耐水解性并且降低它的折光指數(shù)，當(dāng)該基材用來(lái)構(gòu)成該光電池的正面基材時(shí)，后者優(yōu)點(diǎn)為特別顯著的。氧化鋁含量?jī)?yōu)選地為至少0.5%，特別地1%、1.5%或者2%和/或最多2.5%O
[0012]加入石灰(CaO)具有降低該玻璃的在高溫時(shí)的粘度，并因此促進(jìn)其熔化和精制，同時(shí)提高下限退火溫度并因此提高熱穩(wěn)定性的優(yōu)點(diǎn)?？梢詺w結(jié)于這種氧化物的液相線溫度和折光指數(shù)的提高然而引起限制其含量。氧化鎂(MgO)用于改善該玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性和降低它的粘度。高含量然而導(dǎo)致增大反玻璃化的風(fēng)險(xiǎn)。CaO含量?jī)?yōu)選地為至少8%，甚至9%，甚至10%和/或最多13%，特別地12%。
[0013]鈉堿(Na2O)用于降低在高溫時(shí)的粘度和液相線溫度。過(guò)高的含量然而導(dǎo)致玻璃的耐水解性和它的熱穩(wěn)定性退化，同時(shí)提聞成本。鐘喊(K2O)具有相同的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。Na2O含量?jī)?yōu)選地為至少9.5%，甚至10%或者11%，甚至11.5%和/或最多12%。K2O的含量?jī)?yōu)選地為最多1%，特別地0.5%，甚至0.3%或者0.1%。實(shí)際上，看起來(lái)鉀堿顯著地降低該玻璃的下限退火溫度。
[0014]根據(jù)第一種優(yōu)選實(shí)施方案，MgO的重量含量為最多1%，特別地0.5%，甚至0.PkCaO含量有利地為至少11.5%，甚至12%。Na2O含量?jī)?yōu)選地為至少10%，甚至11%。有利地它為最多12%。特別優(yōu)選的組成包含以下組分，組分的重量含量為在下面定義的范圍內(nèi):
SiO271-74..2%
Al2O30-3%
CaO11.5-13%
MgO0-1%
Na2O11-12.4%，尤其 11-12%
K2O0-1.5%。
[0015]根據(jù)第二種優(yōu)選的實(shí)施方案，MgO的重量含量為至少4%，甚至4.5%或者5%和/或至少6%。CaO含量?jī)?yōu)選地為9至11%，特別地為9至10.5%。Na2O含量有利地為至少9.5%，甚至10%和/或最多12%或者11%。特別優(yōu)選的組成包含以下組分，組分的重量含量為在下面定義的范圍內(nèi):
SiO270-74%
Al2O30-2%
CaO9-10.5%
MgO4-6.5%,尤其 4-6%
Na2O10-11%
K2O0-1%。
[0016]根據(jù)第三種實(shí)施方案，CaO的重量含量為至少9%，特別地10%和/或最多12%，特別地11%。MgO的重量含量?jī)?yōu)選地為至少4%和/或最多5%。Na2O含量?jī)?yōu)選地為至少11%。[0017]特別優(yōu)選的組成包含以下組分，組分的重量含量為在下面定義的范圍內(nèi):
【權(quán)利要求】
1.包含至少一個(gè)浮法玻璃片材的用于光電池的基材，該玻璃片材在面上被提供有至少一個(gè)電極，特征在于所述玻璃具有包含以下組分的化學(xué)組成，組分的重量含量在下面定義的范圍內(nèi)改變:
SiO269-75%
Al2O30-3%
CaO+MgO11-16.2%
MgO0-6.5%
Na2O9-12.4%
K2O0-1.5%。
2.根據(jù)前述權(quán)利要求的基材，其中Si02、A1203、CaO,MgO, Na2O, K2O的重量含量的總和為至少95%，特別地98%。
3.根據(jù)前述權(quán)利要求之一的基材，其中MgO的重量含量為最多1%，特別地0.5%。
4.根據(jù)前一權(quán)利要求的基材，其中該玻璃具有包含以下組分的化學(xué)組成，組分的重量含量為在下面定義的范圍內(nèi):
SiO271-74.2%
Al2O30-3%
CaO11.5-13%
MgO0-1%
Na2O11-12.4%，尤其 11-12%
K2O0-1.5%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2的基材，其中MgO的重量含量為至少4%。
6.根據(jù)前一權(quán)利要求的基材，其中該玻璃具有包含以下組分的化學(xué)組成，組分的重量含量為在下面定義的范圍內(nèi):
SiO270-74%
Al2O30-2%
CaO9-10.5%
MgO4-6%
Na2O10-11%
K2O0-l%o
7.根據(jù)權(quán)利要求5的基材，其中該玻璃具有包含以下組分的化學(xué)組成，組分的重量含量為在下面定義的范圍內(nèi):
SiO269-72%，尤其 69-71%
Al2O31-3%，尤其 1.7-3%
CaO10-12%，尤其 10.1-11%
MgO4-5%
Na2O11-12.4%，尤其 11.5-12%
K2O0-1%。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求之一的基材，其中所述電極是鑰薄層，或者基于氟摻雜或者銻摻雜的氧化錫的，基于鋁摻雜或者鎵摻雜的氧化鋅的，或者基于氧化銦錫的透明導(dǎo)電薄層。
9.半導(dǎo)體器件，其包含至少一個(gè)根據(jù)前述權(quán)利要求之一的基材和至少一個(gè)沉積在所述至少一個(gè)基材上的具有光電性質(zhì)的材料的薄層。
10.根據(jù)前一權(quán)利要求的半導(dǎo)體器件，其中該具有光電性質(zhì)的材料選自CMTe和Cu (In, Ga) Se2類型的化合物。
11.光電池，其包含根據(jù)前述器件權(quán)利要求之一的半導(dǎo)體器件。
12.根據(jù)前一權(quán)利要求的光電池,其包含根據(jù)權(quán)利要求1-8之一的基材作為正面基材，所述基材的玻璃片材的化學(xué)組成另外以最多0.02%，特別地0.015%的重量含量包含氧化鐵。
13.根據(jù)權(quán)利要求11的光電池,其包含根據(jù)權(quán)利要求1-8之一的基材作為背面基材，所述基材的玻璃片材的化學(xué)組成另外以至少0.05%，特別地為在0.08至2%范圍內(nèi)的重量含量包含氧化鐵。
14.根據(jù)前一權(quán)利要求的光電池，其中具有光電性質(zhì)的材料是Cu(In，Ga)Se2類型的化合物，電極是鑰薄層。
15.光電組件，·其包含多個(gè)根據(jù)前述電池權(quán)利要求之一的光電池。
【文檔編號(hào)】H01L31/0392GK103429544SQ201280012295
【公開日】2013年12月4日 申請(qǐng)日期:2012年3月8日 優(yōu)先權(quán)日:2011年3月9日
【發(fā)明者】O.辛托拉, G.富爾蒂 申請(qǐng)人:法國(guó)圣戈班玻璃廠