本發明專利技術涉及硒化銦銅基光伏器件及其制造方法。硒化銦銅(CIS)基光伏器件包括CIS基太陽能吸收層，所述CIS基太陽能吸收層包括銅、銦和硒。CIS基光伏器件進一步包括襯底，所述襯底包括由硅氧烷組合物形成的硅氧烷層、以及金屬箔層。由于硅氧烷層和金屬箔層的存在，襯底既是撓性的，又足以抵抗超過500℃的退火溫度，以獲得器件的最大效率。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術一般地涉及硒化銦銅基光伏器件和制造所述光伏器件的方法。更具體而言，本專利技術涉及光伏器件，其包括襯底，所述襯底包括聚合物層。
技術介紹
硒化銦銅(copper indium diselenide, CIS)基光伏器件用于從太陽能和其它光源發電已為我們所熟知。對于其中器件暴露于光源的任何應用，CIS基光伏器件可用于供電。結果，CIS基光伏器件的潛在應用具有深遠意義。到目前為止，CIS基光伏器件在其可被使用的應用方面受到限制，這是由于多功能性和效率之間的逆相關。更具體而言，為了使成本有效，光伏器件必須以這樣的效率發電，其使得每單位成本等于或低于傳統電源，如電池。為了制造具有適合的效率的CIS基光伏器件，在襯底上包括CIS或銅銦鎵二硒(CIGS)層的器件在超過500°C的溫度下，通常在約575°C的溫度下經歷加工或退火。到目前為止，由于在超過500°C的退火溫度下，無法充分抵抗破裂和機械損壞，很少的材料被證明可用于CIS基光伏器件的襯底。各種類型的玻璃被主要用作襯底；然而，玻璃增加了器件的重量，并且通常是剛性的。玻璃襯底的剛性致使器件不適合用于需要撓性的應用，或不適合用于在其中器件可能經受可引起玻璃襯底破裂或以其它方式損壞的鈍力(blunt force)的應用。除了限制器件的潛在應用，玻璃襯底還要求器件被單獨制造。更具體而言，如果適合的撓性襯底被發現，器件的卷繞式(roll-to-roll)制造成為可能，其將大大增加生產效率并降低器件的制造成本。由于顯而易見的原因，襯底重量的下降也將是有利的。某些由聚酰亞胺形成的撓性襯底，最近已被開發用于CIS基光伏器件中。聚酰亞胺襯底消除了玻璃襯底的過重和非撓性的缺點；然而，聚酰亞胺襯底在超過425°C的溫度下有嚴重降解的傾向，導致器件發生破裂和機械損壞。如此，包括聚酰亞胺襯底的器件不能被適當形成以將器件的效率最大化。由于現有的包括玻璃或聚酰亞胺襯底的CIS基光伏器件的缺點，仍有機會提供CIS基光伏器件，該CIS基光伏器件包括這樣的襯底，所述襯底是撓性的并足以抵抗超過500°C的退火溫度，以獲得器件的最大效率。
技術實現思路
本專利技術提供硒化銦銅(CIS)基光伏器件。CIS基器件包括CIS基太陽能吸收層，CIS基太陽能吸收層包括銅、銦和硒。CIS基光伏器件進一步包括襯底，所述襯底包括由硅氧烷組合物形成的硅氧烷層、以及金屬箔層。由于硅氧烷層和金屬箔層的存在，所述襯底既是撓性的，又足以抵抗超過500°c下的退火溫度，以獲得器件的最大效率。附圖說明本專利技術的其它 優點將容易被認識到，因為通過參考下面的詳細描述，連同附圖一起考慮，本專利技術的其它優點將得到更好的理解，其中圖I是本專利技術的硒化銦銅(CIS)基光伏器件的照片。圖2是本專利技術的硒化銦銅(CIS)基光伏器件的俯視圖。圖3是本專利技術的硒化銦銅(CIS)基光伏器件的襯底之示意性側橫截面圖，該襯底具有硅氧烷層和金屬箔層。圖4是本專利技術的硒化銦銅(CIS)基光伏器件的示意性橫截面圖；和圖5是硒化銦銅(CIS)基光伏器件的單片集成的示意性圖解，該硒化銦銅(CIS)基光伏器件包括具有纖維增加的襯底。專利技術詳述參見圖1、2和4，本專利技術提供硒化銦銅(CIS)基光伏器件104，其包括襯底106。該襯底包括娃氧燒層306和金屬箔層312,所述娃氧燒層306由娃氧燒組合物形成。CIS基器件104可操作地將入射電磁能108如光轉化為電流。陣列102可以被提供，其包括多個CIS基光伏器件104。在一個實施方式中，在陣列102中，CIS基光伏器件104單片集成在襯底106上。陣列102可以被用于從落在陣列102上的電磁能108產生電流。陣列102產生的電流——其經由接線端110接通——可以被用于各種目的；例如，陣列102可以被用于給航天器或高海拔飛船提供電力。硅氧烷層306提供給襯底106撓性和足以抵抗超過500°C的退火溫度而不顯示出實質性裂紋的能力。而且，一旦固化，硅氧烷組合物通常具有高電阻率。結果，CIS基光伏器件104可以被制造成具有最大化的效率，如下面進一步的細節所描述，并且由于襯底106的撓性，CIS基光伏器件104可以進一步被用于非平面應用。在本專利技術的一個實施方式中，硅氧烷組合物被進一步限定為氫化硅烷化可固化娃氧燒組合物，其包括有機娃樹脂(silicone resin) (A)、有機娃化合物(organosiIiconecompound) (B)和氫化硅烷化催化劑(C)。有機硅樹脂(A)具有硅鍵合的烯基基團或硅鍵合的氫原子。有機娃樹脂⑷通常是包括R2SiOv2單元即T單元和/或Si04/2單元即Q單元、連同R1R22SiCV2單元即M單元和/或R22Si02/2單元即D單元的共聚物，其中，R1是C1至Cki的烴基基團或C1至Cltl的鹵代烴基基團，二者都不含脂肪族不飽和，并且R2是R1、烯基或氫。例如，有機硅樹脂可以是DT樹脂、MT樹脂、MDT樹脂、DTQ樹脂、MTQ樹脂、MDTQ樹脂、DQ樹月旨、MQ樹脂、DTQ樹脂、MTQ樹脂或MDQ樹脂。如本文所用，術語“不含脂肪族不飽和”指烴基或齒代烴基不含有脂肪族碳碳雙鍵或碳碳三鍵。由R1表示的C1至Cltl烴基和C1至Cltl鹵代烴基，更一般情況下，具有I至6個碳原子。包含至少3個碳原子的無環烴基和鹵代烴基可以具有支化結構或非支化結構。由R1表示的烴基的實例包括，但不限于，烷基，如甲基、乙基、丙基、I-甲基乙基、丁基、I-甲基丙基、2-甲基丙基、1，I-二甲基乙基、戊基、I-甲基丁基、I-乙基丙基、2-甲基丁基、3-甲基丁基、1，2-二甲基丙基、2，2_ 二甲基丙基、己基、庚基、辛基、壬基和癸基；環烷基，如環戊基、環己基和甲基環己基；芳基，如苯基和奈基；燒芳基，如甲苯基和_■甲苯基；和芳燒基，如節基和苯乙基。由R1表示的鹵代烴基的實例包括，但不限于，3,3,3-三氟丙基、3-氯丙基、氯苯基、二氯苯基、2，2，2_三氟乙基、2，2，3，3_四氟丙基和2，2，3，3，4，4，5，5-八氟戊基。由R2表示的烯基一在有機硅樹脂中其可以是相同或不同的一通常具有2至10個碳原子，可選地，2至6個碳原子，舉例為，但不限于，乙烯基、烯丙基、丁烯基、己烯基和辛烯基。在一個實施方式中，R2主要是烯基。在這個實施方式中，在有機硅樹脂中，通常至少50摩爾％、可選地至少65摩爾％、可選地至少80摩爾％的由R2表示的基團是烯基。如本文所使用，在R2中烯基的摩爾％ (摩爾百分比)被定義為在有機硅樹脂中硅鍵合烯基的摩爾數與該樹脂中R2基團的總摩爾數的比乘以100。在另一個實施方式中，R2主要是氫。在這個實施方式中，在有機硅樹脂中，通常至少50摩爾％、可選地至少65摩爾％、可選地至少80摩爾％的由R2表示的基團是氫。在R2中氫的摩爾％被定義為在有機硅樹脂中硅鍵合的氫的摩爾數與該樹脂中R2基團的總摩爾數的比乘以100。根據第一實施方式，有機硅樹脂(A)具有式子(R1R22SiOl72) w (R22SiO272) x (R2SiO372) y (SiO472) z (I)其中R1和R2如上描述和示例，W、X、y和z是摩爾分數。通常，式⑴表示的有機硅樹脂每分子平均具有至少兩個硅鍵合烯基。更具體而言，下標w通常具有從O至O. 9的值本文檔來自技高網...
【技術保護點】
【技術特征摘要】
2006.04.18 US 60/792,770;2006.04.18 US 60/792,8521.硒化銦銅(CIS)基光伏器件(104)，其包括 CIS基太陽能吸收層(506)，其包含銅、銦和硒；和 襯底(106)，其包括由硅氧烷組合物形成的硅氧烷層(306)、和金屬箔層(312)； 其中所述硅氧烷組合物進一步被限定為縮合可固化硅氧烷組合物。2.根據權利要求I所述的硒化銦銅基光伏器件(104)，其中所述金屬箔層(312)由選自不銹鋼、鈦、科伐共膨脹合金、不脹鋼、鉭、黃銅、鈮和它們的組合的金屬形成。3.根據權利要求I所述的硒化銦銅基光伏器件(104)，其中所述金屬箔層(312)具有.12.5至1000 μ m的厚度。4.根據權利要求I所述的硒化銦銅基光伏器件(104)，其中所述CIS基太陽能吸收層(506)進一步包含選自鎵、鋁、硼、碲、硫和它們的組合的金屬。5.根據權利要求I所述的硒化銦銅基光伏器件(104)，其中所述硅氧烷組合物包含 (A2)有機硅樹脂，其具有硅鍵合羥基基團或可水解基團的至少兩個； 任選地，(B1)交聯劑，其具有硅鍵合可水解基團；和 任選地，(C1)催化量的縮合催化劑。6.根據權利要求5所述的硒化銦銅基光伏器件(104)，其中所述有機硅樹脂具有下式 (R1R22SiOl72)w, (R62SiO272)x, (R6SiO372)y, (SiO472)z, 其中R1是C1至Cltl烴基或C1至Cltl鹵代烴基，兩者都不含脂肪族不飽和，R6是R1^-OH或可水解基團，w’是從O至O. 8, X’是從O至O. 95, y’是從O至I, z’是從O至O. 99,w’ +x’ +y’ +z’ = 1，條件是所述有機硅樹脂(A2)每分子具有平均至少兩個硅鍵合氫原子、羥基基團或可水解基團。7.根據權利要求5所述的硒化銦銅基光伏器件(104)，其中所述有機硅樹脂具有下式 (R1R62SiOl72)w, (R62SiO272)x, (R6SiO372)y, (SiO472)z, 其中R1是C1至Cltl烴基或C1至Cltl鹵代烴...
【專利技術屬性】
技術研發人員：T·D·巴納德，Y·哈爾莫圖，H·哈坦納卡，M·伊藤，D·E·卡佐里斯，M·蘇托，B·朱，L·M·伍茲，J·H·阿姆斯特龍戈，R·M·里貝林，
申請(專利權)人：道康寧公司，ITN能量系統公司，道康寧東麗株式會社，
類型：發明
國別省市：
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