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DE102011080009A1 - Thin film solar cell - Google Patents

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DE102011080009A1
DE102011080009A1 DE102011080009A DE102011080009A DE102011080009A1 DE 102011080009 A1 DE102011080009 A1 DE 102011080009A1 DE 102011080009 A DE102011080009 A DE 102011080009A DE 102011080009 A DE102011080009 A DE 102011080009A DE 102011080009 A1 DE102011080009 A1 DE 102011080009A1
Authority
DE
Germany
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layer
solar cell
thin
film solar
cell according
Prior art date
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Withdrawn
Application number
DE102011080009A
Other languages
German (de)
Inventor
Jens Eberhardt
Nick Helmis
Christian Wachtendorf
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Solarworld Industries Thueringen De GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
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Priority to PCT/EP2012/064592 priority patent/WO2013014181A1/en
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F77/00—Constructional details of devices covered by this subclass
    • H10F77/20—Electrodes
    • H10F77/244—Electrodes made of transparent conductive layers, e.g. transparent conductive oxide [TCO] layers
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F77/00—Constructional details of devices covered by this subclass
    • H10F77/10—Semiconductor bodies
    • H10F77/16—Material structures, e.g. crystalline structures, film structures or crystal plane orientations
    • H10F77/169—Thin semiconductor films on metallic or insulating substrates
    • H10F77/1692—Thin semiconductor films on metallic or insulating substrates the films including only Group IV materials
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy

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  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Dünnschicht-Solarzelle (10;20; 30; 40) mit einem Trägersubstrat (11; 21; 31; 41), insbesondere Glassubstrat, und einer auf dem Trägersubstrat angeordneten strahlungsabsorbierenden fotoelektrischen Wirkschicht (17; 27; 37; 47), insbesondere aus einem Halbleitermaterial oder einem einen photovoltaischen Effekt aufweisenden organischen Material, sowie einer zwischen dem Trägersubstrat und der Wirkschicht angeordneten Leitschicht (15a; 25a; 35a; 45a) zum elektrischen Anschluss der Wirkschicht, wobei zwischen dem Trägersubstrat und der Leitschicht eine amorphe und/oder mikrokristalline Stabilisierungsschicht (13; 23; 33; 43) zur Verhinderung einer Ionendrift und/oder Diffusion aus der Leitschicht an deren Grenzfläche zum Trägersubstrat bei Anliegen einer Gleichspannung von über ±50 V gegen Masse vorgesehen ist.The invention relates to a thin-film solar cell (10; 20; 30; 40) comprising a carrier substrate (11; 21; 31; 41), in particular glass substrate, and a radiation-absorbing photoelectric active layer (17; 27; 37; 47) arranged on the carrier substrate. , in particular of a semiconductor material or an organic material having a photovoltaic effect, and a conductive layer (15a; 25a; 35a; 45a) arranged between the carrier substrate and the active layer for the electrical connection of the active layer, wherein an amorphous and / or between the carrier substrate and the conductive layer or microcrystalline stabilization layer (13; 23; 33; 43) is provided for preventing ion drift and / or diffusion from the conductive layer at its interface to the carrier substrate when a DC voltage greater than ± 50 V is applied to ground.

Description

Die Erfindung betrifft eine Dünnschicht-Solarzelle mit einem Trägersubstrat, insbesondere Glassubstrat, und einer auf dem Trägersubstrat angeordneten strahlungsabsorbierenden fotoelektrischen Wirkschicht, insbesondere aus einem Halbleitermaterial oder einem einen photovoltaischen Effekt aufweisenden organischen Material, sowie einer zwischen dem Trägersubstrat und der Wirkschicht angeordneten Leitschicht zum elektrischen Anschluss der Wirkschicht.The invention relates to a thin-film solar cell comprising a carrier substrate, in particular glass substrate, and a radiation-absorbing photoelectric active layer arranged on the carrier substrate, in particular of a semiconductor material or an organic material having a photovoltaic effect, and a conductive layer for electrical connection arranged between the carrier substrate and the active layer the active layer.

Stand der TechnikState of the art

Dünnschichtsolarmodule werden üblicherweise seriell in einem String verschaltet betrieben. Mindestens zwei Module sind dabei in Serie verbunden. Dadurch addiert sich das elektrische Potential der verschalteten Module im Betrieb.Thin-film solar modules are usually operated serially connected in a string. At least two modules are connected in series. This adds up the electrical potential of the interconnected modules during operation.

Transparente leitfähige Schichten (TCO) dienen dazu den erzeugten Photostrom aus der Solarzelle abzuführen und sind auf der Sonnen- und ggf. auf der Rückseite des absorbierenden Materials (nachfolgend „Wirkschicht”) aufgebracht. Entsprechend erhöht sich durch die Serienverschaltung der Module im String auch das elektrische Potential an den TCOs gegenüber der Umgebung (Erde, Aufständerung, o. a.). Langfristig können hohe positive oder negative Spannungen, auch in Zusammenhang mit Wärme und Feuchte, zu Schädigung an der Solarzelle und zu verminderter Leistungsausbeute führen.Transparent conductive layers (TCO) are used to dissipate the generated photocurrent from the solar cell and are applied to the sun and possibly on the back of the absorbent material (hereinafter "active layer"). Correspondingly, the series connection of the modules in the string also increases the electrical potential at the TCOs relative to the environment (ground, elevation, or the like). In the long term, high positive or negative voltages, also in connection with heat and humidity, can lead to damage to the solar cell and reduced power output.

Die Literatur beschreibt z. B. Na+-Ionen-Drift im Glas durch negative Spannung an die Grenzfläche zum ZnO (auch LPCVD-ZnO). In der Folge reagieren die transportierten Natriumionen unter dem Einfluss von H2O mit ZnO, wobei sich elementares Zn bildet, wodurch schließlich die optische und elektrische Qualität der Schicht herabgesetzt wird [ C. R. Osterwald et al., Solar Energy Materials & Solar Cells 79 (2003) 21–33 ], [ K. W. Jansen et al. Thin Solid Films 423 (2003) 153–160 ].The literature describes z. B. Na + ion drift in the glass by negative voltage to the interface to ZnO (also LPCVD-ZnO). As a result, the transported sodium ions react with ZnO under the influence of H2O, forming elemental Zn, which ultimately reduces the optical and electrical quality of the layer [ CR Osterwald et al., Solar Energy Materials & Solar Cells 79 (2003) 21-33 ], [ KW Jansen et al. Thin Solid Films 423 (2003) 153-160 ].

Bisherige Methoden zur Vermeidung der TCO-Schädigung an der Modulperipherie sind konstruktiv aufwändig und schwer in die Praxis überführbar, da häufig eine hohe Flexibilität bei den Aufständerungssystemen (z. B. Aufdachanlagen oder gebäudeintegrierte Systeme) gefordert ist.Previous methods for avoiding the TCO damage to the module periphery are structurally complex and difficult to put into practice, since a high degree of flexibility is often required in the uprising systems (eg on-roof systems or building-integrated systems).

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Mit der Erfindung wird eine Dünnschicht-Solarzelle mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen. Zweckmäßige Fortbildungen des Erfindungsgedankens sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.With the invention, a thin-film solar cell with the features of claim 1 is proposed. Advantageous developments of the inventive concept are the subject of the dependent claims.

Die Erfindung schließt den Gedanken ein, den bekannten Lösungen zur Reduzierung der nachteiligen Effekte im Leitschichtbereich von Dünnschicht-Solarzellen eine intrinsische Lösung gegenüber zu stellen, die die Solarzelle unabhängig von besonderen Maßnahmen bei der Modul-Verschaltung und Montage in ihrem Langzeitverhalten wesentlich verbessert. Sie schließt weiterhin den Gedanken ein, hierzu an geeigneter Stelle und in geeigneter Ausführung eine Stabilisierungs- bzw. Driftbarriereschicht vorzusehen, wobei deren Vorsehen nicht mit neuen negativen Effekten auf die Betriebsparameter und/oder die Langzeitstabilität verbunden sein darf. Schließlich gehört zur Erfindung der Gedanke, zwischen dem Trägersubstrat und der jeweiligen Leitschicht eine amorphe oder mikrokristalline Stabilisierungsschicht vorzusehen, die ihre Wirkung in einem elektrischen Feld entfaltet.The invention includes the idea of contrasting the known solutions for reducing the adverse effects in the Leitschichtbereich of thin-film solar cells, an intrinsic solution that significantly improves the solar cell regardless of special measures in the module interconnection and assembly in their long-term behavior. It further includes the idea of providing a stabilizing or drift barrier layer at a suitable location and in a suitable embodiment, the provision of which may not be associated with new negative effects on the operating parameters and / or the long-term stability. Finally, the invention includes the idea of providing an amorphous or microcrystalline stabilizing layer between the carrier substrate and the respective conductive layer, which unfolds its effect in an electric field.

In einer Ausführung der Erfindung umfasst die Stabilisierungsschicht eine Legierung aus den Elementen Silizium, Sauerstoff, Wasserstoff und Stickstoff. Insbesondere sind hierbei in der Stabilisierungsschicht Silizium mit einem Anteil zwischen 20 und 70 Masse-%, Sauerstoff mit einem Anteil zwischen 1 und 80 Masse-%, Wasserstoff mit einem Anteil zwischen 1 und 30 Masse-% und Stickstoff in einem Anteil zwischen 1 und 60 Masse-% enthalten, wobei die Summe der Anteile 100 Masse-% beträgt. In zweckmäßigen Ausgestaltungen ist die Stabilisierungsschicht als PVD (Physikal Vapor Deposition)- oder PECVD(Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition)-Schicht ausgeführt.In one embodiment of the invention, the stabilization layer comprises an alloy of the elements silicon, oxygen, hydrogen and nitrogen. In particular, in this case in the stabilizing layer silicon with a proportion between 20 and 70% by mass, oxygen with a proportion between 1 and 80% by mass, hydrogen with a proportion between 1 and 30% by mass and nitrogen in a proportion between 1 and 60 % By mass, the sum of the proportions being 100% by mass. In suitable embodiments, the stabilization layer is designed as a PVD (physical vapor deposition) or PECVD (plasma-enhanced chemical vapor deposition) layer.

In weiteren Ausgestaltungen hat die Stabilisierungsschicht eine Dicke im Bereich zwischen 10 nm und 300 nm, spezieller zwischen 40 nm und 120 nm. Die Stabilisierungsschicht ist in technologisch vorteilhafter Weise als zusammenhängende Schicht ausgebildet, die in einem Abscheidungsschritt erzeugt ist. In anderen Ausgestaltungen umfasst sie mehrere Teilschichten, wobei diese sich hinsichtlich des Vorhandenseins und des Gehaltes bestimmter Elemente (speziell der oben genannten) unterscheiden können, insbesondere um in vorteilhafter Weise zusätzliche Funktionen (etwa als Antireflex-, Passivierungs- oder Diffusionsbarriereschicht) zu realisieren.In further embodiments, the stabilization layer has a thickness in the range between 10 nm and 300 nm, more particularly between 40 nm and 120 nm. The stabilization layer is formed in a technologically advantageous manner as a continuous layer, which is produced in a deposition step. In other embodiments, it comprises several sub-layers, which may differ in the presence and the content of certain elements (especially those mentioned above), in particular in Advantageously, additional functions (such as anti-reflection, passivation or diffusion barrier layer) to realize.

In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist das Trägersubstrat ein für Sonnenlicht transparentes Frontglas, und die Stabilisierungsschicht ist zwischen dem Frontglas und einer Antireflexschicht oder zwischen einer Antireflexschicht und der Wirkschicht angeordnet. In einer Abwandlung dieser Ausführung ist vorgesehen, dass die Stabilisierungsschicht selbst zugleich als Antireflexschicht wirkt, wodurch gegebenenfalls eine zusätzliche Antireflexschicht sogar entfallen kann.In a preferred embodiment of the invention, the carrier substrate is a sunlight-transparent front glass, and the stabilization layer is arranged between the front glass and an antireflection layer or between an antireflection layer and the active layer. In a modification of this embodiment, it is provided that the stabilization layer itself at the same time acts as an antireflection layer, as a result of which an additional antireflection layer may possibly even be omitted.

In den letztgenannten Ausführungen ist insbesondere auch die Stabilisierungsschicht für Sonnenlicht transparent, und sie weist speziell einen Transmissionskoeffizienten von 80% oder mehr im Wellenlängenbereich zwischen 350 nm und 1200 nm auf. In einer weiteren Ausgestaltung hat die Stabilisierungsschicht einen Brechungsindex bei 600 nm im Bereich zwischen 1,5 und 2,5, spezieller im Bereich zwischen 1,6 und 2,0.In the latter embodiments, in particular, the stabilizing layer is transparent to sunlight, and specifically has a transmission coefficient of 80% or more in the wavelength range between 350 nm and 1200 nm. In another embodiment, the stabilization layer has a refractive index at 600 nm in the range between 1.5 and 2.5, more particularly in the range between 1.6 and 2.0.

Eine andere Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass die oder eine zusätzliche Stabilisierungsschicht zwischen einem Rückglas oder einer Rückseiten-Reflektorschicht (weiße Farbe, Folie u. ä.) und einer rückseitigen Leitschicht auf der Wirkschicht vorgesehen ist. Typischerweise kommt es bei dieser rückseitigen Platzierung einer Stabilisierungsschicht nicht auf deren Transparenz oder sonstige optische Eigenschaften an. Gleichwohl kann es technologisch vorteilhaft sein, sie an dieser Stelle einer Solarzelle mit im Wesentlichen den gleichen Eigenschaften und mit den gleichen Schritten wie eine entsprechende Schicht zwischen Frontglas und frontseitigem TCO auszubilden, speziell nach dem dritten Laserstrukturierungsschritt bei monolithisch integrierten Zellen.Another embodiment is characterized in that the or an additional stabilization layer is provided between a back glass or a backside reflector layer (white paint, foil and the like) and a backside conductive layer on the active layer. Typically, this backside placement of a stabilization layer does not depend on its transparency or other optical properties. However, it may be technologically advantageous to form them at this point of a solar cell having substantially the same properties and steps as a corresponding layer between front glass and front TCO, especially after the third laser structuring step in monolithically integrated cells.

Die Stabilisierungsschicht stabilisiert die nachfolgend aufgebrachte TCO-Schicht. Vermutlich verhindert sie den Drift von schädlichen Stoffen an die Glas-TCO-Grenzfläche oder in das TCO unter Einwirkung eines elektrischen Feldes. Eventuell wird dadurch die chemische Reaktion, welche die Funktion des TCOs beeinträchtigt, verhindert. Dies kann insbesondere mit dem erhöhten Wasserstoffanteil in der Schicht zusammenhängen. Die erwähnten Widerstandserhöhungen im TCO treten bei Verwendung der erfindungsgemäßen Barriere nicht auf, und das Solarmodul zeigt dementsprechend keine Leistungsverluste beim Auftreten von positiven Spannungen gegenüber Erdpotenzial. Sofern die Schicht als zusätzliche Diffusionsbarriere und/oder Antireflexionsschicht dient, wirkt sie zusätzlich qualitätssteigernd.The stabilization layer stabilizes the subsequently applied TCO layer. Presumably, it prevents the drift of harmful substances to the glass TCO interface or into the TCO under the action of an electric field. This may prevent the chemical reaction that affects the function of the TCO. This may in particular be related to the increased hydrogen content in the layer. The mentioned resistance increases in the TCO do not occur when using the barrier according to the invention, and the solar module accordingly shows no power losses when positive voltages occur with respect to ground potential. If the layer serves as an additional diffusion barrier and / or antireflection layer, it additionally has the effect of increasing the quality.

In der Praxis ist eine Ausführung mit Silizium-Wirkschicht besonders bedeutsam, grundsätzlich möglich ist aber auch die Ausführung als Solarzelle vom CIGS (Cu(InGa)SeS)- oder CdTe-Typ oder als Bauelement der organischen Photovoltaik etc. Des Weiteren ist neben der aus derzeitiger Sicht besonders wichtigen Ausführung mit einer ZnO-basierten Leitschicht (TCO) auch die Ausführung mit Leitschichten auf SnO2-, TiO- oder anderer bekannter Basis möglich.In practice, a version with silicon active layer is particularly important, but in principle also possible is the design as a solar cell of the CIGS (Cu (InGa) SeS) - or CdTe type or as a component of organic photovoltaic etc. Furthermore, in addition to the current view of a particularly important design with a ZnO-based conductive layer (TCO) and the execution with conductive layers on SnO 2 , TiO or other known base possible.

Zeichnungendrawings

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Gegenstände werden durch die Zeichnungen veranschaulicht und in der nachfolgenden Beschreibung erläutert. Dabei ist zu beachten, dass die Zeichnungen nur beschreibenden Charakter haben und nicht dazu gedacht sind, die Erfindung in irgendeiner Form einzuschränken. Es zeigen:Further advantages and advantageous embodiments of the subject invention are illustrated by the drawings and explained in the following description. It should be noted that the drawings have only descriptive character and are not intended to limit the invention in any way. Show it:

1 eine schematische Querschnittsdarstellung des Schichtaufbaus einer Dünnschicht-Solarzelle gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung, 1 1 is a schematic cross-sectional view of the layer structure of a thin-film solar cell according to a first embodiment of the invention,

2 eine schematische Querschnittsdarstellung des Schichtaufbaus einer Dünnschicht-Solarzelle gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung, 2 1 is a schematic cross-sectional view of the layer structure of a thin-film solar cell according to a second embodiment of the invention,

3 eine schematische Querschnittsdarstellung des Schichtaufbaus einer Dünnschicht-Solarzelle gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung und 3 a schematic cross-sectional view of the layer structure of a thin-film solar cell according to a third embodiment of the invention and

4 eine schematische Querschnittsdarstellung des Schichtaufbaus einer Dünnschicht-Solarzelle gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung. 4 a schematic cross-sectional view of the layer structure of a thin-film solar cell according to a fourth embodiment of the invention.

1 zeigt einen ersten Schichtaufbau, wobei – wie auch bei den anderen Figuren – ein als Trägersubstrat dienendes transparentes Frontglas 11 als unterste Schicht der Solarzelle 10 gezeigt ist. Hier befindet sich eine Stabilisierungsschicht 13 zwischen dem Trägersubstrat 11 und einer vorderseitigen Leitschicht 15a, auf die in der gewählten Darstellung eine Siliziumschicht 17 als Wirkschicht (die mehrere Teilschichten umfassen kann) folgt. Diese ist mit einer rückseitigen Leitschicht (Rückseiten-TCO) 15b versehen, und hierauf folgt als rückseitiger Abschluss des Aufbaus ein Rückseitenglas 19. (Ein ggfs. unter dem Rückseitenglas 19 vorgesehener Rückreflektor oder eine Laminierfolie ist in der Figur nicht dargestellt.) 1 shows a first layer structure, wherein - as in the other figures - serving as a carrier substrate transparent front glass 11 as the lowest layer of the solar cell 10 is shown. Here is a stabilization layer 13 between the carrier substrate 11 and a front conductive layer 15a , on which in the chosen representation a silicon layer 17 as the active layer (which may comprise several partial layers) follows. This is with a backside conductive layer (backside TCO) 15b followed by a back glass on the back of the construction 19 , (A possibly under the back glass 19 provided back reflector or a laminating film is not shown in the figure.)

Der in 2 gezeigte Aufbau stimmt weitgehend mit dem in 1 gezeigten überein, und insoweit wurden an 1 angelehnte Bezugsziffern verwendet, und die entsprechenden Schichten werden hier nicht nochmals beschrieben. Der einzige Unterschied besteht im zusätzlichen Vorhandensein einer Antireflexschicht 24 zwischen der Stabilisierungsschicht 23 und dem Front-TCO 25a. Bei der Ausführung nach 3 ist gegenüber 2 lediglich die Reihenfolge der Stabilisierungsschicht 33 und der Antireflexschicht 34 vertauscht; ansonsten ist der Aufbau der gleiche.The in 2 Structure shown is largely consistent with the in 1 shown, and as far as was stated 1 used reference numerals, and the corresponding layers will not be described again here. The only difference is the additional presence of an antireflection coating 24 between the stabilizing layer 23 and the front TCO 25a , In the execution after 3 is opposite 2 only the order of the stabilization layer 33 and the antireflective layer 34 reversed; otherwise the structure is the same.

Bei der Ausführung nach 4 weist die Solarzelle 40 im Wesentlichen den gleichen Aufbau wie die Solarzelle 10 nach 1 auf, mit der einzigen Ausnahme, dass zwischen dem rückseitigen TCO 45b und dem rückseitigen Glas 49 eine zweite Stabilisierungsschicht 48 vorgesehen ist, die hinsichtlich des rückseitigen TCO vergleichbare Wirkungen wie in den übrigen Ausführungen beim frontseitigen TCO erbringt.In the execution after 4 assigns the solar cell 40 essentially the same structure as the solar cell 10 to 1 up, with the only exception being that between the backside TCO 45b and the back glass 49 a second stabilizing layer 48 is provided, which provides comparable effects in terms of the rear TCO as in the other versions of the front TCO.

Nachfolgend werden zwei Ausführungsbeispiele für spezielle Schichtzusammensetzungen unter Bezugnahme auf jeweils ein spezielles Herstellungsverfahren der Stabilisierungsschicht angegeben. Ausführungsbeispiel 1 Abscheidung in PECVD-Reaktor mit Zusammensetzung entsprechend der folgenden Gasflüsse und Plasmaleistung SiH4 (sccm) index CO2 (sccm) H2 (sccm) P (W) Zeit (s) Dicke (nm) Brech. 400 4000 4000 200 1300 = 100 1,60 Ausführungsbeispiel 2 Abscheidung in PECVD-Reaktor mit Zusammensetzung entsprechend der folgenden Gasflüsse und Plasmaleistung SiH4 (sccm) index CO2 (sccm) H2 (sccm) P (W) Zeit (s) Dicke (nm) Brech. 530 3743 4000 200 1300 = 130 1,77 Hereinafter, two embodiments of specific layer compositions will be given with reference to each one specific manufacturing method of the stabilizing layer. Embodiment 1 Deposition in PECVD reactor with composition corresponding to the following gas flows and plasma power SiH 4 (sccm) index CO 2 (sccm) H 2 (sccm) P (W) Time (s) Thickness (nm) Breaking. 400 4000 4000 200 1300 = 100 1.60 Embodiment 2 Deposition in PECVD reactor with composition corresponding to the following gas flows and plasma power SiH 4 (sccm) index CO 2 (sccm) H 2 (sccm) P (W) Time (s) Thickness (nm) Breaking. 530 3743 4000 200 1300 = 130 1.77

Im Rahmen fachmännischen Handelns ergeben sich weitere Ausgestaltungen und Ausführungsformen des hier nur beispielhaft beschriebenen Verfahrens und der Vorrichtung.Within the scope of expert action, further refinements and embodiments of the method and apparatus described here by way of example only arise.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

  • C. R. Osterwald et al., Solar Energy Materials & Solar Cells 79 (2003) 21–33 [0004] CR Osterwald et al., Solar Energy Materials & Solar Cells 79 (2003) 21-33 [0004]
  • K. W. Jansen et al. Thin Solid Films 423 (2003) 153–160 [0004] KW Jansen et al. Thin Solid Films 423 (2003) 153-160 [0004]

Claims (12)

Dünnschicht-Solarzelle (10; 20; 30; 40) mit einem Trägersubstrat (11; 21; 31; 41), insbesondere Glassubstrat, und einer auf dem Trägersubstrat angeordneten strahlungsabsorbierenden fotoelektrischen Wirkschicht (17; 27; 37; 47), insbesondere aus einem Halbleitermaterial oder einem einen photovoltaischen Effekt aufweisenden organischen Material, sowie einer zwischen dem Trägersubstrat und der Wirkschicht angeordneten Leitschicht (15a; 25a; 35a; 45a) zum elektrischen Anschluss der Wirkschicht, wobei zwischen dem Trägersubstrat und der Leitschicht eine amorphe und/oder mikrokristalline Stabilisierungsschicht (13; 23; 33; 43) zur Verhinderung einer Ionendrift und/oder Diffusion aus der Leitschicht an deren Grenzfläche zum Trägersubstrat bei Anliegen einer Gleichspannung von über ±50 V gegen Masse vorgesehen ist.Thin-film solar cell ( 10 ; 20 ; 30 ; 40 ) with a carrier substrate ( 11 ; 21 ; 31 ; 41 ), in particular glass substrate, and a radiation-absorbing photoelectric active layer ( 17 ; 27 ; 37 ; 47 ), in particular from a semiconductor material or an organic material having a photovoltaic effect, as well as a conductive layer arranged between the carrier substrate and the active layer ( 15a ; 25a ; 35a ; 45a ) for the electrical connection of the active layer, wherein an amorphous and / or microcrystalline stabilization layer (11) between the carrier substrate and the conductive layer 13 ; 23 ; 33 ; 43 ) is provided to prevent ion drift and / or diffusion from the conductive layer at their interface to the carrier substrate when a DC voltage of about ± 50 V to ground. Dünnschicht-Solarzelle nach Anspruch 1, wobei die Stabilisierungsschicht (13; 23; 33; 43) eine Legierung aus den Elementen Silizium, Sauerstoff, Wasserstoff und Stickstoff umfasst.Thin-film solar cell according to claim 1, wherein the stabilizing layer ( 13 ; 23 ; 33 ; 43 ) comprises an alloy of the elements silicon, oxygen, hydrogen and nitrogen. Dünnschicht-Solarzelle nach Anspruch 2, wobei in der Stabilisierungsschicht (13; 23; 33; 43) Silizium mit einem Anteil zwischen 20 und 70 Masse-%, Sauerstoff mit einem Anteil zwischen 1 und 80 Masse-%, Wasserstoff mit einem Anteil zwischen 1 und 30 Masse-% und optional Stickstoff in einem Anteil zwischen 1 und 60 Masse-% enthalten ist, wobei die Summe der Anteile 100 Masse-% beträgt.Thin-film solar cell according to claim 2, wherein in the stabilizing layer ( 13 ; 23 ; 33 ; 43 ) Silicon in a proportion between 20 and 70% by mass, oxygen in a proportion between 1 and 80% by mass, hydrogen in a proportion between 1 and 30% by mass and optionally nitrogen in a proportion between 1 and 60% by mass is, wherein the sum of the shares 100% by mass. Dünnschicht-Solarzelle nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Stabilisierungsschicht (13; 23; 33; 43) als PVD- oder PECVD-Schicht ausgeführt ist.Thin-film solar cell according to one of the preceding claims, wherein the stabilizing layer ( 13 ; 23 ; 33 ; 43 ) is designed as a PVD or PECVD layer. Dünnschicht-Solarzelle nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Stabilisierungsschicht (13; 23; 33; 43) eine Dicke im Bereich zwischen 10 nm und 300 nm, spezieller zwischen 40 nm und 120 nm, aufweist.Thin-film solar cell according to one of the preceding claims, wherein the stabilizing layer ( 13 ; 23 ; 33 ; 43 ) has a thickness in the range between 10 nm and 300 nm, more particularly between 40 nm and 120 nm. Dünnschicht-Solarzelle nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Stabilisierungsschicht (13; 23; 33; 43) mehrere Teilschichten umfasst.Thin-film solar cell according to one of the preceding claims, wherein the stabilizing layer ( 13 ; 23 ; 33 ; 43 ) comprises several sub-layers. Dünnschicht-Solarzelle nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Trägersubstrat ein für Sonnenlicht transparentes Frontglas (21; 31) und die Stabilisierungsschicht (23; 33) zwischen dem Frontglas (21) und einer Antireflexschicht (24) oder zwischen einer Antireflexschicht (34) und der Wirkschicht (37) angeordnet ist.Thin-film solar cell according to one of the preceding claims, wherein the carrier substrate is a transparent to sunlight front glass ( 21 ; 31 ) and the stabilization layer ( 23 ; 33 ) between the front glass ( 21 ) and an antireflective layer ( 24 ) or between an antireflective layer ( 34 ) and the active layer ( 37 ) is arranged. Dünnschicht-Solarzelle nach einem Ansprüche 1 bis 6, wobei das Trägersubstrat ein für Sonnenlicht transparentes Frontglas ist und die Stabilisierungsschicht zugleich als Antireflexschicht wirkt.Thin-film solar cell according to one of claims 1 to 6, wherein the carrier substrate is transparent to sunlight front glass and the stabilizing layer also acts as an antireflection layer. Dünnschicht-Solarzelle nach einem Anspruch 7 oder 8, wobei die Stabilisierungsschicht (13; 23; 33; 43) für Sonnenlicht transparent ist und insbesondere einen Transmissionskoeffizienten von 80% oder mehr im Wellenlängenbereich zwischen 350 nm und 1200 nm aufweist.Thin-film solar cell according to claim 7 or 8, wherein the stabilizing layer ( 13 ; 23 ; 33 ; 43 ) is transparent to sunlight and in particular has a transmission coefficient of 80% or more in the wavelength range between 350 nm and 1200 nm. Dünnschicht-Solarzelle nach einem Anspruch 7 oder 9, wobei die Stabilisierungsschicht (13; 23; 33; 43) einen Brechungsindex bei 600 nm im Bereich zwischen 1,5 und 2,5, spezieller im Bereich zwischen 1,6 und 2,0, aufweist.Thin-film solar cell according to claim 7 or 9, wherein the stabilizing layer ( 13 ; 23 ; 33 ; 43 ) has a refractive index at 600 nm in the range between 1.5 and 2.5, more particularly in the range between 1.6 and 2.0. Dünnschicht-Solarzelle nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die oder eine zusätzliche Stabilisierungsschicht (48) zwischen einem Rückglas (49) und einer rückseitigen Leitschicht (45b) auf der Wirkschicht (47) vorgesehen ist.Thin-film solar cell according to one of the preceding claims, wherein the or an additional stabilizing layer ( 48 ) between a back glass ( 49 ) and a backside conductive layer ( 45b ) on the active layer ( 47 ) is provided. Dünnschicht-Solarzelle nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Wirkschicht (17; 27; 37; 47) eine Siliziumschicht umfasst.Thin-film solar cell according to one of the preceding claims, wherein the active layer ( 17 ; 27 ; 37 ; 47 ) comprises a silicon layer.
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