[发明专利]用具有改善的机械强度的层涂布的玻璃基材

说明书

本发明涉及光伏组件的正面基材，特别是透明玻璃基材，还涉及包含所述基材的光伏组件。

在光伏组件中，含有在入射辐射的作用下产生电能的光伏材料的光伏系统位于背面基材和正面基材之间，所述正面基材是入射辐射在达到光伏材料之前穿过的第一个基材。

光伏材料被理解为吸收剂，其例如由以碲化镉、非晶硅、微晶硅或三元黄铜矿组成，所述三元黄铜矿通常含有铜、铟和硒。所述吸收剂层被称为CISe₂层。吸收剂层还可以含有镓(例如Cu(In,Ga)Se₂或CuGaSe₂)、铝(例如Cu(In,Al)Se₂)或硫(例如CuIn(Se,S))。其通常表示为术语黄铜矿吸附剂层。

在光伏电池中，当入射辐射到达的主方向被认为是经过顶部时，在转向光伏材料的主表面之下，正面基材通常包含透明电极涂层，其与位于其下的光伏材料电接触。

在本发明的上下文中，术语“光伏电池”应当被理解为通过太阳辐射转换在其电极间产生电流的成分的任何组装，无论所述组装的尺寸以及无论电压和产生的电流的强度，特别是无论所述成分的组装具有一个或多个内部电连接(串联和/或并联)。本发明的上下文中的概念“光伏电池”因此在此等价于概念“光伏组件”或“光伏板”。

本发明涉及玻璃基材上的具有巨大优势的透明导电层，特别是基于氧化物的透明导电层。

因而，其实例为用锡掺杂的氧化铟ITO(铟锡氧化物)层、用氟掺杂的氧化锡的SnO₂:F层。所述层构成特定应用的电极，所述特定应用为：平板灯、电致发光玻璃、电致变色玻璃、液晶显示屏、等离子体屏、光伏板或组件、电加热玻璃。在用于低发射系数玻璃的应用中，例如，所述透明导电层不必处于电压下。

在现有技术中，所述透明导电层通常与子层结合，以改善玻璃基材上的透明导电层或堆叠的透明导电层的光学性质。无需穷尽，尤其可以提及PPG的EP611733，其提出氧化硅和氧化锡的混合梯度层，以防止由氟掺杂氧化锡的透明导电层引发的晕彩效果。Roy Gordon的专利FR 2419335也提出所述子层的变体，以改善氟掺杂氧化锡的透明导电层的色彩性能。在所述专利中引用的前体在另一方面不能用在工业规模上。还可以提及Pilkington的专利EP0275662B1，其提出由氧碳化硅构成的子层，其在基于氟掺杂氧化锡的导电层之下，所述子层提供两种作用：防止碱金属从玻璃中扩散的屏蔽层，以及中和反射中的色彩的抗晕彩层。SAINT-GOBAIN也掌握所述领域中的专门技术：因而专利FR2736632提出氧化硅和氧化锡的混合反向指数-梯度子层作为抗变色子层，用于氟掺杂氧化锡的透明导电层。

另一方面，已经观察到，玻璃上的透明导电氧化层具有在光伏组件或所有在先提及的活性应用中分层的趋势。层的分层被理解为其对玻璃的附着性能的丧失。这可以通过裂纹的形成而观察到，所述裂纹可以被本领域内的技术人员轻易地检测。裂纹扩展可以导致层的分离，从而消除了应用的功能性。

开发了老化试验以加速发现所述现象。对于可变时间，其包含将玻璃及其电极处于电场作用中。所述测试的目的是迫使碱金属从玻璃中向层扩散，这是导致出现分层的原因之一。分层测试以下述方式进行。首先，在具有导电电极侧的相对面上，例如基于银的反电极沉积于玻璃上。其次，将如此形成的组装通过与电炉上的基于银的表面直接接触，或者通过在烘箱中退化而达到200℃。一旦达到热平衡，在导电电极上施加约-200V的电势，基于银的反电极接地。这导致电场形成，其诱导碱金属从玻璃向导电层迁移。实施所述测试不同的时间，从一分钟到约约20分钟，这样，依据标准温度和标准压力条件下的玻璃的电阻值，例如得到0.1-40mC/cm²或更大的电荷迁移。观察所述迁移电荷的下限，从出现分层时开始。所述分层也可以用现有技术中提及的子层观察。

为了解决位于玻璃基材上的透明导电氧化层的分层问题，本发明人已经开发了将玻璃基材加入到透明导电氧化层的堆叠的子层，其显著改善玻璃基材的附着性能，尤其在将组装置于电场和相当高的温度下的条件下，所述温度高于100℃，或甚至200℃。

因此，本发明的一个目标是透明玻璃基材，与可以构成光伏组件电极的透明导电层结合，由掺杂的氧化物构成，特征在于在玻璃基材和透明导电层之间，插入一个或多个具有对玻璃的良好附着性能的第一氮化物或氧氮化物、或氧化物或氧碳化物的层，而后是具有对玻璃良好附着性能的一个或多个第二氮化物或氧氮化物、或氧化物或氧碳化物的混合层，以及一个或多个第三氮化物或氧氮化物、或氧化物或氧碳化物的混合层，其可以任选在掺杂状态下是透明导电层。