專(zhuān)利名稱(chēng)：微結(jié)構(gòu)化的玻璃基材的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
實(shí)施方式一般地涉及諸如光散射無(wú)機(jī)基材的制品以及用于制備所述光散射無(wú)機(jī)基材的方法，更具體地涉及包含單層的光散射無(wú)機(jī)基材以及用于制備所述的包含單層的光散射無(wú)機(jī)基材的方法，所述包含單層的光散射無(wú)機(jī)基材用于，例如光伏電池。
背景技術(shù)：
對(duì)于薄膜硅光伏太陽(yáng)能電池，光必須有效地結(jié)合入硅層，之后被俘獲在該層中，以提供足夠的用于光吸收的路徑長(zhǎng)度。當(dāng)硅吸收長(zhǎng)度通常為數(shù)十至數(shù)百微米時(shí)，大于硅厚度的路徑長(zhǎng)度在較長(zhǎng)波長(zhǎng)時(shí)是特別有益的。光通常從沉積基材一側(cè)入射，使得基材在電池結(jié)構(gòu)中作為覆材。結(jié)合了無(wú)定形硅和微晶硅的常規(guī)串聯(lián)電池通常包括在其上設(shè)置有透明電極的基材，無(wú)定形硅的頂部電池，微晶硅的底部電池，以及背面接觸或?qū)﹄姌O。無(wú)定形硅主要在低于700納米(nm)光譜的可見(jiàn)光部分吸收光，而微晶硅的吸收與大塊晶體硅類(lèi)似，隨著向 1200nm延伸，吸光率逐漸降低。兩種類(lèi)型的材料都獲益于織構(gòu)化表面。取決于織構(gòu)的尺寸規(guī)模，織構(gòu)進(jìn)行光俘獲和/或降低Si/基材界面的菲涅爾損失。透明電極(也稱(chēng)為透明導(dǎo)電氧化物，TC0)通常是氟摻雜的SnO2膜或者硼或鋁摻雜的ZnO膜，厚度約為I微米，對(duì)其進(jìn)行織構(gòu)化，將光散射入無(wú)定形Si和微晶Si。散射的主要測(cè)量方式稱(chēng)為“霧度”，定義為散射到進(jìn)入樣品的光束>2. 5度以外的光與透過(guò)樣品的全部光的比。散射擴(kuò)散功能并不是僅由這一個(gè)參數(shù)支配的，相對(duì)于窄角散射，大角散射更有利于提高在硅內(nèi)的光路長(zhǎng)度。對(duì)于不同種類(lèi)的散射功能的其他研究表明，改進(jìn)的大角散射對(duì)電池的性能具有顯著的影響。通常，通過(guò)各種技術(shù)對(duì)TCO表面進(jìn)行織構(gòu)化。對(duì)于通過(guò)化學(xué)氣相沉積法(CVD)沉積的SnO2或者ZnO膜，主要通過(guò)沉積條件和膜厚度對(duì)織構(gòu)進(jìn)行控制。對(duì)于濺射膜，可以通過(guò)例如濕蝕刻的蝕刻來(lái)對(duì)織構(gòu)進(jìn)行改性。還可以對(duì)CVDZnO使用等離子體蝕刻以控制織構(gòu)?？棙?gòu)化的TCO技術(shù)可能包括以下的一種或多種缺點(diǎn)I)織構(gòu)的粗糙結(jié)構(gòu)會(huì)降低沉積的硅的質(zhì)量，造成電短路，從而降低太陽(yáng)能電池的總體性能；2)織構(gòu)的最優(yōu)化同時(shí)受到由沉積或蝕刻工藝形成的織構(gòu)以及與較厚的TCO層相關(guān)的透光性下降的限制；以及3)對(duì)于ZnO的情況，為了制造織構(gòu)而采用等離子體處理或濕蝕刻會(huì)增加成本。另一種滿足薄膜硅太陽(yáng)能電池的光俘獲需求的方法是在硅沉積之前，對(duì)TCO和/或硅下方的基材進(jìn)行織構(gòu)化，而不是對(duì)沉積的膜進(jìn)行織構(gòu)化。在一些常規(guī)的薄膜硅太陽(yáng)能電池中，采用通孔代替TC0，以在與基材接觸的Si的底部形成接觸。一些常規(guī)的薄膜硅太陽(yáng)能電池中的織構(gòu)化由沉積在平面玻璃基材上的粘合劑基質(zhì)中的SiO2顆粒組成。此類(lèi)織構(gòu)化通常使用溶膠-凝膠型方法完成，其中顆粒懸浮在液體中；基材牽拉通過(guò)液體，然后進(jìn)行燒結(jié)。珠粒保持球形并通過(guò)燒結(jié)的凝膠保持在原位。已經(jīng)開(kāi)發(fā)了許多另外的方法用于在TCO沉積之前制造織構(gòu)化的表面。這些方法包括噴砂、聚苯乙烯微球體沉積和蝕刻，以及化學(xué)蝕刻。這些涉及織構(gòu)化的表面的方法可能在可以形成的表面織構(gòu)種類(lèi)方面受到限制。對(duì)與Si厚度小于約100微米的大塊晶體Si太陽(yáng)能電池，光俘獲也是有利的。在此厚度之下，厚度不足，無(wú)法在單次通過(guò)或兩次通過(guò)(具有反射性背面接觸件)的情況下有效地吸收所有的太陽(yáng)輻射。因此，已經(jīng)開(kāi)發(fā)出了具有大規(guī)模幾何結(jié)構(gòu)的覆蓋玻璃，用來(lái)提高光俘獲。例如，在覆蓋玻璃和硅之間設(shè)置EVA (乙基-乙酸乙烯酯)包封材料。這些覆蓋玻璃的一個(gè)例子是購(gòu)自圣戈本玻璃公司(Saint-Gobain Glass)的AlbannO _產(chǎn)品。通常采用輥壓法形成該大規(guī)模的結(jié)構(gòu)?？棙?gòu)化的玻璃覆材法可能包括以下的一種或多種缺點(diǎn)1)溶膠-凝膠化學(xué)方法和相關(guān)的方法需要提供玻璃微球體與基材的結(jié)合；2)所述工藝在玻璃基材的兩個(gè)面上形成織構(gòu)化的表面；3)與二氧化硅微球體和溶膠-凝膠材料相關(guān)的附加成本；以及4)硅膜中膜粘 著性和/或形成裂紋的問(wèn)題。已經(jīng)為包括疏水性涂層的其他應(yīng)用開(kāi)發(fā)了微結(jié)構(gòu)化的玻璃。費(fèi)瑞公司(FeiroCorporation)開(kāi)發(fā)了將高溫納米顆粒或者微顆粒沉積到熱玻璃基材上的方法。在該技術(shù)中，當(dāng)顆粒在熱浮浴上時(shí)被噴涂到基材上。該技術(shù)沒(méi)有對(duì)顆粒深度提供控制，表面覆蓋的均勻性是未知的，且不清楚單層沉積是否可行。PPG公司和倍耐克公司(Beneqoy)還對(duì)通過(guò)納米顆粒沉積在熱玻璃基材上形成的涂層進(jìn)行了研究。這些涂層通常由小于IOOOnm的顆粒得到且不由單層組成。US20070116913中描述了顆粒沉積到或者直接刻印在從熔合法中的等壓槽脫落(coming off)的玻璃上。可在熔合管上、沿著熔合管的側(cè)面或者在熔合管下發(fā)生顆粒沉積。它沒(méi)有描述將顆粒壓入到玻璃中。它一般地描述了任意類(lèi)型玻璃制品的使用。它具體地描述了與熔合玻璃相同組成的玻璃制品的使用。它還描述了高溫顆粒的使用，隨后去除了所述高溫顆粒以形成織構(gòu)。得到例如光散射無(wú)機(jī)基材的制品以及用于制備該光散射無(wú)機(jī)基材的方法是有利的，在所述光散射無(wú)機(jī)基材上可以形成顆粒的單層。

發(fā)明內(nèi)容
如本文所述，例如光散射無(wú)機(jī)基材的制品和/或用于制備所述光散射無(wú)機(jī)基材的方法，解決了上文所述的傳統(tǒng)方法的一個(gè)或多個(gè)缺陷并提供了如下一個(gè)或多個(gè)優(yōu)點(diǎn)用TCO涂覆的玻璃微結(jié)構(gòu)可以平滑地變化且不太可能產(chǎn)生電問(wèn)題，可以?xún)?yōu)化玻璃織構(gòu)而無(wú)需考慮吸收缺陷，不像在織構(gòu)化的TCO的情況下更多織構(gòu)需要較厚TCO的區(qū)域?qū)е螺^高吸收，該方法不需要如同溶膠-凝膠方法的情況下可以被燒結(jié)的粘合劑，且可以通過(guò)顆粒尺寸分布來(lái)控制織構(gòu)特征尺寸。一個(gè)實(shí)施方式是用于制造光散射無(wú)機(jī)基材的方法。該方法包括以下步驟提供包含至少一個(gè)表面的無(wú)機(jī)基材，在至少一個(gè)表面上形成無(wú)機(jī)顆粒的單層以形成涂覆的基材，在高于無(wú)機(jī)基材的軟化點(diǎn)加熱所述涂覆的基材以形成光散射無(wú)機(jī)基材。另一個(gè)實(shí)施方式是一種制品，該制品包含具有兩個(gè)相反表面的無(wú)機(jī)基材；以及設(shè)置在所述相反表面中的至少一個(gè)上的無(wú)機(jī)顆粒；其中大多數(shù)顆粒的一部分體積在它們所設(shè)置的表面上，其中所述一部分是小于3/4的顆粒體積。在一個(gè)實(shí)施方式中，所述一部分是小于2/3的顆粒體積，例如小于1/2，例如小于1/3。另一個(gè)實(shí)施方式是一種制品，該制品包含具有兩個(gè)相反表面的無(wú)機(jī)基材；以及設(shè)置在所述相反表面中的至少一個(gè)上的無(wú)機(jī)顆粒；其中大多數(shù)顆粒的平均直徑在0. I至20微米的范圍內(nèi)，且其中大多數(shù)顆粒的中心到中心間距小于兩倍平均顆粒直徑?！N制品包含具有兩個(gè)相反表面的無(wú)機(jī)基材；以及在所述相反表面中的至少一個(gè)上的空穴，表面具有空穴，其中所述空穴的高度為0. I至20微米。在一個(gè)實(shí)施方式中，所述制品包含設(shè)置在單層中的無(wú)機(jī)顆粒。制品可以是光散射無(wú)機(jī)基材且可以用于薄膜光伏太陽(yáng)能電池中。本文中的實(shí)施方式描述了光散射玻璃基材，通過(guò)使玻璃微球體或者玻璃微粒的單 層沉積，之后通過(guò)加熱并可任選地將顆粒壓入無(wú)機(jī)基材中來(lái)形成所述光散射玻璃基材。所述光散射無(wú)機(jī)基材可以用于薄膜光伏太陽(yáng)能電池中。在以下的詳細(xì)描述中列出了本發(fā)明的附加特征和優(yōu)點(diǎn)，其中的部分特征和優(yōu)點(diǎn)對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言由所述內(nèi)容而容易理解，或按文字描述和其權(quán)利要求書(shū)以及附圖中所述實(shí)施本發(fā)明而被認(rèn)識(shí)。應(yīng)理解，前面的一般性描述和以下的詳細(xì)描述都只是本發(fā)明的示例，用來(lái)提供理解要求保護(hù)的本發(fā)明的性質(zhì)和特性的總體評(píng)述或框架。所含附圖用于進(jìn)一步理解本發(fā)明，附圖被結(jié)合在本說(shuō)明書(shū)中并構(gòu)成說(shuō)明書(shū)的一部分。附圖呈現(xiàn)了本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式，并與說(shuō)明書(shū)一起用來(lái)解釋本發(fā)明的原理和操作。


僅通過(guò)以下詳述或與附圖一起可更好地理解本發(fā)明。圖1A、1B和IC是根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式制得的光散射無(wú)機(jī)基材的掃描電子顯微鏡(SEM)圖像的俯視圖。圖1D、1E和IF分別是圖1A、1B和IC所示的光散射無(wú)機(jī)基材的SEM圖像的截面圖。圖2A、2B和2C是ccBTDF (余弦校正雙向透射分布函數(shù))測(cè)量的1_D線掃描，其分別對(duì)應(yīng)于圖1A、1B和IC所示的光散射無(wú)機(jī)基材。圖3是分別對(duì)應(yīng)于圖1A、IB和IC所示的光散射無(wú)機(jī)基材的總透射率和漫透射率圖。圖4是根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式的制品的截面示意圖。圖5是根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式的制品的截面SEM圖。
具體實(shí)施例方式下面詳細(xì)參考本發(fā)明的各種實(shí)施方式，這些實(shí)施方式的例子在附圖中示出。只要可能，在所有附圖中使用相同的附圖標(biāo)記來(lái)表示相同或類(lèi)似的部分。本文所用的術(shù)語(yǔ)“基材”可以根據(jù)光伏電池的構(gòu)造用來(lái)描述基材或者覆材。例如，若所述基材在裝入光伏電池時(shí)位于光伏電池的光入射側(cè)，則所述基材是覆材。所述覆材可以為光伏材料提供保護(hù)，使其免受沖擊和環(huán)境劣化，同時(shí)允許太陽(yáng)光譜中合適的波長(zhǎng)透過(guò)。另外，可以將多個(gè)光伏電池組裝成光伏模塊。本文所用的術(shù)語(yǔ)“鄰近”可以定義為緊鄰。鄰近的結(jié)構(gòu)可以互相發(fā)生物理接觸，也可以不發(fā)生物理接觸。鄰近的結(jié)構(gòu)可以包括設(shè)置在它們之間的其他的層和/或結(jié)構(gòu)。盡管在實(shí)施方式中描述了示例性的數(shù)值范圍，但是各個(gè)范圍可以包括由各個(gè)范圍的組成的范圍內(nèi)的任意小數(shù)位的數(shù)值?！獋€(gè)實(shí)施方式是用于制造光散射無(wú)機(jī)基材的方法。該方法包括以下步驟提供包含至少一個(gè)表面的無(wú)機(jī)基材，在至少一個(gè)表面上形成無(wú)機(jī)顆粒的單層以形成涂覆的基材，以及在高于無(wú)機(jī)基材的軟化點(diǎn)加熱所述涂覆的基材以形成光散射無(wú)機(jī)基材。另一個(gè)實(shí)施方式是用于制造光散射無(wú)機(jī)基材的方法。該方法包括以下步驟提 供包含至少一個(gè)表面的無(wú)機(jī)基材，在至少一個(gè)表面上形成無(wú)機(jī)顆粒的單層以形成涂覆的基材，在高于無(wú)機(jī)基材的軟化點(diǎn)加熱所述涂覆的基材，并將無(wú)機(jī)顆粒壓入所述至少一個(gè)表面中以形成光散射無(wú)機(jī)基材。如圖4所示,另一個(gè)實(shí)施方式是制品100,所述制品100包含具有兩個(gè)相反表面12和14的無(wú)機(jī)基材10 ;以及設(shè)置在所述相反表面中的至少一個(gè)，例如表面14上的無(wú)機(jī)顆粒16 ;如箭頭18所示，其中大多數(shù)顆粒的一部分體積在它們所設(shè)置的表面上，其中所述一部分是小于3/4的顆粒體積。如圖4所示,另一個(gè)實(shí)施方式是制品100,所述制品100包含具有兩個(gè)相反表面12和14的無(wú)機(jī)基材10 ;以及設(shè)置在所述相反表面中的至少一個(gè)，例如表面14上的無(wú)機(jī)顆粒16 ;如箭頭20所示，其中大多數(shù)顆粒的平均直徑為0. I至20微米的范圍內(nèi)，且如箭頭22所示，其中大多數(shù)顆粒的中心到中心間距小于兩倍平均顆粒直徑。所述制品可以是光散射無(wú)機(jī)基材且可以用于例如薄膜光伏太陽(yáng)能電池的光伏裝置中。在一個(gè)實(shí)施方式中，通過(guò)將高溫顆粒的單層以可控制的深度壓入較低溫度的基材中來(lái)形成光散射無(wú)機(jī)基材?？梢酝ㄟ^(guò)在基材上形成單層，在用于壓實(shí)的載體上形成單層，或者在基材上噴涂/噴灑過(guò)量的顆粒并在壓實(shí)之后去除全部或者過(guò)量的顆粒以將顆粒傳遞到低溫基材。如果凹面織構(gòu)比凸面織構(gòu)更優(yōu)選，則可以從表面蝕刻去除高溫顆粒。所述顆粒是可控制的尺寸且可以是單一的尺寸或者是多個(gè)尺寸的分布。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，顆粒尺寸為小于或等于20iim，例如0. I ii m至20 ii m，例如0. 5 u m M 20 u m,例如 I u m 至 20 u m,例如 I u m 至 15 u m,例如 I u m 至 10 u m,例如 IumM5 u m,或者例如2 ii m至8 ii m。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式,顆粒的尺寸為大于或等于0. I y m,例如0. I u mM 20 u m,例如 0. I U mM 10 u m,或者例如 10 y m至 20 y m,例如大于 10 y m至 20 y m,例如11 U m至20 u m。在一些實(shí)施方式中，織構(gòu)尺寸可以通過(guò)顆粒的分布來(lái)確定且不會(huì)受到例如加熱條件，如加熱溫度和時(shí)間的影響。加熱溫度和時(shí)間會(huì)影響顆粒下沉的深度并進(jìn)而影響顆粒的間距。例如，較高的溫度和/或較長(zhǎng)的加熱時(shí)間會(huì)導(dǎo)致顆粒更深地下沉到基材中。例如，可以通過(guò)調(diào)節(jié)加熱條件來(lái)控制和優(yōu)化織構(gòu)的表面高度。該方法提供了在將板切割成單獨(dú)的片之前以連續(xù)方式運(yùn)行的可能性，且還可用于單獨(dú)的片。在一些實(shí)施方式中，織構(gòu)被緊密堆積且僅在一個(gè)表面上。
可以從邦斯實(shí)驗(yàn)室(Bangs Laboratories)(美國(guó)印第安納，費(fèi)舍爾市(Fishers,IN))購(gòu)得窄尺寸分布的平均尺寸為150nm至5 y m的二氧化硅微球體。基本概念是將這些微球體(或者其他高溫顆粒)的單層壓入到軟化的玻璃基材中并控制顆粒深度。所得的織構(gòu)化基材具有緊密堆積的結(jié)構(gòu)和基板單側(cè)上受控制的深度。在基材上形成了高溫顆粒的單層。在該實(shí)施例中，使用了 2. 5 iim的二氧化娃微球體。還對(duì)0. 5 iim和I. Oiim的二氧化娃微球體完成了初始實(shí)驗(yàn)?？梢酝ㄟ^(guò)許多方法制備單層，例如，可以使用自組裝過(guò)程，通過(guò)煙炱沉積，或者使用粘合劑形成的單層來(lái)完成單層的制備。自組裝方法可以是，例如用硅烷官能化顆粒，將官能化的顆粒鋪展在水上以形成單層，并使基材通過(guò)單層以使得顆粒沉積到所述基材上；或者使用本領(lǐng)域已知的其他自組裝方法。所述煙炱沉積方法可以是，例如，使反應(yīng)物通過(guò)例如燃燒器以產(chǎn)生煙炱顆粒并將所述煙炱顆粒沉積到基材上；或者使用本領(lǐng)域已知的其他煙炱沉積方法。所述粘合劑單層成形方法可以是，例如，將粘合劑施涂于基材，將顆粒施涂于粘合劑涂覆的基材，并去除過(guò)量的顆粒以在基材上形成顆粒的單層；或者使用本領(lǐng)域已知的其他粘合劑單層成形方法。所述方法并不專(zhuān)用于具體的基材玻璃的類(lèi)型。本文所述為鈉鈣基材。然后，在爐中以高于基材軟化點(diǎn)的溫度加熱所述基材然后冷卻，在樣品頂部有 重物。出于示范的目的，將基材放入在氧化鋁架上有貨架紙(凸透鏡薄火貨架紙，俄勒岡州的波特蘭市的凸透鏡玻璃公司(Bullseye ThinFire Shelf Paper, Bullseye Glass Co.,Portland，OR))的爐中以防止粘著。在基材的顆粒側(cè)上放置了薄氮化鋁或者氧化鋁陶瓷盤(pán)，而在頂部放置了另外的鋁盤(pán)作為重物。將整個(gè)組件以10° C/分鐘的變化速率在680° C和720° C之間進(jìn)行溫度循環(huán)，并在冷卻前保持60分鐘。貨架紙?jiān)诓ＡУ谋趁娈a(chǎn)生了無(wú)光澤飾面，所述無(wú)光澤飾面在光伏應(yīng)用中可以是需要的也可以是不需要的。應(yīng)注意，這只是實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的證明形式，如下所述的技術(shù)可以更好地適用于大規(guī)模制備。通過(guò)峰值溫度控制顆粒深度，但是也可以通過(guò)重物的量來(lái)控制所述顆粒深度。圖1A、1B和IC是根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式制得的光散射無(wú)機(jī)基材的掃描電子顯微鏡(SEM)圖像的俯視圖。在2. 5x2. 5英寸的玻璃上使用2. 5 ii m的二氧化硅微球體，重物為650g，峰值溫度分別為680° C、700° C以及720° C，來(lái)制備圖1A、IB和IC中所示的光散射無(wú)機(jī)基材。圖1D、1E和IF分別是圖1A、1B和IC所示的光散射無(wú)機(jī)基材的SEM圖像的截面圖。隨著溫度的增加，顆粒進(jìn)一步下沉到基材的表面中。通過(guò)散射和透射還測(cè)得這些樣品具有非常不同的光學(xué)性質(zhì)。圖2A、2B和2C所示是ccBTDF (余弦校正雙向透射分布函數(shù))測(cè)量的I-D線掃描，其分別對(duì)應(yīng)于圖1A、1B和IC所示的光散射無(wú)機(jī)基材?？梢詮亩鄠€(gè)多晶域觀察到衍射環(huán)，所述多個(gè)多晶域是相互錯(cuò)誤定向的(mi soriented)，產(chǎn)生了圓形對(duì)稱(chēng)衍射圖案。圖3所示為三種類(lèi)型的樣品的總透射率和漫透射率圖。短波長(zhǎng)處的總透射率的下降對(duì)應(yīng)這些波長(zhǎng)處反射率的增加，因?yàn)樵谕怀鲇诨谋砻嫔系那蝮w內(nèi)發(fā)生了總內(nèi)部反射。盡管上述方法適用于實(shí)驗(yàn)室演示，但是有更適合大規(guī)模制備的更優(yōu)選的方法。有數(shù)種可能性，包括通過(guò)自組裝沉積單層或者將粘合劑轉(zhuǎn)移到冷基材上然后再加熱并壓實(shí)(如上所述)，通過(guò)自組裝或者粘合劑將單層沉積到載體(帶、筒、基材等)上并在高溫下將其轉(zhuǎn)移/壓到基材上，在高溫下將過(guò)量的顆粒噴涂或噴灑到基材上隨后壓實(shí)并通過(guò)刷、振蕩、沖洗等去除沒(méi)有形成單層部分的顆粒。取決于這是如何完成的，可能有超過(guò)一個(gè)單層的顆粒留在表面上。在一個(gè)實(shí)施方式中，該方法還包括在加熱或者壓實(shí)之后去除至少一部分的顆粒。目前還未知，在薄膜光伏太陽(yáng)能電池中的TCO沉積之前，玻璃基材上凸塊或者凹陷是否是優(yōu)選的織構(gòu)形式。上述方法在表面上產(chǎn)生了凸塊，根據(jù)TCO的厚度以及凸塊的高度，在TCO沉積之后所述凸塊可轉(zhuǎn)變?yōu)椴煌谋砻嫘蚊?。如果在玻璃基材上?yōu)選采用凹陷，則可以使用常規(guī)化學(xué)蝕刻，例如通過(guò)相對(duì)于二氧化硅對(duì)基材玻璃進(jìn)行差異化蝕刻或者通過(guò)對(duì)顆粒進(jìn)行差異化蝕刻(如果它們由合適的組合物制得)，來(lái)去除(pop off) 二氧化硅微球體。還可以通過(guò)將涂覆的高溫微球體壓到軟化的玻璃表面上來(lái)制得凹陷，其中所述涂覆避免了微球體與玻璃相粘連。在一個(gè)實(shí)施方式中，在去除步驟之后，表面具有空穴，其中所述空穴的高度小于或等于原始顆粒的最大尺寸的3/4。例如，當(dāng)至少一部分的顆粒是不規(guī)則形狀時(shí)，這是可能的。在一個(gè)實(shí)施方式中，在去除步驟之后，表面具有呈截?cái)嗟那蛐蔚男螤畹目昭?，其中所述截?cái)嗟那蛐蔚母叨刃∮诨虻扔谠碱w粒的直徑的3/4，例如小于或等于原始顆粒的直徑的2/3， 小于或等于原始顆粒的直徑的1/2?？昭梢猿什糠智蛐蔚男螤?，例如，如半球的截?cái)嗟那蛐巍Ｒ粋€(gè)實(shí)施方式是例如包含表面具有空穴的光散射基材的制品，通過(guò)從無(wú)機(jī)基材上去除顆粒產(chǎn)生了所述空穴。另一個(gè)實(shí)施方式是包含無(wú)機(jī)基材的制品，所述無(wú)機(jī)基材具有兩個(gè)相反表面；且在所述兩個(gè)相反表面中的至少一個(gè)上具有空穴，表面具有空穴，其中所述空穴的高度小于或等于原始顆粒的最大尺寸的3/4?？梢愿鶕?jù)本文所述的方法來(lái)制造例如光散射基材的制品。另一個(gè)實(shí)施方式是包含例如光散射基材的制品的光伏裝置。如圖5所不,另一個(gè)實(shí)施方式是一種制品，該制品包含具有兩個(gè)相反表面(顯不了一個(gè)表面14)的無(wú)機(jī)基材10 ;以及在所述兩個(gè)相反表面中的至少一個(gè)上(在此實(shí)施方式中，表面14)的空穴24，表面具有空穴，其中所述空穴的高度(或者空穴進(jìn)入到基材的深度)為0. I至20微米，例如，0.75至15微米。在一個(gè)實(shí)施方式中，如箭頭26所示，谷到谷(最低處到最低處)小于40微米。在一些實(shí)施方式中，表面具有呈截?cái)嗟那蛐蔚男螤畹目昭?，其中所述截?cái)嗟那蛐蔚母叨刃∮诨虻扔谠碱w粒的直徑的3/4，例如小于或等于原始顆粒的直徑的2/3，小于或等于原始顆粒的直徑的1/2?？昭梢猿什糠智蛐蔚男螤?，例如，如半球的截?cái)嗟那蛐??？梢愿鶕?jù)本文所述的方法來(lái)制造例如光散射基材的制品。另一個(gè)實(shí)施方式是包含例如光散射基材的制品的光伏裝置。通過(guò)控制顆粒的尺寸，可以制造具有小橫向特征尺寸的織構(gòu)化的玻璃基材，所述織構(gòu)化的玻璃基材克服了其他技術(shù)的限制。通過(guò)使用深度作為參數(shù)，還可以為給定的橫向特征尺寸提供織構(gòu)高度的范圍，盡管其明顯受到微球體尺寸的限制。使用緊密堆積的微球體還克服了微球體分布在溶膠-凝膠溶液中的方法的表面覆蓋率的限制。在一個(gè)實(shí)施方式中，所述無(wú)機(jī)基材包含選自以下的材料玻璃、陶瓷、玻璃陶瓷、藍(lán)寶石、碳化硅、半導(dǎo)體以及它們的組合。所述玻璃可以是，例如，二氧化硅、硼硅酸鹽、鈉鈣玻璃、硼硅酸鋁或者它們的組合。所述無(wú)機(jī)基材可以是板的形式。所述板可以具有基本平行的相反表面。在一些實(shí)施方式中，所述無(wú)機(jī)基材的厚度等于或小于4. 0mm，例如等于或小于3. 5mm，例如等于或小于3. 2mm，例如等于或小于3. 0mm，例如等于或小于2. 5mm，例如等于或小于2. Omm,例如等于或小于I. 9mm,例如等于或小于I. 8mm,例如等于或小于I. 5mm,例如等于或小于I. Imm,例如0. 5至2. Omm,例如0. 5至I. Imm,例如0. 7至I. 1mm。在一個(gè)實(shí)施方式中，所述無(wú)機(jī)基材是板的形式且厚度在所述范圍內(nèi)。在一個(gè)實(shí)施方式中，所述無(wú)機(jī)顆粒包括球體、微球體、主體、對(duì)稱(chēng)顆粒、非對(duì)稱(chēng)顆?；蛩鼈兊慕M合。在一個(gè)實(shí)施方式中，所述無(wú)機(jī)顆?？梢跃哂腥我獾男螤罨驇缀涡螤?，例如多邊形。在一個(gè)實(shí)施方式中，無(wú)機(jī)顆粒包含選自以下的材料玻璃、陶瓷、玻璃陶瓷、藍(lán)寶石、碳化硅、半導(dǎo)體、二氧化硅、氧化鋁、氧化鋯、玻璃料、金屬氧化物、混合金屬氧化物、氧化鋅、硼硅酸鹽以及它們的組合。通常，本領(lǐng)域技術(shù)人員通常使用的任意尺寸的結(jié)構(gòu)均可以用于本發(fā)明。在一個(gè)實(shí)施方式中，可以使用本發(fā)明所述的方法涂覆結(jié)構(gòu)，所述結(jié)構(gòu)，例如顆粒的平均直徑等于或小于20微米(u m),例如為100納米(nm) M 20 u m的范圍，例如為100納米(nm)至10 y m的范圍，例如I U m至10 ii m。在一個(gè)實(shí)施方式中，所述結(jié)構(gòu)具有尺寸(例如直徑)分布。所述結(jié)構(gòu)的直徑分布是 所述結(jié)構(gòu)的直徑的范圍。所述結(jié)構(gòu)可以具有單分散直徑，多分散直徑，或者它們的組合。具有單分散直徑的結(jié)構(gòu)具有基本相同的直徑。具有多分散直徑的結(jié)構(gòu)的直徑以連續(xù)的方式在平均直徑周?chē)欢ǚ秶鷥?nèi)分布。通常地，將多分散結(jié)構(gòu)的平均尺寸記作顆粒尺寸。這些結(jié)構(gòu)的直徑落在一定值的范圍內(nèi)。使用不同尺寸的顆粒來(lái)制備光散射無(wú)機(jī)基材，可以增強(qiáng)不同波長(zhǎng)下的光散射性質(zhì)。一個(gè)實(shí)施方式是光伏裝置，該光伏裝置包含根據(jù)本發(fā)明所述方法制造的光散射無(wú)機(jī)基材。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，所述光伏裝置還包含與基材相鄰的導(dǎo)電性材料，以及與所述導(dǎo)電性材料相鄰的活性光伏介質(zhì)。另一個(gè)實(shí)施方式是包含本文所述制品的光伏裝置。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，所述光伏裝置還包含與設(shè)置在基材上的顆粒相鄰的導(dǎo)電材料。在另一個(gè)實(shí)施方式中，活性光伏介質(zhì)與導(dǎo)電材料相鄰。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，所述活性光伏介質(zhì)與導(dǎo)電性材料物理接觸。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，所述導(dǎo)電性材料是透明導(dǎo)電膜，例如透明導(dǎo)電性氧化物(TC0)。所述透明導(dǎo)電膜可以包含織構(gòu)化的表面。在一個(gè)實(shí)施方式中，所述光伏裝置還包含與所述活性光伏介質(zhì)物理接觸的對(duì)電極，且所述對(duì)電極設(shè)置在所述活性光伏介質(zhì)的相反表面上，作為導(dǎo)電材料。
權(quán)利要求
1.一種制造光散射無(wú)機(jī)基材的方法，該方法包括 提供包含至少一個(gè)表面的無(wú)機(jī)基材； 在所述至少一個(gè)表面上形成無(wú)機(jī)顆粒的單層以形成涂覆的基材；以及 在高于無(wú)機(jī)基材的軟化點(diǎn)加熱所述涂覆的基材以形成光散射無(wú)機(jī)基材。
2.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，該方法還包括 在加熱以形成光散射無(wú)機(jī)基材之后，將無(wú)機(jī)顆粒壓入所述至少一個(gè)表面中。
3.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述形成單層包括使用自組裝法、煙炱沉積法或者粘合劑法。
4.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述無(wú)機(jī)基材包含選自以下的材料玻璃、陶瓷、玻璃陶瓷、藍(lán)寶石、碳化硅、半導(dǎo)體、以及它們的組合。
5.如權(quán)利要求I所述的方法,其特征在于,所述無(wú)機(jī)顆粒包含球體、微球體、主體、對(duì)稱(chēng)顆粒、非對(duì)稱(chēng)顆粒或者它們的組合。
6.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述顆粒包含選自以下的材料玻璃、陶瓷、玻璃陶瓷、藍(lán)寶石、碳化硅、半導(dǎo)體、二氧化硅、氧化鋁、氧化鋯、玻璃料、金屬氧化物、混合金屬氧化物、氧化鋅、硼硅酸鹽、以及它們的組合。
7.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述顆粒的平均直徑在0.I微米至20微米的范圍內(nèi)。
8.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，該方法還包括在加熱之后去除至少一部分的顆粒。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，在去除之后，表面具有空穴，其中所述空穴的高度小于或等于原始顆粒的最大尺寸的3/4。
10.一種光伏裝置，該光伏裝置包含根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法制造的光散射無(wú)機(jī)基材。
11.如權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于，該裝置還包含 與基材相鄰的導(dǎo)電材料；以及 與所述導(dǎo)電材料相鄰的活性光伏介質(zhì)。
12.如權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于，所述導(dǎo)電材料是透明導(dǎo)電膜。
13.如權(quán)利要求12所述的裝置，其特征在于，所述透明導(dǎo)電膜包含織構(gòu)化的表面。
14.如權(quán)利要求12所述的裝置，其特征在于，所述活性光伏介質(zhì)與所述透明導(dǎo)電膜物理接觸。
15.如權(quán)利要求11所述的裝置，其特征在于，該裝置還包含對(duì)電極，所述對(duì)電極與所述活性光伏介質(zhì)物理接觸，并設(shè)置在所述活性光伏介質(zhì)的相反表面上，作為導(dǎo)電材料。
16.一種制品，該制品包含 具有兩個(gè)相反表面的無(wú)機(jī)基材；以及 設(shè)置在所述相反表面中的至少一個(gè)上的無(wú)機(jī)顆粒，其中，大多數(shù)的顆粒的一部分體積在它們所設(shè)置的表面上，且所述部分是小于顆粒體積的3/4的體積。
17.如權(quán)利要求16所述的制品，其特征在于，在單層中設(shè)置了無(wú)機(jī)顆粒。
18.如權(quán)利要求16所述的制品，其特征在于，所述部分是小于顆粒體積的1/2的體積。
19.如權(quán)利要求16所述的制品，其特征在于，所述部分是小于顆粒體積的1/3的體積。
20.如權(quán)利要求16所述的制品，其特征在于，大多數(shù)的顆粒的平均直徑在0.I至20微米的范圍內(nèi)，且大多數(shù)的顆粒的中心到中心間距小于兩倍顆粒直徑。
21.一種光伏裝置，該光伏裝置包含權(quán)利要求16所述的制品。
22.一種制品，該制品包含 具有兩個(gè)相反表面的無(wú)機(jī)基材；以及 設(shè)置在所述相反表面中的至少一個(gè)上的無(wú)機(jī)顆粒，其中，大多數(shù)的顆粒的平均直徑在0.I至20微米的范圍內(nèi)，且大多數(shù)的顆粒的中心到中心間距小于兩倍顆粒直徑。
23.如權(quán)利要求22所述的制品，其特征在于，在單層中設(shè)置了無(wú)機(jī)顆粒。
24.一種光伏裝置，該光伏裝置包含權(quán)利要求22所述的制品。
25.一種制品，該制品包含具有兩個(gè)相反表面的無(wú)機(jī)基材；以及在所述相反表面中的至少一個(gè)上的空穴，所述表面具有空穴，其中，所述空穴的高度為0. I至20微米。
全文摘要
本發(fā)明中描述了包含單層的光散射無(wú)機(jī)基材以及用于制造包含單層的光散射無(wú)機(jī)基材的方法，所述光散射無(wú)機(jī)基材用于，例如光伏電池。一個(gè)實(shí)施方式是用于制造光散射無(wú)機(jī)基材的方法。該方法包括以下步驟提供包含至少一個(gè)表面的無(wú)機(jī)基材，在至少一個(gè)表面上形成無(wú)機(jī)顆粒的單層以形成涂覆的基材，在高于無(wú)機(jī)基材的軟化點(diǎn)加熱所述涂覆的基材，并將無(wú)機(jī)顆粒壓入所述至少一個(gè)表面中以形成光散射無(wú)機(jī)基材。
文檔編號(hào)H01L31/0236GK102781866SQ201180011073
公開(kāi)日2012年11月14日 申請(qǐng)日期2011年2月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月26日
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