Патент на изобретение №2390074
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
(54) СОЛНЕЧНЫЙ ЭЛЕМЕНТ С ПРОСВЕТЛЯЮЩИМ ПОКРЫТИЕМ С ГРАДИЕНТНЫМ СЛОЕМ, ВКЛЮЧАЮЩИМ СМЕСЬ ОКСИДА ТИТАНА И ОКСИДА КРЕМНИЯ
(57) Реферат:
Предусмотрено покрытое изделие (например, солнечный элемент), которое включает в себя усовершенствованное просветляющее покрытие. Просветляющее покрытие включает в себя градиентный основной слой с переменным значением показателя преломления, предусмотренный непосредственно на стеклянной подложке и контактирующий с ней, при этом градиентный слой содержит смесь оксида кремния и оксида титана, причем больше оксида титана предусмотрено в дальней части градиентного слоя, удаленной от стеклянной подложки, чем в ближней части градиентного слоя, более близкой к стеклянной подложке; просветляющее покрытие также содержит слой, содержащий оксид кремния, расположенный поверх градиентного слоя. Изобретение обеспечивает повышение выходной мощности солнечного элемента. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 2 ил., 2 табл.
[0001] Изобретение относится к покрытому изделию, которое включает в себя просветляющее (AR, от англ. antireflective) покрытие, опирающееся на стеклянную подложку, такую как стеклянный покрывающий слой или подложка другого типа. В определенных примерных вариантах реализации просветляющее покрытие включает в себя градиентный слой, включающий смесь оксида титана и оксида кремния. В определенных примерных вариантах реализации покрытое изделие может быть солнечным элементом, но данное изобретение также применимо и к другим типам покрытых изделий. Предпосылки изобретения [0002] Стекло является необходимым из-за многочисленных свойств и применений, включая оптическую прозрачность и общий внешний вид. Для некоторых примеров применения желательно оптимизировать определенные оптические свойства (например, пропускание, отражение и/или поглощение света). Например, в определенных примерных случаях требуется уменьшение отражения света от поверхности стеклянной подложки (например, покрывающего слоя или стеклянной подложки любого другого типа) для стекол витрин, выставочных стендов, солнечных элементов, рам для картин, других типов окон и так далее. [0003] Солнечные элементы/модули известны из уровня техники. Стекло является неотъемлемой частью наиболее распространенных коммерческих фотоэлектрических модулей (например, солнечных элементов), включая модули как кристаллического, так и тонкопленочного типа. Солнечный элемент/модуль может включать в себя, например, фотоэлектрическую переводную пленку, состоящую из одного или более слоев, расположенных между парой подложек. Одна или более подложек могут быть из стекла. Стекло может формировать покрывающий слой, защищающий нижележащие устройство(а) и/или слой(и) для преобразования солнечной энергии в электричество. Примеры солнечных элементов раскрыты в патентах США 4510344, 4806436, 6506622, 5977477 и JP 07-122764, раскрытия которых тем самым включены сюда посредством ссылки. [0004] Подложка(и) в солнечных элементах/модулях иногда делается из стекла. Падающее излучение проходит сквозь находящуюся со стороны падения стеклянную подложку солнечного элемента перед тем, как достигнуть активных слоев (например, фотоэлектрической переводной пленки, такой как полупроводник) солнечного элемента. Излучение, которое отражается находящейся со стороны падения стеклянной подложкой, не попадает в активный(е) слой(и) солнечного элемента, тем самым приводя к менее эффективному солнечному элементу. Другими словами, было бы желательно уменьшить количество излучения, которое отражается находящейся со стороны падения подложкой, тем самым увеличивая количество излучения, которое попадает на активный(е) слой(и) солнечного элемента. В особенности выходная мощность солнечного элемента или фотоэлектрического модуля зависит от количества излучения или числа фотонов в пределах определенного диапазона солнечного спектра, которые проходят сквозь находящуюся со стороны падения стеклянную подложку и достигают фотоэлектрического полупроводника. [0005] Таким образом, из вышеизложенного будет понятно, что существует необходимость в усовершенствованном просветляющем покрытии для солнечных элементов или других применений, предназначенном для уменьшения уровня отражения от стеклянных подложек. Краткое описание примерных вариантов реализации изобретения [0006] В определенных примерных вариантах реализации настоящего изобретения усовершенствованное просветляющее покрытие предусматривается на находящейся со стороны падения стеклянной подложке солнечного элемента или т.п. Функцией такого просветляющего покрытия является уменьшение отражения света от этой стеклянной подложки, что позволяет большему количеству света в пределах солнечного спектра пройти сквозь находящуюся со стороны падения стеклянную подложку и достичь фотоэлектрического полупроводника с тем, чтобы солнечный элемент был более эффективным. В других примерных вариантах реализации настоящего изобретения такое просветляющее покрытие используется в применениях, отличных от солнечных элементов, таких как стекла витрин, выставочные стенды, рамы для картин, другие типы окон и тому подобное. [0007] В определенных примерных вариантах реализации просветляющее покрытие включает в себя градиентный слой, содержащий смесь оксида титана (например, TiO2 или другой подходящей стехиометрии) и оксид кремния (например, SiO2 или другой подходящей стехиометрии). В определенных примерных вариантах реализации этот градиентный слой содержит большее количество оксида кремния на стороне градиентного слоя, ближайшей к стеклянной подложке, чем на стороне градиентного слоя, более удаленной от стеклянной подложки. Более того, в определенных примерных вариантах реализации этот градиентный слой содержит большее количество оксида титана на стороне градиентного слоя, более удаленной от стеклянной подложки, чем на стороне градиентного слоя, более близкой к стеклянной подложке. В определенных примерных вариантах реализации поверх градиентного слоя может быть предусмотрен дополнительный тип покрытия, такого как оксид кремния или т.п. Таким образом, возможно предоставить просветляющее покрытие на стеклянной подложке с использованием комбинации обоих подходов: градиентного показателя преломления и деструктивной интерференции. [0008] В тех определенных примерных вариантах реализации, в которых на стекло (прямо или косвенно) осаждают (например, распылением или т.п.) градиентный слой с градиентным или переменным показателем преломления (n), где профиль состава меняется от преимущественно SiO2 вблизи поверхности стекла до материала с более высоким показателем, преимущественно TiO2, по мере удаления от поверхности стекла, существует возможность эффективно менять показатель преломления (n) «стеклянной» поверхности до примерно 2,3-2,5. Тогда слой SiO2 с примерно 1/4-волновой толщиной (от примерно 100 нм), осажденный поверх этого градиентного слоя SiO2/TiO2, будет действовать как покрытие с деструктивной интерференцией и, следовательно, будет просветляющим. В определенных примерных вариантах реализации этот слой SiO2 имеет физическую толщину от примерно 80 до 140 нм, более предпочтительно – от примерно 110 до 130 нм, а наиболее предпочтительно – примерно 125 нм, с тем, чтобы она представляла собой 1/4-волновую толщину. [0009] В определенных примерных вариантах реализации предусмотрен солнечный элемент, включающий в себя: фотоэлектрический слой и по меньшей мере одну стеклянную подложку на той стороне фотоэлектрического слоя, на которую падает свет; просветляющее покрытие, предусмотренное на стеклянной подложке, причем просветляющее покрытие расположено на той стороне стеклянной подложки, на которую падает свет; в котором просветляющее покрытие включает в себя градиентный слой, предусмотренный непосредственно на стеклянной подложке и контактирующий с ней, при этом градиентный слой включает в себя смесь оксида титана и оксида кремния, причем больше оксида титана предусмотрено в дальней части градиентного слоя, более удаленной от стеклянной подложки, чем в ближней части градиентного слоя, более близкой к стеклянной подложке; в котором просветляющее покрытие дополнительно включает в себя слой, содержащий оксид кремния, расположенный поверх градиентного слоя. [0010] В определенных примерных вариантах реализации предусмотрен солнечный элемент, включающий в себя: фотоэлектрический слой и по меньшей мере одну стеклянную подложку на той стороне фотоэлектрического слоя, на которую падает свет; просветляющее покрытие, предусмотренное на стеклянной подложке, причем просветляющее покрытие расположено на той стороне стеклянной подложки, на которую падает свет; в котором просветляющее покрытие включает в себя градиентный слой, содержащий смесь оксида кремния и оксида металла (М), причем больше оксида металла (М) предусмотрено в дальней части градиентного слоя, более удаленной от стеклянной подложки, чем в ближней части градиентного слоя, более близкой к стеклянной подложке, и при этом М является одним или более из группы Ti, Zr и Al; в котором просветляющее покрытие также содержит слой, содержащий оксид кремния, расположенный поверх градиентного слоя. [0011] В других примерных вариантах реализации настоящего изобретения предусмотрено покрытое изделие, включающее в себя: стеклянную подложку и просветляющее покрытие на этой стеклянной подложке; в котором просветляющее покрытие включает в себя градиентный слой, содержащий смесь оксида кремния и оксида титана, причем больше оксида титана предусмотрено в дальней части градиентного слоя, более удаленной от стеклянной подложки, чем в ближней части градиентного слоя, более близкой к стеклянной подложке; при этом просветляющее покрытие также содержит слой, содержащий оксид кремния, расположенный поверх градиентного слоя. Краткое описание чертежей [0012] На Фиг.1 представлен вид в поперечном разрезе покрытого изделия, включающего в себя просветляющее покрытие согласно примерному варианту реализации настоящего изобретения. [0013] На Фиг.2 представлен вид в поперечном разрезе солнечного элемента, который может использовать просветляющее покрытие по Фиг.1 согласно примерному варианту реализации настоящего изобретения. Подробное описание примерных вариантов реализации изобретения [0014] Обратимся сейчас более детально к сопроводительным чертежам, на которых одинаковые ссылочные позиции обозначают одинаковые части по всем нескольким видам. [0015] Настоящее изобретение относится к просветляющим (AR) покрытиям, которыми могут быть обеспечены покрываемые изделия, такие как солнечные элементы, стекла витрин, выставочные стенды, рамы для картин, другие типы окон и т.п. [0016] В определенных примерных вариантах реализации настоящего изобретения предусмотрено усовершенствованное просветляющее покрытие на находящейся со стороны падения стеклянной подложке солнечного элемента или тому подобного. Функцией этого просветляющего покрытия является уменьшение отражения света от стеклянной подложки, что позволяет большему количеству света в пределах солнечного спектра пройти сквозь находящуюся со стороны падения стеклянную подложку и достичь фотоэлектрического полупроводника так, чтобы солнечный элемент мог быть более эффективным. В других примерных вариантах реализации настоящего изобретения такое просветляющее покрытие используются в применениях, отличных от солнечных элементов, таких как стекла витрин, выставочные стенды, рамы для картин, другие типы окон и им подобные. Стеклянная подложка может быть стеклянным покрывающим слоем или стеклянной подложкой любого другого типа в различных случаях. [0017] На Фиг.1 представлен вид в поперечном разрезе покрытого изделия в соответствии с примерным вариантом реализации настоящего изобретения. Покрытое изделие по Фиг.1 включает в себя стеклянную подложку 1 и просветляющее покрытие 3. Просветляющее покрытие включает в себя градиентный слой 3а и покровный слой 3b. Градиентный слой 3а может быть градиентным по своему материалу и/или значению показателя преломления (n). [0018] В варианте реализации по Фиг.1 градиентный слой 3а включает в себя смесь оксида титана (например, TiO2 или другой подходящей стехиометрии, такой как TiOx, где x принимает значения от 1,0 до 2,0) и оксида кремния (например, SiO2 или другой подходящей стехиометрии, такой как SiOx, где x принимает значения от 1,0 до 2,0). В определенных примерных вариантах реализации градиентный слой 3а включает в себя большее количество оксида кремния на стороне градиентного слоя 3а, ближайшей к стеклянной подложке 1, чем на стороне градиентного слоя 3а, более удаленной от стеклянной подложки 1. Более того, в определенных примерных вариантах реализации градиентный слой 3а включает в себя большее количество оксида титана на стороне градиентного слоя 3а, более удаленной от стеклянной подложки 1, чем на стороне градиентного слоя 3а, более близкой к стеклянной подложке 1. [0019] В определенных примерных вариантах реализации настоящего изобретения часть р1 градиентного слоя 3а, ближайшая к стеклянной подложке 1, преимущественно выполнена из оксида кремния (например, SiO2), а часть р2 градиентного слоя 3а, наиболее удаленная от стеклянной подложки 1, преимущественно выполнена из оксида титана (например, TiO2). В определенных примерных вариантах реализации настоящего изобретения часть р1 градиентного слоя 3а, ближайшая к стеклянной подложке 1, содержит от примерно 40-100% оксида кремния (например, SiO2), более предпочтительно – от примерно 50-100%, еще более предпочтительно – от примерно 70-100%, а наиболее предпочтительно – от примерно 80-100% оксида кремния (оставшаяся часть состоит из оксида титана или какого-либо другого материала). В определенных примерных вариантах реализации настоящего изобретения часть р2 градиентного слоя 3а, наиболее удаленная от стеклянной подложки 1, содержит от примерно 40-100% оксида титана (например, TiO2), более предпочтительно – от примерно 50-100%, еще более предпочтительно – от примерно 70-100%, а наиболее предпочтительно – от примерно 80-100% оксида титана (оставшаяся часть состоит из оксида кремния или какого-либо другого материала). В определенных примерных вариантах реализации настоящего изобретения части р1 и р2 градиентного слоя 3а могут контактировать друг с другом вблизи центра этого слоя, хотя в других примерных вариантах реализации настоящего изобретения части р1 и р2 градиентного слоя 3а могут быть отделены друг от друга посредством промежуточной части градиентного слоя 3а, которая предусмотрена в центральной части градиентного слоя, как показано на Фиг.1. [0020] В определенных примерных вариантах реализации настоящего изобретения значение показателя преломления (n) градиентного слоя 3а меняется по его толщине, причем показатель преломления (n) является меньшим в части слоя 3а, ближайшей к стеклянной подложке 1, и большим в части слоя 3а, наиболее удаленной от стеклянной подложки 1. В определенных примерных вариантах реализации настоящего изобретения значение показателя преломления ближней части р1 градиентного слоя 3а, ближайшей к стеклянной подложке, может составлять от примерно 1,46 до 1,9, более предпочтительно – от примерно 1,46 до 1,8, еще более предпочтительно – от примерно 1,46 до 1,7 и, возможно, от примерно 1,46 до 1,6. В определенных примерных вариантах реализации настоящего изобретения ближняя часть р1 слоя 3а может быть от примерно 5 до 10000 Å в толщину, возможно от примерно 10 до 500 Å в толщину. В определенных примерных вариантах реализации настоящего изобретения значение показателя преломления дальней части р2 градиентного слоя 3а, наиболее удаленной от стеклянной подложки 1, может составлять от примерно 1,8 до 2,55, более предпочтительно – от примерно 1,9 до 2,55, еще более предпочтительно – от примерно 2,0 до 2,55 и, возможно, от примерно 2,3 до 2,55. В определенных примерных вариантах реализации настоящего изобретения дальняя часть р2 слоя 3а может составлять от примерно 5 до 10000 Å в толщину, возможно от примерно 10 до 500 Å в толщину. Было обнаружено, что использование оксида титана (Ti) в градиентном слое 3а является особенно выгодным потому, что он позволяет получить высокое значение показателя преломления во внешней части р2 градиентного слоя 3а, тем самым улучшая просветляющие свойства просветляющего покрытия. [0021] Градиентный слой 3а может быть осажден на стеклянную подложку 1 любым подходящим образом. Например, в определенных примерных вариантах реализации градиентный слой 3а может быть осажден путем распыления. В определенных примерах этот слой может быть осажден распылением путем первоначального осаждения распылением нескольких слоев в последовательности с различными отношениями оксида кремния к оксиду титана; затем результирующая последовательность слоев может подвергаться термообработке (например, от 250 до 900 градусов С). Для того чтобы первоначально осадить эту последовательность слоев, можно использовать мишени из Si, SiAl, Ti и/или SiTi. Например, для осаждения распылением нижнего(их) слоя(ев) этой последовательности можно использовать распыляемую(ые) мишень(и) из Si или SiAl в газовой атмосфере кислорода или аргона, для осаждения распылением верхнего(их) слоя(ев) этой последовательности может быть использована распыляемая(ые) мишень(и) из Ti в газовой атмосфере кислорода или аргона, а для осаждения распылением промежуточного(ых) слоя(ев) этой последовательности можно использовать мишень(и) из Si/Ti в атмосфере кислорода или аргона. Диффузионный профиль или профиль состава будут регулироваться временем термообработки и температурой, которой подвергалась эта последовательность, для того, чтобы получить в результате градиентный слой 3а, как описано выше. Однако использование термообработки не обязательно. Для формирования градиентного слоя 3а можно использовать другие технологии. [0022] В определенных примерных вариантах реализации настоящего изобретения градиентный слой 3а может иметь любую подходящую толщину. Однако в определенных примерных вариантах реализации градиентный слой 3а имеет толщину, равную по меньшей мере одной длине волны света. Более того, значение показателя преломления (n) и/или состав материала градиентного слоя 3а в различных примерных вариантах реализации настоящего изобретения могут изменяться по толщине этого слоя либо непрерывным, либо не непрерывным образом. [0023] В варианте реализации по Фиг.1 в градиентном слое в качестве материала с высоким показателем преломления используется оксид титана. Однако отмечено, что в определенных альтернативных вариантах реализации для замены или дополнения Ti в варианте реализации по Фиг.1 может использоваться Zr. В других примерных вариантах реализации, для замены или дополнения Ti в варианте реализации по Фиг.1 может использоваться Al в определенных альтернативных вариантах реализации настоящего изобретения. [0024] В определенных примерных вариантах реализации настоящего изобретения поверх градиентного слоя 3а может быть предусмотрен просветляющий слой 3b, выполненный из или включающий в себя такой материал, как оксид кремния (например, SiO2) или подобный ему, как показано, например, на Фиг.1. В определенных примерных вариантах реализации толщина покровного просветляющего слоя 3b составляет приблизительно 1/4 длины волны (четвертьволновая толщина плюс/минус примерно 5 или 10%) с тем, чтобы функционировать как слой/покрытие с деструктивной интерференцией, тем самым уменьшая отражение от границы раздела между слоями 3а и 3b. Если слой 3b четвертьволновой толщины состоит из SiO2 с примерно 1/4-волновой толщиной, то этот слой 3b будет иметь физическую толщину от примерно 80 до 140 нм, более предпочтительно – от примерно 120 до 130 нм, а наиболее предпочтительно – примерно 125 нм в определенных примерных вариантах реализации с тем, чтобы представлять собой 1/4-волновую толщину. И хотя в определенных примерных вариантах реализации оксид кремния является предпочтительным материалом для слоя 3b с деструктивной интерференцией, возможно использовать другие материалы для формирования этого слоя 3b в других примерных вариантах реализации настоящего изобретения. Когда для формирования слоя 3b используются другие материалы, слой 3b может также иметь приблизительно четвертьволновую толщину в определенных примерных вариантах реализации настоящего изобретения. Содержащий оксид кремния слой 3b может быть относительно плотным в определенных примерных вариантах реализации настоящего изобретения, например, с твердостью от примерно 75-100%, в защитных целях. Отмечено, что в определенных примерах возможно сформировать другой(ие) слой(и) поверх слоя 3b, хотя во многих вариантах реализации слой 3b является самым внешним слоем просветляющего покрытия 3. [0025] Слой 3b может быть осажден поверх слоя 3а любым подходящим образом. Например, для осаждения распылением содержащего оксид кремния слоя 3а можно распылять мишень из Si или SiAl в атмосфере кислорода или аргона. Альтернативно, содержащий оксид кремния слой 3b может быть осажден путем пиролиза в пламени или с помощью любой другой подходящей технологии, такой как распыление жидкости, покрытие раскатыванием валиком, печать, с помощью золь-гель раствора – предшественника кремнезема (с последующей сушкой и отжигом), покрытие дисперсией нано- или коллоидальных частиц кремнезема, осаждение из паровой фазы и т.д. [0026] Отмечено, что оксид кремния в слое 3а и/или 3b может быть легирован другими материалами, такими как алюминий, азот или т.п. Аналогично, в определенных примерах оксид титана в слое 3а может быть также легирован другим(и) материалом(ами). [0027] Из-за использования приблизительно четвертьволновой толщины слоя 3b, возможно обеспечить просветляющее покрытие 3 на стеклянной подложке 1 с использованием комбинации подходов градиентного показателя преломления (обусловленного слоем 3а) и деструктивной интерференции (обусловленной слоем 3b). Подход градиентного показателя позволяет уменьшить отражения на границе раздела между стеклянной подложкой 1 и градиентным слоем 3а, тогда как деструктивная интерференция позволяет уменьшить отражения на границе раздела между слоями 3а и 3b. Было выяснено, что в определенных примерных вариантах реализации настоящего изобретения это может увеличить выходную мощность солнечного элемента от примерно 1,0 до 4,0%, более предпочтительно – от примерно 1,3 до 2,5%. [0028] В определенных примерных вариантах реализации настоящего изобретения для еще большего увеличения пропускания излучения (например, фотонов) к активному слою солнечного элемента или т.п. в качестве стеклянной подложки 1 может использоваться стекло с высокой пропускающей способностью и низким содержанием железа. Например и без ограничения, стеклянная подложка 1 может быть из любого из стекол, описанных в любой из заявок на патент США с порядковыми [0029] Определенные стекла для стеклянной подложки 1 (которые могут быть, а могут и не быть структурированными в различных случаях) в соответствии с примерными вариантами реализации настоящего изобретения используют в качестве основного состава/стекла известково-натриевое силикатное флоат-стекло. Помимо основного состава/стекла, может обеспечиваться часть с красителем для того, чтобы получить стекло, которое является довольно чистым по цвету и/или имеет высокий уровень пропускания видимого излучения. Примерная известково-натриевая силикатная стеклооснова в соответствии с определенными вариантами реализации настоящего изобретения, в расчете на массовые проценты, включает в себя следующие основные ингредиенты (см. табл.1): Таблица 1 ПРИМЕР СТЕКЛООСНОВЫ
[0030] В стеклооснову могут также включаться другие ингредиенты, вводимые в малых дозах, включая различные традиционные осветляющие добавки, такие как SO3, углерод и им подобные. В определенных вариантах реализации, например, стекло может изготавливаться из шихты исходных веществ: кварцевого песка, кальцинированной соды, доломита, известняка, с использованием сульфатных солей, таких как сульфат натрия (Na2SO4) и/или соль Эпсома (MgSO4×7H2O) и/или гипс (например, комбинация примерно 1:1 любых из них), в качестве осветлителей. В определенных примерных вариантах реализации стекла на известково-натриевой силикатной основе здесь включают в процентах по массе от примерно 10-15% Na2O и от примерно 6-12% CaO. [0031] Кроме стеклоосновы, описанной выше, при изготовлении стекла в соответствии с определенными примерными вариантами реализации настоящего изобретения стекольная шихта включает в себя материалы (включая красители и/или окислители), которые приводят к тому, что окончательное стекло будет почти нейтральным по цвету (слегка желтоватым в некоторых примерных вариантах реализации) и/или будет обладать высоким уровнем пропускания видимого света. Данные материалы либо могут присутствовать в исходных материалах (например, небольшие количества железа), либо могут добавляться к материалам стеклоосновы в шихте (например, церий, эрбий и/или им подобные). В определенных примерных вариантах реализации настоящего изобретения результирующее стекло обладает пропусканием видимого излучения по меньшей мере 75%, более предпочтительно – по меньшей мере 80%, еще более предпочтительно – по меньшей мере 85%, а наиболее предпочтительно – по меньшей мере примерно 90% (иногда по меньшей мере 91%) (Lt D65). В определенных неограничивающих примерах столь высокие пропускания могут быть достигнуты при контрольной толщине стекла в примерно от 3 до 4 мм. В определенных вариантах реализации настоящего изобретения, в дополнение к стеклооснове, стекло и/или стекольная шихта содержит или состоит по существу из материалов, указанных в представленной ниже Таблице 2 (в единицах массовых процентов от общего состава стекла): Таблица 2 ПРИМЕРЫ ДОПОЛНИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ В СТЕКЛЕ
[0032] В определенных примерных вариантах реализации общее содержание железа в стекле предпочтительно составляет от 0,01 до 0,06%, более предпочтительно – от 0,01 до 0,04%, а наиболее предпочтительно – от 0,01 до 0,03%. В определенных примерных вариантах реализации настоящего изобретения часть с красителем по существу не содержит других красителей (помимо потенциально обнаруживаемых количеств). Однако необходимо принимать во внимание, что в некоторых других вариантах реализации настоящего изобретения в стекле могут присутствовать некоторые количества других материалов (например, осветляющих добавок, плавильных добавок, красителей и/или примесей) без отступления от цели(ей) и/или задач(и) настоящего изобретения. Например, в определенных примерных вариантах реализации настоящего изобретения состав стекла по существу не содержит или совсем не содержит одного, двух, трех, четырех или всех из следующих веществ: оксид эрбия, оксид никеля, оксид кобальта, оксид неодима, оксид хрома и селен. Фраза «по существу не содержит» означает содержание элемента или материала, не превышающее 2 миллионный долей (ppm), а, возможно, даже столь низкое, как 0 ppm. Отмечено что, несмотря на то, что наличие оксида церия предпочтительно во многих вариантах реализации настоящего изобретения, он не требуется во всех вариантах реализации и, на самом деле, намеренно упускается во многих случаях. Однако в определенных примерных вариантах реализации настоящего изобретения в стекло может быть добавлено небольшое количество оксида эрбия в части с красителем (например, от примерно 0,1 до 0,5% оксида эрбия). [0033] Общее содержание железа в стеклянной шихте и в результирующем стекле, т.е. в его части с красителем, выражается здесь в единицах Fe2O3 в соответствии со стандартной практикой. Это, однако, не предполагает, что все железо действительно присутствует в форме Fe2O3 (см. вышеприведенное обсуждение в этом отношении). Аналогично количество железа в двухвалентном состоянии (Fe2+) указано здесь как FeO, даже если все железо в двухвалентном состоянии в стеклянной шихте или стекле может и не быть в форме FeO. Как указывалось выше, железо в двухвалентном состоянии (Fe2+, FeO) является сине-зеленым красителем, в то время как железо в трехвалентном состоянии (Fe3+) является желто-зеленым красителем; и при этом особую проблему представляет сине-зеленый краситель двухвалентного железа, поскольку как сильный краситель он привносит в стекло значительный цвет, что иногда, когда требуется достигнуть нейтрального или чистого цвета, бывает нежелательным. [0034] Отмечено, что в различных примерных вариантах реализации настоящего изобретения та поверхность стеклянной подложки 1, на которую попадает свет, может быть плоской или структурированной (снабженной рельефным рисунком). [0035] На Фиг.2 представлен вид в поперечном разрезе солнечного элемента или фотоэлектрического устройства для преобразования света в электричество в соответствии с примерным вариантом реализации настоящего изобретения. В определенных примерных вариантах реализации настоящего изобретения в солнечном элементе по Фиг.2 используется просветляющее покрытие 3 и стеклянная подложка 1, показанные на Фиг.1. Поступающий или падающий свет падает сначала на слой 3b просветляющего покрытия 3, проходит сквозь него, а затем сквозь слой 3a и сквозь стеклянную подложку 1 перед тем, как достигнуть фотоэлектрического полупроводника солнечного элемента (см. тонкопленочный слой солнечного элемента на Фиг.2). Отметим, что солнечный элемент может также включать в себя, но не обязательно, электрод, такой как из прозрачного проводящего оксида (ППО), улучшающую отражение пленку оксида или этиленвинилацетата (ЭВА) и/или задний металлический контакт, как показано в примере на Фиг.2. Могут, конечно, использоваться и другие типы солнечных элементов, а солнечный элемент по Фиг.2 представлен просто в целях приведения примера и лучшего восприятия. Как объяснено выше, просветляющее покрытие 3 уменьшает отражения падающего света и позволяет большему количеству света достигнуть тонкопленочного полупроводникового слоя солнечного элемента, тем самым позволяя солнечному элементу работать более эффективно. [0036] Хотя некоторые из рассмотренных выше просветляющих покрытий 3 используются в контексте солнечных элементов/модулей, настоящее изобретение этим не ограничено. Просветляющие покрытия в соответствии с настоящим изобретением могут быть использованы в других применениях, таких как рамы для картин, дверцы для камина и тому подобное. Также на стеклянной подложке под просветляющим покрытием можно предусмотреть другой(ие) слой(и), так что просветляющее покрытие считается расположенным на стеклянной подложке, даже если между ними предусмотрены другие слои. Также, хотя в варианте реализации по Фиг.1 градиентный слой 3а располагается непосредственно на стеклянной подложке 1 и контактирует с ней, в альтернативных вариантах реализации настоящего изобретения возможно предусмотреть другой(ие) слой(и) между стеклянной подложкой и градиентным слоем. [0037] Несмотря на то, что изобретение было описано в связи с тем, что в настоящее время считается наиболее практичными и предпочтительными реализациями, необходимо понимать, что настоящее изобретение не ограничено раскрытыми вариантами реализации, а, напротив, предполагается охватывающим различные модификации и эквивалентные компоновки, находящиеся в рамках сущности и объема прилагаемой формулы изобретения.
Формула изобретения
1. Солнечный элемент, включающий в себя: 2. Солнечный элемент по п.1, в котором ближняя часть градиентного слоя имеет меньшее значение показателя преломления, чем у дальней части градиентного слоя. 3. Солнечный элемент по п.1, в котором ближняя часть градиентного слоя выполнена преимущественно из оксида кремния. 4. Солнечный элемент по п.1, в котором ближняя часть градиентного слоя имеет значение показателя преломления от примерно 1,46 до 1,9. 5. Солнечный элемент по п.1, в котором ближняя часть градиентного слоя имеет значение показателя преломления от примерно 1,46 до 1,7, при этом оксид титана представляет собой TiO2, а оксид кремния – SiO2. 6. Солнечный элемент по п.1, в котором дальняя часть градиентного слоя имеет значение показателя преломления от примерно 2,0 до 2,55. 7. Солнечный элемент по п.1, в котором дальняя часть градиентного слоя имеет значение показателя преломления от примерно 2,3 до 2,55. 8. Солнечный элемент по п.1, в котором дальняя часть градиентного слоя выполнена преимущественно из оксида титана. 9. Солнечный элемент по п.1, в котором слой, содержащий оксид кремния, имеет приблизительно четвертьволновую толщину. 10. Солнечный элемент по п.1, в котором слой, содержащий оксид кремния, составляет от примерно 80 до 140 нм, более предпочтительно от примерно 110 до 130 нм. 11. Солнечный элемент по п.1, в котором ближняя часть градиентного слоя выполнена из от примерно 40-100% оксида кремния, а дальняя часть градиентного слоя выполнена из от примерно 50-100% оксида титана. 12. Солнечный элемент по п.1, в котором ближняя часть градиентного слоя выполнена из от примерно 70-100% оксида кремния, а дальняя часть градиентного слоя выполнена из от примерно 70-100% оксида титана. 13. Солнечный элемент, включающий в себя: 14. Солнечный элемент по п.13, где ближняя часть градиентного слоя выполнена преимущественно из оксида кремния. 15. Солнечный элемент по п.13, в котором ближняя часть градиентного слоя имеет значение показателя преломления от примерно 1,46 до 1,7. 16. Солнечный элемент по п.13, в котором дальняя часть градиентного слоя имеет значение показателя преломления от примерно 2,0 до 2,55. 17. Солнечный элемент по п.13, в котором слой, содержащий оксид кремния, имеет приблизительно четвертьволновую толщину. 18. Солнечный элемент по п.13, в котором слой, содержащий оксид кремния, составляет от примерно 80 до 140 нм. 19. Солнечный элемент по п.1, в котором стеклянная подложка содержит:
при этом сама по себе стеклянная подложка имеет пропускание видимого излучения, по меньшей мере 90%, цветовую координату а* на пропускание от -1,0 до +1,0 и цветовую координату b* на пропускание от 0 до +1,5. 20. Покрытое изделие, включающее в себя:
РИСУНКИ
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
