ФОТОВОЛЬТАИЧЕСКАЯ ПАНЕЛЬ И СПОСОБ ЕЕ ИЗГОТОВЛЕНИЯ Российский патент 2021 года по МПК H01L31/465 H01L31/18 H01L51/42 H01L51/46 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

[001] Настоящее изобретение относится к фотовольтаической панели.

[002] Настоящее изобретение также относится к способу изготовления фотовольтаической панели.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[003] Перовскитные материалы являются перспективными для применения в качестве фотовольтаического материала в фотовольтаическом слое фотовольтаической панели. Название “перовскитные материалы” используются для обозначения материалов с кристаллической структурой типа ABX3. Наиболее хорошо изученным перовскитным материалом для фотовольтаических ячеек является тригалид метиламмоний свинца (CH3NH3PbX3, где X - атом галогена, такого как йод, бор или хром) с оптической шириной запрещенной зоны от 1,5 до 2,3 эВ в зависимости от галоидной составляющей. Другим примером является тригалид формамидиний свинца (H2NCHNH2PbX3), имеющий ширину запрещенной зоны от 1,5 до 2,2 эВ. До сих пор не представляется возможным найти подходящую альтернативу для свинцовых компонентов. Были изучены перовскитные фотовольтаические материалы на основе олова, такие как CH3NH3SnI3. Вероятно эти перовскитные материалы на основе олова в будущем будут объединены с перовскитными материалами на основе свинца в смесях или в качестве отдельных слоев в парной или даже тройной конфигурации. Основной проблемой является то, что свинец или олово, будучи компонентами перовскитного материала, могут попадать в окружающую среду в случае повреждений в панели.

РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[004] Задачей настоящего изобретения является обеспечение фотовольтаической панели, имеющей конструкцию, которая уменьшает риск попадания свинца или олова, присутствующего в фотовольтаическом слое, в окружающую среду.

[005] Еще одной задачей настоящего изобретения является обеспечение способа изготовления такой фотовольтаической панели.

[006] Как определено в пункте 1 формулы изобретения, обеспечена фотовольтаическая панель в соответствии с задачей, указанной выше. Заявленная фотовольтаическая панель содержит последовательно расположенные первый электропроводящий слой, фотовольтаический слой перовскитного фотовольтаического материала, второй электропроводящий слой, и защитное покрытие, которое по меньшей мере образует барьер против влаги. Следует отметить, что любой из этих слоев может быть одним слоем из набора одинаковых слоев. При этом отдельные слои в наборе одинаковых слоев могут быть выполнены из отличных друг от друга материалов и иметь отличные друг от друга характеристики. Например, первый/второй электропроводящий слой могут быть одним из набора первых/вторых электропроводящих слоем. Фотовольтаический слой перовскитного фотовольтаического материала может быть одним из набора фотовольтаических слоев перовскитного фотовольтаического материала. Отдельные слои в наборе фотовольтаических слоев могут быть выполнены из соответствующего материала, например, из перовскитных фотовольтаических материалов отличных друг от друга типов или отличных друг от друга композиций перовскитных фотовольтаических материалов. Например, могут быть обеспечены два, три или более таких фотовольтаических слоев. Набор одного или более фотовольтаических слоев перовскитного фотовольтаического материала может дополнительно содержать один или более слоев другого фотовольтаического материала. Защитное покрытие может быть также выполнено в качестве набора слоев, например, набора неорганических слоев отличающихся типов, чередующихся друг с другом, например, отличных друг от друга керамических материалов, которые чередуются друг с другом. В дополнение к указанным выше слоям могут присутствовать другие слои, например, один или более слоев, инжектирующих дырки, один или более слоев с дырочной проводимостью, один или более слоев, инжектирующих электроны, и/или один или более слоев с электронной проводимостью. Первый электропроводящий слой фотовольтаической панели разделен вдоль первых разделительных линий, проходящих в первом направлении. Если первый электропроводящий слой представляет собой один из набора одинаковых слоев, все слои этого набора разделены вдоль их первых разделительных линий. Это также применимо к любому другому электропроводящему слою, такому как слои с электронной или дырочной проводимостью или слои, инжектирующие электроны или дырки, между первым электропроводящим слоем и фотовольтаическим слоем. В дополнение второй электропроводящий слой и фотовольтаический слой разделены вдоль вторых разделительных линий, проходящих в первом направлений и вдоль третьих разделительных линий, проходящих во втором направлении, отличном от первого направления. Если второй электропроводящий слой представляет собой один из набора одинаковых слоев, все слои этого набора разделены вдоль их вторых разделительных линий и третьих разделительных линий. Это также применимо к любому другому электропроводящему слою, такому как слои с электронной или дырочной проводимостью или слои, инжектирующие электроны или дырки, между вторым электропроводящим слоем и фотовольтаическим слоем. Аналогично, если фотовольтаический слой является одним из набора слоев, все слои из указанного набора разделены вдоль этих вторых разделительных линий и третьих разделительных линий. Первые и вторые разделительные линии чередуются друг с другом, и область, заданная первыми и третьими разделительными линиями, заполнена защитным наполняющим материалом, образующим барьер против влаги. Таким образом, образованы фотовольтаические ячейки, которые герметизированы защитным материалом покрытия и защитным наполняющим материалом.

[007] В дополнение к вышеуказанному набору разделительных линий, могут быть обеспечены дополнительные разделительные линии, расположенные под косым углом по отношению к ранее упомянутым разделительным линиям, которые разделяют верхние слои фотовольтаической панели на треугольные части, например, до нижнего электрода, но не включая его. Это дополнительное разделение способствует складыванию фотовольтаической панели в трехмерную форму. Области, образованные между треугольными частями, могут быть заполнены защитным материалом. При необходимости могут быть обеспечены дополнительные проводящие элементы для электрического соединения разделенных частей друг с другом.

[008] Герметизация перовскитного фотовольтаического материала в фотовольтаических ячейках значительно ограничивает количество фотовольтаического материала, который может проникнуть в окружающую среду в случае повреждения. Защитный материал является частью герметизации, которая герметизирует первый электропроводящий слой, второй электропроводящий слой и фотовольтаический слой. Герметизация образует барьер против влаги, тем самым эффективно защищая от проникновения влаги, которая в контакте с фотовольтаическим слоем может привести к деградации слоя.

[009] Герметизация может, например, дополнительно содержать подложку панели. Если подложка сама по себе не образует существенного эффективного барьера для влаги, может быть обеспечен дополнительный барьерный слой. В одном варианте реализации первый электропроводящий слой может служить в качестве подложки. В качестве альтернативы, первый электропроводящий слой может быть слоем подложки.

[0010] Способ в соответствии с дополнительной задачей заявлен в пункте 9 формулы изобретения. Согласно способу изготовления фотовольтаической панели последовательно выполняют:

обеспечение первого электропроводящего слоя, который разделен вдоль первых разделительных линий, проходящих в первом направлении;

обеспечение по меньшей мере одного фотовольтаического слоя перовскитного фотовольтаического материала, причем по меньшей мере один фотовольтаический слой разделен вдоль вторых разделительных линий, проходящих в первом направлении;

обеспечение второго электропроводящего слоя, который электрически соединен с первым электропроводящим слоем вдоль четвертых линий в первом направлении;

обеспечение защитного материала в областях, заданных вторыми разделительными линиями, проходящими в первом направлении, и третьими разделительными линиями, проходящими во втором направлении, отличном от первого направления, при этом области разделяют второй электропроводящий слой и фотовольтаический слой, причем каждые соответствующие четвертые линии из четвертых линий расположены между каждыми соответствующими первыми разделительными линиями из первых разделительных линий и соответствующими ближайшими вторыми разделительными линиями из вторых разделительных линий;

обеспечение защитного материала в качестве слоя защитного покрытия, обеспечивая тем самым множество фотовольтаических ячеек, имеющих соответствующую герметизированную часть фотовольтаического слоя.

[0011] Один вариант реализации способа может дополнительно включать этап проверки отдельной фотовольтаической ячейки из множества фотовольтаических ячеек. При обнаружении повреждения одной ячейки из отдельных фотовольтаических ячеек, фотовольтаический материал, содержащийся в поврежденной ячейке, может быть удален. Таким образом исключается попадание фотовольтаического материала из поврежденной фотовольтаической ячейки в окружающую среду.

[0012] Фотовольтаическая панель, полученная таким образом отличается тем, что она содержит область свободную от фотовольтаического материала, которая ограничена стенкой защитного материала до участка, заданного двумя последовательно расположенными первыми разделительными линиями и двумя последовательно расположенными третьими разделительными линиями.

[0013] В качестве альтернативы, при обнаружении повреждений может быть принято решение об удалении бракованного изделия из производственной линии, например, если обнаружено, что количество дефектов, присутствующих в изделии превышает заданное количество дефектов, например, если обнаружен один дефект в поднаборе последовательно расположенных фотовольтаических ячеек.

[0014] Как указано выше, слой может содержать два или более подслоев. Например, фотовольтаический слой может быть обеспечен в качестве двуслойной структуры органического материала p-типа и n-типа и/или в качестве подслоев, чувствительных к отличным друг от друга диапазонам солнечного спектра. Электродный слой может быть дополнительно обеспечен двумя или более слоями, например, первый подслой, служащий в качестве объемного слоя, и второй подслой, служащий для обеспечения желаемой функциональности.

[0015] В дополнение к дополнительным слоям, в фотовольтаической панели могут присутствовать и другие элементы, например, слой, инжектирующий дырки, слой, инжектирующий электроны, электроизоляционные слои, слои механической поддержки, электропроводящие элементы, элементы датчиков, например, для целей диагностики и т. д.

[0016] В одном варианте реализации, фотовольтаическая панель содержит выравнивающий слой, например, слой смолы, имеющий толщину в диапазоне от 0,1 до 100 микрон, между вторым электропроводящим слоем и защитным покрытием. Таким образом, улучшаются характеристики герметизации защитного покрытия.

[0017] Для создания оптимального уплотнения, такой выравнивающий слой предпочтительно выполняют в процессе изготовления до (лазерного) создания структуры вторых электродов для обеспечения хорошего уплотнения элементов.

[0018] Как будет очевидно из описания, слово “линия” подразумевается не в чисто математическом смысле геометрического объекта, имеющего только длину без других размеров, но в качестве элемента для прерывания материала, имеющего длину и конечные двухмерные поперечные сечения с размерами, которые существенно меньше, чем их длина, например, самое большое 0,01 их длины.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0019] Эти и другие аспекты описаны более детально со ссылкой на чертежи, на которых:

[0020] на ФИГ. 1, 1A, 1B показан первый вариант реализации фотовольтаической панели в соответствии с первой задачей; на ФИГ. 1 показан вид сверху, и на ФИГ. 1A и 1B соответственно показано поперечное сечение по IA-IA и IB-IB на ФИГ. 1;

[0021] на ФИГ. 2, 2A, 2B показан второй вариант реализации фотовольтаической панели в соответствии с первой задачей; на ФИГ. 2 показан вид сверху, и на ФИГ. 2A и 2B соответственно показано поперечное сечение по IIA-IIA и IIB-IIB на ФИГ. 2;

[0022] на ФИГ. 2, 2A, 2B показан второй вариант реализации фотовольтаической панели в соответствии с первой задачей; на ФИГ. 2 показан вид сверху, и на ФИГ. 2A и 2B соответственно показано поперечное сечение по IIA-IIA и IIB-IIB на ФИГ. 2;

[0023] на ФИГ. 3, 3A, 3B показан третий вариант реализации фотовольтаической панели в соответствии с первой задачей; на ФИГ. 3 показан вид сверху, и на ФИГ. 3A и 3B соответственно показано поперечное сечение по IIIA-IIIA и IIIB-IIIB на ФИГ. 3;

[0024] на ФИГ. 4A, 4B показана принципиальная электрическая схема фотовольтаической панели в соответствии с первым или вторым вариантом реализации; на ФИГ. 4A показан вариант, в котором все фотовольтаические ячейки работоспособны, и на ФИГ. 4B показан вариант, в котором одна из фотовольтаических ячеек повреждена;

[0025] на ФИГ. 5, 5A, 5B показан четвертый вариант реализации фотовольтаической панели в соответствии с первой задачей; на ФИГ. 5 показан вид сверху, и на ФИГ. 5A и 5B соответственно показано поперечное сечение по VA-VA и VB-VB на ФИГ. 5;

[0026] на ФИГ. 6A-6F показаны последовательно выполняемые этапы способа изготовления в соответствии с первой задачей, на каждой из ФИГ. 6A-6F показаны три вида (полуфабрикатов) изделия аналогично видам, показанным, например, на ФИГ. 1, 1A, 1B, то есть в центре фигуры показан вид сверху как на ФИГ. 1, сверху вида показано поперечное сечение как на ФИГ. 1A и справа показано поперечное сечение как на ФИГ. 1B, на ФИГ. 6A-6F:

[0027] на ФИГ. 6A показан первый этап S1 способа изготовления,

[0028] на ФИГ. 6B показан второй этап S2 способа изготовления,

[0029] на ФИГ. 6C показан третий этап S3 способа изготовления,

[0030] на ФИГ. 6CA показан альтернативный третий этап S3A способа изготовления,

[0031] на ФИГ. 6D показан четвертый этап S4 способа изготовления,

[0032] на ФИГ. 6E показан выполняемый при необходимости пятый этап S5 способа изготовления,

[0033] на ФИГ. 6F показан выполняемый при необходимости шестой этап S6 способа изготовления;

[0034] на ФИГ. 7, 7A, 7B показан пятый вариант реализации фотовольтаической панели в соответствии с первой задачей; на ФИГ. 7 показан вид сверху, и на ФИГ. 7A и 7B соответственно показано поперечное сечение по VIIA-VIIA и VIIB-VIIB на ФИГ. 7.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0035] Одни и те же ссылочные обозначения на различных чертежах указывают на одни и те же элементы, если не указано обратное.

[0036] На ФИГ. 1, 1A, 1B схематически показана часть фотовольтаической панели 1, которая содержит последовательно расположенные первый электропроводящий слой 10, фотовольтаический слой 20 перовскитного фотовольтаического материала, второй электропроводящий слой 30 и защитное покрытие 40, образующее барьер против влаги, и которая расположена на подложке 5. На ФИГ. 1 показан вид сверху фотовольтаической панели 1, а на ФИГ. 1A, и 1B соответственно показано поперечное сечение по IA-IA на ФИГ. 1 и по IB-IB на ФИГ. 1.

[0037] Как показано более конкретно на ФИГ. 1A, и схематически показано на ФИГ. 1, первый электропроводящий слой 10 разделен на отдельные части вдоль первых разделительных линий L11, L12, проходящих в первом направлении D1. На практике ширина первых разделительных линий может быть в диапазоне от 100 нм до 500 микрон. Несмотря на это, могут быть обеспечены дополнительные разделители, которые разнесены на большие расстояния, например, на несколько сантиметров. Область, образованная первыми разделительными линиями может быть заполнена наполняющим материалом, отличным от материала первого электропроводящего слоя 10. Наполняющий материал может быть перовскитным фотовольтаическим материалом фотовольтаического слоя 20. Это дает преимущество, заключающееся в том, что отдельный этап заполнения в процессе изготовления становится избыточным. В качестве альтернативы, в качестве наполняющего материала может быть использован изолирующий материал, что обеспечивает преимущество, заключающееся в обеспечении возможности выполнять разделительные линии относительно узкими. Разделение слоя на части не обязательно требует удаления материала из слоя. В качестве альтернативы, может быть преобразован слой вдоль разделяющей линии, например, электропроводящий слой может быть разделен на участки, изолированные друг от друга, посредством приведения материала в непроводящее состояние вдоль разделительных линий, которые разделяют такие участки, изолированные друг от друга. Например, электропроводящий слой SnOF (FTO) может быть приведен в непроводящее состояние посредством лазерного нагревания, который переводит материал в SnO.

[0038] Как показано на ФИГ. 1A и схематически показано на ФИГ. 1A, второй электропроводящий слой 30 и фотовольтаический слой 20 разделены вдоль вторых разделительных линий L21, L22, проходящих в первом направлении D1. Второй электропроводящий слой 30 и фотовольтаический слой 20 дополнительно разделены вдоль третьих разделительных линий L31, L32, которые проходят во втором направлении D2, отличном от первого направления D1. В одном варианте реализации первое и второе направление перпендикулярны относительно друг друга, но в качестве альтернативы, направления D1, D2 могут отличаться на другой угол, например, угол, выбранный в диапазоне от 10 до 90 градусов.

[0039] Как можно увидеть из ФИГ. 1 и 1A, первые разделительные линии L11, L12 и вторые разделительные линии L21, L22 чередуются друг с другом. Кроме того, область 50, заданная первыми разделительными линиями L11, L12 и третьими разделительными линиями L31, L32, заполнена защитным наполняющим материалом, образующим барьер против влаги, формируя тем самым фотовольтаические ячейки, герметизированные защитным материалом покрытия 40 и защитным наполняющим материалом. В этом варианте реализации защитный наполняющий материал в области 50 представляет собой тот же материал, что и защитный материал покрытия. Защитный материал может содержать, например, один или более керамический материал, такой как SiN, Al2O3, TiO2, ZrO2. Подходят и комбинации, такие как комбинация одного из TiO2, ZrO2 с Al2O3. В процессе изготовления защитный материал для покрытия 40 и область 50 могут, например, быть обеспечены в одном процессе осаждения, например, в процессе химического осаждения из газовой фазы (chemical vapor deposition, CVD) или в процессе (пространственного) атомно-слоевого осаждения (spatial atomic layer deposition, (s)ALD). В показанном варианте реализации глубина первых разделительных линий L11, L12 и третьих разделительных линий L31, L32 может быть, например, в диапазоне от 100 нм до 200 микрон, а ширина может быть в диапазоне от 1 микрона до 50 сантиметров. В показанном варианте реализации четвертые разделительные линии L41, L42 выполнены в направлении D1, при этом каждая из них расположена между первой разделительной линией и последовательно расположенной второй разделительной линией. Четвертые разделительные линии L41, L42 обеспечивают область для электрического соединения между частью второго электропроводящего слоя 30, заданного ячейкой (например, C12), и частью первого электропроводящего слоя 10, заданного соседней ячейкой (например, C22). Подходящая ширина области представляет собой, например, порядка от 40 до 80 микрон. Электрическое соединение может быть обеспечено посредством электропроводящего материала второго электропроводящего слоя 30 на поверхности первого электропроводящего слоя 10, или посредством другого электропроводящего материала в области, обеспеченной четвертыми разделительными линиями. Таким образом, образованы последовательно расположенные ячейки C11, C12, C13, размещенные вдоль второго направления D2. В этой конфигурации они остаются соединены электродом 10.

[0040] Как отмечено выше, на ФИГ. 1, 1A, 1B показана только часть фотовольтаической панели. На практике панель может простираться, например, на несколько метров вдоль направлений D1, D2. Предполагается, что фотовольтаическая панель представляет собой изделие в виде пленки в рулоне. В таком случае, панель может иметь длину в диапазоне от нескольких метров или даже нескольких сотен метров. Ячейка может, например, иметь размеры в диапазоне от нескольких миллиметров до нескольким сантиметров или даже больше.

[0041] В показанном варианте реализации фотовольтаическая панель 1 содержит подложку 5 в качестве дополнительного слоя. Подложка 5 может способствовать герметизации фотовольтаических ячеек и обеспечивать механическое упрочнение. Дополнительно или в качестве альтернативы, подложка может служить электрическим проводником для электрического соединения одного или обоих электропроводящих слоев с внешними проводниками. Механическое упрочнение может, например, быть обеспечено слоем подложки из стекла, металла или полимера. Для работы в качестве барьера от влаги, подложка может, например, содержать один или более барьерных слоев, например, содержать один или более неорганических слоев, при необходимости чередующихся с органическими разделительными слоями. Для обеспечения электрического соединения, подложка может, например, содержать один или более металлических слоев, например, два металлических слоя, расположенных на противоположных относительно друг друга сторонах изолирующего слоя. Слой подложки может обеспечивать более одной функции из указанных функций. Например, слой стекла может служить в качестве барьера от влаги и обеспечивать механическую поддержку, слой металла может обеспечивать те же функции и дополнительно служить в качестве электрического проводника. В одном варианте реализации первый электропроводящий слой 10 может служить в качестве подложки. В этом случае, дополнительный материал барьера от влаги может быть обеспечен в области, образованной первыми разделительными линиями L11, L12 и т. д., и/или в качестве одного или более барьерных слоев на стороне первого электропроводящего слоя 10, противоположного фотовольтаическому слою 20. В процессе изготовления, фотовольтаическая панель может, например, быть освобождена от носителя, используемого в процессе изготовления, или такой носитель может быть разрушен в конце процесса изготовления.

[0042] На ФИГ. 2, 2A, 2B показан альтернативный вариант реализации фотовольтаической панели. На ФИГ. 2 показан вид сверху, и на ФИГ. 2A и 2B соответственно показано поперечное сечение по IIA-IIA на ФИГ. 2 и по IIB-IIB на ФИГ. 2. Этот вариант реализации обеспечены поперечными электропроводящими элементами T411,..,T41m,..,T41n; T421,..,T42m,..,T42n, расположенными между соответствующей первой разделительной линией L11; L12 и соответствующей последовательно расположенной второй разделительной линией L21; L22. Поперечные электропроводящие элементы электрически соединяют второй электропроводящий слой 30 с первым электропроводящим слоем 10, обеспечивая таким образом альтернативу для электрических соединений посредством электропроводящего материала в областях, заданных четвертыми разделительными линиями в варианте реализации на ФИГ. 1, 1A, 1B.

[0043] На ФИГ. 3, 3A, 3B показан дополнительный альтернативный вариант реализации фотовольтаической панели. На ФИГ. 3 показан вид сверху, и на ФИГ. 3A и 3B соответственно показано поперечное сечение по IIIA-IIIA на ФИГ. 3 и по IIIB-IIIB на ФИГ. 3.

[0044] В этом варианте реализации одна или более третьих разделительных линии L31, L32 проходят через первый электропроводящий слой 10 и, таким образом, также разделяют первый электропроводящий слой 10.

[0045] Как отмечено выше, ФИГ. 1 (A, B) и ФИГ. 2 (A, B) показывают варианты реализации, в которых одна или более третьих разделительных линии L31, L32 имеют глубину, ограниченную первым электропроводящим слоем 10.

[0046] В вариантах реализации, поднабор третьих разделительных линий может быть обеспечен в качестве третьих разделительных линий L31, L32, которые проходят через первый электропроводящий слой 10, как показано на ФИГ. 3, 3A, 3B, а другой поднабор может быть обеспечен в качестве третьих разделительных линий L31, L32, которые имеют глубину, ограниченную первым электропроводящим слоем 10, как показано на ФИГ. 1 (A, B) и ФИГ. 2 (A, B).

[0047] Обеспечивается дополнительное преимущество, если по меньшей мере поднабор третьих разделительных линий L31, L32 имеет глубину, ограниченную первым электропроводящим слоем 10. Таким образом, соседние друг с другом ячейки в направлении D1 могут служить в качестве шунтов друг для друга, если одна из них перестанет быть рабочей. Это схематически показано на ФИГ. 4A, 4B.

[0048] На ФИГ. 4A ячейки Cij с ФИГ. 1 или 2 схематически показаны символом батареи. Четвертые разделительные линии L41, L42 находятся в положении, в котором последовательно расположенные ячейки электрически соединены друг с другом посредством электропроводящего материала второго электропроводящего слоя 30, который выступает через область, заданную этими линиями на поверхности первого электропроводящего слоя 10, или посредством другого электропроводящего материала в области, обеспеченной четвертыми разделительными линиями. В качестве альтернативы, соединение может быть обеспечено посредством поперечных электрических проводников T411, ..,T41m,.., T41n, T421, ..,T42m,.., T42n, как показано на ФИГ. 2. На ФИГ. 4A дополнительно схематически показаны третьи разделительные линии L31, L32, которые проходят во втором направлении.

[0049] Во время работы фотовольтаический токи I1, I2, I3 по существу одинакового значения будут протекать во втором направлении D2.

[0050] На ФИГ. 4B схематически показана ситуация, в которой одна из ячеек C22 непроводящая. Происходит перераспределение токов, при котором ток I2’, происходящий из ячейки C21 средней ветви распределяется по первому электропроводящему слою 10, протирает через соседние ячейки, например, C12, C32, и затем возвращается в ячейку C23 средней ветви.

[0051] На ФИГ. 5, 5A, 5B показан еще один дополнительный вариант реализации, на ФИГ. 5 показан вид сверху фотовольтаической панели 1, и на ФИГ. 5A, и 5B соответственно показано поперечное сечение по VA-VA на ФИГ. 5 и по VB-VB на ФИГ. 5.

[0052] В этом варианте реализации одна или более третьих разделительных линий L31, L32 проходят через первый электропроводящий слой 10 и, таким образом, разделяет первый электропроводящий слой 10. Этот вариант реализации обеспечивает поперечные электропроводящие элементы T411,..,T41m,..,T41n; T421,..,T42m,..,T42n, расположенные между соответствующей первой разделительной линией L11; L12 и соответствующей последовательно расположенной второй разделительной линией L21; L22. Поперечные электропроводящие элементы электрически соединяют второй электропроводящий слой 30 с первым электропроводящим слоем 10 и, таким образом, являются альтернативой электрическим соединениям, обеспеченным электропроводящим материалом в областях, заданных четвертыми разделительными линиями в варианте реализации на ФИГ. 1, 1A, 1B.

[0053] Способ изготовления фотовольтаической панели на ФИГ. 1, 1A, 1B будет описан со ссылкой на ФИГ. 6A-6F.

[0054] На ФИГ. 6A показан первый этап S1, на котором обеспечен первый электропроводящий слой 10, который разделен вдоль первых разделительных линий L11, L12, проходящих в первом направлении D1. В показанном варианте реализации отделенный первый электропроводящий слой 10 обеспечен на подложке 5, например, из стекла или полимера. Также предполагается, что первый электропроводящий слой может быть обеспечен на металлической поверхности, покрытой изоляционным слоем.

[0055] Разделенный на части первый электропроводящий слой 10 может быть получен за один этап, например, в процессе осаждения через маску или печати. В качестве альтернативы, разделенный на части первый электропроводящий слой 10 может быть выполнен на первом подэтапе в качестве непрерывного слоя, с последующим процессом создания структуры на втором подэтапе, например, посредством травления, механического удаления или лазерной абляции. Линии могут иметь ширину w1 в зависимости от последующих этапов процесса. Например, если ширина w1 значительно больше, например составляет 1 микрон или больше, существенная электрическая изоляция обеспечивается фотовольтаическим материалом, подлежащим нанесению на последующем этапе. Допускается меньшая ширина w1, если изоляционный материал обеспечивается на удаленных участках первого электропроводящего слоя 10.

[0056] На ФИГ. 6B показан второй этап S2, на котором фотовольтаический слой 20 перовскитного фотовольтаического материала обеспечен на первом электропроводящем слое 10. На ФИГ. 6B дополнительно показано, что перовскитный фотовольтаический материал заполняет области между разделителями первого электропроводящего слоя 10. Таким образом, перовскитный фотовольтаический материал служит в качестве изолятора между последовательными разделителями в направлении D2.

[0057] На ФИГ. 6C показан третий этап S3, на котором обеспечивают второй электропроводящий слой 30, который электрически соединен с первым электропроводящим слоем 10 вблизи его границ, заданных первыми разделительными линиями L11, L12. В показанном варианте реализации электрические соединения выполнены так, что фотовольтаический слой 20, разделенный четвертыми разделительными линиями L41, L42, которые проходят вдоль первых разделительных линий в первом направлении D1, и что электропроводящий материал может проникать через области, заданные четвертыми разделительными линиями L41, L42, на первый электропроводящий слой с образованием, таким образом, электрического соединения. В качестве альтернативы, может быть использован электропроводящий материал, который отличается от электропроводящего материала второго электропроводящего слоя. Кроме того, на альтернативном этапе S3A между вторым электропроводящим слоем 30 и первым электропроводящим слоем 10 могут быть сформированы альтернативные электрические соединения посредством поперечных электропроводящих элементов T411,..,T41m,..,T41n; T421,..,T42m,..,T42n через отделенные друг от друга отверстия, расположенные вблизи границ первого электропроводящего слоя 10, заданного первыми разделительными линиями L11, L12, как схематически показано на ФИГ. 6CA. Как и на этапе S3, отверстия, служащие для приема электрических соединений между первым и вторым электропроводящими слоями, могут быть обеспечены различным образом. В одном случае фотовольтаический слой 20 наносят в процессе управляемого осаждения, например, в процессе печати или осаждения через маску, при котором отверстия уже заданы в процессе осаждения. В качестве альтернативы, отверстия могут обеспечиваться после процесса осаждения посредством этапа удаления, такого как травление и лазерная пробивка или резка.

[0058] На ФИГ. 6D показан четвертый этап S4, на котором обеспечивают защитное покрытие 40, которое по меньшей мере образует барьер против влаги, защитный материал защитного покрытия 40 выступает в области, заданные вторыми разделительными линиями L21, L22, проходящими в первом направлении D1 и области, заданные третьими разделительными линиями L31, L32, проходящими во втором направлении D2, отличном от первого направления D1, в этом случае в перпендикулярном направлении. Первые и вторые разделительные линии чередуются друг с другом. Таким образом, второй электропроводящий слой 30 и фотовольтаический слой 20 разделены. Таким образом, фотовольтаические ячейки, например, C22, заданы таким образом, что они герметизированы защитным материалом защитного покрытия 40.

[0059] В альтернативной варианте реализации области, заданные третьими разделительными линиями L31, L32, могут проходить частично или полностью через первый электропроводящий слой 10.

[0060] В дополнительном альтернативном варианте реализации защитный материал может быть обеспечен в областях, заданных вторыми и третьими разделительными линиями L21, L22 L31, L32 до нанесения защитного покрытия, например, с использованием защитного материала, который отличается от материала покрытия.

[0061] В одном варианте реализации области, заданные вторыми и третьими разделительными линиями L21, L22 L31, L32, могут быть нанесены посредством управляемого процесса осаждения второго электропроводящего слоя 30 и/или фотовольтаического слоя 20, например, посредством печати или осаждения через маску. Таким образом, указанные области оказываются сформированы уже в процессе осаждения. В качестве альтернативы, отверстия могут обеспечиваться после процесса осаждения посредством этапа удаления, такого как травление и лазерная пробивка или резка. Кроме того, возможна комбинация этапов, при которых, например, области в фотовольтаическом слое 20 могут быть образованы после их осаждения и области во втором электропроводящем слое могут быть образованы в процессе осаждения.

[0062] В выполняемом при необходимости последующем этапе S5, как показано на ФИГ. 6E, отдельные фотовольтаические ячейки проверяют, например, все фотовольтаические ячейки проверяют, например, посредством проверки изображений камеры, например, полученных камерой 110 и обработанных устройством 100 сигнального процессора. В случае обнаружения дефекта в ячейке, например, D22, содержащийся в ней фотовольтаический материал удаляют на последующем этапе S6, как показано на ФИГ. 6F. В связи с этим устройство 100 сигнального процессора может иметь запоминающее устройство для хранения идентификационных данных для неисправной ячейки, таких как ее координаты на фотовольтаической панели или индексы ее ряда и столбца.

[0063] На последующем этапе S6 фотовольтаический материал, содержащийся в поврежденной ячейке, например, C22, может быть удален, например, посредством обработки лазером 120, управляемым устройством 100 сигнального процессора. Кроме того, могут быть использованы другие способы. Например, материал, содержащийся в ячейке, может быть удален посредством механического воздействия или на этапе травления. Если повреждение значительно больше, фотовольтаический материал, содержащийся в поврежденной ячейке, например, C22, может быть удален посредством промывки ячейки жидкостью, такой как вода. Кроме того, этап промывки может быть применен в качестве дополнительного этапа, например, после этапа лазерной обработки, как показано на ФИГ. 6F.

[0064] После завершения этапа S6 получена фотовольтаическая панель, как показано на ФИГ. 7, 7A, 7B. На ФИГ. 7 показан вид сверху, и на ФИГ. 7A и 7B соответственно показано поперечное сечение по VIIA-VIIA и VIIB-VIIB на ФИГ. 7. Как будет очевидно по ФИГ. 7, 7A, 7B, фотовольтаическая панель содержит область S22 свободную от фотовольтаического материала. Область S22 ограничена стенкой B221, B222, B223, B224 защитного материала до участка, заданного двумя последовательно расположенными первыми разделительными линиями L21, L22 и двумя последовательно расположенными третьими разделительными линиями L31, L32.

Предложена фотовольтаическая панель (1), содержащая последовательно расположенные первый электропроводящий слой (10), фотовольтаический слой (20) перовскитного фотовольтаического материала, второй электропроводящий слой (30) и защитное покрытие (40), которое по меньшей мере образует барьер против влаги. Первый электропроводящий слой (10) разделен вдоль первых разделительных линий (L11, L12), проходящих в первом направлении (D1). Второй электропроводящий слой (30) и фотовольтаический слой (20) разделены вдоль вторых разделительных линий (L21, L22), проходящих в первом направлении (D1) и вдоль третьих разделительных линий (L31, L32), проходящих во втором направлении (D2), отличном от первого направления (D1). Первые и вторые разделительные линии чередуются друг с другом, а первые и третьи разделительные линии задают область (50), которая заполнена защитным наполняющим материалом, образующим барьер против влаги, задавая тем самым фотовольтаические ячейки, герметизированные защитным материалом покрытия и защитным наполняющим материалом. Изобретение обеспечивает формирование фотовольтаической панели, имеющей конструкцию, которая уменьшает риск попадания свинца или олова, присутствующего в фотовольтаическом слое, в окружающую среду. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Фотовольтаическая панель (1), содержащая последовательно расположенные

первый электропроводящий слой (10),

фотовольтаический слой (20),

второй электропроводящий слой (30),

защитное покрытие (40), которое по меньшей мере образует барьер против влаги,

причем первый электропроводящий слой (10) разделен вдоль первых разделительных линий (L11, L12), проходящих в первом направлении (D1), а

второй электропроводящий слой (30) и фотовольтаический слой (20) разделены вдоль вторых разделительных линий (L21, L22), проходящих в указанном первом направлении (D1), и вдоль третьих разделительных линий (L31, L32), проходящих во втором направлении (D2), отличном от первого направления (D1), при этом указанные первые и вторые разделительные линии чередуются друг с другом, и

отличающаяся тем, что

фотовольтаический слой (20) представляет собой перовскитный фотовольтаический материал, и тем, что

область (50), заданная первыми и третьими разделительными линиями, заполнена защитным наполняющим материалом, образующим барьер против влаги, задавая тем самым фотовольтаические ячейки, герметизированные защитным материалом покрытия и защитным наполняющим материалом.

2. Фотовольтаическая панель (1) по п. 1, в которой защитный материал покрытия и защитный наполняющий материал представляют собой один и тот же материал.

3. Фотовольтаическая панель (1) по п. 1 или 2, в которой фотовольтаический слой (20) также разделен четвертыми разделительными линиями (L41, L42), проходящими в первом направлении (D1), при этом соответствующие четвертые разделительные линии обеспечены между соответствующей первой разделительной линией и соответствующей последовательно расположенной второй разделительной линией, и причем материал второго электропроводящего слоя (30) выступает через области в фотовольтаическом слое, заданные четвертыми разделительными линиями (L41, L42), и электрически соединен с первым электропроводящим слоем (10).

4. Фотовольтаическая панель (1) по п. 1 или 2, которая содержит поперечные электропроводящие элементы (T411,..,T41m,..,T41n; T421,..,T42m,..,T42n;), расположенные между соответствующей первой разделительной линией (L11; L12) и соответствующей последовательно расположенной второй разделительной линией (L21; L22), и которая электрически соединяет второй электропроводящий слой (30) с первым электропроводящим слоем (10).

5. Фотовольтаическая панель (1) по одному из предшествующих пунктов, в которой одна или более из третьих разделительных линий (L31, L32) проходят через первый электропроводящий слой (10).

6. Фотовольтаическая панель (1) по одному из предшествующих пунктов, в которой одна или более из третьих разделительных линий (L31, L32) имеют глубину, ограниченную первым электропроводящим слоем (10).

7. Фотовольтаическая панель (1) по одному из предшествующих пунктов, дополнительно содержащая область (S22), свободную от фотовольтаического материала, которая ограничена стенкой (B221, B222, B223, B224) из защитного материала до участка, заданного двумя последовательно расположенными первыми разделительными линиями (L11, L12) и двумя последовательно расположенными третьими разделительными линиями (L31, L32).

8. Фотовольтаическая панель (1) по одному из предшествующих пунктов, содержащая выравнивающий слой между вторым электропроводящим слоем (30) и защитным покрытием (40).

9. Способ изготовления фотовольтаической панели (1), согласно которому последовательно выполняют:

обеспечение (S1) первого электропроводящего слоя (10), который разделен вдоль первых разделительных линий (L11, L12), проходящих в первом направлении (D1),

обеспечение (S2) по меньшей мере одного фотовольтаического слоя (20), который разделен вдоль вторых разделительных линий (L21, L22), проходящих в указанном первом направлении (D1),

обеспечение (S3) второго электропроводящего слоя (30), который электрически соединен с первым электропроводящим слоем (10) вдоль четвертых линий в первом направлении (D1),

обеспечение (S4) третьих разделительных линий (L31, L32), проходящих во втором направлении (D2), отличном от указанного первого направления, причем вторые и третьи разделительные линии определяют области, которые разделяют второй электропроводящий слой (30) и фотовольтаический слой (20), причем соответствующие четвертые линии из четвертых линий расположены между соответствующими первыми разделительными линиями из первых разделительных линий (L11, L12) и соответствующими ближайшими вторыми разделительными линиями из вторых разделительных линий (L21, L22), и

обеспечение (S4) защитного материала в качестве слоя (40) защитного покрытия,

отличающийся тем, что указанный по меньшей мере один фотовольтаический слой (20) перовскитного фотовольтаического материала и защитный материал обеспечивают в областях, заданных вторыми разделительными линиями (L21, L22) и третьими разделительными линиями, обеспечивая тем самым множество фотовольтаических ячеек (C11), имеющих соответствующую герметизированную часть фотовольтаического слоя.

10. Способ по п. 9, в котором на этапе обеспечения защитного материала в качестве защитного покрытия (40) защитным материалом заполняют области, заданные вторыми разделительными линиями (L21, L22) и третьими разделительными линиями (L31, L32).

11. Способ по п. 9 или 10, в котором области, заданные третьими разделительными линиями (L31, L32), примыкают к поверхности первого электропроводящего слоя.

12. Способ по одному из пп. 9-11, в котором четвертые линии в первом направлении (D1) представляют собой четвертые разделительные линии (L41, L42), задающие области, которые примыкают к поверхности первого электропроводящего слоя (10), и в котором материал второго электропроводящего слоя (30) заполняет указанные области для обеспечения электрического соединения с первым электропроводящим слоем (10).

13. Способ по одному из пп. 9-11, в котором после этапа обеспечения (S3) второго электропроводящего слоя (30), но перед этапом обеспечения вторых разделительных линий (L21, L22) и третьих разделительных линий (L31, L32) также обеспечивают выравнивающий слой.

14. Способ по одному из пп. 9-13, также включающий этап (S5) проверки отдельных фотовольтаических ячеек (C11) из множества фотовольтаических ячеек.

15. Способ по п. 14, также включающий этап (S6) удаления фотовольтаического материала, содержащегося в фотовольтаической ячейке при обнаружении в ней дефекта.