[發(fā)明專利]碲化鎘薄膜光伏裝置及其制造方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010604159.6
• 申請日: 2010-12-15
• 公開（公告）號(hào): CN102130207A
• 公開（公告）日: 2011-07-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: R·D·戈斯曼;J·A·德雷頓
• 申請（專利權(quán)）人: 初星太陽能公司
• 主分類號(hào): H01L31/18
• 分類號(hào): H01L31/18;H01L31/048;H01L31/042
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 徐晶;林森

技術(shù)領(lǐng)域

概括地講，本文公開的主題涉及碲化鎘薄膜光伏裝置及其制造方法。更詳細(xì)地講，本文公開的主題涉及具有由氧化鋅和氧化錫的混合物形成的阻抗性透明層的碲化鎘薄膜光伏裝置。

背景技術(shù)

基于與硫化鎘(CdS)配對的碲化鎘(CdTe)作為光反應(yīng)性組分的薄膜光伏(PV)組件(還稱作“太陽能板”)在工業(yè)中得到廣泛認(rèn)可和關(guān)注。CdTe是具有特別適合將太陽能轉(zhuǎn)化為電力的特征的半導(dǎo)體材料。例如，CdTe的能帶隙為約1.45eV，與歷史上在太陽能電池應(yīng)用中使用的較低帶隙半導(dǎo)體材料(例如，對于硅來說，約1.1eV)相比，這使得其能夠從太陽能譜中轉(zhuǎn)化更多能量。同時(shí)，與較低帶隙材料相比，CdTe在較低或漫射光條件下轉(zhuǎn)化輻射能，因此與其它常規(guī)材料相比，CdTe整天或在多云條件下具有更久的有效轉(zhuǎn)化時(shí)間。

當(dāng)CdTe光伏組件暴露于諸如日光的光能時(shí)，n型層和p型層的結(jié)通常負(fù)責(zé)產(chǎn)生電勢和電流。具體地說，碲化鎘(CdTe)層和硫化鎘(CdS)形成p-n異質(zhì)結(jié)，其中CdTe層充當(dāng)p型層(即，正型電子接受層)且CdS層充當(dāng)n型層(即，負(fù)型電子供給層)。自由載流子對由光能產(chǎn)生，隨后由p-n異質(zhì)結(jié)分離以產(chǎn)生電流。

在能量使碲化鎘層反應(yīng)之前減小窗玻璃與碲化鎘層之間各層(例如透明導(dǎo)電層、硫化鎘層和其間的任何一個(gè)或多個(gè)緩沖層)的厚度可降低由裝置引起的輻射能量(例如太陽能)的吸收量。因此，可改善裝置的總轉(zhuǎn)化效率。另外，減小硫化鎘層的厚度可允許更多較短波長(例如，藍(lán)色輻射)到達(dá)碲化鎘層，再次改善裝置的總轉(zhuǎn)化效率。

然而，減小硫化鎘層以及玻璃與碲化鎘層之間的任何其它層的厚度可產(chǎn)生潛在地?fù)p害裝置性能的其它問題。例如，比較薄的硫化鎘層會(huì)導(dǎo)致諸如針孔的界面缺陷，這些缺陷在透明導(dǎo)電氧化物層與碲化鎘層之間形成局部結(jié)。這類缺陷可降低裝置的開路電壓(V_OC)并降低裝置的填充因子。

因此，需要具有通過減小窗玻璃與碲化鎘層之間各層的厚度實(shí)現(xiàn)的改善的能量轉(zhuǎn)化效率和/或裝置壽命同時(shí)降低通常與那些層的厚度減小相關(guān)的副作用的碲化鎘光伏裝置。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的各方面和優(yōu)勢將在以下描述中部分地闡述，或者可從所述描述中顯而易見，或者可通過本發(fā)明的實(shí)踐得知。

概括地講，公開了用于制造基于碲化鎘的薄膜光伏裝置的方法。所述方法可包括在透明導(dǎo)電氧化物層上從包含約3％重量-約22％重量的鋅以及錫的合金靶濺射阻抗性透明層。所述方法還可包括在所述阻抗性透明層上形成硫化鎘層，在所述硫化鎘層上形成碲化鎘層，和在所述碲化鎘層上形成背接觸層。

概括地講，還公開了碲化鎘薄膜光伏裝置。這些裝置可包括玻璃頂材、在所述玻璃頂材上的透明導(dǎo)電氧化物層、在所述透明導(dǎo)電氧化物層上的阻抗性透明層、在所述阻抗性透明層上的硫化鎘層、在所述硫化鎘層上的碲化鎘層和在所述碲化鎘層上的背接觸。阻抗性透明層可包含氧化鋅濃度為約5％-約33％摩爾分?jǐn)?shù)的氧化鋅以及氧化錫的混合物。

參考以下描述和隨附權(quán)利要求書，將更加透徹地了解本發(fā)明的這些和其它特征、方面和優(yōu)勢。結(jié)合在本說明書中并構(gòu)成本說明書的一部分的附圖說明本發(fā)明的各實(shí)施方案并且與說明書一起用來解釋本發(fā)明的原理。

附圖說明

本發(fā)明的全面且使得本領(lǐng)域普通技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)的公開內(nèi)容(包括其最佳方式)參考附圖在本說明書中加以闡述，其中：

圖1表示根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的示例性碲化鎘薄膜光伏裝置的橫截面視圖的概括性示意圖；

圖2表示制造包括碲化鎘薄膜光伏裝置的光伏組件的示例性方法的流程圖；和

圖3表示根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的示例性DC濺射室的橫截面視圖的概括性示意圖。

本說明書和附圖中重復(fù)使用的附圖標(biāo)記是用來表示相同或類似的特征或元件。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)將詳細(xì)提及本發(fā)明的實(shí)施方案，其一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例在圖中示出。提供各實(shí)施例來說明本發(fā)明，而不是限制本發(fā)明。實(shí)際上，本領(lǐng)域技術(shù)人員將顯而易見的是，可在不偏離本發(fā)明的范圍和精神的情況下在本發(fā)明內(nèi)進(jìn)行各種修改和改變。例如，作為一個(gè)實(shí)施方案的一部分說明或描述的特征可與另一實(shí)施方案一起使用以得到又一實(shí)施方案。因此，意圖是本發(fā)明涵蓋落入附加權(quán)利要求書和其等效物的范圍之內(nèi)的這類修改和變化。