[發明專利]IB/IIIA/VIA族薄膜太陽能吸收器的鍍覆化學物

無效

• 申請號: 201080057380.2
• 申請日: 2010-12-16
• 公開（公告）號: CN102859046A
• 公開（公告）日: 2013-01-02
• 發明（設計）人: S·阿克蘇;J·王;M·皮納巴斯
• 申請（專利權）人: 索羅能源公司
• 主分類號: C25D7/12
• 分類號: C25D7/12
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 李帆

對相關申請的交叉引用

本申請是2009年12月18日提交的USSN:12/642,709的部分繼續申請，并且本申請是2009年2月13日提交的名稱為“ELECTROPLATING?METHODS?AND?CHEMISTRIES?FOR?DEPOSITION?OF?COPPER-INDIUM-GALLIUM?CONTAINING?THIN?FILMS”的USSN:12/371546的部分繼續申請，其要求2009年2月6日提交的USSN:61/150721的優先權。

發明領域

本發明涉及用于制備光伏應用中的半導體薄膜的電鍍化學物和方法，具體涉及電鍍電解液以及用于處理薄膜太陽能電池用的IBIIIAVIA族化合物層的方法。

背景

太陽能電池是將日光直接轉換為電能的光電器件。最常見的太陽能電池材料是可以按單晶或多晶晶片形式使用的硅。然而，使用硅基太陽能電池產生的電的成本高于用較常規方法產生的電的成本。因此，從1970年代早期以來，人們努力降低地面用太陽能電池的成本。降低太陽能電池成本的一種方式是開發能在大面積襯底上沉積太陽能電池品質的吸收器材料的低成本薄膜生長技術和使用高產量、低成本的方法制造這些器件。

包含周期表中的IB族（如（Cu）、銀（Ag）、金（Au））、第IIIA族（如硼（B）、鋁（Al）、鎵（Ga）、銦（In）和鉈（Tl））和第VIA族（如氧（O）、硫（S）、硒（Se）、碲（Te）和釙（Po））材料或元素中的一些的IBIIIAVIA族化合物半導體是用于薄膜太陽能電池結構的優異吸收器材料。特別地，通常被稱作CIGS(S)或Cu(In,Ga)(S,Se)₂或CuIn_1-xGa_x(S_ySe_1-y)_k（其中0≤x≤1，0≤y≤1且k為約2）的Cu、In、Ga、Se和S的化合物已用于產生接近20%轉化率的太陽能電池結構中。含有第IIIA族元素Al和/或第VIA族元素Te的吸收器也顯示出前景。因此，總之，含有：i)來自第IB族的Cu，ii)來自第IIIA族的In、Ga和Al中至少一種，和iii)來自第VIA族的S、Se和Te中的至少一種的化合物對于太陽能電池應用引起極大關注。在這些化合物中，Cu(In,Ga)(S,Se)₂最先進，使用這種材料作為吸收器已證實了在12-20%效率范圍內的太陽能電池。含鋁的黃銅礦，如Cu(In,Al)Se₂層也產生效率超過12%的太陽能電池。

常規IBIIIAVIA族化合物光伏電池，如Cu(In,Ga,Al)(S,Se,Te)₂薄膜太陽能電池的結構顯示在圖1中。在襯底11例如玻璃片、金屬片、絕緣箔或網、或導電箔或網上制造器件10。在預先沉積在襯底11上并且充當器件的電接觸部的導電層13或接觸層上方生長包括Cu(In,Ga,Al)(S,Se,Te)₂族中的材料的吸收器膜12。襯底11和導電層13形成基底13A，在其上形成吸收器膜12。在圖1的太陽能電池結構中已使用包含鉬（Mo）、鉭（Ta）、鎢（W）、鈦（Ti）、不銹鋼等的各種導電層。如果襯底本身是適當選擇的導電材料，可以不使用導電層13，因為襯底11可隨后用作器件的歐姆接觸部。在生長吸收器膜12后，在該吸收器膜上形成透明層14例如硫化鎘（CdS）、氧化鋅（ZnO）或CdS/ZnO疊層。輻射15穿過透明層14進入器件。還可在透明層14上方沉積金屬柵格（未示出）來降低器件的有效串聯電阻。吸收器膜12的優選電類型是p-型，而透明層14的優選電類型是n-型。然而，還可使用n-型吸收器和p-型窗層。圖1的優選器件結構被稱為“襯底型”結構。還可通過在透明覆蓋層（superstrate）例如玻璃或透明聚合物箔上沉積透明導電層、然后沉積Cu(In,Ga,Al)(S,Se,Te)₂吸收器膜和最后通過導電層形成與器件的歐姆接觸部來構造“覆蓋層型”結構。在這種覆蓋層結構中，光從透明覆蓋層側進入器件。可使用通過各種方法沉積的各種材料來提供圖1中所示器件的各種層。