[發明專利]基于碲化鎘的薄膜光伏器件使用的硫化鎘層及其制造方法

有效

• 申請號: 201110159219.2
• 申請日: 2011-04-29
• 公開（公告）號: CN102237418A
• 公開（公告）日: 2011-11-09
• 發明（設計）人: J·A·德雷頓;S·D·費爾德曼-皮博迪;R·D·戈斯曼
• 申請（專利權）人: 初星太陽能公司
• 主分類號: H01L31/0296
• 分類號: H01L31/0296;H01L31/0352;H01L31/04;H01L31/18;C23C14/34;C23C14/06
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 柯廣華;朱海煜

技術領域

本文公開的主題一般涉及硫化鎘薄膜層及它們的沉積方法。更具體地，本文公開的主題涉及用于在碲化鎘薄膜光伏器件中使用的硫化鎘層以及它們的制造方法。

背景技術

基于與硫化鎘(CdS)配對作為光反應組件的碲化鎘(CdTe)的、薄膜光伏(PV)模塊(也稱之為“太陽電池板(solar?panel)”)在工業中正獲得廣泛接受和關注。CdTe是具有特別適于將太陽能轉換為電的特性的半導體材料。例如，CdTe具有約1.45eV的能量帶隙，其使得它與太陽能電池應用中歷史上使用的、較低帶隙(例如，對于硅約1.1eV)半導體材料相比，能夠從太陽譜轉換更多的能量。而且，與較低帶隙材料相比，CdTe在較低或漫射(diffuse)光條件下轉換輻射能量，并且因此與其它傳統材料相比，具有一天期間或陰天條件下更長的有效轉換時間。當CdTe光伏模塊暴露于諸如日光的光能時，n型層和p型層的結一般負責電位和電流的生成。特別是，碲化鎘(CdTe)層和硫化鎘(CdS)形成了p-n異質結，其中CdTe層充當p型層(即，正的、電子接受層(electron?accepting?layer))，而CdS層充當n型層(即，負的、電子施予層(electron?donating?layer))。

硫化鎘層是光伏器件中的“窗口層”，因為光能穿過它進入到碲化鎘層之內。然而，硫化鎘的約2.42eV的光學帶隙限制了藍至紫外中能穿過硫化鎘層的輻射量。因而，到達碲化鎘層的輻射在較高能量區中減少，導致了否則可用的輻射能量被吸收和/或反射，而不是在碲化鎘層中轉換為電流。

因此，存在對移動(shift)和/或擴展硫化鎘層的光學帶隙的需要，特別是在較高能量區(例如，藍到紫外波長)中，以便增加基于碲化鎘的薄膜光伏器件的輸出。

發明內容

本發明的方面和優點將部分地在下面的描述中陳述，或者可從描述中顯而易見，或者可通過實踐本發明而了解。

一般地提供了碲化鎘薄膜光伏器件。在一個實施例中，器件能包括襯底，襯底上的透明傳導氧化層；透明傳導氧化層上的電阻透明緩沖層；電阻透明緩沖層上的硫化鎘層；硫化鎘層上的碲化鎘層；以及，碲化鎘層上的背接觸層。硫化鎘層能包括大于0％到約20％的摩爾百分比中的氧。在一個具體實施例中，基本沒有氧的第二硫化鎘層能位于硫化鎘層和碲化鎘層之間。

還一般地提供了在襯底上沉積硫化鎘層的方法。例如，硫化鎘層能在濺射氣氛中、從硫化鎘靶濺射在襯底上，濺射氣氛包括按照體積大于0％到約20％的量中的氧和惰性氣體。在一個具體實施例中，第二硫化鎘層能在基本沒有氧的第二濺射氣氛中濺射在硫化鎘層上。

還一般地提供了制造碲化鎘薄膜光伏器件的方法。在一個實施例中，電阻透明緩沖層能沉積在透明傳導氧化層上。硫化鎘層能在濺射氣氛中、從硫化鎘靶濺射在電阻透明緩沖層上，濺射氣氛包括按照體積大于0％到約20％的量中的氧和惰性氣體。碲化鎘層能沉積在硫化鎘層上。

參考下面的描述和所附權利要求，本發明的這些和其它特征、方面以及優點將變得更好理解。結合在本說明書中并構成其一部分的附圖示出本發明的實施例，以及同描述一起用來解釋本發明的原理。

附圖說明

針對本領域普通技術人員的、本發明的完整和使能性的公開(包括其最佳模式)，在參考附圖的說明書中陳述，在附圖中：

圖1示出了根據本發明一個實施例的、示例性碲化鎘薄膜光伏器件的截面圖的一般性示意圖；

圖2示出了根據本發明一個實施例的、示例性碲化鎘薄膜光伏器件的截面圖的一般性示意圖；

圖3示出了示例性硫化鎘層和由多個分級的層形成的第二硫化鎘層的截面圖的一般性示意圖；

圖4示出了根據本發明一個實施例的、示例性DC濺射室的截面圖的一般性示意圖；以及

圖5示出了制造包括碲化鎘薄膜光伏器件的光伏模塊的示例性方法的流程圖。

在本說明書和附圖中重復使用的引用字符旨在表示相同或相似的特征或要素。

具體實施方式

現在，將詳細參考本發明的實施例，其一個或多個示例示于附圖中。每個示例通過解釋本發明而不是限制本發明的方式來提供。實際上，對于本領域技術人員顯然的是：在不脫離本發明的范圍或精神的情況下，能在本發明中進行多種修改和變化。例如，作為實施例一部分示出或描述的特征能與另一個實施例一起使用，以產生又一個實施例。因而，本發明意在覆蓋如所附權利要求及它們等同范圍之內的此類修改和變化。