[發(fā)明專利]用于形成氧化鎘錫層和光伏器件的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110437614.2
• 申請(qǐng)日: 2011-12-16
• 公開（公告）號(hào): CN102569504A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: J·D·邁克爾;B·E·布拉克特;K·W·安德雷尼;J·C·羅霍;S·費(fèi)爾德曼-皮博迪
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 通用電氣公司
• 主分類號(hào): H01L31/18
• 分類號(hào): H01L31/18;H01L31/0224
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 張金金;朱海煜

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及用于形成光伏器件的方法。更具體地，本發(fā)明涉及用于通過快速熱退火形成多晶氧化鎘錫層的方法。

背景技術(shù)

薄膜太陽能電池或光伏器件典型地包括多個(gè)設(shè)置在透明支撐體上的半導(dǎo)體層，其中一層充當(dāng)窗口層，并且第二層充當(dāng)吸收體層。該窗口層允許太陽能輻射穿透到該吸收體層，在該吸收層，光能被轉(zhuǎn)換成可用的電能。基于碲化鎘/硫化鎘(CdTe/CdS)異質(zhì)結(jié)的光伏電池是薄膜太陽能電池的一個(gè)這樣的示例。

典型地，透明導(dǎo)電氧化物(TCO)的薄層沉積在支撐體和窗口層(例如，CdS)之間來起前接觸電流收集器的功能。然而，例如摻氟氧化錫、氧化銦錫和摻鋁氧化鋅等常規(guī)TCO在對(duì)于良好的光學(xué)透射率必需的厚度下具有高電阻率。氧化鎘錫(CTO)用作TCO提供更好的電學(xué)、光學(xué)和機(jī)械性質(zhì)，以及在升高的溫度下的穩(wěn)定性。然而，基于CdTe/CdS的薄膜太陽能電池仍然具有挑戰(zhàn)，例如厚CdS膜典型地由于降低的短路電流(J_SC)導(dǎo)致低器件效率，然而薄CdS膜可以引起降低的開路電壓(V_OC)。在一些實(shí)例中，為了用薄CdS膜取得高器件效率，例如未摻雜的氧化錫(SnO₂)層等緩沖材料的薄層插入氧化鎘錫(CTO)和窗口(CdS)層之間。

用于制造CTO層的典型方法包括在支撐體上沉積非晶氧化鎘錫層，接著是CTO層(其與CdS膜接觸或臨近CdS膜)的緩慢熱退火，來取得期望的透明度和電阻率。然而，CTO的基于CdS的退火難以在大規(guī)模制造環(huán)境中實(shí)現(xiàn)。具體地，非常難在退火工藝之前和之后組裝和拆解板，其典型地要求操作員的人工干預(yù)，并且存在可能導(dǎo)致CTO膜升華的未對(duì)準(zhǔn)的高風(fēng)險(xiǎn)。此外，對(duì)于每個(gè)退火步驟在非可再用玻璃板上使用昂貴的CdS增加制造成本。對(duì)于CTO膜的熱處理采用的高退火溫度(＞550℃)進(jìn)一步不允許使用較便宜的低軟化溫度支撐體，例如鈉鈣玻璃等。

在取得CTO的結(jié)晶化后，分開的緩沖層(例如，未摻雜氧化錫)被沉積在CTO層上，其可進(jìn)一步后跟第二退火步驟來獲得良好的結(jié)晶質(zhì)量。該緩沖層的性能通常部分取決于該層的結(jié)晶度和形態(tài)，并且受CTO的表面(該層沉積在CTO表面上)影響。高質(zhì)量緩沖層對(duì)于在由此制造的太陽能電池中獲得期望的性能是可取的。

從而，存在減少光伏器件的制造期間CTO和緩沖層的沉積和退火的步驟數(shù)目的需要，導(dǎo)致降低的成本和提高的制造能力。此外，存在提供使用具有期望的電學(xué)和光學(xué)性質(zhì)的氧化鎘錫制造的成本有效的電極和光伏器件的需要。

發(fā)明內(nèi)容

提供本發(fā)明的實(shí)施例來滿足這些和其他需要。一個(gè)實(shí)施例是方法。該方法包括在支撐體上設(shè)置大致上非晶的氧化鎘錫層，并且通過將該非晶氧化鎘錫層的第一表面暴露于電磁輻射而將該非晶氧化鎘錫層快速熱退火來形成透明層。

另一個(gè)實(shí)施例是制作光伏器件的方法。該方法包括在支撐體上設(shè)置大致上非晶的氧化鎘錫層并且通過將該非晶氧化鎘錫層的第一表面暴露于電磁輻射而將該非晶氧化鎘錫層快速熱退火來形成透明層。該方法進(jìn)一步包括在該透明層上設(shè)置第一半導(dǎo)體層；在該第一半導(dǎo)體層上設(shè)置第二半導(dǎo)體層；并且在該第二半導(dǎo)體層上設(shè)置背接觸層來形成光伏器件。

再另一個(gè)實(shí)施例是方法。該方法包括在支撐體上設(shè)置大致上非晶的氧化鎘錫層并且通過將該非晶氧化鎘錫層的第一表面暴露于電磁輻射而將該非晶氧化鎘錫層快速熱退火來形成透明層。該透明層包括具有大致上單相尖晶石型(spinel)晶體結(jié)構(gòu)的氧化鎘錫，并且具有小于大約2x10^-4Ω-cm的電阻率。

附圖說明

當(dāng)下列詳細(xì)說明參照附圖閱讀時(shí)，本發(fā)明的這些和其他特征、方面和優(yōu)勢(shì)將變得更好理解，其中：

圖1是根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施例的設(shè)置在支撐體上的大致上非晶的氧化鎘錫層的示意圖。

圖2是根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施例的透明電極的示意圖。

圖3是根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施例的透明電極的示意圖。

圖4是根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施例的光伏器件的示意圖。

圖5是根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施例的光伏器件的示意圖。

圖6是根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施例的光伏器件的示意圖。

圖7是根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施例的光伏器件的示意圖。

圖8是根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施例的光伏器件的示意圖。

圖9A示出未退火的大致上非晶的氧化鎘錫層的數(shù)字圖像。

圖9B根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施例示出透明層的數(shù)字圖像。