[發(fā)明專利]制作透明傳導(dǎo)氧化層和光伏器件的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110460740.X
• 申請日: 2011-12-22
• 公開（公告）號: CN102569064A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: H·A·布萊德斯;G·T·達(dá)拉科斯;D·W·費(fèi)爾努伊;A·R·諾爾思拉普;J·C·羅霍;P·J·梅施特;彭紅櫻;曹洪波;奚衍罡;R·D·戈斯曼;張安平
• 申請（專利權(quán)）人: 通用電氣公司
• 主分類號: H01L21/324
• 分類號: H01L21/324;H01L31/20
• 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(shù)領(lǐng)域

一般來說，本發(fā)明涉及形成用于光伏器件的透明傳導(dǎo)氧化層的方法。更具體地說，本發(fā)明涉及通過在不存在來自外部源的鎘的條件下退火形成結(jié)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通常包括放置(dispose)在透明襯底上的多個半導(dǎo)體層，其中一個層用作窗口層，而第二層用作吸收器層。窗口層允許太陽輻射穿透到將光能轉(zhuǎn)換成可用電能的吸收器層。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這種示例。

通常，透明傳導(dǎo)氧化物(TCO)的薄層在襯底與窗口層(例如，CdS)之間沉積，以用作前接觸電流收集器。但是，常規(guī)TCO(例如，氧化錫、氧化銦錫及氧化鋅)在良好光透射所需的厚度下具有高電阻率。使用氧化鎘錫(CTO)作為TCO提供更好的電學(xué)、光學(xué)和機(jī)械屬性以及升高的溫度下的穩(wěn)定性。但是，基于CTO/CdS的薄膜太陽能電池仍有難題，例如，厚CdS膜通常導(dǎo)致低器件效率，而薄CdS膜導(dǎo)致減小的開路電壓(V_Oc)。在一些情況下，為了通過薄CdS膜實現(xiàn)高器件效率，在氧化鎘錫(CTO)層與窗口(CdS)層之間插入緩沖材料薄層，例如氧化錫(SnO₂)層。

用于制造高品質(zhì)CTO層的典型方法包括在襯底上沉積非晶氧化鎘錫的層，再對CTO層進(jìn)行慢速熱退火，其在存在CdS膜的條件下靠近CTO膜表面退火，以實現(xiàn)所需的透明度和電阻率。在每個退火步驟中使用昂貴的CdS對于大規(guī)模制造來說在經(jīng)濟(jì)上是不利的，因為CdS膜無法重復(fù)使用并且CdS和玻璃支承的成本使得該過程的大規(guī)模使用代價高昂。此外，基于CdS的CTO退火難以在大規(guī)模連續(xù)制造環(huán)境中實現(xiàn)，因為該過程需要在退火步驟前后進(jìn)行板的組裝和拆卸。

因此，需要減少光伏器件制造期間用于CTO層沉積和退火的步驟數(shù)量，從而減少成本并提高制造能力。此外，需要提供使用具有所需電學(xué)屬性和光學(xué)屬性的氧化鎘錫制造的經(jīng)濟(jì)有效的電極和光伏器件。

發(fā)明內(nèi)容

提供本發(fā)明的實施例以滿足這些及其它需求。一個實施例是方法。該方法包括在支承上放置基本非晶氧化鎘錫層；并在基本不存在來自外部源的鎘的氣氛中對基本非晶氧化鎘錫層進(jìn)行熱處理以形成透明層，其中透明層具有小于約2x10^-4?Ohm-cm的電阻率。

另一個實施例是方法。該方法包括通過從一個或多個靶反應(yīng)濺射在支承上放置基本非晶氧化鎘錫層；并在基本不存在來自外部源的鎘的氣氛中對基本非晶氧化鎘錫層進(jìn)行熱處理以形成透明層，其中透明層具有小于約2x10^-4?Ohm-cm的電阻率。

又一個實施例是制作光伏器件的方法。該方法包括在支承上放置基本非晶氧化鎘錫層；并在基本不存在來自外部源的鎘的氣氛中對基本非晶氧化鎘錫層進(jìn)行熱處理以形成透明層，其中透明層具有小于約2x10^-4?Ohm-cm的電阻率；在透明層上放置第一半導(dǎo)體層；在第一半導(dǎo)體層上放置第二半導(dǎo)體層；以及在第二半導(dǎo)體層上放置背接觸層以形成光伏器件。

附圖說明

當(dāng)參照附圖閱讀以下詳細(xì)描述時，會更好地理解本發(fā)明的這些及其它特征、方面和優(yōu)點(diǎn)，在附圖中：

圖1是根據(jù)本發(fā)明的一示范實施例的放置在支承上的基本非晶氧化鎘錫層的示意圖。

圖2是根據(jù)本發(fā)明的一示范實施例的放置在支承上的透明層的示意圖。

圖3是根據(jù)本發(fā)明的一示范實施例的放置在支承上的透明層的示意圖。

圖4是根據(jù)本發(fā)明的一實施例的光伏器件的示意圖。

圖5是根據(jù)本發(fā)明的一實施例的光伏器件的示意圖。

圖6示出根據(jù)本發(fā)明的一示范實施例的、由CdS鄰近退火和標(biāo)準(zhǔn)熱退火形成的透明層的加權(quán)吸收對片電阻。

圖7示出根據(jù)本發(fā)明的一示范實施例的透明層的XRD圖案。

圖8A示出根據(jù)本發(fā)明的一示范實施例的透明層的XPS剖面。

圖8B示出根據(jù)本發(fā)明的一示范實施例的透明層的XPS剖面。

圖9示出根據(jù)本發(fā)明的一示范實施例的緩變率對片電阻的影響。

圖10示出根據(jù)本發(fā)明的一示范實施例的、使用具有不同Cd∶Sn原子比的靶通過反應(yīng)濺射沉積的透明層的百分比吸收。

圖11示出根據(jù)本發(fā)明的一示范實施例的、使用具有不同Cd∶Sn原子比的靶通過反應(yīng)濺射沉積的透明層的電阻率。

圖12示出根據(jù)本發(fā)明的一示范實施例的、使用具有不同Cd∶Sn原子比的靶通過反應(yīng)濺射沉積的透明層的載流子密度。