[發(fā)明專利]具有金屬硫氧化物窗口層的光伏裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201180056075.6
• 申請日: 2011-09-22
• 公開（公告）號: CN103348488A
• 公開（公告）日: 2013-10-09
• 發(fā)明（設計）人: 邵銳;馬庫思·格魯克勒爾;本雅明·布勒
• 申請（專利權）人: 第一太陽能有限公司
• 主分類號: H01L31/0296
• 分類號: H01L31/0296;H01L31/032;H01L31/072;H01L31/073;H01L31/074;H01L31/0749
• 代理公司: 北京銘碩知識產權代理有限公司 11286
• 代理人: 韓芳;劉奕晴

本申請要求于2010年9月22日提交的第61/385,420號臨時申請的優(yōu)先權，該申請通過引用全部包含于此。

技術領域

本發(fā)明的實施例涉及半導體裝置和制造方法，更具體地講，涉及光伏（PV）裝置領域。

背景技術

光伏裝置通常包括沉積在基底（例如，玻璃）上的多層材料。圖1描述了傳統(tǒng)的光伏裝置。光伏裝置100可采用玻璃基底105、沉積在基底105上的透明導電氧化物（TCO）層110、由n型半導體材料制成的窗口層115、金屬背面接觸125以及由半導體材料制成的吸收層120。傳統(tǒng)的裝置用碲化鎘（CdTe）作為吸收層120，并包括玻璃基底105、作為TCO層110的氧化錫（SnO₂）或氧化鎘錫（Cd₂SnO₄）以及作為窗口層115的硫化鎘（CdS）。通過示例的方式，傳統(tǒng)的光伏裝置在基板105上的沉積工藝的順序可以為：TCO層110，包括摻雜有SnO₂和Cd₂SnO₄中的一種的n型材料；CdS窗口層115；CdTe吸收層120；金屬背面接觸125。CdTe吸收層120可沉積在窗口層115的頂部上。

圖2中描繪了諸如CdTe裝置的傳統(tǒng)薄膜光伏裝置的示例性能帶圖。作為TCO層的F摻雜的SnO₂的帶隙能量被描繪為205，作為緩沖層的未摻雜的SnO₂的帶隙能量被描繪為210，作為窗口層的CdS的帶隙能量被描繪為215，作為吸收層的CdTe的帶隙能量被描繪為220。通常，CdS相對于CdTe的導帶邊緣偏移Δ一般為-0.2eV，其中，實驗不確定度為+/-0.1eV。

如圖2中所描繪的，Δ是導帶邊緣Ec在窗口層與吸收之間的偏移。在CdS/CdTe堆疊的情況下，Δ為大約-0.2eV。理論上的模型已經(jīng)示出，由于光生載流子在窗口/吸收界面處復合的速率增加，所以更大的負值Δ導致Voc和FF損耗更大。當Δ是微小的正數(shù)（0至0.4eV）時，可使復合速率最小化，這使得Voc和FF得到改善。

CdS是許多類型的薄膜光伏裝置中的常見的窗口層，所述薄膜光伏裝置包括將CdTe和Cu(In,Ga)Se₂中的一種用作吸收層的光伏裝置。然而，如圖2中所描繪的，CdS的光學帶隙僅為2.4eV。

附圖說明

圖1描繪了傳統(tǒng)的光伏裝置。

圖2描繪了傳統(tǒng)的薄膜光伏裝置的示例性能帶圖。

圖3A描繪了根據(jù)一個實施例的基底結構。

圖3B描繪了根據(jù)另一實施例的基底結構。

圖4描繪了根據(jù)另一實施例的基底結構。

圖5A描繪了根據(jù)一個實施例的薄膜光伏裝置。

圖5B描繪了根據(jù)另一實施例的薄膜光伏裝置。

圖6描繪了根據(jù)另一實施例的薄膜光伏裝置。

圖7描繪了根據(jù)一個實施例的薄膜光伏裝置的能帶圖。

具體實施方式

本公開意在光伏裝置和生產方法。在一個實施例中，金屬硫氧化物（MS_1-XO_X）化合物用作基底結構的窗口層。圖3A描繪了根據(jù)一個實施例的基底結構300。基底結構300包括基底305、透明導電氧化物（TCO）層310、緩沖層315和窗口層320。TCO層310可通常用于允許太陽輻射進入光伏裝置，并可進一步作為電極。TCO層310可包括摻雜有SnO₂和Cd₂SnO₄中的一種的n型材料。窗口層320可用于減輕裝置中光生載流子（例如，電子和空穴）的內部損耗，并且可以強有力地影響包括開路電壓（Voc）、短路電流（Isc）和填充因子（FF）的裝置參數(shù)。在一個實施例中，窗口層320可允許入射光穿過吸收材料來吸收光。根據(jù)一個實施例，為了改善窗口層320的整體光發(fā)射效率，基底結構300包括MS_1-XO_X化合物。如這里所述的金屬硫氧化物（MS_1-XO_X）化合物材料可包括一種或多種材料，其中，金屬（M）可包括鋅（Zn）、錫（Sn）和銦（In）中的一種。