[發明專利]碲化鎘薄膜太陽能電池的高阻層的制作方法

無效

• 申請號: 201210105545.X
• 申請日: 2012-04-12
• 公開（公告）號: CN102623570A
• 公開（公告）日: 2012-08-01
• 發明（設計）人: 傅干華;彭壽;潘錦功;謝義成
• 申請（專利權）人: 成都中光電阿波羅太陽能有限公司
• 主分類號: H01L31/18
• 分類號: H01L31/18;C23C14/08;C23C14/35
• 代理公司: 泰和泰律師事務所 51219
• 代理人: 魏常巍;伍姝茜

技術領域

本發明涉及薄膜太陽能電池，特別涉及一種碲化鎘薄膜太陽能電池的高阻層的制作方法。

背景技術

一般來說，生產在玻璃襯底上的碲化鎘薄膜太陽能電池基本依次要生長如下幾種薄膜：透明導電層，高阻層，n型硫化鎘層，p型碲化鎘層以及背接觸層。透明導電層的作用是與外接電極形成良好的導電接觸并提高電流收集的能力，高阻層可以降低窗口層（即硫化鎘層）的厚度，改進電池對短波長光的響應，并盡可能減少窗口層（及硫化鎘層）中的穿孔引起的正向電流。

目前使用最為廣泛的透明導電層和高阻層組合通常為氟摻雜的氧化錫（FTO）和本征氧化錫（SnO₂）組合，原因是這兩種薄膜能夠承受碲化鎘薄膜沉積所需要的超過500^oC的高溫環境，而且生產成本較低。在碲化鎘薄膜太陽能電池中，對于高阻層的要求是電阻高，薄膜表面平滑。而目前氟摻雜的氧化錫和本征氧化錫層的制作方法主要是化學氣相沉積法（CVD）。該方法制作出來的本征氧化錫層表面粗糙度較大，不利于后續薄膜的生長，元素成分分析顯示雖然其沒有其他元素摻雜，但絕緣特性卻不是很好。這主要是由于在化學氣相沉積過程中形成了較多氧空位，這些氧空位對于氧化錫的導電特性其著重要的作用。

發明內容

本發明的目的是克服所述缺陷，提供一種碲化鎘薄膜太陽能電池的高阻層的制作方法，采用該方法制備的高阻層表面平滑，粗糙度低，且絕緣特性好。

本發明的技術目的是通過以下方案來實現的：

一種碲化鎘薄膜太陽能電池的高阻層的制作方法，是在FTO透明導電玻璃上沉積高阻層，所述高阻層的材料為本征氧化錫并采用如下步驟進行沉積：（1）在直流磁控濺射儀中加熱所述FTO透明導電玻璃至450–520^oC；（2）在磁控濺射腔體中，于氬氣保護和0.1-0.4mbar壓強條件下在FTO透明導電玻璃上磁控濺射沉積本征氧化錫。

由于本發明方法是在較高的襯底溫度下采用磁控濺射技術沉積本征氧化錫薄膜，在等離子體的輔助作用下，氧化錫的結晶狀況較佳；另一方面，氧化錫的帶隙為3.7電子伏特。眾所周知，對于半導體材料，如果其費米能級越接近于導帶，其導電特性越好；越偏離于導帶，其導電特性越差。紫外光電子譜測量表明，采用化學氣相法沉積得到的氧化錫費米能級到導帶間距為0.9電子伏特，而采用本發明沉積得到的高阻層費米能級到價帶間距為1.3電子伏特，采用本發明得到的氧化錫層的絕緣特性較好。此外，原子力顯微鏡測量表明，現有技術采用化學氣相法沉積得到的本征氧化錫層表面粗糙度為16~20納米，而采用本發明方法制得的本征氧化錫層表面粗糙度只有7~10納米，更有利于后續薄膜的沉積。

優選的，所述本征氧化錫的O與Sn的原子百分比為2.05~2.15；在該比例范圍內，原子百分比越高，氧空位的產生越小，高阻層的導電性越低。

優選的，沉積過程中玻璃襯底的溫度為450–520^oC。

優選的，本征氧化錫的沉積厚度為30-150納米。

本發明的有益效果：本發明的方法是在較高的襯底溫度下采用磁控濺射技術沉積本征氧化錫薄膜，在等離子體的輔助作用下，氧化錫的結晶狀況較佳；而且，通過控制磁控濺射靶材中氧與錫的比例來控制所沉積薄膜中氧空位的數量，減少了氧空位的產生，降低其導電特性，產品絕緣特性好，從而克服化學氣相沉積等方法導致的高阻層絕緣特性不佳的問題，所得高阻層表面平滑，粗糙度低，而具有該方法所得高阻層的碲化鎘薄膜太陽能電池的初始轉換效率、開路電壓、填充因子更高，電池性能更優異。

附圖說明

圖1為采用本發明方法制得的產品的結構示意圖。

其中，1為玻璃襯底，2為氟摻雜的氧化錫層，玻璃襯底1與氟摻雜的氧化錫層2構成FTO透明導電玻璃，3為本征氧化錫層，4為硫化鎘層，5為碲化鎘層，6為背接觸層。

具體實施方式

下面結合實施例對本發明的具體實施方式做進一步的描述。

實施例1