[發明專利]原位制造本征氧化鋅層的方法及該方法制造的光伏器件

有效

• 申請號: 201310047532.6
• 申請日: 2013-02-06
• 公開（公告）號: CN103779440B
• 公開（公告）日: 2017-03-01
• 發明（設計）人: 陳世偉;徐偉倫;嚴文材;吳忠憲;李文欽
• 申請（專利權）人: 臺灣積體電路制造股份有限公司
• 主分類號: H01L31/18
• 分類號: H01L31/18;H01L31/032;H01L31/0749
• 代理公司: 北京德恒律治知識產權代理有限公司11409
• 代理人: 章社杲,孫征

技術領域

本發明一般地涉及光伏器件，更具體地，涉及光伏器件和相關結構的制造工藝。

背景技術

光伏器件(也稱為太陽能電池)吸收太陽光并將光能轉換為電力。因此，光伏器件及制造方法涉及不斷地發展以利用更薄的設計提供更高的轉換效率。

薄膜太陽能電池基于一層或多層沉積在襯底上的光伏材料的薄膜。光伏材料的膜厚度在幾納米至幾十微米的范圍內。這種光伏材料的示例包括碲化鎘(CdTe)、硒化銅銦鎵(CIGS)以及非晶硅(α-Si)。這些材料用作光吸收劑。光伏器件可以進一步包括其他薄膜，諸如緩沖層、后接觸層以及前接觸層。諸如濺射、金屬有機物化學汽相沉積(MOCVD)的沉積技術通常用于在中等或高真空條件下形成這種薄膜。由于與處理條件相關的高能級以及器件的薄膜厚度，在工藝過程中，可能會產生損傷和缺陷。

發明內容

為了解決現有技術中所存在的缺陷，根據本發明的一方面，提供了一種制造光伏器件的方法，包括：在襯底上方形成用于光子吸收的吸收層；在所述吸收層之上形成緩沖層，所述吸收層和所述緩沖層都是半導體；以及通過溶液中的水熱反應在所述緩沖層之上形成本征氧化鋅層，所述溶液包括含鋅鹽和堿性化學物質。

在該方法中，所述吸收層是包括銅、銦、鎵和硒的半導體。

在該方法中，所述吸收層是CuIn_xGa_(1-x)Se₂，其中，x在0至1的范圍內。

在該方法中，所述緩沖層是n型半導體材料。

在該方法中，所述緩沖層包括CdS或ZnS。

在該方法中，從由硝酸鋅、乙酸鋅、氯化鋅、硫酸鋅、它們的組合以及它們的水合物所組成的組中選擇用于沉積所述本征氧化鋅層的所述溶液中的所述含鋅鹽。

在該方法中，所述含鋅鹽是硝酸鋅或乙酸鋅。

在該方法中，從由氨、胺和酰胺所組成的組中選擇用于沉積所述本征氧化鋅層的所述溶液中的所述堿性化學物質。

在該方法中，所述溶液中的所述堿性化學物質是六亞甲基四胺。

在該方法中，通過所述溶液中的水熱反應在所述緩沖層之上形成所述本征氧化鋅層包括：將所述溶液加熱到50℃至100℃的范圍內的溫度；以及在0.5小時至10小時的范圍內的時間段內，將其上具有所述吸收層和所述緩沖層的所述襯底浸入所述溶液。

該方法進一步包括：在沉積所述本征氧化鋅層之后用去離子水清洗所述光伏器件；以及加熱所述光伏器件以蒸發殘留的水。

在該方法中，所述本征氧化鋅層直接形成在所述緩沖層上方，而沒有在所述緩沖層上沉積用于本征氧化鋅的任何晶種。

在該方法中，所述光伏器件中的所述本征氧化鋅層的厚度小于140nm。

在該方法中，所述光伏器件中的所述本征氧化鋅層的厚度在5nm至100nm的范圍內。

根據本發明的另一方面，提供了一種制造光伏器件的方法，包括：形成包括CuIn_xGa_(1-x)Se₂的用于光子吸收的吸收層，其中，x在0至1的范圍內；在所述吸收層之上形成包括CdS或ZnS的緩沖層；以及在50℃至100℃的范圍內的溫度下，通過包括含鋅鹽和堿性化學物質的溶液中的水熱反應將本征氧化鋅層直接形成在所述緩沖層上，其中，所述本征氧化鋅層的厚度小于140nm。

在該方法中，所述含鋅鹽是硝酸鋅或乙酸鋅，并且所述堿性化學物質是六亞甲基四胺。

在該方法中，所述光伏器件中的所述本征氧化鋅層的厚度在5nm至100nm的范圍內。

根據本發明的又一方面，提供了一種光伏器件，包括：吸收層，位于襯底上方并用于光子吸收；緩沖層，設置在所述吸收層之上，所述吸收層和所述緩沖層都是半導體；以及本征氧化鋅層，厚度小于140nm并設置在所述緩沖層之上。

在該光伏器件中：所述吸收層包括CuIn_xGa_(1-x)Se₂，其中，x在0至1的范圍內；所述緩沖層包括CdS或ZnS；以及所述本征氧化鋅層直接設置在所述緩沖層上。

在該光伏器件中，所述本征氧化鋅層的厚度在50nm至90nm的范圍內。

附圖說明

當結合附圖進行閱讀時，根據下面詳細的描述可以更好地理解本發明。應該強調的是，根據慣例，附圖中的各種部件沒有必要成比例。相反，為了清晰，各種部件的尺寸可以被任意增加或減少。在整個說明書和全部附圖中，相同的參考標號用于指定相同的部件。