[發(fā)明專利]形成太陽能電池的緩沖層的方法和由此形成的太陽能電池

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310217778.3
• 申請日: 2013-06-03
• 公開（公告）號: CN104022179B
• 公開（公告）日: 2017-10-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳世偉
• 申請（專利權(quán)）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;H01L31/0749;H01L31/0352
• 代理公司: 北京德恒律治知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司11409
• 代理人: 章社杲,孫征

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及薄膜太陽能電池制造工藝。

背景技術(shù)

太陽能電池是用于將陽光直接轉(zhuǎn)化成電流的光伏組件。在可以被稱為太陽能電池襯底、太陽電池板或太陽能電池模塊的襯底上提供若干太陽能電池。太陽能電池襯底捕獲來自陽光的能量。陽光中的光子撞擊太陽能電池并且被諸如Cu(In,Ga,)Se₂(CIGS)、硅的半導(dǎo)體材料或其他吸收材料吸收。通過光子使負(fù)電荷從它們的原子中釋放出來，從而導(dǎo)致電勢差。電流開始流過太陽能電池材料以抵消電勢差并且捕獲該電能。由太陽能電池襯底上的大量太陽能電池產(chǎn)生的電能被利用且連接至電纜。

目前存在各種太陽能收集模塊。太陽能收集模塊可以具有不同的幾何形狀并且由不同的材料形成，但是通常包括大而平的太陽電池板并且包括背接觸層、吸收層、緩沖層和前接觸層。緩沖層可以包括諸如CdS的材料，并且被用于在薄膜太陽能電池中產(chǎn)生可再生和有效的異質(zhì)結(jié)。CdS緩沖層在其他類型的太陽能電池中也獲得應(yīng)用。

Cu(In,Ga)Se₂(CIGS)型太陽能電池利用CIGS吸收層和設(shè)置在吸收層和ZnO窗口層之間的緩沖層（例如CdS）。由于CdS的折射率（n_r～2.4）處于ZnO的折射率(n_r～1.9)和CIGS的折射率(n_r～2.9)之間，因此將CdS層集成到ZnO/CIGS系統(tǒng)中提高了太陽能電池的光譜吸收。因此，ZnO和CIGS的折射率之間的大梯級被分成兩個較小的梯級，從而降低了太陽能電池的整體反射率。因此，緩沖層的質(zhì)量影響整個太陽能電池的性能。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種制造光伏器件的緩沖層的方法，包括：提供襯底，襯底具有設(shè)置在襯底上方的背接觸層和設(shè)置在背接觸層上方的吸收層；在吸收層上沉積金屬層；以及在包括硫、硒或氧的環(huán)境中對沉積的金屬層實施熱處理以形成緩沖層。

優(yōu)選地，金屬層包括由鎘、鋅、銦和Zn_1-xMg_x所組成的組中的其中一種材料。

優(yōu)選地，金屬層包括鎘，并且環(huán)境包括由硫和H₂S所組成的組中的至少一種材料。

優(yōu)選地，金屬層包括鋅，并且環(huán)境包括由硫和H₂S所組成的組中的至少一種材料。

優(yōu)選地，金屬層包括銦，并且環(huán)境包括由硫和H₂S所組成的組中的至少一種材料。

優(yōu)選地，金屬層包括銦，并且環(huán)境包括由硒和H₂Se所組成的組中的至少一種材料。

優(yōu)選地，金屬層包括Zn_1-xMg_x，并且環(huán)境包括氧。

優(yōu)選地，在吸收層上沉積金屬層的步驟包括沉積1nm至1000nm的金屬。

優(yōu)選地，在吸收層上沉積金屬層的步驟包括沉積5nm至500nm的金屬。

優(yōu)選地，緩沖層具有13nm至1300nm范圍內(nèi)的厚度。

優(yōu)選地，環(huán)境進(jìn)一步包括惰性氣體。

優(yōu)選地，熱處理是快速熱退火。

優(yōu)選地，快速熱退火在300℃至600℃的溫度下實施。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種制造光伏器件的方法，包括：提供襯底；在襯底上方形成背接觸層；在背接觸層上方形成吸收層；在吸收層上濺射金屬層，金屬層包括由鎘、鋅、銦和Zn_1-xMg_x所組成的組中的其中一種材料；以及在包括硫、硒或氧的環(huán)境中對沉積的金屬層實施快速熱退火以形成緩沖層；以及在緩沖層上方形成前接觸層。

優(yōu)選地，金屬層包括由鎘、銦、和鋅所組成的組中的其中一種材料，并且環(huán)境包括由硫和H₂S所組成的組中的至少一種材料。

優(yōu)選地，金屬層包括銦，并且環(huán)境包括由硒和H₂Se所組成的組中的至少一種材料。

優(yōu)選地，金屬層包括Zn_1-xMg_x，并且環(huán)境包括氧。

根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了一種光伏器件，包括：襯底；位于襯底上方的背接觸層；位于背接觸層上的吸收層；位于吸收層上的緩沖層，吸收層具有由硫、氧和硒所組成的組中的元素的原子百分比，吸收層和緩沖層之間的界面處的元素的原子百分比大于吸收層和背接觸層之間的界面處的元素的原子百分比；以及位于緩沖層上方的前接觸層。