[發明專利]用于電鍍的CIGS光伏器件的后電極結構及制備其的方法

有效

• 申請號: 201380033692.3
• 申請日: 2013-03-19
• 公開（公告）號: CN104396022B
• 公開（公告）日: 2017-02-15
• 發明（設計）人: 阿列克謝·克拉斯諾夫;威廉·鄧·波爾
• 申請（專利權）人: 葛迪恩實業公司
• 主分類號: H01L31/032
• 分類號: H01L31/032
• 代理公司: 廣州華進聯合專利商標代理有限公司44224
• 代理人: 劉培培,黎艷

相關申請的交互參照

本申請與美國專利申請號(律師簽號3691-2643，2644和2645)相關，與此同時提交，其全部內容被納入此處作為參考。

技術領域

本發明涉及一種光伏器件(例如，太陽能電池)，用于類似太陽能電池的光伏器件的后接觸或背電極(或接觸)結構，用于類似太陽能電池的光伏器件的涂層制品，及制備其的方法。特別是，本發明涉及一種含鉬的背電極結構，包括界面、或含有元素的種子層，從而來制備基于CIGS的光伏器件的CIGS吸收層，來提高含鉬的后接觸和CIGS半導體吸收薄膜(“薄膜”可以是一個或多個層)之間的匹配性。在此所述的種子層可由一個或多個層/或子層制備。在一些示例中，背(或后)電極也可作為后反射器和/或反射光的光耦合器。根據在此公開的示例性實施例，種子層可被配置成構造分級，例如在太陽能電池的后接觸和CIGS吸收層之間的界面附近，從而來提高半導體吸收層對含鉬的后接觸的匹配性。本發明還涉及一種制備太陽能電池或用于太陽能電池的涂層制品的方法，提供或使用種子層來提高半導體吸收層對背電極的匹配性。

背景和示例性實施例概述

本領域中許多不同類型的光伏器件被公開(例如，美國專利文獻Nos.2004/0261841，2006/0180200，美國專利Nos.4335266，4611091，6784361，6288325，6631603，和6123824，其全部內容被納入此處作為參考)。已知的示例性光伏器件包括銅銦鎵聯硒化物(近似于Cu(In,Ga)(Se,S)₂和/或CuIn_x-1Ga_xSe₂)太陽能電池，即CIGS太陽能電池。太陽能電池的半導體吸收層的另一個示例性結構也可作為“CIGS”。其包括，例如，硫化銅銦鎵，但并不僅局限于此。CIGS薄膜為導電的半導體化合物，通常稱為吸收層或光吸收層或薄膜。一般說來，從前側或入射光向后的順序，CIGS類型的光伏器件包括：類似玻璃(前基片)的前覆蓋材料；含有透明導電層(例如，類似氧化鋅的透明導電氧化物)的前電極；光吸收半導體薄膜(例如，CIGS)；背電極或接觸部；以及后基片，其材料可以是例如鈉鈣硅玻璃(或金屬箔，在示例中靈活應用)。在一些情況下，在前蓋玻片(前基片)和前電極之間提供粘合劑。此外，在一些情況下，光伏器件配有窗口層(例如，由CdS、ZnS構成或包括上述元素等)。在已知技術中，通常光入射至光伏器件的前側(或前蓋玻片)上，穿過前電極并由光吸收半導體薄膜(例如，CIGS)吸收從而來產生光伏電力。一些設計也可利用半導體吸收層的構造分級，向背電極或后接觸增加Ga/(Ga+In)比率。例如具有構造分級的CIGS吸收層的光伏器件，可通過兩次或三次沉積過程被制備。

例如，參照圖1，示出用于說明現有CIGS類型的光伏器件10的不同元件的原理的橫斷面圖。電池10在結構上由玻璃基片(或后玻璃)12支撐。金屬層的后接觸部，例如，通常將鉬(Mo)14置于玻璃基片12上。光伏器件10的第一活動區包括半導體薄膜16，其通常是P型銅銦/鎵二硒化物(CIGS)。n型化合物半導體18的薄“窗口”層通常包括硫化鎘(CdS)，被形成于CIGS薄膜16上。導電的寬帶隙半導體材料層20通常由類似氧化鋅的基本透明的導電金屬氧化物形成，其配置在CdS層18上作為光伏器件10的透明前接觸/電極25。光伏器件10可進一步包括：一系列正面接觸部(未示出)，例如以金屬網格位于透明前接觸25上的形式來促進生成的電子的提取；和前玻璃基片21，從而被完成。較大的太陽能電池可通過劃線器被分成多個或更小的電池，例如激光或機械劃線器，通常為P1、P2、和P3，其允許單個的電池以串聯形式被連接。

如上所述，類似Mo的金屬可作為光伏器件例如CIGS太陽能電池10的背電極(或后接觸部)14，來提取太陽能電池10的CIGS半導體吸收層16中所產生的正電荷。在一些例子中，Mo背電極14可被濺射沉積，例如，直流磁控濺射至CIGS太陽能電池10的后玻璃基片12上。如上所述，CIGS電池的核心可為多晶的p型黃銅礦半導體吸收層，通常利用共蒸發、濺射、或非真空處理，隨后在高溫下經與硒或硫磺的固汽相反應(硫化銅銦鎵CIGS的情況下)被形成，有時也稱為硒化或硫化。