[發明專利]制造具有厚度降低的p-摻雜CdTe層的太陽能電池的方法

有效

• 申請號: 201410215748.3
• 申請日: 2014-05-20
• 公開（公告）號: CN104851938B
• 公開（公告）日: 2019-12-31
• 發明（設計）人: 克里什納庫馬·維拉潘;彭壽
• 申請（專利權）人: 中國建材國際工程集團有限公司;CTF太陽能有限公司
• 主分類號: H01L31/18
• 分類號: H01L31/18;H01L31/0264
• 代理公司: 31219 上海光華專利事務所(普通合伙)
• 代理人: 余明偉

本發明涉及制造具有厚度降低的p?摻雜CdTe層的太陽能電池的方法。特別地，本發明提出制造如下的薄膜CdTe太陽能電池的方法，該薄膜CdTe太陽能電池具有層厚度降低的沒有針孔且均勻摻雜的CdTe層。根據本發明的方法是防止所述太陽能電池分流、改進所述太陽能電池的可靠性和長期穩定性并提供所述CdTe層的均勻摻雜的有效方法。這通過在具有大晶粒的第一CdTe層和具有小晶粒的第二CdTe層之間施用犧牲性摻雜層來實現，所述第一CdTe層和所述第二CdTe層一起形成所述太陽能電池的CdTe層。另外，如果所述犧牲性摻雜層包含鹵素，則可以省去CdCl₂活化處理步驟。

技術領域

本發明的目的在于制造效率增加的CdTe太陽能電池的方法。

背景技術

薄膜太陽電池的分配可以通過增加其光轉化方面的電效率而被進一步加速。已經證明基于CdTe的太陽能電池在這方面特別有前景。

在現有技術中，CdTe太陽能電池具有以下結構：在玻璃基底上沉積作為前接觸的透明導電氧化物層（TCO）。該TCO層可以包括如下的高電阻緩沖層，其有助于使在太陽能電池中的分流作用最小化。在其上，沉積硫化鎘（CdS）層并在其上沉積碲化鎘（CdTe）層。最后，施用金屬層以收集電荷載流子。該方法被稱作上層構造。

在制造太陽能電池的過程中，基底（優選玻璃）形成如下的基體，在其上接連地沉積后續層。

在CdTe太陽能組件制備中，通常將CdTe層的厚度維持在4至5μm范圍內。然而，CdTe太陽能電池的理論模擬表明，具有1μm CdTe層的太陽能電池也可以產生合理的高效率。原則上，將CdTe膜厚度從4μm降低到2μm可有助于在組件制造中將CdTe材料消耗降低30～40%。該CdTe膜厚度降低還可有助于降低層沉積時間，且由此加快組件制造。

通常在>500℃的基底溫度下沉積CdTe來獲得高效率太陽能電池。在該溫度下的CdTe層具有大晶粒，其可能導致針孔的形成。因此，簡單地降低該層厚度對太陽能電池的效率和長期穩定性有數種負面影響。在降低膜厚度（<3μm）的同時，在CdTe層中形成針孔，導致太陽能電池的分流。如果在太陽能電池制造中包括蝕刻過程，其將導致太陽能電池的性能差，那么該問題將更加突出。另外，降低分流電阻值導致填充因子低且最終導致效率降低。因此，有必要使CdTe層中的針孔形成最少化，以便獲得高效率的太陽能電池。

除此之外，增加CdTe層的p-摻雜對于獲得高效率的太陽能電池同樣重要。可以通過摻雜CdTe層來實現CdTe太陽能電池的效率的進一步增加。根據理論預測，CdTe的高程度p-摻雜由于形成自補償作用而受到限制。通過使用適當的摻雜元素和在沉積CdTe層之后提供摻雜元素到CdTe層的方法，僅可實現特定水平的p-摻雜。在CdTe太陽能電池的制備期間，通常在活化過程之后實施CdTe層的非固有p-摻雜，其包括后期退火處理以誘發摻雜元素擴散。用于CdTe層的公知且簡單的p-摻雜劑為Cu。

發明內容

本發明的目的在于獲得如下的太陽能電池，其包括厚度降低且沒有針孔的摻雜的CdTe層。另外，本發明的目的在于簡化CdTe太陽能電池的制造方法。

根據本發明，所述制造CdTe太陽能電池的方法包括在基極層上形成具有大晶粒的第一CdTe層的步驟、在所述第一CdTe層上形成包含摻雜元素的犧牲性摻雜層的步驟和在所述犧牲性摻雜層上形成具有小晶粒的第二CdTe層的步驟。

所述犧牲性摻雜層的優選材料選自如下的材料作為所述摻雜元素，所述材料包括銅、磷、銻、鉍、鉬或錳。根據一個實施方式，所述摻雜元素被作為元素層提供。在另一實施方式中，以不同元素的組合物提供所述摻雜元素，例如銅和銻或銻和鉍，或者以復合物提供所述摻雜元素，其中所述復合物優選為所提到的任何摻雜元素與鹵素的化合物，例如SbCl₃。用于所述犧牲性摻雜層的復合物的優選鹵素為氟（F），最優選為氯（Cl）。優選使用的化合物為氯化物。