[發(fā)明專(zhuān)利]通過(guò)噴霧熱解形成梯度薄膜的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201580072987.0
• 申請(qǐng)日: 2015-12-15
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107710422B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-07-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 維拉潘·克里希納庫(kù)馬爾;哈爾·邁克爾
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)建材國(guó)際工程集團(tuán)有限公司;CTF太陽(yáng)能有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H01L31/073
• 分類(lèi)號(hào): H01L31/073;B05D5/12
• 代理公司: 上海光華專(zhuān)利事務(wù)所(普通合伙) 31219
• 代理人: 余明偉

一種使用噴霧熱解技術(shù)形成梯度薄膜的方法包括提供基底襯底，通過(guò)混合包含至少兩種不同元素的至少兩種前驅(qū)體化合物制備噴霧水溶液，并將所述噴霧水溶液噴涂到基底襯底上。在執(zhí)行該方法時(shí)噴霧水溶液內(nèi)的至少兩種不同元素的濃度比率是變化的。以這種方式，可以形成在其層厚度上具有元素組成梯度的薄膜。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明的目的是通過(guò)噴霧熱解形成梯度薄膜的方法。該方法優(yōu)選地用于形成作為CdTe太陽(yáng)能電池中前接觸層的透明雙層膜。

背景技術(shù)

在現(xiàn)有技術(shù)中，CdTe太陽(yáng)能電池具有以下結(jié)構(gòu)，其中以提及的順序布置層：透明襯底(例如由玻璃制成)；形成為前接觸層的透明導(dǎo)電氧化物層(TCO)；硫化鎘(CdS)層；碲化鎘(CdTe)層；和收集電荷載流子的金屬層。在生產(chǎn)所謂的覆層配置的太陽(yáng)能電池中，透明襯底形成基底，后續(xù)層依次在該基底上沉積。在所謂的襯底配置的太陽(yáng)能電池的生產(chǎn)工藝中，形成各個(gè)層的步驟基本上以相反的順序執(zhí)行。也就是說(shuō)，該工藝開(kāi)始于在合適的襯底上形成背接觸層，或者開(kāi)始于提供呈襯底形式的背接觸層，例如作為柔性金屬箔(例如鉬)，后續(xù)層依次在該襯底上沉積。

透明導(dǎo)電氧化物層(TCO)有利地包括高電阻透明緩沖層。使用高電阻緩沖層是非常重要的，因?yàn)樵摼彌_層有助于最小化太陽(yáng)能電池中的分流效應(yīng)。因此，該層提高了所生產(chǎn)的太陽(yáng)能電池的性能、可靠性和再現(xiàn)性。

已經(jīng)證明，錫酸鎘(CTO)是CdTe太陽(yáng)能電池的最佳導(dǎo)電材料，并且錫酸鋅(ZTO)是合適的高電阻緩沖層配體。

來(lái)自文獻(xiàn)的許多研究工作表明，化學(xué)計(jì)量和多晶CTO膜的形成是一個(gè)難題。通常，CTO層需要非常高的溫度以便獲得結(jié)晶相。此外，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，CTO層具有獨(dú)立于沉積方法的鎘缺乏。在通過(guò)濺射制備CTO層的情況下，所形成的膜通常是無(wú)定形的，并且必須在高達(dá)600℃的溫度下進(jìn)行退火以形成結(jié)晶膜。因此，用作襯底的材料非常有限。具體地，有成本效益的鈉鈣玻璃不可以用作襯底，因?yàn)樗荒透邷亍?/p>

從“具有錫酸鋅緩沖層的CdS/CdTe薄膜太陽(yáng)能電池(CdS/CdTe thin-film solarcell with a zinc stannate buffer layer)”(Wu等人，光伏項(xiàng)目評(píng)審會(huì)議(Photovoltaicprogram review meeting)，丹佛/科羅拉多州(Denver/Colorado)，1998年9月8日至11日)，已知錫酸鋅膜(Zn₂SnO₄或ZTO)適合作為緩沖層，因?yàn)樗鼈兙哂懈邘?、高透射率和低表面粗糙度?/p>

形成錫酸鹽薄膜的另一種方法是噴霧熱解技術(shù)。例如，“通過(guò)噴霧熱解技術(shù)制備錫酸鎘膜(Preparation of cadmium stannate films by spray pyrolysis technique)”(Krishnakumar等人，現(xiàn)代應(yīng)用物理(Current Applied Physics)9,2009，p.467-471)描述了在相對(duì)低的襯底溫度(500℃)下形成CTO層的方法。然而，在CTO膜的形成期間，溶解在噴霧溶劑中的錫和鎘化合物前驅(qū)體的重量比率不改變。因此，所得到的CTO膜在該層的厚度上具有基本恒定的元素濃度。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供通過(guò)噴霧熱解制備梯度薄膜的方法，該方法包括許多優(yōu)點(diǎn)。也就是說(shuō)，應(yīng)該形成在其層厚度上具有元素組成的梯度的薄膜。具體地，本發(fā)明涉及梯度導(dǎo)電層和/或梯度緩沖層的形成。形成梯度CTO和ZTO層的其中一個(gè)優(yōu)點(diǎn)包括在CTO/ZTO/CdS界面處的平滑帶偏移。其他益處在下面的文本中描述。