[發(fā)明專利]一種銅基硫族化物光伏器件及其形成方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201780039014.6
• 申請日: 2017-06-21
• 公開（公告）號: CN109729745B
• 公開（公告）日: 2023-06-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 郝曉靜;劉芳洋;黃嘉亮;顏暢;孫凱文;馬丁·安德魯·格林
• 申請（專利權(quán)）人: 新南創(chuàng)新私人有限公司
• 主分類號: H01L31/18
• 分類號: H01L31/18;H01L31/032;H01L31/072;H01L31/0749;H01L21/02
• 代理公司: 上海一平知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31266
• 代理人: 徐迅;馬莉華

1.一種用于形成光伏器件的方法，包括步驟：

(i)在基板上提供第一導(dǎo)電材料層；

(ii)在所述第一導(dǎo)電材料層上沉積連續(xù)的介電材料層，所述介電材料層薄于10nm；

(iii)退火所述第一導(dǎo)電材料層和所述連續(xù)的介電材料層；

(iv)在所述介電材料層上形成硫族化物光吸收材料；和

(v)在所述硫族化物光吸收材料上沉積第二材料，以使得所述第二材料電耦合至所述硫族化物光吸收材料；

其中，所述第一導(dǎo)電材料層和所述連續(xù)的介電材料層被選擇以使得，在退火步驟期間，所述第一導(dǎo)電材料層的一部分經(jīng)歷化學(xué)反應(yīng)以形成：

(a)在第一導(dǎo)電材料層和所述介電材料層之間的界面處的金屬硫族化物材料層；和

(b)所述介電材料層中的多個空缺；所述空缺就是這樣以允許所述硫族化物光吸收材料和所述金屬硫族化物材料層之間的電耦合；

其中，在退火步驟期間，經(jīng)歷化學(xué)反應(yīng)的所述第一導(dǎo)電材料層的部分在體積上膨脹并將張應(yīng)力施加到連續(xù)的介電材料層的晶格結(jié)構(gòu)，以便使結(jié)構(gòu)改變以在連續(xù)的介電材料層中形成自組織的空缺的納米圖案。

2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，形成硫族化物光吸收材料的步驟包括步驟：在進行退火步驟前，在連續(xù)的介電材料層上沉積多個前體材料，并且所述退火步驟包括在硫族化物氛圍中退火所述第一導(dǎo)電材料層、所述連續(xù)的介電材料層和所述多個前體材料，其中，所述多個前體材料反應(yīng)以形成所述硫族化物光吸收材料。

3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在所述連續(xù)的介電材料層上形成硫族化物光吸收材料的步驟通過以下方式進行：在退火所述第一導(dǎo)電材料層和所述連續(xù)的介電材料層后，在連續(xù)的介電材料層上沉積多個前體材料，并導(dǎo)致所述多個前體材料反應(yīng)以形成所述硫族化物光吸收材料。

4.如權(quán)利要求1、2和3任一項所述的方法，其特征在于，介電材料層中所述空缺的納米圖案是允許在光伏器件運行期間從所述第一導(dǎo)電材料層至所述硫族化物光吸收材料的電傳導(dǎo)的。

5.如權(quán)利要求1、2和3任一項所述的方法，其特征在于，

所述硫族化物光吸收材料包括硫或硒，且

所述第一導(dǎo)電材料層包括鉬以及，在退火步驟期間，來自硫族化物光吸收材料的硫或硒擴散穿過連續(xù)的介電材料層以與所述鉬反應(yīng)并形成作為所述金屬硫族化物材料層的硫化鉬或硒化鉬。

6.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述空缺具有在50nm和250nm之間的直徑。

7.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，在所述介電材料層中的空缺的表面密度在6·10⁸空缺/cm²和10·10¹⁰空缺/cm²之間。

8.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述介電材料層的介電材料是氧化鋁或氧化硅。

9.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述硫族化物光吸收材料是CZTS或CIGS層。