專利名稱：用于錫酸鎘透明導(dǎo)電氧化物的氮化硅擴(kuò)散阻擋層的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光伏器件及制造方法。
背景技術(shù)：
光伏器件可包括沉積在基底上的半導(dǎo)體材料，例如，具有用作窗口層的第一層和用作吸收層的第二層。半導(dǎo)體窗口層可允許太陽(yáng)輻射穿過(guò)而到達(dá)諸如碲化鎘層的吸收層，吸收層將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換成電。光伏器件還可包含一個(gè)或多個(gè)透明導(dǎo)電氧化物層，所述透明導(dǎo) 電氧化物層常常也是電荷的導(dǎo)體。


圖I是具有多個(gè)層的光伏器件的示意圖。圖2是具有多個(gè)層的光伏器件的示意圖。圖3是具有多個(gè)層的光伏器件的示意圖。圖4是具有多個(gè)層的光伏器件的示意圖。
具體實(shí)施例方式光伏器件可包括在基底(或覆蓋層)上創(chuàng)建的多個(gè)層。例如，光伏器件可包括以堆疊件形成在基底上的阻擋層、透明導(dǎo)電氧化物(TCO)層、緩沖層和半導(dǎo)體層。繼而，每個(gè)層可包括多于一個(gè)的層或膜。例如，半導(dǎo)體層可包括第一膜和第二膜，第一膜包括形成在緩沖層上的半導(dǎo)體窗口層(例如硫化鎘層)，第二膜包括形成在半導(dǎo)體窗口層上的半導(dǎo)體吸收層(例如碲化鎘層)。另外，每個(gè)層可覆蓋器件的全部或一部分和/或所述層下方的層或基底的全部或一部分。例如，“層”可包括與表面的全部或一部分接觸的任何量的任何材料。各種合適的基底材料可用在光伏器件中，包括但不限于硼硅酸鹽、藍(lán)寶石、燒結(jié)氧化鋁和鈉鈣玻璃。來(lái)自這些基底的化學(xué)物會(huì)擴(kuò)散到器件層中，從而降低性能。在具有鈉鈣玻璃基底的器件中，經(jīng)常出現(xiàn)這種情況。鈉鈣玻璃含有大量的鈉，鈉是可移動(dòng)的并可從玻璃向器件層遷移，從而導(dǎo)致劣化和層離。為了防止鈉和其他類似的不期望的化學(xué)物的擴(kuò)散，可以包含阻擋層作為透明導(dǎo)電氧化物堆疊件的一部分。阻擋層應(yīng)當(dāng)是高度透明的、熱穩(wěn)定的、無(wú)針孔的，并與其他堆疊材料具有良好的附著性。在TCO堆疊件中可包括各種阻擋材料，包括氧化硅和/或氮化硅。TCO堆疊件可包括氮化硅、氧化硅、鋁摻雜的氧化硅、硼摻雜的氮化硅、磷摻雜的氮化硅、氧氮化硅或者它們的任意組合或合金。摻雜劑可以少于25%，少于20%，少于15%，少于10%，少于5%或少于2%。TCO堆疊件可包括多種阻擋材料。例如，TCO堆疊件可包括基本由沉積在氮化硅(或鋁摻雜的氮化硅)上的氧化硅組成的阻擋雙層?？墒褂霉鈱W(xué)建模來(lái)優(yōu)化阻擋雙層，以實(shí)現(xiàn)顏色抑制和減少的反射損失，雖然在實(shí)踐中會(huì)需要更厚的雙層來(lái)更有效地阻擋鈉?？墒褂酶鞣N沉積技術(shù)來(lái)制造TCO堆疊件，所述各種沉積技術(shù)包括例如低壓化學(xué)氣相沉積、大氣壓化學(xué)氣相沉積、等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積、熱化學(xué)氣相沉積、DC或AC濺射、旋轉(zhuǎn)沉積和噴霧熱解。每個(gè)沉積層可以具有任何合適的厚度，例如，在大約IA至大約5000A的范圍內(nèi)的厚度。在一方面，光伏器件可包括鄰近于基底的透明導(dǎo)電氧化物層。透明導(dǎo)電氧化物層可包括錫酸鎘。光伏器件可包括位于基底與透明導(dǎo)電氧化物層之間的阻擋層。阻擋層可包括含硅材料。光伏器件可包括鄰近于透明導(dǎo)電氧化物層的半導(dǎo)體雙層。半導(dǎo)體雙層可包括鄰近于半導(dǎo)體窗口層的半導(dǎo)體吸收層。光伏器件可包括鄰近于半導(dǎo)體雙層的背接觸件。含硅材料可包括氮化硅。含硅材料可包括氮化硅、鋁摻雜的氮化硅、氧化硅、鋁摻雜的氧化硅、硼摻雜的氮化硅、磷摻雜的氮化硅、氧氮化硅或者氧化錫。阻擋材料可包括多 個(gè)層。每個(gè)層可包括氮化硅、鋁摻雜的氮化硅、氧化硅、鋁摻雜的氧化硅、硼摻雜的氮化硅、磷摻雜的氮化硅、氧氮化硅或者氧化錫。多個(gè)層中的一個(gè)層可具有與多個(gè)層中的另一層的化學(xué)組成不同的化學(xué)組成?；卓砂úＡАＫ霾ＡЭ砂ㄢc鈣玻璃。半導(dǎo)體吸收層可包括碲化鎘層。半導(dǎo)體窗口層可包括硫化鎘層。所述器件可包括位于透明導(dǎo)電氧化物層與半導(dǎo)體雙層之間的緩沖層。緩沖層可包括氧化鋅錫、氧化錫、氧化鋅或氧化鋅鎂。阻擋層可具有大約IA至大約5000A的厚度。阻擋層可包括多個(gè)阻擋層。所述器件可包括鄰近于背接觸件的背支撐件。在一方面，多層基底可包括鄰近于第一基底的透明導(dǎo)電氧化物層。透明導(dǎo)電氧化物層可包括錫酸鎘。該多層結(jié)構(gòu)可包括位于第一基底與透明導(dǎo)電氧化物層之間的阻擋層。阻擋層可包括含硅材料。含硅材料可包括氮化硅。含硅材料可包括氮化硅、鋁摻雜的氮化硅、氧化硅、鋁摻雜的氧化硅、硼摻雜的氮化硅、磷摻雜的氮化硅、氧氮化硅或者氧化錫。阻擋材料可包括多個(gè)層。每個(gè)層可包括氮化硅、鋁摻雜的氮化硅、氧化硅、鋁摻雜的氧化硅、硼摻雜的氮化硅、磷摻雜的氮化硅、氧氮化硅或者氧化錫。多個(gè)層中的一個(gè)層可具有與多個(gè)層中的另一層的化學(xué)組成不同的化學(xué)組成。第一基底可包括玻璃。所述玻璃可包括鈉鈣玻璃。多層基底可包括鄰近于透明導(dǎo)電氧化物層的緩沖層。緩沖層可包括氧化鋅錫、氧化錫、氧化鋅和氧化鋅鎂。阻擋層可具有大約IA至大約5000A的厚度。阻擋層可包括多個(gè)阻擋層。在一方面，一種用于制造光伏器件的方法可包括在基底上形成透明導(dǎo)電氧化物堆疊件。該形成步驟可包括鄰近于阻擋層沉積透明導(dǎo)電氧化物層。阻擋層可包括含硅材料。該方法可包括鄰近于透明導(dǎo)電氧化物堆疊件沉積半導(dǎo)體窗口層。該方法可包括鄰近于半導(dǎo)體窗口層沉積半導(dǎo)體吸收層。含硅材料可包括氮化硅。含硅材料可包括氮化硅、鋁摻雜的氮化硅、氧化硅、鋁摻雜的氧化硅、硼摻雜的氮化硅、磷摻雜的氮化硅、氧氮化硅或者氧化錫。阻擋材料可包括多個(gè)層。每個(gè)層可包括氮化硅、鋁摻雜的氮化硅、氧化硅、鋁摻雜的氧化硅、硼摻雜的氮化硅、磷摻雜的氮化硅、氧氮化硅或者氧化錫。多個(gè)層中的一個(gè)層可具有與多個(gè)層中的另一層的化學(xué)組成不同的化學(xué)組成。該方法可包括使用化學(xué)氣相沉積工藝在基底上沉積阻擋層。鄰近于阻擋層沉積透明導(dǎo)電氧化物層的步驟可包括將錫酸鎘濺射到氮化硅上。鄰近于基底沉積透明導(dǎo)電氧化物堆疊件的步驟可包括將錫酸鎘設(shè)置到玻璃上。將錫酸鎘沉積到玻璃上的步驟可包括將錫酸鎘設(shè)置到鈉鈣玻璃上。形成透明導(dǎo)電氧化物堆疊件的步驟可包括鄰近于透明導(dǎo)電氧化物層沉積緩沖層。緩沖層可包括氧化鋅錫、氧化錫、氧化鋅或氧化鋅鎂。該方法可包括對(duì)透明導(dǎo)電氧化物堆疊件進(jìn)行退火。對(duì)透明導(dǎo)電氧化物堆疊件進(jìn)行退火的步驟可包括在減壓下加熱透明導(dǎo)電氧化物堆疊件。對(duì)透明導(dǎo)電氧化物堆疊件進(jìn)行退火的步驟可包括在大約400°C至大約800°C或在大約500°C至大約700°C加熱透明導(dǎo)電氧化物堆疊件。對(duì)透明導(dǎo)電氧化物堆疊件進(jìn)行退火的步驟可包括將透明導(dǎo)電氧化物堆疊件加熱大約10分鐘至大約25分鐘或大約15分鐘至大約20分鐘。鄰近于透明導(dǎo)電氧化物堆疊件沉積半導(dǎo)體窗口層的步驟可包括將硫化鎘層設(shè)置到透明導(dǎo)電氧化物堆疊件上。鄰近于透明導(dǎo)電氧化物堆疊件沉積半導(dǎo)體窗口層的步驟可包括輸送蒸汽。鄰近于半導(dǎo)體窗口層沉積半導(dǎo)體吸收層的步驟可包括在基底上設(shè)置碲化鎘層。鄰近于半導(dǎo)體窗口層沉積半導(dǎo)體吸收層的步驟可包括輸送蒸汽。鄰近于阻擋層沉積透明導(dǎo)電氧化物層的步驟可包括鄰近于多個(gè)阻擋層沉積透明導(dǎo)電氧化物層。該方法可包括鄰近于半導(dǎo)體吸收層沉積背接觸件和鄰近于背接觸件沉積背支撐件。 在一方面，一種用于制造多層基底的方法可包括在第一基底上形成透明導(dǎo)電氧化物堆疊件。該形成步驟可包括鄰近于阻擋層沉積透明導(dǎo)電氧化物層。阻擋層可包括含硅材料。含硅材料可以是氮化硅。含硅材料可以是氮化硅、鋁摻雜的氮化硅、氧化硅、鋁摻雜的氧化硅、硼摻雜的氮化硅、磷摻雜的氮化硅、氧氮化硅或者氧化錫。阻擋材料可包括多個(gè)層。每個(gè)層可包括氮化硅、鋁摻雜的氮化硅、氧化硅、鋁摻雜的氧化硅、硼摻雜的氮化硅、磷摻雜的氮化硅、氧氮化硅或者氧化錫。多個(gè)層中的一個(gè)層可具有與多個(gè)層中的另一層的化學(xué)組成不同的化學(xué)組成。該方法可包括使用化學(xué)氣相沉積工藝在第一基底上沉積阻擋層。鄰近于阻擋層沉積透明導(dǎo)電氧化物層的步驟可包括將錫酸鎘濺射到氮化硅上。鄰近于第一基底沉積透明導(dǎo)電氧化物堆疊件的步驟可包括將錫酸鎘設(shè)置到玻璃上。將錫酸鎘設(shè)置到玻璃上的步驟可包括將錫酸鎘設(shè)置到鈉鈣玻璃上。形成透明導(dǎo)電氧化物堆疊件的步驟可包括鄰近于透明導(dǎo)電氧化物層沉積緩沖層。緩沖層可包括氧化鋅錫、氧化錫、氧化鋅或氧化鋅鎂。該方法可包括對(duì)透明導(dǎo)電氧化物堆疊件進(jìn)行退火。對(duì)透明導(dǎo)電氧化物堆疊件進(jìn)行退火的步驟可包括在減壓下加熱透明導(dǎo)電氧化物堆疊件。對(duì)透明導(dǎo)電氧化物堆疊件進(jìn)行退火的步驟可包括在大約400°C至大約800°C加熱透明導(dǎo)電氧化物堆疊件。對(duì)透明導(dǎo)電氧化物堆疊件進(jìn)行退火的步驟可包括在大約500°C至大約700°C加熱透明導(dǎo)電氧化物堆疊件。對(duì)透明導(dǎo)電氧化物堆疊件進(jìn)行退火的步驟可包括將透明導(dǎo)電氧化物堆疊件加熱大約10分鐘至大約25分鐘。對(duì)透明導(dǎo)電氧化物堆疊件進(jìn)行退火的步驟可包括將透明導(dǎo)電氧化物堆疊件加熱大約15分鐘至大約20分鐘。鄰近于阻擋層沉積透明導(dǎo)電氧化物層的步驟可包括鄰近于多個(gè)阻擋層沉積透明導(dǎo)電氧化物層。在一方面，一種用于制造濺射靶的方法可包括將鎘和錫分布在基本上整個(gè)靶中?？蓪⑺霭袠?gòu)造成將原子從其中驅(qū)出或從其中噴射原子，以在基底上形成透明導(dǎo)電氧化物堆疊件。該形成步驟可包括鄰近于阻擋層沉積透明導(dǎo)電氧化物層。阻擋層可包括含硅材料。將鎘和錫分布在基本上整個(gè)靶中的步驟可包括按化學(xué)計(jì)量來(lái)分布鎘和錫。該方法可包括將鎘和錫放在鑄型中。該鑄型可被構(gòu)造成將靶鑄成管形。將鎘和錫分布在基本上整個(gè)靶中的步驟可包括形成包括鎘的片。將鎘和錫分布在基本上整個(gè)靶中的步驟可包括形成包括錫的片。將鎘和錫分布在基本上整個(gè)靶中的步驟可包括連接這兩片以形成靶?？赏ㄟ^(guò)鑄造形成每片?？蓪⑦@兩片成形為套管?？赏ㄟ^(guò)焊接來(lái)連接這兩片。將鎘和錫分布在基本上整個(gè)靶中的步驟可包括使鎘粉和錫粉固結(jié)以形成靶。使鎘粉和錫粉固結(jié)的步驟可包括按壓鎘粉和錫粉。按壓鎘粉和錫粉的步驟可包括對(duì)鎘粉和錫粉進(jìn)行等靜壓制。將鎘和錫分布在基本上整個(gè)靶中的步驟可包括鄰近于基體設(shè)置包括鎘和錫的線。鄰近于基體設(shè)置包括鎘和錫的線的步驟可包括用所述線纏繞基體?；w可以包括管。該方法可包括按壓所述線。按壓所述線的步驟可包括對(duì)所述線進(jìn)行等靜壓制。將鎘和錫分布在基本上整個(gè)靶中的步驟可包括將鎘和錫噴射到基體上。將鎘和錫噴射到基體上的步驟可包括熱噴射鎘和錫。參照?qǐng)D1，光伏器件10可包括鄰近于阻擋層110沉積的透明導(dǎo)電氧化物層120，阻擋層110可包括上述阻擋材料中的任一種，例如氮化硅。透明導(dǎo)電氧化物層120可包括錫酸鎘，并可鄰近于基底100沉積，使得阻擋層110位于透明導(dǎo)電氧化物層120與基底100之間。阻擋層110可防止鈉從鈉鈣玻璃基底100擴(kuò)散到透明導(dǎo)電氧化物層120中?？赏ㄟ^(guò)任何已知的沉積技術(shù)來(lái)沉積阻擋層110，所述沉積技術(shù)包括濺射和任何合適的化學(xué)氣相沉積 (CVD)工藝，例如LPCVD、APCVD、PECVD或熱CVD。阻擋層(或多個(gè)阻擋層)可以具有任何合適的厚度，包括大約IA至大約5000A。基底100可包括任何合適的材料，包括玻璃，例如鈉鈣玻璃。繼續(xù)參照?qǐng)DI，透明導(dǎo)電氧化物層120和阻擋層110可以是透明導(dǎo)電氧化物堆疊件140的部分，透明導(dǎo)電氧化物堆疊件140還可包括緩沖層130。緩沖層130鄰近于透明導(dǎo)電氧化物層120，其可以提供后續(xù)的層可以沉積到其上的表面。可使用任何合適的沉積技術(shù)(包括濺射)沉積緩沖層130，緩沖層130可包括任何合適的材料，例如氧化鋅錫、氧化錫、氧化鋅和氧化鋅鎂。透明導(dǎo)電氧化物堆疊件140可形成在基底100上?？蛇x擇地，可以獲得這樣的基底100，該基底100具有預(yù)裝在頂部上的透明導(dǎo)電氧化物堆疊件140，以允許將器件層沉積在其上。在一個(gè)示例中，透明導(dǎo)電氧化物層120可包括通過(guò)將靶材濺射到基底上而創(chuàng)建的錫酸鎘膜，并可包含化學(xué)計(jì)量的金屬氧化物，例如氧化錫和氧化鎘。可以在基本上沒(méi)有會(huì)與存在的金屬氧化物反應(yīng)的雜質(zhì)的氧中進(jìn)行所述濺射。在反應(yīng)性濺射過(guò)程中，最佳的氧濃度可以是例如56% _58%?？梢栽谑覝叵聢?zhí)行所述濺射。濺射工藝可包括將材料(例如原子)從金屬靶(鎘靶、錫靶或既包括鎘又包括錫的靶)驅(qū)出，或者從金屬靶(鎘靶、錫靶或既包括鎘又包括錫的靶)噴射材料(例如原子)。靶可以是管或板。當(dāng)通過(guò)濺射進(jìn)行沉積時(shí)，透明導(dǎo)電層是基本上非晶的。本領(lǐng)域技術(shù)人員清楚的是，用較薄的膜獲得較高的透射率，用較厚的膜獲得較低的薄層電阻率。申請(qǐng)人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)改變膜中的金屬氧化物的濃度帶來(lái)了最大的載流子濃度和最小的膜電阻率，并因此帶來(lái)提高的導(dǎo)電率。在一個(gè)示例中，濺射靶可包括以大于2. 15 I，大于2. 2 I，大于2. 4 1，小于2.6 I或小于3 I的重量比基本均勻地分布在整個(gè)靶中的鎘和錫。濺射靶可以是利用任何合適的濺射工具、機(jī)器、設(shè)備或系統(tǒng)通過(guò)任何工藝并按任何適于使用的形狀、組成或結(jié)構(gòu)而制造、形成和/或成形的鎘和錫?？赏ㄟ^(guò)鑄造冶金來(lái)制造濺射靶?？梢杂涉k、由錫或由鎘和錫來(lái)制造濺射靶。鎘和錫在同一靶中可以按照化學(xué)計(jì)量的合適的量存在?？梢砸匀魏魏线m的形狀將濺射靶制造成單片。濺射靶可以是管?？赏ㄟ^(guò)將金屬材料鑄造成任何合適的形狀(例如管)來(lái)制造濺射靶。可以由不止一片來(lái)制造濺射靶。可以由不止一片金屬(例如，一片鎘和一片錫)來(lái)制造濺射靶?？梢园凑杖魏魏线m的形狀(例如，套管)制造鎘和錫，并且可以按照任何合適的方式或結(jié)構(gòu)接合或連接鎘和錫。例如，可將一片鎘和一片錫焊接在一起來(lái)形成濺射靶。一個(gè)套管可以位于另一個(gè)套管內(nèi)?？梢酝ㄟ^(guò)粉末冶金來(lái)制造濺射靶?？梢酝ㄟ^(guò)使金屬粉末(例如，鎘或錫粉末)固結(jié)而形成靶來(lái)形成濺射靶?？梢园凑杖魏魏线m的工藝(例如，諸如等靜壓制的按壓)并按照任何合適的形狀使金屬粉末固結(jié)。固結(jié)可以在任何合適的溫度下進(jìn)行?？梢杂砂ú恢挂环N金屬粉末(例如，鎘和錫)的金屬粉末形成濺射靶。不止一種金屬粉末可以以化學(xué)計(jì)量的合適的量存在。 可以通過(guò)鄰近于基體設(shè)置包括靶材的線來(lái)制造濺射靶。例如，可用包括靶材的線纏繞基體管。所述線可包括以化學(xué)計(jì)量的合適的量存在的多種金屬，例如鎘和錫?？捎蓪⒉槐粸R射的材料形成基體管?？梢园磯核鼍€(例如，通過(guò)等靜壓制)?？梢酝ㄟ^(guò)將靶材噴射到基體上來(lái)制造濺射靶。可以通過(guò)任何合適的噴射工藝(包括熱噴射和等離子體噴射)來(lái)噴射金屬靶材。金屬靶材可包括以化學(xué)計(jì)量的合適的量存在的多種金屬，例如鎘和錫。在其上噴射金屬靶材的基體可以是管。參照?qǐng)DI和圖2，可以對(duì)圖I的透明導(dǎo)電氧化物堆疊件140進(jìn)行退火，以形成經(jīng)退火的透明導(dǎo)電氧化物堆疊件200?？梢栽谌魏魏线m的條件下進(jìn)行退火?？梢栽谌魏魏线m的壓力下對(duì)透明導(dǎo)電氧化物堆疊件140進(jìn)行退火。例如，可以在減壓(低于大氣壓的壓力)下或在基本上真空的條件下對(duì)透明導(dǎo)電氧化物堆疊件140進(jìn)行退火。可以在任何合適的溫度或溫度范圍對(duì)透明導(dǎo)電氧化物堆疊件140進(jìn)行退火。例如，可以在大約400°C至大約800°C對(duì)透明導(dǎo)電氧化物堆疊件140進(jìn)行退火。可以在大約500°C至大約7000C對(duì)透明導(dǎo)電氧化物堆疊件140進(jìn)行退火。可以在為了控制退火的方面而選擇的氣體(例如，鋅)的存在下進(jìn)行退火?？梢詫?duì)透明導(dǎo)電氧化物堆疊件140退火任何合適的時(shí)間段。例如，可以對(duì)透明導(dǎo)電氧化物堆疊件140退火大約10分鐘至大約25分鐘?？梢詫?duì)透明導(dǎo)電氧化物堆疊件140退火大約15分鐘至大約20分鐘。對(duì)圖I的透明導(dǎo)電氧化物堆疊件140進(jìn)行退火可以提供圖2的經(jīng)退火的透明導(dǎo)電氧化物堆疊件200。參照?qǐng)D3，鄰近于經(jīng)退火的透明導(dǎo)電氧化物堆疊件200可以形成半導(dǎo)體雙層300。半導(dǎo)體雙層300可形成在經(jīng)退火的透明導(dǎo)電氧化物堆疊件200上。半導(dǎo)體雙層300可包括半導(dǎo)體窗口層310和半導(dǎo)體吸收層320。半導(dǎo)體雙層300的半導(dǎo)體窗口層310可鄰近于經(jīng)退火的透明導(dǎo)電氧化物堆疊件200而沉積。半導(dǎo)體窗口層310可包括任何合適的窗口材料(例如，硫化鎘)，并可以通過(guò)任何合適的沉積方法(例如，氣相傳輸沉積)來(lái)形成。半導(dǎo)體吸收層320可以鄰近于半導(dǎo)體窗口層310而沉積。半導(dǎo)體吸收層320可以沉積在半導(dǎo)體窗口層310上。半導(dǎo)體吸收層320可以是任何合適的吸收材料(例如，碲化鎘)，并可以通過(guò)任何合適的方法(例如，氣相傳輸沉積)來(lái)形成。參照?qǐng)D4，鄰近于半導(dǎo)體吸收層320可以沉積背接觸件400。背接觸件400可以鄰近于半導(dǎo)體雙層300而沉積。背接觸件400可以包括任何合適的材料，包括金屬。鄰近于背接觸件400可以設(shè)置背支撐件410。在一個(gè)實(shí)驗(yàn)中，測(cè)試具有氮化硅和二氧化硅阻擋件的器件結(jié)構(gòu)的效率。將錫酸鎘層沉積到氮化硅或二氧化硅層上。采用500V至620V的工藝電壓將氧化錫緩沖層沉積到錫酸鎘上以形成多個(gè)堆疊件。在600°C對(duì)一半堆疊件退火大約17分鐘。然后將硫化鎘和碲化鎘層沉積到兩組堆疊件上。將這些器件結(jié)構(gòu)與包括硫化鎘-碲化鎘雙層的傳統(tǒng)的沒(méi)有濺射氮化硅或二氧化硅層的透明導(dǎo)電氧化物包覆的基底進(jìn)行比較。具有氮化硅阻擋件和低壓緩沖件的經(jīng)退火的堆疊件顯示出10% -12%之間的效率，這與傳統(tǒng)器件所示出的效率相當(dāng)。結(jié)果還顯示出，對(duì)于形成有氮化硅阻擋層的器件，硫化鎘分布是連續(xù)的、不間斷的且均勻的。在另一實(shí)驗(yàn)中，相對(duì)于傳統(tǒng)器件，測(cè)試各種阻擋材料的鈉含量和點(diǎn)電池效率。使用二氧化硅、氧化錫(IV)、氧化錫(IV) +二氧化硅以及氮化硅阻擋層形成堆疊件。使用二次離子質(zhì)譜(SIMS)來(lái)分析所得的碲化鎘器件中的鈉含量。在氮化硅堆疊件中，鈉含量最低。這些堆疊件還顯示出高的效率，處于12%范圍，這再次與傳統(tǒng)器件所示出的效率相當(dāng)。結(jié)果還表明，當(dāng)鈉含量降低時(shí)，點(diǎn)電池效率提高，這說(shuō)明鈉對(duì)器件性能具有不利的影響。 在另一實(shí)驗(yàn)中，在各種基底材料上形成堆疊件并測(cè)試堆疊件。結(jié)果表明，形成在無(wú)鈉玻璃上的堆疊件顯示出高效率，這很可能是由低的鈉擴(kuò)散導(dǎo)致的。形成在無(wú)鈉玻璃上而沒(méi)有鈉阻擋件的堆疊件是效率最高的，具有約12%的效率，這很可能是因?yàn)闆](méi)有阻擋層的吸收。然而，形成在鈉鈣玻璃上并具有氮化硅阻擋件的堆疊件顯示出相當(dāng)?shù)男?，處?1%范圍。結(jié)果還表明，開(kāi)路電壓的值(800V以上)、填充因子的值(65% -70% )和短路電阻的值越高，短路電流密度的值和開(kāi)路電阻的值出歐姆/平方-8歐姆/平方)越低。實(shí)驗(yàn)還表明，鈉含量增大負(fù)面地影響器件效率。在另一實(shí)驗(yàn)中，分析氯化鎘處理的影響。使用傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形成堆疊件，使用無(wú)鈉玻璃基底、陳化的鈉鈣玻璃基底和具有錫面的鈉鈣玻璃基底形成其他堆疊件，一些具有氮化硅阻擋層，一些沒(méi)有氮化硅阻擋層。用氯化鎘處理一部分堆疊件。結(jié)果表明，對(duì)于形成在鈉鈣玻璃上的堆疊件，氯化鎘處理具有使鈉含量增大到40倍的影響。該增大的鈉含量導(dǎo)致降低的效率一小于10%。通過(guò)舉例說(shuō)明的方式提供了上述實(shí)施例。應(yīng)當(dāng)理解的是，上面提供的示例可以在某些方面改變，而仍落在權(quán)利要求書(shū)的范圍內(nèi)。應(yīng)當(dāng)理解的是，雖然已經(jīng)參照上面的優(yōu)選實(shí)施例描述了本發(fā)明，但是其他實(shí)施例在權(quán)利要求書(shū)的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種光伏器件，所述光伏器件包括 透明導(dǎo)電氧化物層，鄰近于基底，透明導(dǎo)電氧化物層包括錫酸鎘； 阻擋層，位于基底與透明導(dǎo)電氧化物層之間，阻擋層包括含硅材料； 半導(dǎo)體雙層，鄰近于透明導(dǎo)電氧化物層，半導(dǎo)體雙層包括鄰近于半導(dǎo)體窗口層的半導(dǎo)體吸收層；以及 背接觸件，鄰近于半導(dǎo)體雙層。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的光伏器件，其中，含硅材料是氮化硅。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的光伏器件，其中，含硅材料是氮化硅、鋁摻雜的氮化硅、氧化硅、鋁摻雜的氧化硅、硼摻雜的氮化硅、磷摻雜的氮化硅、氧氮化硅或者氧化錫。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的光伏器件，其中，阻擋材料包括多個(gè)層，每個(gè)層選自于由氮化硅、鋁摻雜的氮化硅、氧化硅、鋁摻雜的氧化硅、硼摻雜的氮化硅、磷摻雜的氮化硅、氧氮化硅和氧化錫組成的組，所述多個(gè)層中的一個(gè)層具有與所述多個(gè)層中的另一層的化學(xué)組成不同的化學(xué)組成。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的光伏器件，其中，基底包括玻璃。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的光伏器件，其中，所述玻璃包括鈉鈣玻璃。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的光伏器件，其中，半導(dǎo)體吸收層包括碲化鎘層。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的光伏器件，其中，半導(dǎo)體窗口層包括硫化鎘層。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的光伏器件，所述光伏器件還包括位于透明導(dǎo)電氧化物層與半導(dǎo)體雙層之間的緩沖層。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的光伏器件，其中，緩沖層選自于由氧化鋅錫、氧化錫、氧化鋅和氧化鋅鎂組成的組。
11.根據(jù)權(quán)利要求I所述的光伏器件，其中，阻擋層具有大約IA至大約5000A的厚度。
12.根據(jù)權(quán)利要求I所述的光伏器件，其中，所述阻擋層包括多個(gè)阻擋層。
13.一種多層基底，所述多層基底包括 透明導(dǎo)電氧化物層，鄰近于第一基底，透明導(dǎo)電氧化物層包括錫酸鎘； 阻擋層，位于第一基底與透明導(dǎo)電氧化物層之間，阻擋層包括含硅材料。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的多層基底，其中，含硅材料是氮化硅。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的多層基底,其中，含娃材料是氮化娃、招摻雜的氮化娃、氧化硅、鋁摻雜的氧化硅、硼摻雜的氮化硅、磷摻雜的氮化硅、氧氮化硅或者氧化錫。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的多層基底，其中，阻擋材料包括多個(gè)層，每個(gè)層選自于由氮化硅、鋁摻雜的氮化硅、氧化硅、鋁摻雜的氧化硅、硼摻雜的氮化硅、磷摻雜的氮化硅、氧氮化硅和氧化錫組成的組，所述多個(gè)層中的一個(gè)層具有與所述多個(gè)層中的另一層的化學(xué)組成不同的化學(xué)組成。
17.根據(jù)權(quán)利要求13所述的多層基底，其中，第一基底包括玻璃。
18.根據(jù)權(quán)利要求13所述的多層基底，其中，所述玻璃包括鈉鈣玻璃。
19.根據(jù)權(quán)利要求13所述的多層基底，所述多層基底還包括鄰近于透明導(dǎo)電氧化物層的緩沖層。
20.根據(jù)權(quán)利要求13所述的多層基底，其中，緩沖層選自于由氧化鋅錫、氧化錫、氧化鋅和氧化鋅鎂組成的組。
21.根據(jù)權(quán)利要求13所述的多層基底，其中，阻擋層具有大約IA至大約5000A的厚度。
22.根據(jù)權(quán)利要求13所述的多層基底，其中，所述阻擋層包括多個(gè)阻擋層。
23.一種用于制造光伏器件的方法，所述方法包括下述步驟 在基底上形成透明導(dǎo)電氧化物堆疊件，其中，在基底上形成透明導(dǎo)電氧化物堆疊件的步驟包括鄰近于阻擋層沉積透明導(dǎo)電氧化物層，阻擋層包括含硅材料； 鄰近于透明導(dǎo)電氧化物堆疊件沉積半導(dǎo)體窗口層；以及 鄰近于半導(dǎo)體窗口層沉積半導(dǎo)體吸收層。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，所述方法還包括使用化學(xué)氣相沉積工藝在基底上沉積阻擋層。
25.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中，鄰近于阻擋層沉積透明導(dǎo)電氧化物層的步驟包括將錫酸鎘濺射到氮化硅上。
26.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中，鄰近于基底沉積透明導(dǎo)電氧化物堆疊件的步驟包括將錫酸鎘設(shè)置到玻璃上。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，其中，將錫酸鎘設(shè)置到玻璃上的步驟包括將錫酸鎘設(shè)置到鈉鈣玻璃上。
28.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中，形成透明導(dǎo)電氧化物堆疊件的步驟還包括鄰近于透明導(dǎo)電氧化物層沉積緩沖層。
29.根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，所述方法還包括對(duì)透明導(dǎo)電氧化物堆疊件進(jìn)行退火。
30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的方法，其中，對(duì)透明導(dǎo)電氧化物堆疊件進(jìn)行退火的步驟包括在減壓下加熱透明導(dǎo)電氧化物堆疊件。
31.根據(jù)權(quán)利要求29所述的方法，其中，對(duì)透明導(dǎo)電氧化物堆疊件進(jìn)行退火的步驟包括在大約400°C至大約800°C加熱透明導(dǎo)電氧化物堆疊件。
32.根據(jù)權(quán)利要求29所述的方法，其中，對(duì)透明導(dǎo)電氧化物堆疊件進(jìn)行退火的步驟包括將透明導(dǎo)電氧化物堆疊件加熱大約10分鐘至大約25分鐘。
33.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中，鄰近于透明導(dǎo)電氧化物堆疊件沉積半導(dǎo)體窗口層的步驟包括將硫化鎘層設(shè)置到透明導(dǎo)電氧化物堆疊件上。
34.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中，鄰近于透明導(dǎo)電氧化物堆疊件沉積半導(dǎo)體窗口層的步驟包括輸送蒸汽。
35.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中，鄰近于半導(dǎo)體窗口層沉積半導(dǎo)體吸收層的步驟包括在基底上設(shè)置碲化鎘層。
36.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中，鄰近于半導(dǎo)體窗口層沉積半導(dǎo)體吸收層的步驟包括輸送蒸汽。
37.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中，鄰近于阻擋層沉積透明導(dǎo)電氧化物層的步驟包括鄰近于多個(gè)阻擋層沉積透明導(dǎo)電氧化物層。
38.一種用于制造多層基底的方法，所述方法包括下述步驟 在第一基底上形成透明導(dǎo)電氧化物堆疊件，其中，在第一基底上形成透明導(dǎo)電氧化物堆疊件的步驟包括鄰近于阻擋層沉積透明導(dǎo)電氧化物層，阻擋層包括含硅材料。
39.根據(jù)權(quán)利要求38所述的方法，所述方法還包括使用化學(xué)氣相沉積工藝在第一基底上沉積阻擋層。
40.根據(jù)權(quán)利要求38所述的方法，其中，鄰近于阻擋層沉積透明導(dǎo)電氧化物層的步驟包括將錫酸鎘濺射到氮化硅上。
41.根據(jù)權(quán)利要求38所述的方法，其中，鄰近于第一基底沉積透明導(dǎo)電氧化物堆疊件的步驟包括將錫酸鎘設(shè)置到玻璃上。
42.根據(jù)權(quán)利要求41所述的方法，其中，將錫酸鎘設(shè)置到玻璃上的步驟包括將錫酸鎘設(shè)置到鈉鈣玻璃上。
43.根據(jù)權(quán)利要求38所述的方法，其中，形成透明導(dǎo)電氧化物堆疊件的步驟還包括鄰近于透明導(dǎo)電氧化物層沉積緩沖層。
44.根據(jù)權(quán)利要求38所述的方法，所述方法還包括對(duì)透明導(dǎo)電氧化物堆疊件進(jìn)行退火。
45.根據(jù)權(quán)利要求44所述的方法，其中，對(duì)透明導(dǎo)電氧化物堆疊件進(jìn)行退火的步驟包括在減壓下加熱透明導(dǎo)電氧化物堆疊件。
46.根據(jù)權(quán)利要求44所述的方法，其中，對(duì)透明導(dǎo)電氧化物堆疊件進(jìn)行退火的步驟包括在大約400°C至大約800°C加熱透明導(dǎo)電氧化物堆疊件。
47.根據(jù)權(quán)利要求44所述的方法，其中，對(duì)透明導(dǎo)電氧化物堆疊件進(jìn)行退火的步驟包括將透明導(dǎo)電氧化物堆疊件加熱大約10分鐘至大約25分鐘。
48.根據(jù)權(quán)利要求38所述的方法，其中，鄰近于阻擋層沉積透明導(dǎo)電氧化物層的步驟包括鄰近于多個(gè)阻擋層沉積透明導(dǎo)電氧化物層。
49.一種用于制造濺射靶的方法，所述方法包括將鎘和錫分布在基本上整個(gè)濺射靶中，其中，將濺射靶構(gòu)造成將原子從其中驅(qū)出或從其中噴射原子以在基底上形成透明導(dǎo)電氧化物堆疊件， 其中，形成透明導(dǎo)電氧化物堆疊件的步驟包括鄰近于阻擋層沉積透明導(dǎo)電氧化物層，阻擋層包括含娃材料。
50.根據(jù)權(quán)利要求49所述的方法，其中，將鎘和錫分布在基本上整個(gè)濺射靶中的步驟包括按化學(xué)計(jì)量來(lái)分布鎘和錫。
51.根據(jù)權(quán)利要求50所述的方法，所述方法還包括將鎘和錫放在鑄型中的步驟。
52.根據(jù)權(quán)利要求51所述的方法，其中，鑄型被構(gòu)造成將濺射靶鑄成管形。
53.根據(jù)權(quán)利要求49所述的方法，其中，將鎘和錫分布在基本上整個(gè)濺射靶中的步驟包括形成包括鎘的片，形成包括錫的片，并連接包括鎘的片和包括錫的片以形成濺射靶。
54.根據(jù)權(quán)利要求53所述的方法，其中，通過(guò)鑄造形成包括鎘的片和包括錫的片中的每片。
55.根據(jù)權(quán)利要求53所述的方法，其中，將包括鎘的片和包括錫的片成形為套管。
56.根據(jù)權(quán)利要求53所述的方法，其中，通過(guò)焊接來(lái)連接包括鎘的片和包括錫的片。
57.根據(jù)權(quán)利要求49所述的方法，其中，將鎘和錫分布在基本上整個(gè)濺射靶中的步驟包括使鎘粉和錫粉固結(jié)以形成濺射靶。
58.根據(jù)權(quán)利要求57所述的方法，其中，使鎘粉和錫粉固結(jié)的步驟包括按壓鎘粉和錫粉。
59.根據(jù)權(quán)利要求58所述的方法，其中，按壓鎘粉和錫粉的步驟包括對(duì)鎘粉和錫粉進(jìn)行等靜壓制。
60.根據(jù)權(quán)利要求49所述的方法，其中，將鎘和錫分布在基本上整個(gè)濺射靶中的步驟包括鄰近于基體設(shè)置包括鎘和錫的線。
61.根據(jù)權(quán)利要求60所述的方法，其中，鄰近于基體設(shè)置包括鎘和錫的線的步驟包括用所述線纏繞基體。
62.根據(jù)權(quán)利要求61所述的方法，其中，所述基體包括管。
63.根據(jù)權(quán)利要求60所述的方法，所述方法還包括按壓所述線的步驟。
64.根據(jù)權(quán)利要求63所述的方法，其中，按壓所述線的步驟包括對(duì)所述線進(jìn)行等靜壓制。
65.根據(jù)權(quán)利要求49所述的方法，其中，將鎘和錫分布在基本上整個(gè)濺射靶中的步驟包括將鎘和錫噴射到基體上。
66.根據(jù)權(quán)利要求65所述的方法，其中，將鎘和錫噴射到基體上的步驟包括熱噴射鎘和錫。
全文摘要
一種光伏器件可包括阻擋層和鄰近于基底的透明導(dǎo)電氧化物層，阻擋層可包括含硅材料。
文檔編號(hào)H01L31/0264GK102804391SQ201080032601
公開(kāi)日2012年11月28日 申請(qǐng)日期2010年5月12日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月18日
發(fā)明者斯科特·米爾斯, 戴爾·羅伯茨, 趙志波, 楊宇 申請(qǐng)人:第一太陽(yáng)能有限公司