專利名稱：對碲化鎘光伏器件進(jìn)行退火的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光伏器件和生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
光伏器件可以包括沉積在基底上方的半導(dǎo)體材料，例如，第一層作為窗口層，第二層作為吸收層。半導(dǎo)體窗口層可以允許太陽輻射穿透至諸如碲化鎘層的吸收層，吸收層將太陽能轉(zhuǎn)換為電。光伏器件也可以包含一個(gè)或多個(gè)透明導(dǎo)電氧化物層，所述一個(gè)或多個(gè)透明導(dǎo)電氧化物層也通常為電荷的導(dǎo)體。


圖I是具有多層的光伏器件的示意圖。圖2是具有多層的光伏器件的示意圖。
具體實(shí)施例方式一種制造光伏器件的方法可以包括在基底上形成硫化鋅鎘層；在硫化鋅鎘層上沉積碲化鎘層；使氯化鎘與碲化鎘層接觸；對一層或多層進(jìn)行退火，其中，所述一層或多層至少包括碲化鎘層。所述方法可以具有各種可選特征。例如，所述退火可以包括在高于大約380°C加熱至少碲化鎘層。所述退火可以包括在大約400°C至大約600°C的范圍內(nèi)加熱至少碲化鎘層。所述退火可以包括在大約410°C至大約500°C的范圍內(nèi)加熱至少碲化鎘層。所述退火可以包括在高于大約40(TC加熱至少碲化鎘層。所述退火可以包括在低于大約60(TC加熱至少碲化鎘層。所述退火可以包括加熱至少碲化鎘層大約5分鐘至大約60分鐘。所述退火可以包括加熱至少碲化鎘層大約10分鐘至大約50分鐘。所述退火可以包括加熱至少碲化鎘層大約20分鐘至大約30分鐘。所述基底可以包括位于鈉鈣玻璃上的透明導(dǎo)電氧化物堆疊件，所述透明導(dǎo)電氧化物堆疊件包括一個(gè)或多個(gè)阻擋層、位于所述一個(gè)或多個(gè)阻擋層上的透明導(dǎo)電氧化物層以及位于透明導(dǎo)電氧化物層上的緩沖層。所述接觸可以包括物理氣相沉積。所述接觸可以在真空下進(jìn)行。一種光伏器件可以包括位于硫化鋅鎘層上的碲化鎘層，其中，所述碲化鎘層與氯化鎘至少部分接觸。硫化鋅鎘層可以具有大約20%至大約40%的鋅。所述光伏器件可以包括位于硫化鋅鎘層和碲化鎘層之間的碲化鋅鎘層。所述碲化鋅鎘層可以具有大約2%至大約10%的鋅含量。所述碲化鋅鎘層可以具有大約4%至大約8%的鋅含量。所述碲化鋅鎘層可以具有大約5%至大約6%的范圍內(nèi)的鋅含量。所述光伏器件可以包括位于基底上的透明導(dǎo)電氧化物堆疊件，所述透明導(dǎo)電氧化物堆疊件包括一個(gè)或多個(gè)阻擋層、位于所述一個(gè)或多個(gè)阻擋層上的透明導(dǎo)電氧化物層以及位于透明導(dǎo)電氧化物層上的緩沖層，其中，所述硫化鋅鎘層位于所述透明導(dǎo)電氧化物堆疊件上。光伏器件可以包括與基底相鄰的透明導(dǎo)電氧化物層以及半導(dǎo)體材料的多層。所述半導(dǎo)體材料的多層可以包括雙層，所述雙層可以包括η型半導(dǎo)體窗口層和ρ型半導(dǎo)體吸收層。η型窗口層和ρ型吸收層可以設(shè)置為彼此接觸，以產(chǎn)生電場。當(dāng)光子與η型窗口層接觸時(shí)，光子可以釋放電子-空穴對，將電子發(fā)送到η側(cè)并且將空穴發(fā)送到ρ側(cè)。電子可以經(jīng)由外部電流通路流回P側(cè)。得到的電子流提供電流，該電流與電場產(chǎn)生的電壓結(jié)合，從而產(chǎn)生功率。結(jié)果是將光子能轉(zhuǎn)換為電能。為了保持并提高器件性能，除了半導(dǎo)體窗口層和吸收層之外，可以在基底上方設(shè)置多個(gè)層。光伏器件可以形成在光學(xué)透明的基底(例如，玻璃)上。因?yàn)椴ＡР粚?dǎo)電，所以可以在基底和半導(dǎo)體雙層之間沉積透明導(dǎo)電氧化物(TCO)層。緩沖層可以沉積在TCO層和半導(dǎo)體窗口層之間。另外，在基底和TCO層之間可以包括阻擋層，以減少鈉或其它污染物從基底到半導(dǎo)體層的擴(kuò)散，這種擴(kuò)散會導(dǎo)致劣化和分層?？梢詫⒘蚧\鎘沉積在TCO堆疊件上，以作為窗口層。已經(jīng)證明的是，由于在吸收層的氯化鎘退火過程中硫化鋅鎘能夠耐受高的退火溫度，所以硫化鋅鎘比硫化鎘更耐用，這樣可以改善碲化鎘中的結(jié)晶質(zhì)量和傳輸性質(zhì)。過高的溫度會導(dǎo)致傳統(tǒng)的硫化鎘/碲化鎘結(jié)構(gòu)中的相互擴(kuò)散，從而干擾硫化鎘層的一致性?？梢圆捎萌魏魏线m的技術(shù)沉積硫化鋅鎘，所述任何合適的技術(shù)包括于2009年7月13日提交的序列號為61/225，013的臨時(shí)美國專利申請中描述的任何技術(shù)，該申請的全部內(nèi)容通過引用被包含于此。參照圖1，碲化鎘層130可以沉積在硫化鋅鎘層120上?？梢允褂冒庀鄠鬏敵练e的任何合適的方式沉積碲化鎘層130。硫化鋅鎘層120可以沉積在透明導(dǎo)電氧化物堆疊件110上?？梢岳萌魏魏线m的工藝沉積或形成硫化鋅鎘層120。透明導(dǎo)電氧化物堆疊件110可以沉積在基底100上，基底100可以包括例如鈉鈣玻璃之類的玻璃的任何合適的材料。在沉積之后，器件層可以經(jīng)歷氯化鎘處理，從而增大晶粒尺寸并且提高器件效率。參照圖2，通過示例的方式，氯化鎘200可以接觸碲化鎘層130?？梢允褂冒ɡ缥锢須庀喑练e的任何合適的方式來接觸氯化鎘200。可以在例如任何合適的壓力下(例如，在減壓下或真空下)的任何合適的條件下來接觸氯化鎘200。氯化鎘200可以為氣體?？梢栽谕嘶鸩襟E之后進(jìn)行氯化鎘處理，或者可以在沉積一個(gè)或多個(gè)器件層之后立刻進(jìn)行氯化鎘處理，可以在高溫下或者不在高溫下進(jìn)行氯化鎘處理。在沉積氯化鎘200之后，可以在比通 常用于不包括硫化鋅鎘的器件的溫度高的溫度下對器件層進(jìn)行退火(第一次時(shí)間或第二時(shí)間)。例如，在高于大約380°C的溫度下加熱碲化鎘層130和硫化鋅鎘層120，例如，在大約400°C至大約800°C、大約500°C至大約700°C、大約550°C至大約650°C的范圍、高于大約400°C或低于大約600°C加熱碲化鎘層130和硫化鋅鎘層120。利用這里公開的方法制造的光伏器件在暴露于太陽時(shí)可以比傳統(tǒng)器件產(chǎn)生更高的效率(大約10%至大約15%，例如大約12%至大約14% )。在沉積和退火之后，可以將背接觸金屬沉積在碲化鎘層上?？梢詫⒈持渭练e到背接觸金屬上。背支撐件可以包括任何合適的材料，所述任何合適的材料包括例如鈉鈣玻璃之類的玻璃。
利用這里公開的方法制造的光伏器件/模塊可以包含在一個(gè)或多個(gè)光伏陣列中。所述陣列可以被包含到用于產(chǎn)生電的各種系統(tǒng)中。例如，可以用一束光照射光伏模塊，以產(chǎn)生光電流?？梢允占怆娏鞑⑶覍⒅绷麟?DC)轉(zhuǎn)換為交流電(AC)，并且將收集的光電流分配到電網(wǎng)?？梢詫⑷魏魏线m波長的光指引至模塊，以產(chǎn)生光電流，所述任何合適波長的光包括例如大于400nm或小于700nm(例如，紫外光)。一個(gè)光伏模塊產(chǎn)生的光電流可以與其它光伏模塊產(chǎn)生的光電流組合。例如，光伏模塊可以為光伏陣列的一部分，來自光伏陣列的總電流可以被利用(harnessed)和被分配。通過示出和示例的方式提供上述實(shí)施例。應(yīng)該理解，上面提供的示例可以在特定方面進(jìn)行改變，并且仍保留在權(quán)利要求的范圍內(nèi)。應(yīng)該理解，盡管已經(jīng)參照上面的優(yōu)選實(shí)施例描述了本發(fā)明，但是其它實(shí)施例也在權(quán)利要求的范圍內(nèi)。權(quán)利要求
1.一種制造光伏器件的方法，所述方法包括 在基底上形成硫化鋒鋪層； 在硫化鋅鎘層上沉積碲化鎘層； 使氯化鎘與碲化鎘層接觸； 對ー層或多層進(jìn)行退火，所述ー層或多層至少包括碲化鎘層。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，所述退火包括在高于大約380°C加熱至少碲化鎘層。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述退火包括在大約400°C至大約600°C的范圍內(nèi)加熱至少碲化鎘層。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述退火包括在大約410°C至大約500°C的范圍內(nèi)加熱至少碲化鎘層。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，所述退火包括在高于大約400°C加熱至少碲化鎘層。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，所述退火包括在低于大約600°C加熱至少碲化鎘層。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，所述退火包括加熱至少碲化鎘層大約5分鐘至大約60分鐘。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，所述退火包括加熱至少碲化鎘層大約10分鐘至大約50分鐘。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，所述退火包括加熱至少碲化鎘層大約20分鐘至大約30分鐘。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，所述基底包括位于鈉鈣玻璃上的透明導(dǎo)電氧化物堆疊件，所述透明導(dǎo)電氧化物堆疊件包括ー個(gè)或多個(gè)阻擋層、位于所述一個(gè)或多個(gè)阻擋層上的透明導(dǎo)電氧化物層以及位于透明導(dǎo)電氧化物層上的緩沖層。
11.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，所述接觸包括物理氣相沉積。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中，所述接觸在真空下進(jìn)行。
13.一種光伏器件，所述光伏器件包括位于硫化鋅鎘層上的碲化鎘層，其中，所述碲化鎘層與氯化鎘至少部分接觸。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的光伏器件，其中，硫化鋅鎘層具有大約20%至大約40%的鋅。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的光伏器件，所述光伏器件還包括位于硫化鋅鎘層和碲化鎘層之間的碲化鋅鎘層。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的光伏器件，其中，所述碲化鋅鎘層具有大約2%至大約10%的鋅含量。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的光伏器件，其中，所述碲化鋅鎘層具有大約4%至大約8%的鋅含量。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的光伏器件，其中，所述碲化鋅鎘層具有大約5%至大約6%范圍內(nèi)的鋅含量。
19.根據(jù)權(quán)利要求13所述的光伏器件，所述光伏器件還包括基底上的透明導(dǎo)電物堆疊件，所述透明導(dǎo)電氧化物堆疊件包括ー個(gè)或多個(gè)阻擋層、位于所述一個(gè)或多個(gè)阻擋層上的 透明導(dǎo)電氧化物層以及位于透明導(dǎo)電氧化物層上的緩沖層，其中，所述硫化鋅鎘層位于所述透明導(dǎo)電氧化物堆疊件上。
全文摘要
一種制造光伏器件的方法可以包括在基底上形成硫化鋅鎘層；在硫化鋅鎘層上沉積碲化鎘層；使氯化鎘與碲化鎘層接觸；對一層或多層進(jìn)行退火，其中，所述一層或多層至少包括碲化鎘層。
文檔編號H01L31/18GK102696118SQ201080046259
公開日2012年9月26日 申請日期2010年10月12日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月13日
發(fā)明者瑞克·C·鮑威爾, 馬克思·格魯克勒爾 申請人:第一太陽能有限公司