化合物吸收件的光伏器件制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明通常涉及光伏器件，更具體地涉及一種制造包括用1-1I1-VI2化合物作為吸收件的光伏器件的方法，和最終生成的光伏器件。
【背景技術(shù)】
[0002]光伏器件(也稱為太陽能電池)吸收陽光并且將光能轉(zhuǎn)化為電能。因此，光伏器件及其制造方法正持續(xù)地發(fā)展以在更薄的設(shè)計下提供更高轉(zhuǎn)換效率。
[0003]薄膜太陽能電池基于沉積在襯底上的一層或多層薄膜光伏材料。光伏材料的膜厚介于幾納米到數(shù)十微米的范圍內(nèi)。這樣的光伏材料的實(shí)例包括碲化鎘(CdTe)、銅銦鎵硒化物(CIGS)和非晶硅(α-Si)。這些材料用作光吸收件。光伏器件可以進(jìn)一步包括其他薄膜，如緩沖層、背面接觸層、和正面接觸層。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為解決現(xiàn)有技術(shù)中的問題，本發(fā)明提供了一種用于形成光伏器件的吸收層的方法，包括:在襯底的之上形成金屬前體層；將含硫前體沉積到所述金屬前體層上；以及在沉積所述含硫前體的步驟之后，將含硒前體沉積到所述金屬前體層上。
[0005]在上述方法中，其中，所述金屬前體層包括選自由第I族元素、第III族元素、它們的合金或任意組合所組成的組中的材料。
[0006]在上述方法中，其中，所述金屬前體層包括選自由第I族元素、第III族元素、它們的合金或任意組合所組成的組中的材料；所述第I族元素選自由Cu和Ag組成的組。
[0007]在上述方法中，其中，所述金屬前體層包括選自由第I族元素、第III族元素、它們的合金或任意組合所組成的組中的材料；所述第III族元素選自由Al、Ga、In和Tl組成的組。
[0008]在上述方法中，其中，所述金屬前體層包括選自由第I族元素、第III族元素、它們的合金或任意組合所組成的組中的材料；所述金屬前體層還包括硒(Se)。
[0009]在上述方法中，其中，在將所述含硫前體沉積到所述金屬前體層上的步驟中:所述含硫前體包括硫化氫或硫元素蒸汽；以及在介于300°C至550°C范圍內(nèi)的第一溫度下沉積所述含硫前體。
[0010]在上述方法中，其中，在低于沉積所述含硫前體的第一溫度的至少一個溫度下，將含硒前體沉積到所述金屬前體層上。
[0011 ] 在上述方法中，其中，在低于沉積所述含硫前體的第一溫度的至少一個溫度下，將含硒前體沉積到所述金屬前體層上；將含硒前體沉積到所述金屬前體層上的步驟包括:在第二溫度下沉積所述含硒前體；以及在不同于所述第二溫度的第三溫度下沉積所述含硒前體。
[0012]在上述方法中，其中，在低于沉積所述含硫前體的第一溫度的至少一個溫度下，將含硒前體沉積到所述金屬前體層上；將含硒前體沉積到所述金屬前體層上的步驟包括:在第二溫度下沉積所述含硒前體；以及在不同于所述第二溫度的第三溫度下沉積所述含硒前體；所述含硒前體包括硒化氫或硒元素蒸汽；所述第二溫度介于25°C至350°C的范圍內(nèi)；以及所述第三溫度介于400°C至600°C的范圍內(nèi)。
[0013]在上述方法中，還包括:在將所述含硒前體沉積到所述金屬前體層上的步驟之后，在惰性氣體中退火所述光伏器件。
[0014]在上述方法中，還包括:在將所述含硒前體沉積到所述金屬前體層上的步驟之后，在惰性氣體中退火所述光伏器件；在介于500°C至800°C范圍內(nèi)的溫度下，在包括氮?dú)饣驓鍤獾亩栊詺怏w中實(shí)施退火。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供了一種用于制造光伏器件的方法，包括:在襯底之上形成背面接觸層；以及在所述襯底之上形成包括吸收材料的吸收層，其中，形成所述吸收層的步驟包括:在襯底之上形成金屬前體層；將含硫前體沉積到所述金屬前體層上；以及在沉積所述含硫前體的步驟之后，將含硒前體沉積到所述金屬前體層上。
[0016]在上述方法中，其中，將所述含硒前體沉積到所述金屬前體層上的步驟包括:在第二溫度下沉積所述含硒前體；以及在不同于所述第二溫度的第三溫度下沉積所述含硒前體。
[0017]在上述方法中，其中，將所述含硒前體沉積到所述金屬前體層上的步驟包括:在第二溫度下沉積所述含硒前體；以及在不同于所述第二溫度的第三溫度下沉積所述含硒前體；所述第二溫度低于所述第一溫度，并且所述第二溫度低于所述第三溫度。
[0018]在上述方法中，其中，將所述含硒前體沉積到所述金屬前體層上的步驟包括:在第二溫度下沉積所述含硒前體；以及在不同于所述第二溫度的第三溫度下沉積所述含硒前體；所述第一溫度介于300°C至550°C的范圍內(nèi)；所述第二溫度介于25°C至350°C的范圍內(nèi)；以及所述第三溫度介于400°C至600°C的范圍內(nèi)。
[0019]在上述方法中，其中，在所述襯底之上形成吸收材料的步驟還包括:在將所述含硒前體沉積到所述金屬前體層上的步驟之后，在惰性氣體中退火所述光伏器件。
[0020]在上述方法中，其中，在所述襯底之上形成吸收材料的步驟還包括:在將所述含硒前體沉積到所述金屬前體層上的步驟之后，在惰性氣體中退火所述光伏器件；在介于500V至800°C范圍內(nèi)的溫度下，在包括氮?dú)饣驓鍤獾亩栊詺怏w中實(shí)施退火。
[0021]根據(jù)本發(fā)明的又一個方面，提供了一種光伏器件，包括:襯底；背面接觸層，設(shè)置在所述襯底的上方；以及吸收層，包括設(shè)置在所述背面接觸層之上的吸收材料，其中，所述吸收層的底面基本不包括硫，并且所述吸收層的上表面上的硫與硒和硫的總量的原子比例介于0.1至1.0的范圍內(nèi)。
[0022]在上述光伏器件中，其中，所述吸收層包括Ga，并且所述上表面的Ga與所述底面的Ga的比例介于25%至100%的范圍內(nèi)。
[0023]在上述光伏器件中，還包括:緩沖層，設(shè)置在所述吸收層的上方；以及正面透明層，設(shè)置在所述緩沖層的上方。
【附圖說明】
[0024]當(dāng)結(jié)合附圖進(jìn)行閱讀時，根據(jù)下面詳細(xì)的描述可以更好地理解本發(fā)明。應(yīng)該強(qiáng)調(diào)的是，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)踐，附圖的各種部件無需按比例繪制。相反，為了說明的目的，各種部件的尺寸可以任意增加或減少。在整篇說明書和全部附圖中，相同的參考數(shù)字表示相同的部件。
[0025]圖1A和圖1B是根據(jù)一些實(shí)施例的在制造過程中的示例性光伏器件的一部分的截面圖。
[0026]圖2A是根據(jù)一些實(shí)施例的示出了制造示例性光伏器件的方法的流程圖。
[0027]圖2B是根據(jù)一些實(shí)施例的示出了形成示例性光伏器件的吸收層的方法的流程圖。
[0028]圖3示出了在一個實(shí)施例中包括硒化和隨后的硫化的形成吸收層的工藝。
[0029]圖4A和圖4B示出了在使用圖3中的工藝之后的分布于吸收層中的硫和第III族原子的最終分布圖。
[0030]圖5示出了根據(jù)一些實(shí)施例的用于形成具有合適的原子分布的吸收層的工藝。
[0031]圖6A和圖6B示出了在使用圖5中的工藝之后的分布于吸收層中的硫和第III族原子的最終分布圖。
【具體實(shí)施方式】
[0032]對于示例性實(shí)施例的描述旨在結(jié)合附圖進(jìn)行閱讀，附圖被認(rèn)為是整個書面描述的一部分。應(yīng)該理解，在說明中的相對關(guān)系術(shù)語，諸如，“下面的”、“上面的”、“水平的”、“垂直的”、“在…上面”、“在…下面”、“向上的”、“向下的”、“頂部”和“底部”以及其派生詞(例如，“水平的” “向下地”、“向上地”等)應(yīng)該解釋為指的是隨后所描述的或在論述過程中視圖所示出的方向。這些相對關(guān)系術(shù)語旨在更容易地描述，并不要求裝置按此特定的方向裝配或操作。除非另有說明，否則這些涉及了連接、耦合等的術(shù)語(諸如“連接的”和“互連的”)指的是彼此直接固定或附接或通過中間結(jié)構(gòu)間接地固定或附接的結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系，以及兩者可以移動或不可以移動的連接或關(guān)系。
[0033]在薄膜光伏器件中，背面接觸層沉積在