專利名稱：包括背面金屬接觸的光伏器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光伏器件和背面金屬接觸。
背景技術(shù)：
在光伏器件的制造過程中，半導(dǎo)體材料的層可以按照一層作為窗口層、第二層作為吸收層的方式應(yīng)用到基底。窗口層可以允許太陽輻射穿過，從而到達(dá)吸收層，光能在吸收層被轉(zhuǎn)換為電能。一些光伏器件可以使用透明薄膜，所述透明薄膜也是電荷的導(dǎo)體。導(dǎo)電薄膜可以包括包含透明導(dǎo)電氧化物(TCO)(例如，氧化錫)的透明導(dǎo)電層。TCO 可以允許光穿過半導(dǎo)體窗口層，從而到達(dá)活性的光吸收材料，并且TCO也可以作為歐姆接觸，以從光吸收材料傳輸光生電荷載流子?？梢栽诎雽?dǎo)體層的后表面上形成背面電極。背面電極可以包含導(dǎo)電材料。

發(fā)明內(nèi)容
總體上來說，一種光伏器件可以包括第一半導(dǎo)體層，所述第一半導(dǎo)體層位于透明導(dǎo)電層上方；第二半導(dǎo)體層，所述第二半導(dǎo)體層位于第一半導(dǎo)體層上方；以及多晶硅背面金屬接觸。所述多晶硅背面金屬接觸可以是具有至少IX IO17CnT3的載流子濃度的P型摻雜的多晶硅。所述多晶硅背面金屬接觸可以是具有至少5X IO19CnT3的載流子濃度的簡并ρ型摻雜的多晶硅。第一半導(dǎo)體層可以包含硫化鎘。第二半導(dǎo)體層可以包含碲化鎘?！N光伏器件可以包括第一半導(dǎo)體層，所述第一半導(dǎo)體層位于透明導(dǎo)電層上方； 第二半導(dǎo)體層，所述第二半導(dǎo)體層位于第一半導(dǎo)體層上方；以及非晶硅背面金屬接觸。所述非晶硅背面金屬接觸可以包含硼摻雜劑。第一半導(dǎo)體層可以包含硫化鎘。第二半導(dǎo)體層可以包含碲化鎘。一種制造光伏器件的方法可以包括沉積第一半導(dǎo)體層，所述第一半導(dǎo)體層包含硫化鎘半導(dǎo)體；在第一半導(dǎo)體層上沉積第二半導(dǎo)體層，所述第二半導(dǎo)體層包含碲化鎘半導(dǎo)體；以及沉積背面金屬接觸，所述背面金屬接觸包含多晶硅。所述多晶硅背面金屬接觸可以是P型摻雜的多晶硅?？梢酝ㄟ^化學(xué)氣相沉積或通過濺射來沉積背面金屬接觸。一種制造光伏器件的方法可以包括沉積第一半導(dǎo)體層，所述第一半導(dǎo)體層包含硫化鎘半導(dǎo)體；在第一半導(dǎo)體層上沉積第二半導(dǎo)體層，所述第二半導(dǎo)體層包含碲化鎘半導(dǎo)體；以及沉積背面金屬接觸，所述背面金屬接觸包含非晶硅。所述非晶硅背面金屬接觸可以包含硼摻雜劑。可以通過化學(xué)氣相沉積或者通過濺射來沉積所述背面金屬接觸。在附圖和下面的描述中闡述了一個或多個實施例的細(xì)節(jié)。其它特征、目的和優(yōu)點通過描述部分和附圖以及權(quán)利要求將是清楚的。


圖1是具有多層的光伏器件的示意圖。圖2是光伏器件中的層的能帶隙的示意圖。
具體實施例方式光伏電池可以包括位于基底的表面上的透明導(dǎo)電層、半導(dǎo)體層和與半導(dǎo)體層接觸的背面金屬層。參照圖1，光伏電池100可以包括第一半導(dǎo)體層102。例如，第一半導(dǎo)體層102可以是硫化鎘。光伏電池100可以包括第二半導(dǎo)體層104。例如，第二半導(dǎo)體層104可以為碲化鎘。光伏電池100可以包括位于第二半導(dǎo)體層104上的背面金屬接觸106。背面金屬接觸106可以為非晶硅或多晶硅。可以在第二半導(dǎo)體層104和背面金屬接觸106之間加入可選的擴(kuò)散阻擋件(未示出)。例如，可以通過低壓化學(xué)氣相沉積、等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積或濺射來沉積背面金屬接觸106。非晶硅電池可以包括具有氮化硅柵極電介質(zhì)/非晶硅半導(dǎo)體界面的多晶硅基太陽能電池。例如，見美國專利第5，273，920號、美國專利第5，281，546號、M. J. Keeves， A.Turner, U.Schubert, P.A.Basore, Μ. Α. Green,20th EU Photovoltaic Solar Energy Conf. ,Barcelona (2005) ρ 1305-1308、P. A. Basore，4th World Conf. Photovoltaic Energy Conversion, Hawaii (2006)ρ 2089-2093，通過引用將這些文獻(xiàn)包含于此。多晶硅(或poly-硅，也被稱作poly-Si或poly)與非晶硅(也被稱作a_Si)之間的區(qū)別在于對于多晶硅，電荷載流子的遷移率可以大若干個數(shù)量級，并且該材料在電場和光誘導(dǎo)應(yīng)力的條件下還顯示出較高的穩(wěn)定性。另一區(qū)別在于非晶硅具有更好的低漏電特性。背面金屬接觸106可以是簡并摻雜的ρ型非晶硅或微晶硅。為了在CdTe吸收層 104中提供有效的電荷分離，背面金屬接觸106可以為ρ++非晶硅或多晶硅。多晶硅可以為用至少IXlO17cnT3的載流子濃度摻雜的ρ型。多晶硅可以為用至少5X IO19CnT3的載流子濃度摻雜的簡并P型。非晶硅可以使用硼摻雜劑。參照圖2，示出了 CdS、CdTe和非晶硅或多晶硅的能帶隙。帶隙決定光伏電池吸收哪部分太陽光譜。通常，因為太陽光譜的較寬部分可被轉(zhuǎn)換為能量，因此較寬的帶隙比窄帶隙優(yōu)選。在圖2中，采用大約Iym的CdTe的層，示出了在CdS和CdTe之間以及在CdTe和多晶硅或非晶硅之間的能帶隙的增加。因為多晶硅或非晶硅的添加看起來增加了帶隙，所以選擇添加多晶硅或非晶硅。普通的光伏電池可以具有多層。所述多層可以包括作為透明導(dǎo)電層的底層、覆蓋層、窗口層、吸收層和頂層?？梢愿鶕?jù)需要，在生產(chǎn)線的不同沉積站，在每站采用單獨的沉積氣體供應(yīng)器以及真空密封的沉積室來沉積每層?；卓梢越?jīng)過滾動傳送器從一個沉積站傳輸?shù)搅硪怀练e站，直到沉積完所有期望的層。頂基底層可以放置在頂層的頂部上，以形成層狀結(jié)構(gòu)，并且完成光伏電池。例如，在美國專利第5，248, 349號、第5，372，646號、第5，470, 397號、第 5，536，333號、第5，945，163號、第6，037，241號和第6，444，043號中描述了制造光伏器件過程中的半導(dǎo)體層的沉積，以上美國專利中的全部內(nèi)容均通過引用被包含。所述沉積可以包括將蒸氣從源傳送到基底，或者在封閉系統(tǒng)內(nèi)的固體的升華。用于制造光伏電池的設(shè)備可以包括傳送器，例如，具有輥子的輥傳送器。其它類型的傳送器是可以的。傳送器將基底傳送到一系列的一個或多個沉積站，用于在基底的暴露表面上沉積材料層。在臨時美國申請第11/692，667號中描述了傳送器，并通過引用將該申請包含于此?？梢约訜岢练e室，以達(dá)到不低于大約450°C并且不高于大約700°C的處理溫度，例如，該溫度可以在450-550°C、550-650°C、570-600°C、600-640°C的范圍內(nèi)，或者可以在大于 4500C并且小于大約700°C的任何其它范圍內(nèi)。沉積室包括連接到沉積蒸氣供應(yīng)器的沉積分布器。分布器可以連接到用于沉積各個層的多個蒸氣供應(yīng)器，或者基底可以移動以經(jīng)過具有其自己的蒸氣分布器和蒸氣供應(yīng)器的多個不同的沉積站。分布器可以為具有變化的噴嘴幾何結(jié)構(gòu)的噴射噴嘴的形式，以便于蒸氣供應(yīng)的均勻分布。例如，窗口層和吸收層可以包括二元半導(dǎo)體，例如II-VI族、III-V或IV族半導(dǎo)體， 例如，ZnO、ZnS、ZnSe, ZnTe, CdO, CdS, CdSe, CdTe, MgO, MgS, MgSe, MgTe, HgO, HgS, HgSe, HgTe, MnO, MnS, MnTe, A1N、A1P、AlAs、AlSb、GaN、GaP, GaAs, GaSb, InN、InP, InAs, InSb、 TlN、TlP、TlAs、TlSb或它們的混合物。窗口層和吸收層的示例是被CdTe層覆蓋的CdS層。 頂層可以覆蓋半導(dǎo)體層。例如，頂層可以包括金屬，例如，鋁、鉬、鉻、鈷、鎳、鈦、鎢或它們的合金。頂層也可以包括金屬氧化物或金屬氮化物或它們的合金。光伏電池的底層可以為透明導(dǎo)電層。薄的覆蓋層可以位于透明導(dǎo)電層的頂部上， 并且至少部分覆蓋透明導(dǎo)電層。沉積的下一層是第一半導(dǎo)體層，第一半導(dǎo)體層可以作為窗口層，并且基于透明導(dǎo)電層和覆蓋層的使用，第一半導(dǎo)體層可以是更薄的。沉積的下一層是第二半導(dǎo)體層，第二半導(dǎo)體層作為吸收層。根據(jù)需要，在整個制造工藝中，可以在基底上沉積或者另外設(shè)置其它層，例如包含摻雜劑的層。透明導(dǎo)電層可以為透明導(dǎo)電氧化物，例如，可以用例如氟摻雜的如氧化錫的金屬氧化物。該層可以沉積在前接觸和第一半導(dǎo)體層之間，并且可以具有足夠高的電阻率，以降低第一半導(dǎo)體層中的針孔的影響。第一半導(dǎo)體層中的針孔會導(dǎo)致在第二半導(dǎo)體層和第一接觸之間形成分流，從而導(dǎo)致在針孔周圍的局部場上產(chǎn)生漏電。該路徑的電阻的少量增加可以顯著減小受分流影響的面積?？梢蕴峁└采w層來提供電阻的這種增加。覆蓋層可以是具有高化學(xué)穩(wěn)定性的材料的非常薄的層。與具有相同厚度的相當(dāng)厚度的半導(dǎo)體材料相比，覆蓋層可以具有更高的透明度。適合用作覆蓋層的材料的示例包括二氧化硅、三氧化二鋁、二氧化鈦、三氧化二硼和其它類似物質(zhì)。覆蓋層也可以用來將透明導(dǎo)電層與第一半導(dǎo)體層電隔離和化學(xué)隔離，從而防止在高溫下發(fā)生的可能負(fù)面地影響性能和穩(wěn)定性的反應(yīng)。覆蓋層也可以提供可更適于接受第一半導(dǎo)體層沉積的導(dǎo)電表面。例如，覆蓋層可以提供具有減小的表面粗糙度的表面。第一半導(dǎo)體層可以用作第二半導(dǎo)體層的窗口層。第一半導(dǎo)體層可以比第二半導(dǎo)體層薄。由于第一半導(dǎo)體層比第二半導(dǎo)體層薄，所以第一半導(dǎo)體層能夠允許波長較短的入射光更多地穿過，以到達(dá)第二半導(dǎo)體層。例如，第一半導(dǎo)體層可以為II-VI族、III-V或IV族半導(dǎo)體，例如，ZnO、ZnS、ZnSe、 ZnTe、CdO、CdS、CdSe、CdTe、MgO、MgS、MgSe、MgTe、HgO、HgS、HgSe、HgTe、MnO、MnS、MnTe、A1N、 A1P、AlAs、AlSb、GaN、GaP, GaAs, GaSb, InN、InP, InAs, InSb、TIN、TIP、TIAs、TlSb 或它們的混合物或它們的合金。第一半導(dǎo)體層可以為二元半導(dǎo)體，例如，第一半導(dǎo)體層可以為CdS。第二半導(dǎo)體層可以沉積到第一半導(dǎo)體層上。當(dāng)?shù)谝话雽?dǎo)體層用作窗口層時，第二半導(dǎo)體可以用作入射光的吸收層。與第一半導(dǎo)體層類似，第二半導(dǎo)體層也可以為II-VI族、III-V或 IV 族半導(dǎo)體，例如，ZnO, ZnS, ZnSe, ZnTe, CdO、CdS、CdSe, CdTe、MgO、MgS, MgSe、MgTe、HgO, HgS.HgSe,HgTe,MnO.MnS,MnTe,AIN.AlP.AlAs.AlSb.GaN.GaP,GaAs,GaSb,InN,InP,InAs, InSb、TIN、TIP、TIAs、TlSb 或它們的混合物。第二半導(dǎo)體層可以沉積到第一半導(dǎo)體層上。覆蓋層可以用來將透明導(dǎo)電層與第一半導(dǎo)體層電隔離和化學(xué)隔離，從而防止在高溫下發(fā)生的可能負(fù)面地影響性能和穩(wěn)定性的反應(yīng)。透明導(dǎo)電層可以沉積在基底上方。已經(jīng)描述了若干實施例。然而，將理解的是，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以進(jìn)行各種修改。例如，正如用于緩沖層和覆蓋層的材料可以包括各種其它材料一樣，半導(dǎo)體層可以包括各種其它材料。另外，所述器件可以包含第二半導(dǎo)體層和背面金屬電極之間的界面層，以減少在第二半導(dǎo)體和背面金屬電極之間的界面處的電阻損失和復(fù)合損失。因此，其它實施例在下面的權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種光伏器件，所述光伏器件包括第一半導(dǎo)體層，所述第一半導(dǎo)體層位于透明導(dǎo)電層上方； 第二半導(dǎo)體層，所述第二半導(dǎo)體層位于第一半導(dǎo)體層上方；以及多晶硅背面金屬接觸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光伏器件，其中，所述多晶硅背面金屬接觸是ρ型摻雜的多晶娃。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光伏器件，其中，所述多晶硅背面金屬接觸是具有至少 1 X IO17Cm-3的載流子濃度的P型摻雜的多晶硅。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光伏器件，其中，所述多晶硅背面金屬接觸是具有至少 5X IO19Cm-3的載流子濃度的簡并ρ型摻雜的多晶硅。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光伏器件，其中，第一半導(dǎo)體層是硫化鎘。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光伏器件，其中，第一半導(dǎo)體層包含硫化鎘。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光伏器件，其中，第二半導(dǎo)體層是碲化鎘。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光伏器件，其中，第二半導(dǎo)體層包含碲化鎘。
9.一種光伏器件，所述光伏器件包括第一半導(dǎo)體層，所述第一半導(dǎo)體層位于透明導(dǎo)電層上方； 第二半導(dǎo)體層，所述第二半導(dǎo)體層位于第一半導(dǎo)體層上方；以及非晶硅背面金屬接觸。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的光伏器件，其中，所述非晶硅背面金屬接觸包含硼摻雜劑。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的光伏器件，其中，第一半導(dǎo)體層是硫化鎘。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的光伏器件，其中，第一半導(dǎo)體層包含硫化鎘。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的光伏器件，其中，第二半導(dǎo)體層是碲化鎘。
14.根據(jù)權(quán)利要求9所述的光伏器件，其中，第二半導(dǎo)體層包含碲化鎘。
15.一種制造光伏器件的方法，所述方法包括沉積第一半導(dǎo)體層，所述第一半導(dǎo)體層包含硫化鎘半導(dǎo)體；在第一半導(dǎo)體層上沉積第二半導(dǎo)體層，所述第二半導(dǎo)體層包含碲化鎘半導(dǎo)體；以及沉積背面金屬接觸，所述背面金屬接觸包含多晶硅。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中，通過低壓化學(xué)氣相沉積來沉積背面金屬接觸。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中，通過等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積來沉積背面金屬接觸。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中，通過濺射來沉積背面金屬接觸。
19.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中，所述多晶硅背面金屬接觸是ρ型摻雜的多晶娃。
20.一種制造光伏器件的方法，所述方法包括沉積第一半導(dǎo)體層，所述第一半導(dǎo)體層包含硫化鎘半導(dǎo)體；在第一半導(dǎo)體層上沉積第二半導(dǎo)體層，所述第二半導(dǎo)體層包含碲化鎘半導(dǎo)體；以及沉積背面金屬接觸，所述背面金屬接觸包含非晶硅。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中，通過低壓化學(xué)氣相沉積來沉積背面金屬接觸。
22.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中，通過等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積來沉積背金屬接觸。
23.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中，通過濺射來沉積背面金屬接觸。
24.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中，所述非晶硅背面金屬接觸包含硼摻雜劑。
全文摘要
光伏電池可以包括具有透明導(dǎo)電氧化物層的基底、CdS/CdTe層和背面金屬接觸?？梢酝ㄟ^濺射或者通過化學(xué)氣相沉積來沉積所述背面金屬接觸。
文檔編號H01L31/042GK102257633SQ200980151478
公開日2011年11月23日 申請日期2009年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月18日
發(fā)明者伊格爾·桑金 申請人:第一太陽能有限公司