專利名稱：太陽能電池前接觸件摻雜的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有摻雜的前接觸件的太陽能電池。
背景技術(shù)：
光伏裝置可以使用同樣是電荷的導(dǎo)體的透明薄膜。導(dǎo)電薄膜可以包括透明導(dǎo)電層，透明導(dǎo)電層包含透明導(dǎo)電氧化物(TCO)，例如，氧化錫或氧化鋅。TCO可以允許光穿過半導(dǎo)體窗口層到達(dá)活性吸光材料，并且起到歐姆接觸的作用以將光生電荷載流子傳輸離開吸光材料。


圖I是具有多個半導(dǎo)體層和金屬背接觸件的光伏裝置的示意圖。圖2是具有多個半導(dǎo)體層和金屬背接觸件的光伏裝置的示意圖。圖3是制造摻雜的濺射靶的工藝流程圖。圖4是示出了前接觸層的濺射沉積工藝的示意圖。圖5是包括洗滌/清洗步驟的沉積和處理前接觸層的工藝流程圖。圖6是示出了基底的洗滌/清洗摻雜工藝的示意圖。圖7是示出了基底的洗滌/清洗摻雜工藝的示意圖。圖8是示出了基底的洗滌/清洗摻雜工藝的示意圖。圖9是示出了基底的洗滌/清洗摻雜工藝的示意圖。圖10是示出了退火工藝后的基底和透明導(dǎo)電氧化物層的示意圖。
具體實(shí)施例方式在光伏裝置的制造期間，可以將半導(dǎo)體材料的層沉積在包括前接觸件和吸收劑層的基底上。前接觸件可以包括允許太陽輻射穿透到吸收劑層的半導(dǎo)體窗口層，在吸收劑層將光學(xué)能轉(zhuǎn)換為電能。一些光伏裝置可以使用同樣是電荷的導(dǎo)體的透明薄膜。前接觸件也可以包括透明導(dǎo)電層，透明導(dǎo)電層包含透明導(dǎo)電氧化物(TCO)，例如，錫酸鎘。TCO可以允許光穿過半導(dǎo)體窗口層到達(dá)活性吸光材料，并且還起到歐姆接觸的作用以將光生電荷載流子傳輸離開吸光材料。在特定實(shí)施例中，前接觸件還可以包括位于TCO和吸收劑層之間的層。對于薄膜太陽能電池，透明導(dǎo)電氧化物(TCO)材料能夠影響裝置性能。會期望的是具有高的導(dǎo)電率的TCO層。對于由氧化鋅或氧化錫制成的TCO層，可以增大其厚度以降低片電阻。在實(shí)踐中，厚的TCO層會導(dǎo)致成本增加、剝離和粘附問題以及制造困難。開發(fā)出制造摻雜的TCO層的方法以在不增加TCO層的厚度的情況下降低太陽能電池前接觸件的片電阻。
在一個方面，光伏裝置可以包括基底；前接觸層，與基底相鄰，其中，用摻雜劑摻雜前接觸層；半導(dǎo)體吸收劑層，與摻雜的前接觸層相鄰，其中，半導(dǎo)體吸收劑層可以包括碲化鎘。前接觸層可以包括與基底相鄰的透明導(dǎo)電氧化物層和與透明導(dǎo)電氧化物層相鄰的緩沖層。前接觸層還可以包括與緩沖層相鄰的半導(dǎo)體窗口層。透明導(dǎo)電氧化物層可以包括氧化鋅。透明導(dǎo)電氧化物層可以包括氧化錫。摻雜劑可以包括N型摻雜劑。摻雜劑可以包括鋁。摻雜劑可以包括銦。摻雜劑可以包括硼。摻雜劑可以包括銅。摻雜劑可以包括氯。摻雜劑可以包括鎵。摻雜劑可以包括氟。摻雜劑可以包括鎂。基底可以包括玻璃。緩沖層可以包括碲化鋅。緩沖層可以包括碲化鎘鋅。緩沖層可以包括硫化鎘。窗口層可以包括硫化鎘。窗口層可以包括碲化鋅。窗口層包括硫化鎘鋅。窗口層可以包括氧化鋅。窗口層可以包括硫化鋅。窗口層可以包括氧化鋅錳 。窗口層可以包括硫化鎘錳。窗口層可以包括氧化鋪。在另一方面，制造光伏裝置的方法可以包括與基底相鄰地沉積透明導(dǎo)電氧化物層。在沉積后，透明導(dǎo)電氧化物層具有表面。該方法可以包括使透明導(dǎo)電氧化物層的所述表面暴露于摻雜劑，其中，可以在基底上留下?lián)诫s劑層；與摻雜劑層相鄰地沉積窗口層；使摻雜劑進(jìn)入到窗口層中；與窗口層相鄰地沉積吸收劑層。吸收劑層可以包括碲化鎘。沉積窗口層的步驟可以包括濺射工藝。使透明導(dǎo)電氧化物層的所述表面暴露的步驟可以包括用摻雜劑的鹽洗滌所述表面。所述鹽可以包括硼酸鹽。摻雜劑可以包括N型摻雜劑。摻雜劑可以包括鋁。摻雜劑可以包括銦。摻雜劑可以包括硼。摻雜劑可以包括銅。摻雜劑可以包括氯。摻雜劑可以包括鎵。摻雜劑可以包括氟。摻雜劑可以包括鎂。基底可以包括玻璃。透明導(dǎo)電氧化物層可以包括氧化鋅。透明導(dǎo)電氧化物層可以包括氧化錫。窗口層可以包括硫化鎘。窗口層可以包括碲化鋅。窗口層可以包括硫化鎘鋅。窗口層可以包括氧化鋅。窗口層可以包括硫化鋅。窗口層可以包括氧化鋅錳。窗口層可以包括硫化鎘錳。窗口層可以包括氧化鎘。窗口層可以包括MhGxOy半導(dǎo)體，M可以選自于由鋅和錫組成的組，G可以選自于由鋁、硅和鋯組成的組。窗口層可以包括氧化鋅鋁。氧化鋅鋁的分子式可以為ZrvxAlxOy,其中，X可以在0.05至0.30的范圍內(nèi)。窗口層可以包括氧化鋅硅。氧化鋅硅的分子式可以為ZrvxSixOy,其中，X可以在0. 10至0.25的范圍內(nèi)。窗口層可以包括氧化鋅鋯。氧化鋅鋯的分子式可以為ZrvxZrxOy,其中，X可以在0.30至0.50的范圍內(nèi)。窗口層可以包括氧化錫鋁。氧化錫鋁的分子式可以為SrvxAlxOy,其中，X可以在0.10至0.30的范圍內(nèi)。窗口層可以包括氧化錫硅。氧化錫硅的分子式可以為SrvxSixOy,其中，X可以在0. 05至0. 25的范圍內(nèi)。窗口層可以包括氧化錫鋯。氧化錫鋯的分子式可以為SrvxZrxOy,其中，X可以在0. 30至0.60的范圍內(nèi)。沉積窗口層的步驟可以包括氣相傳輸沉積工藝。沉積窗口層的步驟可以包括與摻雜劑層相鄰地沉積硫化鎘窗口層以及在硫化鎘窗口層上沉積含鋅層。濺射工藝可以包括在不活潑氣氛下從陶瓷靶進(jìn)行濺射。濺射工藝可以包括從金屬靶進(jìn)行反應(yīng)濺射。所述方法還可以包括退火步驟。在另一方面，制造光伏裝置的方法可以包括與基底相鄰地沉積透明導(dǎo)電氧化物層；通過從摻雜的靶進(jìn)行濺射來與透明導(dǎo)電氧化物層相鄰地沉積窗口層；與窗口層相鄰地沉積吸收劑層。摻雜的靶可以摻雜有摻雜劑。吸收劑層可以包括碲化鎘。摻雜劑可以包括N型摻雜劑。摻雜劑可以包括鋁。摻雜劑可以包括銦。摻雜劑可以包括硼。摻雜劑可以包括銅。摻雜劑可以包括氯。摻雜劑可以包括鎵。摻雜劑可以包括氟。摻雜劑可以包括鎂?；卓梢园úＡАＭ该鲗?dǎo)電氧化物層可以包括氧化鋅。透明導(dǎo)電氧化物層可以包括氧化錫。窗口層可以包括硫化鎘。窗口層可以包括碲化鋅。窗口層可以包括硫化鎘鋅。窗口層可以包括氧化鋅。窗口層包括可以硫化鋅。窗口層可以包括氧化鋅錳。窗口層可以包括硫化鎘錳。窗口層可以包括氧化鎘。濺射工藝可以包括在不活潑氣氛下從陶瓷靶進(jìn)行濺射。濺射工藝可以包括從金屬靶進(jìn)行反應(yīng)濺射。所述方法還可以包括退火步驟。在另一方面，制造光伏裝置的方法可以包括與基底相鄰地沉積透明導(dǎo)電氧化物層；通過從摻雜的靶進(jìn)行濺射來與透明導(dǎo)電氧化物層相鄰地沉積前驅(qū)體層；與前驅(qū)體層相鄰地沉積緩沖層；對前驅(qū)體層和緩沖層進(jìn)行退火以形成摻雜的緩沖層；與摻雜的緩沖層相鄰地沉積吸收劑層。摻雜的靶可以摻雜有摻雜劑。吸收劑層可以包括碲化鎘。摻雜劑可以包括N型摻雜劑。摻雜劑可以包括鋁。摻雜劑可以包括銦。摻雜劑可以包括硼。摻雜劑可以包括銅。摻雜劑可以包括氯。摻雜劑可以包括鎵。摻雜劑可以包括氟。摻雜劑可以包括 鎂。基底可以包括玻璃。透明導(dǎo)電氧化物層可以包括氧化鋅。透明導(dǎo)電氧化物層可以包括氧化錫。前驅(qū)體層可以包括硫化鎘。前驅(qū)體層可以包括氧化鎘。緩沖層可以包括碲化鋅。緩沖層可以包括硫化鎘鋅。沉積前驅(qū)體層的步驟包括在不活潑氣氛下從陶瓷靶進(jìn)行濺射。沉積前驅(qū)體層的步驟包括從金屬靶進(jìn)行反應(yīng)濺射。所述方法還可以包括退火步驟。光伏裝置可以包括與基底相鄰的透明導(dǎo)電氧化物層和半導(dǎo)體材料的多個層。半導(dǎo)體材料的層可以包括雙層，所述雙層可以包括n型半導(dǎo)體窗口層和p型半導(dǎo)體吸收劑層。光子在與n型窗口層接觸時釋放電子-空穴對，從而將電子發(fā)送到n側(cè)并將空穴發(fā)送到p側(cè)。電子可以通過外部電流通路返回流到P側(cè)。所得的電子流提供了電流，所述電流與從電場所得的電壓一起產(chǎn)生電能。該結(jié)果是將光子能轉(zhuǎn)換為電能。參照圖I，光伏裝置100可以包括與基底110相鄰地沉積的摻雜的透明導(dǎo)電氧化物層120。可以通過濺射、化學(xué)氣相沉積或任何其它適合的沉積方法在基底110上沉積透明導(dǎo)電氧化物層120。基底110可以包括玻璃，例如，鈉鈣玻璃。透明導(dǎo)電氧化物層120可以包括任何適合的透明導(dǎo)電氧化物材料，所述任何適合的透明導(dǎo)電氧化物材料包括錫酸鎘、銦摻雜的氧化鎘或錫摻雜的氧化銦。半導(dǎo)體雙層130可以與可以退火后的透明導(dǎo)電氧化物層120相鄰地形成或沉積。半導(dǎo)體雙層130可以包括半導(dǎo)體窗口層131和半導(dǎo)體吸收劑層132。半導(dǎo)體雙層130的半導(dǎo)體窗口層131可以與透明導(dǎo)電氧化物層120相鄰地沉積。半導(dǎo)體窗口層131可以包括諸如硫化鎘的任何適合的窗口材料，并且可以通過諸如濺射或氣相傳輸沉積的任何適合的沉積方法來沉積。半導(dǎo)體吸收劑層132可以與半導(dǎo)體窗口層131相鄰地沉積。半導(dǎo)體吸收劑層132可以沉積在半導(dǎo)體窗口層131上。半導(dǎo)體吸收劑層132可以是諸如碲化鎘的任何適合的吸收劑材料，并且可以通過諸如濺射或氣相傳輸沉積的任何適合的方法來沉積。背接觸件140可以與半導(dǎo)體吸收劑層132相鄰地沉積。背接觸件140可以與半導(dǎo)體雙層130相鄰地沉積。背支撐件150可以與背接觸件140相鄰地設(shè)置。光伏裝置可以具有作為半導(dǎo)體窗口層的硫化鎘(CdS)層和作為半導(dǎo)體吸收劑層的碲化鎘(CdTe)層。光伏裝置的可替換構(gòu)造主要由三種半導(dǎo)體材料構(gòu)成，并且將被稱作“p-i-n裝置”?！?i ”代表“本征的”，是指處于平衡時具有數(shù)量相對少的任一電荷類型的電荷載流子或者其中的載流子的凈數(shù)量可以少于大約5X IO14CnT3，這里，“凈”應(yīng)當(dāng)是p型電荷載流子的濃度減去n型載流子的濃度的絕對值，其中，2X1015cm_3是p-i-n裝置的上限。典型地，i層的主要功能是吸收光學(xué)光子并將光學(xué)光子轉(zhuǎn)換為電子-空穴對。光生電子和空穴在i層內(nèi)隨著在漂流和擴(kuò)散作用下的驅(qū)動而移動，直到它們在i層內(nèi)、在P_i界面處或在i_n界面處相互“復(fù)合”，或者直到它們分別被n型和p層收集。
參照圖2，光伏裝置200可以包括與基底210相鄰地沉積的透明導(dǎo)電氧化物層220?？梢酝ㄟ^濺射、化學(xué)氣相沉積或者任何其它適合的沉積方法在基底210上沉積透明導(dǎo)電氧化物層220?？梢酝ㄟ^鑄錠冶金來制造濺射靶。濺射靶可以包括將要被沉積或者形成在表面(例如，基底)上的層或膜的一種或多種組分。例如，濺射靶可以包括將要沉積在基底上的TCO層的一種或多種組分，例如，用于氧化鋅TCO層的鋅、用于氧化錫TCO層的錫或者諸如N型摻雜劑或P型摻雜劑的摻雜劑(例如，鋁、銦、硼、氯、銅、鎵或氟)。濺射靶可以包括將要被沉積的窗口層的一種或多種組分，例如，用于硫化鎘窗口層的鎘、用于氧化鋅窗口層的鋅或者諸如N型摻雜劑或P型摻雜劑的摻雜劑(例如，鋁、銦、硼、氯、銅、鎵、氟或鎂)。所述組分可以以化學(xué)計量的合適量存在于靶中。濺射靶可以制造為任何適合形狀的單個塊。濺射靶可以是管?？梢酝ㄟ^將金屬材料澆鑄成任何適合的形狀(例如，管)來制造濺射靶?？梢杂梢粋€以上的塊來制造濺射靶?？梢杂梢粔K以上的金屬來制造濺射靶，例如，由一塊用于氧化鋅TCO的鋅和一塊摻雜劑材料(例如，鋁)來制造濺射靶。所述組分可以以任何適合的形狀(例如，套筒)形成，并且可以以任何適合的方式或構(gòu)造接合或連接。例如，可以將一塊鋅和一塊鋁焊接在一起以形成濺射靶。一個套筒可以位于另一套筒內(nèi)?？梢酝ㄟ^粉末冶金來制造濺射靶?？梢允菇饘俜勰┕探Y(jié)而形成靶來形成濺射靶。可以通過任何適合的工藝(例如，壓制，如等靜壓制)以任何適合的形狀來固結(jié)金屬粉末?？梢栽谌魏芜m合的溫度下進(jìn)行固結(jié)?？梢杂砂ㄒ环N以上的金屬粉末的金屬粉末來形成濺射靶。一種以上的金屬粉末可以以化學(xué)計量的合適量存在。可以通過將包括靶材的線與基體相鄰地設(shè)置來制造濺射靶。例如，可以將包括靶材的線纏繞在基體管的周圍。所述線可以包括以化學(xué)計量的合適量存在的多種金屬?；w管可以由將不被濺射的材料形成?？梢?例如，通過等靜壓制)對所述線進(jìn)行壓制?？梢酝ㄟ^將靶材濺射到基體上來制造濺射靶?？梢酝ㄟ^包括熱噴涂和等離子體噴涂在內(nèi)的任何適合的噴涂工藝來噴涂金屬靶材。金屬靶材可以包括以化學(xué)計量的合適量存在的多種金屬。其上將要噴涂金屬靶材的基體可以是管。基底210可以包括玻璃，例如，鈉鈣玻璃。透明導(dǎo)電氧化物層220可以包括任何適合的透明導(dǎo)電氧化物材料，所述任何適合的透明導(dǎo)電氧化物材料包括錫酸鎘、銦摻雜的氧化鎘或錫摻雜的氧化銦?？梢耘c退火后的透明導(dǎo)電氧化物層220相鄰地形成或沉積半導(dǎo)體三層結(jié)構(gòu)230。半導(dǎo)體三層結(jié)構(gòu)230可以包括第一半導(dǎo)體層231、半導(dǎo)體界面層232和第二半導(dǎo)體層233。半導(dǎo)體三層結(jié)構(gòu)230的第一半導(dǎo)體窗口層231可以與退火后的透明導(dǎo)電氧化物層220相鄰地沉積。第一半導(dǎo)體窗口層231可以包括諸如硫化鎘的任何適合的窗口材料，并且可以通過諸如濺射或氣相傳輸沉積的任何適合的沉積方法來形成。半導(dǎo)體界面層232可以與第一半導(dǎo)體層231相鄰地沉積。半導(dǎo)體界面層232可以是諸如碲化鋅的任何適合的半導(dǎo)體材料，并且可以通過諸如濺射或氣相傳輸沉積的任何適合的沉積方法來沉積。第二半導(dǎo)體層233可以沉積在半導(dǎo)體界面層232上。第二半導(dǎo)體層233可以是諸如碲化鎘的任何適合的半導(dǎo)體材料，并且可以通過諸如濺射或氣相傳輸沉積的任何適合的方法來沉積。背接觸件240可以與第二半導(dǎo)體層233相鄰地沉積。背接觸件240可以與半導(dǎo)體三層結(jié)構(gòu)230相鄰地沉積。背支撐件250可以與背接觸件240相鄰地設(shè)置。
總是期望的是具有高的光學(xué)透射率、高的導(dǎo)電率和良好的散光性能的TCO層。TCO層可以具有每平方大約5歐姆甚至更低的片電阻。對于由純的氧化鋅或氧化錫制成的TCO層，可以通過增加層厚度來降低TCO層的片電阻(例如，降至每平方大約5歐姆)。在實(shí)踐中，厚的TCO層會導(dǎo)致成本增加。在厚的TCO膜中還可以出現(xiàn)裂紋，造成剝離和粘附問題。此外，在用于批量生產(chǎn)的連續(xù)連接的生產(chǎn)步驟期間在圖案化TCO的同時，非常厚的TCO膜可以產(chǎn)生輔助困難。可以對TCO層進(jìn)行摻雜以降低太陽能電池前接觸件的片電阻，而無需增大TCO層的厚度。制造摻雜的TCO層的方法可以包括從摻雜的靶的濺射工藝?？梢岳孟嗨频墓に嚦练e摻雜的窗口層。在特定實(shí)施例中，用摻雜的窗口層制造光伏裝置的方法可以包括以下步驟沉積與基底相鄰的透明導(dǎo)電氧化物層；通過從摻雜的靶濺射來沉積與透明導(dǎo)電氧化物層相鄰的窗口層；沉積與窗口層相鄰的吸收劑層，其中，吸收劑層可以包括碲化鎘。窗口層的沉積還可以包括沉積與摻雜劑層相鄰的硫化鎘窗口層的步驟和在硫化鎘窗口層上沉積含鋅層的步驟。在特定實(shí)施例中，摻雜的TCO或摻雜的窗口層的濺射工藝可以包括在非活潑氣氛下從陶瓷靶濺射或者從金屬靶的反應(yīng)濺射。參照圖3，制造摻雜的濺射靶的方法可以包括以下步驟準(zhǔn)備具有至少一種摻雜劑的原料氧化物粉末；裝入粉末；對具有至少一種摻雜劑的粉末進(jìn)行熱等靜壓制；機(jī)械加工成最終形式；最終清潔；檢驗(yàn)。制造摻雜的濺射靶的方法還可以包括退火或任何其它適合的冶金技術(shù)或其它處理。摻雜的濺射靶可以包括氧化物，例如，氧化錫或者具有至少一種諸如硼、鈉、氟或鋁的摻雜劑的氧化錫。參照圖4，前接觸層濺射系統(tǒng)300可以包括室310和射頻源匹配電路360?；?70可以安裝在板380上或者以任何其它適合的方式設(shè)置。接地固定件330可以以面向下的方式夾持住摻雜的濺射靶340。室310內(nèi)的氣體來自于具有不同的氣體源的入口 320。室310內(nèi)的氣體可以包括氬。在濺射工藝期間，顆粒350可以從靶340沉積到基底370。濺射工藝可以是反應(yīng)濺射工藝。室310內(nèi)的氣體還可以包括含有硼、鈉、氟或鋁的摻雜劑氣體。系統(tǒng)300可以包括排出氣體的出口 390。在其它實(shí)施例中，濺射工藝可以是DC濺射、磁控濺射沉積或離子輔助沉積。參照圖5，對前接觸層的沉積和處理可以包括基底洗滌/清洗的步驟、濺射沉積的步驟或任何其它適合的后處理步驟。在基底洗滌/清洗的步驟期間，可以加入鹽以處理基底。鹽可以包括硼砂。沉積和處理還可以包括任何其它適合的化學(xué)浴步驟。沉積和處理還可以包括在基底的表面上形成透明導(dǎo)電氧化物前驅(qū)體層以用于進(jìn)一步的處理。制造摻雜的TCO層的方法也可以包括基底洗滌工藝。其可以包括用摻雜劑洗滌基底的步驟和沉積與基底相鄰的摻雜的透明導(dǎo)電氧化物層的步驟，其中，透明導(dǎo)電氧化物層因摻雜劑而變得被摻雜。對基底的洗滌可以包括將流體噴涂、浸潰、輥涂、噴霧或旋涂到表面上。摻雜劑可以是洗滌流體的組分，洗滌流體可以可選地包括另外的組分?？梢杂脫诫s劑的鹽(例如，硼砂)來洗滌基底。
參照圖6至圖9，示出了基底的洗滌/清洗摻雜工藝。如圖6所示，可以用摻雜劑源430洗滌基底410。掩模420可以可選地用來覆蓋不需要被洗滌的區(qū)域。掩模420可以是光致抗蝕劑或任何適合的掩模材料?？梢詫Ⅺ}(例如，硼砂)加入到摻雜劑源430中。如圖7所示，洗滌/清洗工藝可以留下與基底相鄰的包括摻雜劑的層440。如圖8所示，可以與包括摻雜劑的層440相鄰地沉積透明導(dǎo)電氧化物前驅(qū)體層450。透明導(dǎo)電氧化物前驅(qū)體層450可以包括鋅或錫。另外的退火工藝將前驅(qū)體層450轉(zhuǎn)換為可以包括氧化鋅或氧化錫的透明導(dǎo)電氧化物層。摻雜劑原子可以擴(kuò)散到晶格中的取代位置，帶來半導(dǎo)體材料的電學(xué)特性的期望的變化。如圖9所示 ，透明導(dǎo)電氧化物前驅(qū)體層450可以因來自層440的摻雜劑而變得被摻雜。透明導(dǎo)電氧化物前驅(qū)體層450也可以因摻雜劑源430留在基底410上的摻雜劑而變得被摻雜。參照圖10，在退火后，基底410與具有包括N型摻雜劑鈉、硼、氟的摻雜區(qū)451的透明導(dǎo)電氧化物層460接觸。所述工藝可以在洗滌后包括熱處理或任何適合的驅(qū)入處理。所述工藝還可以包括利用氣化形式的雜質(zhì)離子的另外擴(kuò)散摻雜工藝。制造摻雜的TCO層的方法還可以包括在沉積摻雜的透明導(dǎo)電氧化物層之后對基底進(jìn)行退火的附加步驟?？梢岳孟嗨频墓に嚦练e摻雜的窗口層。在特定實(shí)施例中，制造具有摻雜的前接觸件的光伏裝置的方法可以包括以下步驟與基底相鄰地沉積透明導(dǎo)電氧化物層；使透明導(dǎo)電氧化物層的表面暴露于摻雜劑，其中，摻雜劑層可以留在所述表面上；與摻雜劑層相鄰地沉積窗口層；使摻雜劑進(jìn)入到窗口層中；與窗口層相鄰地沉積吸收劑層，其中，吸收劑層包括締化鎘。在特定實(shí)施例中，制造具有摻雜的前接觸件的光伏裝置的方法可以包括以下步驟與基底相鄰地沉積透明導(dǎo)電氧化物層；通過從摻雜的靶進(jìn)行濺射來與透明導(dǎo)電氧化物層相鄰地沉積前驅(qū)體層；與前驅(qū)體層相鄰地沉積緩沖層；對前驅(qū)體層和緩沖層進(jìn)行退火以形成摻雜緩沖層；與摻雜的緩沖層相鄰地沉積吸收劑層，其中，吸收劑層包括碲化鎘。在特定實(shí)施例中，前接觸層可以包括位于TCO層和半導(dǎo)體吸收劑層之間的層。前接觸層可以包括硫化鎘。前接觸層還可以具有氧化錫/硫化鎘堆疊結(jié)構(gòu)或基于此的任何適合的修改結(jié)構(gòu)。前接觸層可以通過反應(yīng)濺射、氣相傳輸沉積或任何其它適合的沉積方法來沉積。前接觸層還可以被適合的摻雜劑摻雜。摻雜劑可以包括N型摻雜劑或P型摻雜劑，例如，招、鋼、砸、氣、銅、嫁或氣。在特定實(shí)施例中，制造光伏裝置的方法可以包括用摻雜劑洗滌基底的表面；在基底的洗滌表面上沉積半導(dǎo)體窗口層并使摻雜劑進(jìn)入到半導(dǎo)體窗口層中；以及與半導(dǎo)體窗口層相鄰地沉積半導(dǎo)體吸收劑層?；卓梢园úＡО搴屯该鲗?dǎo)電氧化物堆疊件。半導(dǎo)體窗口層可以包括硫化鎘、碲化鋅、硫化鎘鋅、氧化鋅、硫化鋅或氧化鋅錳。半導(dǎo)體窗口層的沉積可以包括濺射、氣相傳輸沉積或任何其它適合的沉積方法?；椎南礈爝€可以包括使基底的表面暴露于摻雜劑的鹽的步驟。摻雜劑可以包括N型摻雜劑或P型摻雜劑，例如，鋁、銦、硼、氯、銅、鎵或氟。半導(dǎo)體吸收劑層可以包括碲化鎘。透明導(dǎo)電氧化物堆疊件可以包括氧化錫或氧化鋅。得到的半導(dǎo)體窗口層的摻雜劑濃度可以在大約IO13CnT3至大約102°cm_3或大約IO14cnT3至大約IO19cnT3的范圍內(nèi)。在特定實(shí)施例中，制造光伏裝置的方法可以包括與基底相鄰地沉積半導(dǎo)體窗口層，其中，用摻雜劑摻雜半導(dǎo)體窗口層；與摻雜的半導(dǎo)體窗口層相鄰地沉積半導(dǎo)體吸收劑層。基底可以包括玻璃板和透明導(dǎo)電氧化物堆疊件。半導(dǎo)體窗口層可以包括硫化鎘、碲化鋅、硫化鎘鋅、氧化鋅、硫化鋅或氧化鋅錳。沉積半導(dǎo)體窗口層可以包括從摻雜的靶進(jìn)行濺射、氣相傳輸沉積或任何其它適合的沉積方法。摻雜劑可以包括N型摻雜劑或P型摻雜劑，例如，鋁、銦、硼、氯、銅、鎵或氟。半導(dǎo)體吸收劑層可以包括碲化鎘。透明導(dǎo)電氧化物堆疊件可以包括氧化錫。透明導(dǎo)電氧化物堆疊件可以包括氧化鋅。得到的半導(dǎo)體窗口層的摻雜劑濃度可以在大約IO13CnT3至大約IO2ciCnT3或大約IO14CnT3至大約IO19CnT3的范圍內(nèi)。已經(jīng)描述了本發(fā)明的多個實(shí)施例。然而，應(yīng) 該理解的是，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下可以做出各種修改。還應(yīng)當(dāng)理解的是，附圖不一定是按比例的，呈現(xiàn)的是示出本發(fā)明的基本原理的各種優(yōu)選特征的一定程度的簡化表現(xiàn)形式。
權(quán)利要求
1.一種光伏裝置，包括基底；前接觸層，與基底相鄰，其中，前接觸層被摻雜劑摻雜；半導(dǎo)體吸收劑層，與摻雜的前接觸層相鄰，其中，半導(dǎo)體吸收劑層包括碲化鎘。
2.如權(quán)利要求I所述的光伏裝置，其中，前接觸層包括透明導(dǎo)電氧化物層，與基底相鄰；緩沖層，與透明導(dǎo)電氧化物層相鄰。
3.如權(quán)利要求I所述的光伏裝置，其中，前接觸層包括與緩沖層相鄰的半導(dǎo)體窗口層。
4.如權(quán)利要求2所述的光伏裝置，其中，透明導(dǎo)電氧化物層包括氧化鋅。
5.如權(quán)利要求2所述的光伏裝置，其中，透明導(dǎo)電氧化物層包括氧化錫。
6.如權(quán)利要求I所述的光伏裝置，其中，摻雜劑包括N型摻雜劑。
7.如權(quán)利要求I所述的光伏裝置，其中，摻雜劑包括鋁。
8.如權(quán)利要求I所述的光伏裝置，其中，摻雜劑包括銦。
9.如權(quán)利要求I所述的光伏裝置，其中，摻雜劑包括硼。
10.如權(quán)利要求I所述的光伏裝置，其中，摻雜劑包括銅。
11.如權(quán)利要求I所述的光伏裝置，其中，摻雜劑包括氯。
12.如權(quán)利要求I所述的光伏裝置，其中，摻雜劑包括鎵。
13.如權(quán)利要求I所述的光伏裝置，其中，摻雜劑包括氟。
14.如權(quán)利要求I所述的光伏裝置，其中，摻雜劑包括鎂。
15.如權(quán)利要求I所述的光伏裝置，其中，基底包括玻璃。
16.如權(quán)利要求2所述的光伏裝置，其中，緩沖層包括碲化鋅。
17.如權(quán)利要求2所述的光伏裝置，其中，緩沖層包括碲化鎘鋅。
18.如權(quán)利要求2所述的光伏裝置，其中，緩沖層包括硫化鎘。
19.如權(quán)利要求3所述的光伏裝置，其中，窗口層包括硫化鎘。
20.如權(quán)利要求3所述的光伏裝置，其中，窗口層包括碲化鋅。
21.如權(quán)利要求3所述的光伏裝置，其中，窗口層包括硫化鎘鋅。
22.如權(quán)利要求3所述的光伏裝置，其中，窗口層包括氧化鋅。
23.如權(quán)利要求3所述的光伏裝置，其中，窗口層包括硫化鋅。
24.如權(quán)利要求3所述的光伏裝置，其中，窗口層包括氧化鋅錳。
25.如權(quán)利要求3所述的光伏裝置，其中，窗口層包括硫化鎘錳。
26.如權(quán)利要求3所述的光伏裝置，其中，窗口層包括氧化鎘。
27.一種制造光伏裝置的方法，包括與基底相鄰地沉積透明導(dǎo)電氧化物層，其中，在沉積后，透明導(dǎo)電氧化物層具有表面；使透明導(dǎo)電氧化物層的所述表面暴露于摻雜劑，其中，在基底上能夠留下?lián)诫s劑層；與摻雜劑層相鄰地沉積窗口層；使摻雜劑進(jìn)入到窗口層中；與窗口層相鄰地沉積吸收劑層，其中，吸收劑層包括碲化鎘。
28.如權(quán)利要求27所述的方法，其中，沉積窗口層的步驟包括濺射工藝。
29.如權(quán)利要求27所述的方法，使透明導(dǎo)電氧化物層的所述表面暴露的步驟包括用摻雜劑的鹽洗滌所述表面。
30.如權(quán)利要求29所述的方法，其中，所述鹽包括硼酸鹽。
31.如權(quán)利要求27所述的方法，其中，摻雜劑包括N型摻雜劑。
32.如權(quán)利要求27所述的方法，其中，摻雜劑包括鋁。
33.如權(quán)利要求27所述的方法，其中，摻雜劑包括銦。
34.如權(quán)利要求27所述的方法，其中，摻雜劑包括硼。
35.如權(quán)利要求27所述的方法，其中，摻雜劑包括銅。
36.如權(quán)利要求27所述的方法，其中，摻雜劑包括氯。
37.如權(quán)利要求27所述的方法，其中，摻雜劑包括鎵。
38.如權(quán)利要求27所述的方法，其中，摻雜劑包括氟。
39.如權(quán)利要求27所述的方法，其中，摻雜劑包括鎂。
40.如權(quán)利要求27所述的方法，其中，基底包括玻璃。
41.如權(quán)利要求27所述的方法，其中，透明導(dǎo)電氧化物層包括氧化鋅。
42.如權(quán)利要求27所述的方法，其中，透明導(dǎo)電氧化物層包括氧化錫。
43.如權(quán)利要求27所述的方法，其中，窗口層包括硫化鎘。
44.如權(quán)利要求27所述的方法，其中，窗口層包括碲化鋅。
45.如權(quán)利要求27所述的方法，其中，窗口層包括硫化鎘鋅。
46.如權(quán)利要求27所述的方法，其中，窗口層包括氧化鋅。
47.如權(quán)利要求27所述的方法，其中，窗口層包括硫化鋅。
48.如權(quán)利要求27所述的方法，其中，窗口層包括氧化鋅錳。
49.如權(quán)利要求27所述的方法，其中，窗口層包括硫化鎘錳。
50.如權(quán)利要求27所述的方法，其中，窗口層包括氧化鎘。
51.如權(quán)利要求27所述的方法，其中，窗口層包括MhGxOy半導(dǎo)體，M選自于由鋅和錫組成的組，G選自于由鋁、硅和鋯組成的組。
52.如權(quán)利要求51所述的方法，其中，窗口層包括氧化鋅鋁。
53.如權(quán)利要求52所述的方法，其中，氧化鋅鋁的分子式為ZrvxAlxOy，其中，χ在O.05至O. 30的范圍內(nèi)。
54.如權(quán)利要求51所述的方法,其中，窗口層包括氧化鋅娃。
55.如權(quán)利要求54所述的方法，其中，氧化鋅硅的分子式為ZrvxSixOy，其中，χ在O.10至O. 25的范圍內(nèi)。
56.如權(quán)利要求51所述的方法，其中，窗口層包括氧化鋅鋯。
57.如權(quán)利要求56所述的方法，其中，氧化鋅鋯的分子式為ZrvxZrxOy，其中，χ在O.30至O. 50的范圍內(nèi)。
58.如權(quán)利要求51所述的方法，其中，窗口層包括氧化錫鋁。
59.如權(quán)利要求58所述的方法，其中，氧化錫鋁的分子式為SrvxAlxOy，其中，χ在O.10至O. 30的范圍內(nèi)。
60.如權(quán)利要求51所述的方法,其中，窗口層包括氧化錫娃。
61.如權(quán)利要求60所述的方法，其中，氧化錫硅的分子式為SrvxSixOy，其中，χ在O.05至O. 25的范圍內(nèi)。
62.如權(quán)利要求61所述的方法，其中，窗口層包括氧化錫鋯。
63.如權(quán)利要求62所述的方法，其中，氧化錫鋯的分子式為SrvxZrxOy，其中，χ在O.30至O. 60的范圍內(nèi)。
64.如權(quán)利要求27所述的方法，其中，沉積窗口層的步驟包括氣相傳輸沉積工藝。
65.如權(quán)利要求27所述的方法，其中，沉積窗口層的步驟包括 與摻雜劑層相鄰地沉積硫化鎘窗口層； 在硫化鎘窗口層上沉積含鋅層。
66.如權(quán)利要求28所述的方法，其中，濺射工藝包括在不活潑氣氛下從瓷靶進(jìn)行濺射。
67.如權(quán)利要求28所述的方法，其中，濺射工藝包括從金屬靶進(jìn)行反應(yīng)濺射。
68.如權(quán)利要求27所述的方法，所述方法還包括退火步驟。
69.一種制造光伏裝置的方法，所述方法包括 與基底相鄰地沉積透明導(dǎo)電氧化物層； 通過從摻雜的靶進(jìn)行濺射與透明導(dǎo)電氧化物層相鄰地沉積窗口層，其中，摻雜的靶是用摻雜劑摻雜的； 與窗口層相鄰地沉積吸收劑層，其中，吸收劑層包括碲化鎘。
70.如權(quán)利要求69所述的方法，其中，摻雜劑包括N型摻雜劑。
71.如權(quán)利要求69所述的方法，其中，摻雜劑包括鋁。
72.如權(quán)利要求69所述的方法，其中，摻雜劑包括銦。
73.如權(quán)利要求69所述的方法，其中，摻雜劑包括硼。
74.如權(quán)利要求69所述的方法，其中，摻雜劑包括銅。
75.如權(quán)利要求69所述的方法，其中，摻雜劑包括氯。
76.如權(quán)利要求69所述的方法，其中，摻雜劑包括鎵。
77.如權(quán)利要求69所述的方法，其中，摻雜劑包括氟。
78.如權(quán)利要求69所述的方法，其中，摻雜劑包括鎂。
79.如權(quán)利要求69所述的方法，其中，基底包括玻璃。
80.如權(quán)利要求69所述的方法，其中，透明導(dǎo)電氧化物層包括氧化鋅。
81.如權(quán)利要求69所述的方法，其中，透明導(dǎo)電氧化物層包括氧化錫。
82.如權(quán)利要求69所述的方法，其中，窗口層包括硫化鎘。
83.如權(quán)利要求69所述的方法，其中，窗口層包括碲化鋅。
84.如權(quán)利要求69所述的方法，其中，窗口層包括硫化鎘鋅。
85.如權(quán)利要求69所述的方法，其中，窗口層包括氧化鋅。
86.如權(quán)利要求69所述的方法，其中，窗口層包括硫化鋅。
87.如權(quán)利要求69所述的方法，其中，窗口層包括氧化鋅錳。
88.如權(quán)利要求69所述的方法，其中，窗口層包括硫化鎘錳。
89.如權(quán)利要求69所述的方法，其中，窗口層包括氧化鎘。
90.如權(quán)利要求69所述的方法，其中，沉積窗口層的步驟包括在不活潑氣氛下從陶瓷靶進(jìn)行濺射。
91.如權(quán)利要求69所述的方法，其中，沉積窗口層的步驟包括從金屬靶進(jìn)行反應(yīng)濺射。
92.如權(quán)利要求69所述的方法，所述方法還包括退火步驟。
93.一種制造光伏裝置的方法，所述方法包括 與基底相鄰地沉積透明導(dǎo)電氧化物層； 通過從摻雜的靶進(jìn)行濺射與透明導(dǎo)電氧化物層相鄰地沉積前驅(qū)體層，其中，摻雜的靶是用摻雜劑摻雜的； 與前驅(qū)體層相鄰地沉積緩沖層； 對前驅(qū)體層和緩沖層進(jìn)行退火以形成摻雜的緩沖層； 與摻雜的緩沖層相鄰地沉積吸收劑層，其中，吸收劑層包括碲化鎘。
94.如權(quán)利要求93所述的方法，其中，摻雜劑包括N型摻雜劑。
95.如權(quán)利要求93所述的方法，其中，摻雜劑包括鋁。
96.如權(quán)利要求93所述的方法，其中，摻雜劑包括銦。
97.如權(quán)利要求93所述的方法，其中，摻雜劑包括硼。
98.如權(quán)利要求93所述的方法，其中，摻雜劑包括銅。
99.如權(quán)利要求93所述的方法，其中，摻雜劑包括氯。
100.如權(quán)利要求93所述的方法，其中，摻雜劑包括鎵。
101.如權(quán)利要求93所述的方法，其中，摻雜劑包括氟。
102.如權(quán)利要求93所述的方法，其中，摻雜劑包括鎂。
103.如權(quán)利要求93所述的方法，其中，基底包括玻璃。
104.如權(quán)利要求93所述的方法，其中，透明導(dǎo)電氧化物層包括氧化鋅。
105.如權(quán)利要求93所述的方法，其中，透明導(dǎo)電氧化物層包括氧化錫。
106.如權(quán)利要求93所述的方法，其中，前驅(qū)體層包括硫化鎘。
107.如權(quán)利要求93所述的方法，其中，前驅(qū)體層包括氧化鎘。
108.如權(quán)利要求93所述的方法，其中，緩沖層包括碲化鋅。
109.如權(quán)利要求93所述的方法，其中，緩沖層包括硫化鎘鋅。
110.如權(quán)利要求93所述的方法，其中，沉積前驅(qū)體層的步驟包括在不活潑氣氛下從陶瓷靶進(jìn)行濺射。
111.如權(quán)利要求93所述的方法，其中，沉積前驅(qū)體層的步驟包括從金屬靶進(jìn)行反應(yīng)濺射。
112.如權(quán)利要求93所述的方法，所述方法還包括退火步驟。
全文摘要
一種對太陽能電池前接觸件摻雜的方法可以提高基于CdTe的或其它類型的太陽能電池的效率。
文檔編號H01L27/142GK102625953SQ201080037509
公開日2012年8月1日 申請日期2010年7月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月13日
發(fā)明者邊雅敏·布魯爾, 邵銳, 馬克思·格魯克勒爾 申請人:第一太陽能有限公司