專利名稱：用于太陽能發(fā)電的高功率效率多晶CdTe薄膜半導(dǎo)體光伏電池結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及碲化鎘(CdTe)薄膜半導(dǎo)體太陽能電池結(jié)構(gòu)，更具體而言，涉及通過分子束外延(MBE)生長(zhǎng)的高效多晶CdTe薄膜半導(dǎo)體太陽能電池結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
光伏電池能夠吸收輻射的光能并且將其直接轉(zhuǎn)化成電能。一些光伏(“PV”)電池 用作非成像應(yīng)用中的環(huán)境光的度量或者(以陣列形式)作為照相機(jī)中的成像傳感器以獲得用于圖像的各個(gè)部分的電信號(hào)。使用其他光伏電池來產(chǎn)生電力。光伏電池可以用來為電設(shè)備供電，對(duì)此其已經(jīng)證實(shí)了難以或不便于提供連續(xù)電能的來源。單個(gè)光伏電池具有其所響應(yīng)的光的獨(dú)特光譜。光伏電池對(duì)其敏感的光的具體光譜主要是形成所述電池的材料的函數(shù)。對(duì)由太陽發(fā)出的光能敏感并且用于將陽光轉(zhuǎn)化成電能的光伏電池可以被稱為太陽能電池。個(gè)別地，任何給定的光伏電池能夠僅僅產(chǎn)生相對(duì)少量的功率。因此，對(duì)于大多數(shù)發(fā)電應(yīng)用來說，使多個(gè)光伏電池串聯(lián)連接在一起成為單個(gè)單元，該單個(gè)單元可被稱為陣列。當(dāng)光伏電池陣列如太陽能電池陣列產(chǎn)生電時(shí)，所述電可被導(dǎo)向不同位置例如住宅或商行，或者用于分配的電網(wǎng)?，F(xiàn)有技術(shù)中有可得的PV電池，但是這些電池的生產(chǎn)可能昂貴。此外，對(duì)于給定量的光而言，該領(lǐng)域中可得的PV電池可能不能提供由光向電的高功率轉(zhuǎn)化效率。因此，該領(lǐng)域需要改進(jìn)的PV電池以及用于以較低生產(chǎn)成本和較高功率轉(zhuǎn)化效率生產(chǎn)該P(yáng)V電池的器件和方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一方面提供一種用于形成高性能的單結(jié)光伏器件的方法，其包括利用分子束外延(“MBE”)的高沉積速率多晶生長(zhǎng)。在一個(gè)實(shí)施方案中，所述方法還提供進(jìn)行以下的能力原位頂襯(superstrate)(或襯底)溫度控制；p_n結(jié)的原位摻雜；原位高度摻雜；原位熱退火；通過合適束成分的過壓原位晶界鈍化；通過合適束成分的通量水平控制在生長(zhǎng)過程中組分呈梯度變化(grading);對(duì)層厚度的高精度控制；以及對(duì)沉積生長(zhǎng)速率的高精度控制。在一個(gè)實(shí)施方案中，對(duì)于所述方法而言，可以提供約150°C到425°C、或者約200°C到400°C、或者約250°C到350°C的溫度范圍。在一個(gè)實(shí)施方案中，對(duì)于P-型和η-型摻雜劑而言，ρ-η結(jié)的摻雜均可以為I X IO14CnT3到I X IO17CnT3。在另一個(gè)實(shí)施方案中，對(duì)于ρ_型和η-型摻雜劑而言，高度摻雜均可以為 I X 1018cm 3 到 5X IO19Cm 3。在一個(gè)實(shí)施方案中，對(duì)于所述方法而言，可以提供高于頂襯沉積溫度50°C到200°C的熱退火范圍?？梢蕴峁└哂跇?biāo)稱壓力約5%至50%的合適束成分的過壓。此外，束成分的通量水平可以逐步或者以更精細(xì)的方式從沒有通量改變到顯著高的通量，以提供必需的生長(zhǎng)速率。在一個(gè)實(shí)施方案中，對(duì)于所述方法而言，層厚度可以控制在10Λ或更好的生長(zhǎng)水平。在一個(gè)實(shí)施方案中，生長(zhǎng)速率可以逐步或者更精細(xì)地從約O. 3微米每小時(shí)至3微米每小時(shí)變化。在另一個(gè)實(shí)施方案中，生長(zhǎng)速率可以逐步或者更精細(xì)地從約6微米每小時(shí)至12微米每小時(shí)變化。在另一個(gè)實(shí)施方案中，生長(zhǎng)速率可以逐步或者更精細(xì)地從約18微 米每小時(shí)至25微米每小時(shí)或更快地變化。本發(fā)明的另一方面提供具有至少兩層化合物半導(dǎo)體材料的多晶ρ-η結(jié)光伏電池(本文中也稱為“光伏電池”)，所述化合物半導(dǎo)體材料含有ZnTe、MgTe、梯度變化或未梯度變化的CdxZn(1_x)Te、梯度變化或未梯度變化的CdxMg(1_x)Te、和CdTe。所述結(jié)構(gòu)可以生長(zhǎng)在具有或不具有透明導(dǎo)電氧化物(“TC0”)的頂襯上，從而沉積的連續(xù)半導(dǎo)體層依次提供薄的、低歐姆的、非常高度摻雜的前側(cè)接觸層(其也可以用作窗口層)、薄緩沖層、n-p結(jié)、以及作為最終半導(dǎo)體層的低歐姆的非常高度摻雜的背側(cè)接觸層，然后任選原位金屬化。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，所述高度摻雜的前側(cè)接觸層、窗口層和緩沖層可以是一個(gè)層和相同的層。在一個(gè)實(shí)施方案中，相承的分子束外延技術(shù)，或者元素或反應(yīng)性分子的類似高真空、自由流動(dòng)通量可以以高沉積速率6-10微米/小時(shí)的模式來運(yùn)行，從而在約200°C到400°C的沉積溫度下產(chǎn)生沉積到頂襯面積為150mmX 150mm到1200mmX 1200mm的光學(xué)透明頂襯例如一塊玻璃(“頂襯”)上的總厚度為約I微米到4微米的多晶材料結(jié)構(gòu)。在另一個(gè)實(shí)施方案中，可以利用金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積(MOCVD)或類似技術(shù)來提供必需的加工能力。在器件結(jié)構(gòu)的一個(gè)實(shí)施方案中，可以在約200°C到350°C的沉積溫度下將厚度小于約200人的高度摻雜ZnTe層沉積到頂襯上。高度摻雜ZnTe層可以原位摻雜超過I X IO19CnT3的氮以產(chǎn)生p+型材料。在一個(gè)實(shí)施方案中，可以在約200°C到350°C的沉積溫度下將厚度小于約50Λ的ZnTe任選緩沖層沉積到所述高度摻雜層上?？梢栽诟哂诔练e溫度約50°C到200°C的升高溫度以及Zn或Te的過壓下對(duì)所述一個(gè)或更多個(gè)層施加晶化退火，持續(xù)退火的時(shí)間。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，沉積是在沒有透明導(dǎo)電氧化物(TCO)的裸露玻璃頂襯上進(jìn)行。在一個(gè)實(shí)施方案中，可以在約200°C到350°C的沉積溫度下將總厚度為約I微米到3微米的第一 CdZnTe和第二 CdTe的η-p摻雜異質(zhì)結(jié)沉積到ZnTe層上。CdZnTe可以首先原位摻雜有約I X IO16到I X IO18CnT3濃度范圍的砷或氮從而產(chǎn)生厚度為約O. 2微米到O. 8微米的P-型材料。CdTe可以接著原位摻雜有約I X IO14到I X IO17CnT3范圍的銦或氯或碘從而產(chǎn)生厚度為約O. 8微米到2. O微米的η-型材料，然后高度摻雜超過I X IO18CnT3以產(chǎn)生厚度為約O. I微米到O. 3微米的η-型材料。CdxZn(1_χ)Te可以從初始值x = 0 (ZnTe)直至最終值為約O. 8到O. 95在組成上呈梯度變化。可以在高于沉積溫度約50°C到200°C的升高溫度和CcUZn或Te中之一或更多者的過壓下向CdTe/CdZnTe層施加鈍化退火，持續(xù)退火的時(shí)間。在以約O. 2微米至O. 5微米的厚度步幅沉積層的過程中可以進(jìn)行不止一次退火，然后恢復(fù)到沉積溫度并繼續(xù)沉積。在一個(gè)實(shí)施方案中，將金屬接觸以約10000Λ的厚度原位沉積到光伏電池上。在頂襯上沉積(或形成)的光伏電池可以在真空中從第一半導(dǎo)體沉積室轉(zhuǎn)移到用于在真空下沉積金屬的第二室。在器件結(jié)構(gòu)的一個(gè)實(shí)施方案中，可以在約200°C到350°C的沉積溫度下將厚度小于約200人的高度摻雜ZnTe層沉積到頂襯上。高度摻雜ZnTe層可以原位摻雜有超過I X IO19CnT3的氮以產(chǎn)生p+型材料。在一個(gè)實(shí)施方案中，可以在約200°C到350°C的沉積溫度下將厚度小于約50Λ的ZnTe任選緩沖層沉積到所述高度摻雜層上?？梢栽诟哂诔练e溫度約50°C到200°C的升高溫度以及Zn或Te的過壓下對(duì)所述一個(gè)或更多個(gè)層施加晶化退火，持續(xù)退火的時(shí)間。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，沉積是在沒有透明導(dǎo)電氧化物(TCO)的裸露玻璃頂襯上進(jìn)行。在一個(gè)實(shí)施方案中，可以在約200°C到350°C的沉積溫度下將厚度為約I. O微米至 2. O微米的本征(未摻雜或非常低摻雜)的CdTe (i-CdTe)層沉積到ZnTe層上。可以在高于沉積溫度約50°C到200°C的升高溫度和CcUZn或Te中之一或更多者的過壓下向i_CdTe層施加鈍化退火，持續(xù)退火的時(shí)間。在以約O. 2微米至O. 5微米的厚度步幅沉積層的過程中可以進(jìn)行不止一次退火，然后恢復(fù)到沉積溫度并繼續(xù)沉積。在一個(gè)實(shí)施方案中，在約200°C到350°C的沉積溫度下使高度摻雜的CdTe層以約O. I微米到O. 3微米的厚度沉積到i-CdTe層上。CdTe層可以摻雜有約I X IO18到5 X 1018cm_3的銦或氯或碘以產(chǎn)生用于金屬接觸的η+型歐姆材料。在一個(gè)實(shí)施方案中，將金屬接觸以約10000Λ的厚度原位沉積到光伏電池上。在頂襯上沉積(或形成)的光伏電池可以在真空中從第一半導(dǎo)體沉積室轉(zhuǎn)移到用于在真空下沉積金屬的第二室。在器件結(jié)構(gòu)的又一個(gè)實(shí)施方案中，可以在約200°C到350°C的沉積溫度下將厚度小于約200人的高度摻雜CdTe層沉積到頂襯上。高度摻雜CdTe層可以原位摻雜有超過lX1018cm_3的銦或氯或碘以產(chǎn)生η+型材料。在一個(gè)實(shí)施方案中，可以在約200°C到350°C的沉積溫度下將厚度小于或等于約50Λ的CdTe緩沖層沉積到所述高度摻雜層上。可以在高于沉積溫度約50°C到200°C的升高溫度以及Cd或Te的過壓下對(duì)所述層施加晶化退火，持續(xù)退火的時(shí)間。在一個(gè)實(shí)施方案中，可以在約200°C到350°C的沉積溫度下將總厚度為約I微米到3微米的第一 CdTe和第二 CdZnTe的η-p摻雜異質(zhì)結(jié)沉積到CdTe層上。CdTe層可以原位摻雜有約I X IO16到I X IO18CnT3范圍的銦或碘從而產(chǎn)生厚度為約0. 2微米到0. 8微米的η-型材料。CdZnTe可以接著原位摻雜有約I X IO14到I X 1017cm_3范圍的砷或氮從而以約0. 8微米到2. O微米的厚度產(chǎn)生P-型材料。CdxZn(1_x)Te從x = I (CdTe)降至約0. 8到0. 95的x值在組成上呈梯度變化?？梢栽诟哂诔练e溫度約50°C到200°C的升高溫度和Cd、Zn或Te中之一或更多者的過壓下向CdTe/CdZnTe層施加鈍化退火，持續(xù)退火的時(shí)間。在以約0. 2微米至0. 5微米的厚度步幅沉積層的過程中可以進(jìn)行不止一次退火，然后恢復(fù)到沉積溫度并繼續(xù)沉積。在一個(gè)實(shí)施方案中，在約200°C到350°C的沉積溫度下將第二高度摻雜CdxZn(1_x)Te層以約0. I微米到0. 3微米的厚度沉積到第一 CdZnTe層上。第二 CdZnTe層可以摻雜有分別為約I X IO18到5X IO18CnT3或I X IO19到5X 1019cm_3的砷或氮，以產(chǎn)生用于金屬接觸的P+型歐姆材料。在一個(gè)優(yōu)選的替代實(shí)施方案中，X = O(ZnTe)并且摻雜劑可以是約I X IO19到5X IO19Cm-3的氮以產(chǎn)生用于金屬接觸的p+型歐姆材料。在一個(gè)實(shí)施方案中，將金屬接觸以約10000Λ的厚度原位沉積到光伏電池上。在頂襯上沉積(或形成)的光伏電池可以在真空中從第一半導(dǎo)體沉積室轉(zhuǎn)移到用于在真空下沉積金屬的第二 室。在器件結(jié)構(gòu)的另一個(gè)實(shí)施方案中，可以在約200°C到350°C的沉積溫度下將厚度小于約200Λ的高度摻雜CdTe層沉積到頂襯上。高度摻雜CdTe層可以原位摻雜有超過lX1018cm_3的銦或氯或碘以產(chǎn)生η+型材料。在一個(gè)實(shí)施方案中，可以在約200°C到350°C的沉積溫度下將厚度小于或等于約50Λ的CdTe緩沖層沉積到所述高度摻雜層上?？梢栽诟哂诔练e溫度約50°C到200°C的升高溫度以及Cd或Te的過壓下對(duì)所述層施加晶化退火，持續(xù)退火的時(shí)間。在一個(gè)實(shí)施方案中，可以在約200°C到350°C的沉積溫度下將厚度為約I. O微米至2. O微米的本征(未摻雜或非常低摻雜的)CdTe (i-CdTe)層沉積到CdTe層上?？梢栽诟哂诔练e溫度約50°C到200°C的升高溫度和CcUZn或Te中之一或更多者的過壓下向i_CdTe層施加鈍化退火，持續(xù)退火的時(shí)間。在以約O. 2微米至O. 5微米的厚度步幅沉積層的過程中可以進(jìn)行不止一次退火，然后恢復(fù)到沉積溫度并繼續(xù)沉積。在一個(gè)實(shí)施方案中，在約200°C到350°C的沉積溫度下將高度摻雜CdxZn(1_x)Te層以約O. I微米到O. 3微米的厚度沉積到i-CdTe層上。CdZnTe層可以摻雜有分別為約I X IO18到5X IO18CnT3或IX IO19到5X IO19CnT3的砷或氮，以產(chǎn)生用于金屬接觸的P+型歐姆材料。在一個(gè)優(yōu)選的替代實(shí)施方案中，X = O(ZnTe)并且摻雜劑可以是約IX IO19到5X 1019cm_3的氮以產(chǎn)生用于金屬接觸的P+型歐姆材料。在一個(gè)實(shí)施方案中，將金屬接觸以約10000Λ的厚度原位沉積到光伏電池上。在頂襯上沉積(或形成)的光伏電池可以在真空中從第一半導(dǎo)體沉積室轉(zhuǎn)移到用于在真空下沉積金屬的第二室。在本發(fā)明的一方面，提供一種光伏器件，所述PV器件包括3個(gè)材料層包含碲(Te)和鎘(Cd)的第一層；在所述第一層之上的包含Te、Cd和Zn的第二層；和在所述第二層之上的包含Te和Zn的第三層。在一個(gè)實(shí)施方案中，所述PV器件還包括在第一層之下的頂襯。在一個(gè)替代實(shí)施方案中，所述PV器件包括在第三層之上的頂襯。在本發(fā)明的另一方面，提供一種PV器件，所述PV器件包括在頂襯之上的P-型ZnTe層；在所述ρ-型ZnTe層之上的ρ-型CdZnTe層；在所述ρ-型CdZnTe之上的第一 η-型CdTe層；和在所述第一 η-型CdTe層之上的第二 η_型CdTe層。在本發(fā)明的又一方面，提供一種PV器件，所述PV器件包括含有Te和Cd的η_型層；在所述η-型層之上的本征CdTe層；和在所述本征CdTe層之上的ρ-型層，所述ρ_型層包含Cd和Zn中的一種或更多種和Te。在一個(gè)實(shí)施方案中，所述PV器件還包括在所述η-型層之下的頂襯。在一個(gè)替代實(shí)施方案中，所述PV器件包括在所述P-型層之上的頂襯。在本發(fā)明的再一方面，提供一種PV器件，所述PV器件包括在頂襯之上的第一η-型CdTe層；在所述第一 η_型CdTe層之上的第二 η-型CdTe層；在所述第二 η-型CdTe層之上的第一 P-型CdxZn(1_x)Te層；和在所述第一 p_型CdxZn(1_x)Te層之上的第二 p_型CdxZn(H)Te 層。在本發(fā)明的再一方面，提供一種光伏器件，所述PV器件包括在具有Cd和Te的η-型層以及具有Zn和Te的ρ-型層之間的本征CdTe層，其中所述η-型層沉積在本征CdTe層之下。在一個(gè)實(shí)施方案中，所述PV器件包括在所述η-型層之下的襯底或頂襯。在一個(gè)替代實(shí)施方案中，所述PV器件包括在所述P-型層之上的襯底或頂襯。


本發(fā)明的新穎特征特別闡述于所附權(quán)利要求中。通過參考以下闡述說明性實(shí)施方案(其中利用了本發(fā)明的原理)的詳細(xì)描述和附圖，將更好地理解本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn)，在附圖中圖I示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的“反向”ρ-η結(jié)太陽能電池結(jié)構(gòu)；圖2示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的“反向”P-本征-η太陽能電池結(jié)構(gòu)； 圖3示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的n-p結(jié)太陽能電池結(jié)構(gòu)；以及圖4示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的η-本征-ρ結(jié)太陽能電池結(jié)構(gòu)。
具體實(shí)施例方式雖然已經(jīng)在本文中示出并描述了本發(fā)明的實(shí)施方案，但對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將顯見的是，這些實(shí)施方案僅僅是通過舉例而給出。本領(lǐng)域技術(shù)人員現(xiàn)在可想到許多變型、變化和替代而不偏離本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)理解的是，在實(shí)施本發(fā)明時(shí)，可以采用本文所述的本發(fā)明的實(shí)施方案的替代方案。在當(dāng)前的薄膜光伏電池如CdTe或CIGS、CdS中，使用“窗口”層，原因在于其在本征上為η-型材料。因?yàn)橛糜谏a(chǎn)的當(dāng)前工藝技術(shù)不能提供原位(即在沉積室中實(shí)時(shí))摻雜光伏結(jié)構(gòu)的能力，因而本領(lǐng)域技術(shù)人員使用具有高的本征η-型摻雜的材料如CdS來限定Ρ-η結(jié)的η-型層。但是，存在與使用CdS相關(guān)聯(lián)的局限性。例如，(在CdS/CdTe界面處)的CdS可以通過吸收進(jìn)來的光子而減小可用的電流，這進(jìn)而產(chǎn)生非常少的(如果不是根本不)有助于二極管電流的載流子。在一些情況下，該問題是由于CdS/CdTe層之間的帶隙勢(shì)壘和在低品質(zhì)CdS/CdTe界面層處的大復(fù)合速率的組合所致。在克服這些局限性時(shí)，一種方法是盡可能地減小CdS吸光層的厚度以限制在該“死層”中被吸收的入射光的量。但是低于約100納米時(shí)，CdS層具有使器件性能劣化的針孔和不均勻性。在不同的實(shí)施方案中，提供用于形成碲化鎘(CdTe)薄膜太陽能電池結(jié)構(gòu)的方法。實(shí)施方案的方法允許以高沉積速率形成高品質(zhì)CdTe薄膜。優(yōu)選實(shí)施方案的CdTe薄膜結(jié)構(gòu)可以在太陽能電池(在本文中也稱為“光伏電池”或“光伏”)器件中提供高功率效率轉(zhuǎn)化。優(yōu)選實(shí)施方案的方法適用于利用分子束外延(“MBE”)以高沉積速率和多晶沉積模式形成太陽電池板，同時(shí)還提供MBE的摻雜、組成和均一'丨生控制的優(yōu)點(diǎn)。不同實(shí)施方案的方法使得能夠形成具有均一組成、更長(zhǎng)壽命和較大粒度的單結(jié)太陽能電池結(jié)構(gòu)，這提供增強(qiáng)的器件性能。在優(yōu)選的實(shí)施方案中，用淺的供體和受體摻雜太陽能電池器件的結(jié)構(gòu)層在太陽能電池器件結(jié)構(gòu)層的外延生長(zhǎng)過程中原位(即，在沉積過程中)進(jìn)行。常規(guī)的化學(xué)氣相沉積技術(shù)(不同于MBE)遭遇淺水平供體/受體的低溶解度問題或者較深水平的供體/受體難以完全離子化的困難。通過對(duì)結(jié)構(gòu)原位摻雜，溶解度問題減少，因而所述技術(shù)允許使用淺的供體/受體來提供對(duì)于構(gòu)建改進(jìn)性能的太陽能電池而言所必需的高度摻雜水平。通過提供置換性摻雜劑，這即使沒有消除、也有利地降低了間隙或本征(缺陷)摻雜劑。置換性摻雜劑由于其比間隙摻雜劑的擴(kuò)散慢得多，因而可以提供更穩(wěn)定的太陽能電池器件。優(yōu)選實(shí)施方案的MBE方法可以有利地允許形成與現(xiàn)有技術(shù)薄膜太陽能電池器件相比具有更高功率效率的高品質(zhì)薄膜太陽能電池器件。本發(fā)明的實(shí)施方案的方法和結(jié)構(gòu)可以提供的光伏器件與現(xiàn)有技術(shù)薄膜光伏器件相比具有改進(jìn)的短路電流(Jsc)、開路電壓(Voc)和填充因子(FF)。在一個(gè)實(shí)施方案中，可獲得功率效率為約18% 22%的“反向”ρ-η結(jié)(“反向”:從目前技術(shù)觀點(diǎn)來看，在頂襯上沉積所述結(jié)的η-型部分，然后沉積所述結(jié)的P-型部分；而在該實(shí)施方案中，順序顛倒，首先在頂襯上沉積P-型部分，然后沉積所述結(jié)的η-型部分，其現(xiàn)在接觸背側(cè)金屬化)光伏器件。在另一個(gè)實(shí)施方案中，可獲得功率效率為約18% 22%的“反向”η-本征-ρ結(jié)光伏器 件。在另一個(gè)實(shí)施方案中，可獲得功率效率為約18% 22%的n-p結(jié)光伏器件。在另一個(gè)實(shí)施方案中，可獲得功率效率為約18% 22%的η-本征-ρ結(jié)光伏器件。優(yōu)選實(shí)施方案的薄膜太陽能電池結(jié)構(gòu)可以在一個(gè)或更多個(gè)配置用于分子束外延(“ΜΒΕ”)型沉積的串聯(lián)真空室中形成。所述一個(gè)或更多個(gè)真空室可以包括第一分子束(“MB”)室和一個(gè)或更多個(gè)串聯(lián)輔助(或第二)室。借助于包括離子泵、渦輪分子(“渦輪”)泵、低溫泵和擴(kuò)散泵中的一者或更多者的泵送系統(tǒng)，真空室在運(yùn)行過程中可以維持在中等真空(I X 10-6至IX Kr5托，或IX Kr7至I X Kr6托)或高真空(I X Kr8至IXlO-7托)下。泵送系統(tǒng)還可以包括一個(gè)或更多個(gè)“前級(jí)”泵(“backing”pumps)，如機(jī)械泵或干式渦旋泵。優(yōu)選實(shí)施方案的真空室除了用于形成另外的器件結(jié)構(gòu)如背側(cè)金屬接觸(“金屬化”)和太陽電池板激光電池劃線的輔助室之外，還可以包括用于形成各種器件結(jié)構(gòu)的主沉積室。在一個(gè)替代實(shí)施方案中，可以排列多個(gè)串聯(lián)真空室以提供整體器件結(jié)構(gòu)的特定層沉積，提高整體上的生產(chǎn)量。優(yōu)選實(shí)施方案的分子束體系可以包括一個(gè)或更多個(gè)真空室、泵送系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，所述計(jì)算機(jī)系統(tǒng)配置為控制真空室壓力、襯底溫度、材料源溫度和與太陽能電池器件結(jié)構(gòu)的沉積相關(guān)的不同參數(shù)(例如，源分壓、源通量、沉積時(shí)間、曝光時(shí)間)。該沉積方法應(yīng)用于任何真空沉積技術(shù)，其可以(i)在材料生長(zhǎng)時(shí)控制摻雜(原位)，( )控制不同組分層的厚度，(iii)控制生長(zhǎng)過程中的沉積速率，以及(iv)通過改變組成中的元素比率控制層與層之間的組成變化。這包括但不限于常規(guī)(固相)MBE、氣相MBE(GPMBE)和金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積(MOCVD)，以及任何滿足以上要求、特別是滿足要求
(i)-(iii)的其他氣相沉積。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，采用MBE方法。在本發(fā)明的實(shí)施方案中，方法、設(shè)備和/或結(jié)構(gòu)提供以下(i)在高沉積速率下的多晶生長(zhǎng)；(ii)移除有問題的CdS “窗口”層的電池結(jié)構(gòu)；(iii)完全摻雜可控的原位沉積，以優(yōu)化針對(duì)摻雜濃度的電池結(jié)構(gòu)；(iv)異質(zhì)結(jié)層的組成呈梯度變化，從而通過顯著減少界面復(fù)合位點(diǎn)來優(yōu)化電池結(jié)構(gòu)；(V)原位重度摻雜在頂襯(或襯底)之上、近前和背觸點(diǎn)生長(zhǎng)的材料的能力，以產(chǎn)生一個(gè)或更多個(gè)低歐姆接觸；(vi)通過高度摻雜晶界以從邊界復(fù)合位點(diǎn)排出少數(shù)載流子而提供對(duì)晶界的原位鈍化；以及(vii)提供完全的沉積速率控制以允許沉積中斷用于原位晶化退火，并且使得初始種晶層的生長(zhǎng)速率大幅下降以優(yōu)化粒度。在實(shí)施方案中，當(dāng)以上能力(iii)和(iv)結(jié)合時(shí)，允許完全控制用于異質(zhì)結(jié)構(gòu)的結(jié)的位置以優(yōu)化性能，這通過將所述結(jié)基本上布置在較窄的帶隙材料附近來實(shí)現(xiàn)。如本文所用的“η-型層”意指具有η-型化學(xué)摻雜劑的層，“ρ_型層”意指具有ρ_型化學(xué)摻雜劑的層。除了 η-型和ρ-型摻雜劑之外，η-型層和ρ-型層可以具有其他材料。例如，η-型CdTe層為由Cd和Te形成的層同時(shí)還為化學(xué)摻雜的η_型的層。作為另一實(shí)例，P-型ZnTe層為具有Zn和Te的層并且還為化學(xué)摻雜的ρ_型的層。反.向ρ-η矛口 Vt-本征- Γ結(jié)太陽倉P.電池,結(jié)構(gòu)在本發(fā)明的一方面，“反向”ρ-η結(jié)太陽能電池(或光伏)器件是通過MBE-型技術(shù)在具有或不具有透明導(dǎo)電氧化物(TCO)的頂襯上生長(zhǎng)的。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，器件結(jié)構(gòu)的高度摻雜的前層起到前側(cè)低歐姆接觸的作用，并且TCO涂層是不必要的，因?yàn)槌?積可以直接發(fā)生在裸露的玻璃頂襯上。相繼生長(zhǎng)的半導(dǎo)體層依次提供高度摻雜的P-型低歐姆接觸薄層；任選的薄緩沖層；Ρ_η結(jié)；高度摻雜的η-型低歐姆薄層；和作為最終半導(dǎo)體層的任選的低歐姆“半金屬”接觸。在所述結(jié)構(gòu)的背側(cè)提供金屬接觸。金屬接觸與激光電池劃線一起可以經(jīng)由原位金屬化和劃線來形成。在一些實(shí)施方案中，太陽能電池結(jié)構(gòu)可以具有至少3層不同化合物半導(dǎo)體材料。在一些情況下，這些半導(dǎo)體材料可以包括ZnTe、MgTe, χ-梯度變化的CdxZrvxT^ χ-梯度變化的CdxMg1-Je和CdTe。太陽能電池結(jié)構(gòu)可以任選包括用硼離子減薄的SbTe(Sb2Te3)層或CdTe層，以提供至ρ-η結(jié)太陽能電池結(jié)構(gòu)(本文中也稱為“結(jié)構(gòu)”)的背側(cè)的金屬接觸的增強(qiáng)接觸。參照?qǐng)D1，反向ρ-η結(jié)光伏(“PV”)電池(本文中也稱為“太陽能電池”)結(jié)構(gòu)包括與頂襯鄰接或在頂襯之上的P-型(即，摻雜的P-型)ZnTe層、與所述P-型ZnTe層鄰接或在所述P-型ZnTe層之上的P-型(即，摻雜的P-型)CdZnTe層，以及與所述ρ-型CdZnTe層鄰接或在所述ρ-型CdZnTe層之上的η-型(即，摻雜的η-型)CdTe層。在一個(gè)實(shí)施方案中，CdZnTe層為CdxZni_xTe。η-型CdTe層和ρ-型CdxZrvJe (或CdZnTe)層限定“反向”Ρ-η結(jié)PV電池的ρ-η異質(zhì)結(jié)(或結(jié)構(gòu))。在一個(gè)實(shí)施方案中，ρ-η層由多晶CdTe單質(zhì)結(jié)形成，其中‘X’等于I ;或者由CdTeAMxZrvxTe異質(zhì)結(jié)形成，其中‘X’為約O. 8到O. 95。η-型CdTe層和ρ-型CdxZrvxTe層限定PV電池的吸光層，其中η-型CdTe層厚度足以吸收絕大多數(shù)的入射光。反向ρ-η結(jié)PV電池可以包括在裸露玻璃頂襯之間的高度摻雜的P-型ZnTe ( SP，P+ZnTe)薄層，具有或不具有TC0，以及ρ-型CdxZrvxTe層。任選的本征(即，未摻雜的或者非常低摻雜的)電阻ZnTe薄層可以設(shè)置為與高度摻雜的ZnTe層鄰接或者在高度摻雜的ZnTe層之上。反向ρ-η結(jié)PV電池還可以包括與所述η_型CdTe層鄰接或者在所述η_型CdTe層之上的金屬接觸層。為了改善金屬接觸和η-型CdTe層之間的電接觸，可以在η-型CdTe層和金屬接觸之間提供高度摻雜的η-型CdTe (即，n+CdTe)薄層。為了進(jìn)一步改善金屬接觸和η-型CdTe層之間的電接觸，可以在高度摻雜的η-型CdTe薄層(n+CdTe)和金屬接觸之間，或者可選的，在η-型CdTe層和金屬接觸之間提供任選的經(jīng)硼離子減薄的CdTe薄層。繼續(xù)參照?qǐng)D1，反向ρ-η結(jié)太陽能電池還可以包括在頂襯前側(cè)(光從此處進(jìn)入反向ρ-η結(jié)太陽能電池)的抗反射(“AR”)涂層。AR層可以有助于使入射到反向ρ-η結(jié)太陽能電池上的光反射最小化。反向Ρ-η結(jié)太陽能電池還可以包括抗反射(“AR”)涂層，所述抗反射涂層配置為反射某些波長(zhǎng)的光并吸收某些波長(zhǎng)的光，從而為太陽電池板的可見表面提供美學(xué)上吸引人的自定義顏色(即，太陽電池板藝術(shù)或建筑學(xué)吸引力)。繼續(xù)參照?qǐng)D1，在前側(cè)(頂襯)提供一個(gè)或更多個(gè)電接觸。在一個(gè)實(shí)施方案中，利用蝕刻來到達(dá)前側(cè)(頂襯)透明導(dǎo)電氧化物(如果存在的話)，或者高度摻雜的接觸層(如果存在的話)，從而在前側(cè)形成電接觸。在另一個(gè)實(shí)施方案中，在沉積之前使金屬“指狀物”沉積在裸露的頂襯上，以使電到達(dá)前側(cè)(頂襯)導(dǎo)電層。參照?qǐng)D2，在一個(gè)替代實(shí)施方案中，在高度摻雜的p+ZnTe層上提供本征(或非常低摻雜的)CdTe (即，i-CdTe)層，并且高度摻雜的n+CdTe層鄰接于所述i_CdTe層或者在所述i-CdTe層之上形成。在這樣的情況下，i-CdTe層部分限定ρ-本征_η結(jié)太陽能電池器件的P-本征-nCdTe結(jié)構(gòu)。所述i_CdTe層可以由多晶CdTe形成。在一個(gè)實(shí)施方案中，所述i-CdTe層的厚度為約O. 5微米到4微米，或者約I微米到2微米?？梢栽诩s200°C到350°C的沉積溫度下沉積所述i-CdTe層。在形成i-CdTe (吸光)層之后，可以在高于i_CdTe沉積溫度50°C到200°C的溫差下進(jìn)行任選的晶界鈍化退火。在一個(gè)實(shí)施方案中，晶界鈍化退火可以在Cd或Zn中之一或更多者的過壓下進(jìn)行。在這樣的情況下，在鈍化退火過程中關(guān)閉所有其他的材料流量源。在這樣的情況下，在該退火過程中關(guān)閉所有其他的材料流量源。在一個(gè)實(shí)施方案中，晶化或晶界鈍化退火可以進(jìn)行不止一次并且在形成i-CdTe吸光層的過程中以預(yù)定的間隔進(jìn)行。可以以約O. 2微米到約O. 8微米，或者約O. 4微米到約O. 6微米的i-CdTe吸光層厚度步幅進(jìn)行晶界鈍化退火，持續(xù)退火的時(shí)間段，然后(頂襯)恢復(fù)到沉積溫度并繼續(xù)沉積i-CdTe吸光層。本文所討論的關(guān)于本發(fā)明的不同實(shí)施方案的一個(gè)或更多個(gè)層，可以是任選的。在一些實(shí)施方案中，所述層可以如所述來提供，而在其他實(shí)施方案中，可以提供順序上的一些變化(例如，變換Ρ-η異質(zhì)結(jié)的層CdTe/CdZnTe的順序)。通過添加(和/或移除)元素而在組成結(jié)構(gòu)上不同的相鄰層(例如，鄰接ZnTe層的CdTe，或者鄰接CdxZrvJe層的CdTe層)可以通過改變‘X’的摩爾分?jǐn)?shù)在兩種組成之間梯度變化，以改善由于直接沉積相互緊挨的兩種不同帶隙材料而引起的帶隙勢(shì)壘。這種梯度變化將在約O. I微米到O. 5微米的厚度內(nèi)發(fā)生。參照?qǐng)D1，在一個(gè)實(shí)施方案中，示出反向ρ-η結(jié)太陽能電池結(jié)構(gòu)。反向ρ-η結(jié)太陽能電池結(jié)構(gòu)可以包括與頂襯(“玻璃頂襯，鋼化的”，如所示)鄰接或者在頂襯之上的高度摻雜的P-型ZnTe薄層和與高度摻雜的ZnTe層鄰接或者在高度摻雜的ZnTe層之上的高電阻超薄ZnTe層。頂襯可以由半導(dǎo)體材料或非晶材料如標(biāo)準(zhǔn)鈉鈣玻璃形成。與頂襯鄰接或者在頂襯之上可以提供任選的透明導(dǎo)電氧化物(TCO)層以提供電前方接觸?；蛘?，薄金屬箔襯底可以與以相反順序生長(zhǎng)的電池結(jié)構(gòu)實(shí)施方案一起使用，因而入射光繼續(xù)經(jīng)歷與使用頂襯時(shí)相同的層次序；該次序中的最終沉積層必須為在緊挨主沉積室的串聯(lián)室中沉積的透明導(dǎo)電氧化物或者器件結(jié)構(gòu)自身的高度摻雜的接觸層。高度摻雜的P-型ZnTe層的厚度可以小于或等于約3001，或者小于或等于約200Λ，或者小于或等于約100Λ。高電阻緩沖層的 厚度可以小于或等于約501，或者小于或等于約30Λ，或者小于或等于約ΙΟΛοΖηΤθ和緩沖層可以在約200°C到400°C，或者約250°C到350°C的沉積溫度下沉積在頂襯上。在一個(gè)實(shí)施方案中，所述兩層經(jīng)由分子束外延(“MBE”)以約I人每秒(O. 36微米每小時(shí))的生長(zhǎng)速率形成。
在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，高度摻雜的ZnTe層原位摻雜有氮以產(chǎn)生P+材料層，所述P+材料層中的氮摻雜劑濃度為約I X IO19CnT3到約I X 102°cm_3。在各個(gè)層形成期間或之后，可以在高于所述層的沉積溫度50°C到200°C的溫差下進(jìn)行任選的晶化退火。晶化退火可以在Zn或Te的過壓下進(jìn)行。在退火過程中，可以關(guān)閉所有沉積源。在退火之后，可以開始恢復(fù)至沉積溫度并且繼續(xù)沉積。在形成高度摻雜且任選的緩沖層之后，CdTeZCdxZn1^Te吸光層(本文中也為“吸收劑層”)可以作為η-型和ρ-型異質(zhì)結(jié)(或者單質(zhì)結(jié)，在χ等于I的情況下)生長(zhǎng)。P-型摻雜可以借助于砷或氮來實(shí)現(xiàn)；η_型摻雜可以借助于銦或氯或碘來實(shí)現(xiàn)。η-型CdTe吸光層的厚度可以為約I. O微米到約2. O微米。η-型CdTe吸光層可以在約200°C到約350°C、或者約250°C到約300°C的沉積溫度下形成。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，CdTe層原位摻雜有銦、氯或碘以產(chǎn)生η-型材料層，所述η-型材料層中的活化摻雜濃度為約I X IO14CnT3到I X 1017cm_3。ρ-型CdxZrvxTe吸光層的厚度可以為約O. I微米到I微米，或者約O. 2微米到約O. 8微米。ρ-型CdxZrvxTe層可以在約200°C到約350°C、或者約250°C到約300°C的沉 積溫度下形成。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，CdxZrvxTe層原位摻雜有砷或氮以產(chǎn)生ρ-型材料層，所述P-型材料層中的活化摻雜濃度為約IX IO16CnT3到IX 1018cm_3。在一個(gè)實(shí)施方案中,ρ-型CdZnTe層就在形成η-型CdTe層之前形成。例如，在通過使太陽能電池結(jié)構(gòu)暴露于CdTe、ZnTe和氮摻雜劑源而形成p_型CdZnTe層的同時(shí)，可以關(guān)閉氮和ZnTe源并且可以立即引入In源。在形成CdxZrvxTe ρ-型吸光層之后，可以在高于CdZnTe沉積溫度50°C到200°C的溫差下進(jìn)行任選的晶界鈍化退火。在一個(gè)實(shí)施方案中，可以在Cd、Zn、N或As中之一或更多者的過壓下進(jìn)行晶界鈍化退火。在一個(gè)實(shí)施方案中，在該退火過程中關(guān)閉所有其他的材料流量源。在一個(gè)實(shí)施方案中，晶界鈍化退火可以進(jìn)行不止一次并且在形成CdxZrvxTe層的過程中以預(yù)定的間隔進(jìn)行。可以以約O. 2微米到約O. 8微米，或者約O. 4微米到約O. 6微米的CdxZrvxTe層厚度步幅進(jìn)行晶界鈍化退火，持續(xù)退火的時(shí)間，然后恢復(fù)到沉積溫度并繼續(xù)沉積CdxZrvxTe吸光層。在形成CdTe η-型吸光層之后，可以在高于CdTe沉積溫度50°C到200°C的溫差下進(jìn)行任選的晶界鈍化退火。在一個(gè)實(shí)施方案中，可以在Cd、Zn、In、Cl或I中之一或更多者的過壓下進(jìn)行晶界鈍化退火。在一個(gè)實(shí)施方案中，在該退火過程中關(guān)閉所有其他的材料流量源。在一個(gè)實(shí)施方案中，晶界鈍化退火可以進(jìn)行不止一次并且在形成CdTe層的過程中以預(yù)定的間隔進(jìn)行?？梢砸约sO. 2微米到約O. 8微米，或者約O. 4微米到約O. 6微米的CdTe層厚度步幅進(jìn)行晶界鈍化退火，持續(xù)退火的時(shí)間，然后恢復(fù)到沉積溫度并繼續(xù)沉積CdTe吸光層。在形成CdTe η-型吸光層之后，高度摻雜的η_型CdTe (n+CdTe)薄層可以在n_型CdTe層和最終金屬接觸之間生長(zhǎng)從而在CdTe n_型吸光層和金屬接觸之間提供低歐姆接觸。n+CdTe層的N-型摻雜可以借助于銦或氯或碘作為η-摻雜劑來實(shí)現(xiàn)。n+CdTe層的厚度可以小于或等于約O. 3微米，或者小于或等于約O. 2微米，或者小于或等于約O. I微米。n+CdTe層可以在約200°C到約350°C的沉積溫度下進(jìn)行。n+CdTe層中的η-型摻雜劑(例如銦)的濃度可以為約IX IO18到5 X IO19CnT3。在一個(gè)實(shí)施方案中，n+CdTe層的沉積溫度與CdTe η-型吸光層的沉積溫度相同。
任選的金屬接觸層可以提供CdTe層(吸光層和高度摻雜的η-型層)和所述結(jié)構(gòu)背側(cè)的金屬化之間的最終接觸。最終金屬接觸層通過用硼將CdTe薄層離子減薄至小于或等于約3001、或小于或等于約200人、或小于或等于約100Λ的厚度來形成。最終金屬接觸和激光電池劃線可以在輔助室(或第二室)中原位形成。輔助室與第一 MBE真空室串聯(lián)。第一 MBE真空室可以是第一半導(dǎo)體沉積室。金屬接觸和電池劃線可以通過將圖I的光伏器件在真空下從第一 MBE真空室轉(zhuǎn)移到輔助串聯(lián)室中原位進(jìn)行。金屬接觸層的厚度可以為約IOOOOA 到20000Α。圖I的結(jié)構(gòu)包括Ρ-η結(jié)，所述Ρ-η結(jié)能夠吸收波長(zhǎng)處于近紫外(“UV”)到約850nm的光(例如太陽光或太陽輻射)，并且通過當(dāng)Ρ-η結(jié)暴露于光時(shí)產(chǎn)生的載流子的流動(dòng)而生成電。實(shí)施方案提供用于形成至Ρ-η結(jié)太陽能電池的前方和背側(cè)的低歐姆金屬接觸的原位方法、吸收劑層的原位摻雜、晶界的原位鈍化、原位組成上梯度變化的異質(zhì)結(jié)構(gòu)，以及層厚和結(jié)位置的高精確性控制，以優(yōu)化Ρ-η結(jié)太陽能電池的吸收劑層暴露于光時(shí)的光生電流和開路電壓的提取。圖I的反向ρ-η結(jié)結(jié)構(gòu)，或者如其他方式所述的，可以在配置用于分子束外延 (“ΜΒΕ”)-型(或MBE-型)沉積的真空室中形成。MBE室可以附接到用于形成ρ-η結(jié)結(jié)構(gòu)的一個(gè)或更多個(gè)層的一個(gè)或更多個(gè)其他真空室。例如，MBE室可以附接到配置用于經(jīng)由濺射或電子束蒸發(fā)而形成金屬接觸的真空室和配置用于進(jìn)行激光電池劃線的真空室?；蛘?，可以設(shè)置多個(gè)串聯(lián)真空室以提供整體器件結(jié)構(gòu)的特定層沉積，潛在提高整體生產(chǎn)量。反向ρ-η結(jié)結(jié)構(gòu)的一個(gè)或更多個(gè)層的形成可以經(jīng)由本領(lǐng)域已知的任何MBE技術(shù)或提供元素或反應(yīng)性分子的自由流動(dòng)通量的類似高真空技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。在一個(gè)實(shí)施方案中，實(shí)施方案的反向Ρ-η結(jié)結(jié)構(gòu)的一個(gè)或更多個(gè)層通過傳統(tǒng)MBE來形成，所述傳統(tǒng)MBE提供高生產(chǎn)量、多晶沉積，同時(shí)保持常規(guī)MBE的控制優(yōu)點(diǎn)。取決于沉積中的層，可以調(diào)節(jié)元素的通量以提供小于或等于約20微米/小時(shí)、或小于或等于約10微米/小時(shí)、小于或等于約I微米/小時(shí)的沉積速率。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，可以調(diào)節(jié)元素的通量以提供約6到10微米/小時(shí)的沉積速率用于本體Ρ-η結(jié)和后接觸層生長(zhǎng)，以及小于或等于約I微米/小時(shí)的沉積速率用于高度摻雜的P-型起始層和任選的緩沖薄層。利用MBE在約200°C到約350°C、或者約250°C到約300°C的沉積溫度下在光學(xué)透明頂襯例如玻璃頂襯上在大于或等于約0. 72m2的頂襯面積(即，尺寸大于或等于約600mmX 1200mm的頂襯)上產(chǎn)生總厚度為約I微米到約3微米的多晶材料結(jié)構(gòu)。在一個(gè)實(shí)施方案中，所述層在同一溫度下或相互偏差在25°C之內(nèi)的溫度下生長(zhǎng)。在一個(gè)實(shí)施方案中，總結(jié)構(gòu)的厚度為約I. 25微米。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，頂襯面積大于或等于約lm2。n-p矛口 η土-本征-ρ1結(jié)太陽倉κ電池結(jié)構(gòu)在本發(fā)明的另一方面，n-p結(jié)太陽能電池(或光電)器件是通過MBE在具有或不具有透明導(dǎo)電氧化物(TCO)的頂襯上生長(zhǎng)的。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，器件結(jié)構(gòu)的高度摻雜的前層用作前側(cè)低歐姆接觸，并且TCO涂層是不必要的，因?yàn)槌练e可以直接發(fā)生在裸露的玻璃頂襯上。在頂襯上相繼生長(zhǎng)的半導(dǎo)體層包括高度摻雜的η-型低歐姆接觸薄層；任選的薄緩沖層；η-ρ結(jié)；高度摻雜的ρ-型低歐姆接觸薄層；和作為最終半導(dǎo)體層的任選的非常低歐姆“半金屬”接觸例如SbTe。在所述完全結(jié)構(gòu)的背側(cè)提供金屬接觸。金屬接觸與激光電池劃線可以經(jīng)由原位金屬化和劃線來形成。
在一些實(shí)施方案中，太陽能電池結(jié)構(gòu)可以具有至少3層不同半導(dǎo)體材料。在一些情況下，半導(dǎo)體材料可以包括選自ZnTe、MgTe, χ-梯度變化的CdxZrvxT^ χ-梯度變化的CdxMg1-Je(其中‘X’為O到I的數(shù))，和CdTe中的材料。η-p太陽能電池結(jié)構(gòu)可以任選包括SbTe (Sb2Te3)層，以提供至ρ_η結(jié)太陽能電池結(jié)構(gòu)(本文中也稱為“結(jié)構(gòu)”)的背側(cè)的金屬接觸的接觸。參照?qǐng)D3，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，n-p結(jié)光電(“PV”)電池(本文中也稱為“太陽能電池”)結(jié)構(gòu)包括與頂襯鄰接或在頂襯之上的η-型(B卩，摻雜的η-型)CdTe層和與所述η-型CdTe層鄰接或者在所述η-型CdTe層之上的ρ_型(即，摻雜的ρ_型)CdxZrvJe吸收劑層。η-型CdTe層和ρ-型CdxZrvxTe層限定n-p異質(zhì)結(jié)(或結(jié)構(gòu))。該異質(zhì)結(jié)有利地排除了對(duì)于現(xiàn)有薄膜器件的CdS η-型層的需求。在一個(gè)實(shí)施方案中，‘X’等于1，η-ρ層由多晶CdTe單質(zhì)結(jié)形成。在另一個(gè)實(shí)施方案中，‘X’大于O但小于I,n-p層由CdTeAMxZrvxTe異質(zhì)結(jié)形成。在一個(gè)實(shí)施方案中，‘X’等于約O. 95，或約O. 90，或約O. 80。繼續(xù)參照?qǐng)D3，ρ-型CdxZrvxTe層限定PV電池的第一吸光層?？梢栽陧斠r和n_型CdTe層之間提供高度摻雜的η-型CdTe薄層(S卩，n+CdTe)。n-p結(jié)PV電池可以包括在高 度摻雜的CdTe層和η-型CdTe層之間的任選的超薄本征(即，未摻雜的或非常低摻雜的)電阻CdTe層(本文中也稱為“緩沖”層)。n-p結(jié)PV電池還可以包括與P-型CdxZrvxTe層鄰接或在ρ-型CdxZrvxTe層之上的金屬接觸層。為了改善金屬接觸和P-型CdxZrvxTe層之間的電接觸，可以在ρ-型CdxZrvJe層和金屬接觸之間提供高度摻雜的P-型CdxZrvxTe (即p+CdxZni_xTe)或高度摻雜的p_型ZnTe層(即p+ZnTe)薄層。在另一個(gè)實(shí)施方案中，‘X’等于O并且p+ZnTe薄層接觸背側(cè)金屬接觸。ZnTe或CdxZrvxTe層也充當(dāng)入射到金屬后接觸上的少數(shù)載流子的勢(shì)壘。為了更進(jìn)一步地改善金屬接觸和ρ-型CdxZrvxTe層之間的電接觸,可以在高度摻雜的P-型CdxZrvxTe薄層(p+CdxZrvJe)或p+ZnTe層和金屬接觸之間，或者作為另外一種選擇，在P-型CdxZrvxTe層和金屬接觸之間提供SbTe薄層。n-p結(jié)太陽能電池還可以包括在頂襯前側(cè)(光進(jìn)入側(cè))的抗反射(“AR”)涂層。AR層可以有助于使入射到反向n-p結(jié)太陽能電池上的光反射最小化。n-p結(jié)太陽能電池還可以包括抗反射(“AR”)涂層，所述抗反射涂層設(shè)計(jì)為有利地反射/吸收特定顏色的太陽光譜，從而為太陽電池板的可見表面提供美學(xué)上吸引人的自定義顏色(為了太陽電池板藝術(shù)或建筑學(xué)吸引力)。參照?qǐng)D4，在一個(gè)替代實(shí)施方案中，在高度摻雜的n+CdTe層上提供本征或基本上低摻雜的CdTe (即，i-CdTe)層，并且高度摻雜的p+CdJrvJe層鄰接于所述i_CdTe層或者在所述i-CdTe層之上形成。在另一個(gè)實(shí)施方案中，p+ZnTe層與所述i_CdTe層鄰接或者在所述i-WTe層之上形成。在這樣的情況下，i-(MTe層部分限定η-本征-ρ結(jié)太陽能電池器件的η-本征-pCdTe結(jié)構(gòu)。所述i_CdTe層可以由多晶CdTe形成。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，所述i-CdTe層的厚度為約I微米到2微米。可以在約200°C到約400°C、或者約250°C到350°C的沉積溫度下沉積所述i-CdTe層。在形成i-CdTe (吸光)層之后，可以在高于i-CdTe沉積溫度約50°C到200°C的溫差下進(jìn)行任選的晶界鈍化退火。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，晶界鈍化退火可以在Cd或Zn中之一或更多者的過壓下進(jìn)行。在該退火過程中關(guān)閉所有其他的材料流量源。在一個(gè)實(shí)施方案中，晶界鈍化退火可以進(jìn)行不止一次并且在形成i-CdTe吸光層的過程中以預(yù)定的間隔進(jìn)行。在這樣的情況下，可以以約O. 2微米到約O. 8微米，或者約O. 4微米到約O. 6微米的i-CdTe吸光層厚度步幅進(jìn)行晶界鈍化退火，持續(xù)退火的時(shí)間，然后恢復(fù)到沉積溫度并繼續(xù)沉積i-CdTe吸光層。本文所討論的關(guān)于本發(fā)明的不同實(shí)施方案或方面的一些層，可以是任選的。在一些實(shí)施方案中，所述層可以以所述順序來提供，而在其他實(shí)施方案中，可以提供順序上的一些變化(例如，變換Ρ-η異質(zhì)結(jié)的CdTe和CdZnTe層的順序)。通過添加(和/或移除)另一元素而在組成結(jié)構(gòu)上不同的任何相鄰層(例如，鄰接ZnTe層的CdTe，或者鄰接CdxZrvJe層的CdTe層)可以通過改變‘X’的摩爾分?jǐn)?shù)在兩種組成之間梯度變化，以改善由于直接沉積相互緊挨的兩種不同帶隙材料而引起的帶隙勢(shì)壘。這種梯度變化將在約O. I微米到O. 5微米的厚度內(nèi)發(fā)生。參照?qǐng)D3，在一個(gè)實(shí)施方案中，n-p結(jié)太陽能電池結(jié)構(gòu)包括在頂襯上的高度摻雜的η-型CdTe薄層(即，n+CdTe)和在所述高度摻雜層上的任選的高電阻超薄膜CdTe緩沖層。 頂襯可以由半導(dǎo)體材料或非晶材料如標(biāo)準(zhǔn)鈉鈣玻璃形成。頂襯可能需要任選的透明導(dǎo)電氧化物(TCO)以提供電前方接觸?；蛘?，薄金屬箔襯底可以與以相反順序生長(zhǎng)的電池結(jié)構(gòu)實(shí)施方案一起使用，因而入射光繼續(xù)進(jìn)入與使用頂襯時(shí)相同的層次序；該次序中的最終沉積層必須為在緊挨主沉積室的串聯(lián)室中沉積的透明導(dǎo)電氧化物或者器件結(jié)構(gòu)自身的高度摻雜的接觸層。n+CdTe層的厚度可以小于或等于約300A，或者小于或等于約200Λ，或者小于或等于約100Λ。n+CdTe層可以在約200°C到約400°C，或者約250°C到約350°C的沉積溫度下沉積。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，CdTe層可以經(jīng)由分子束外延(“MBE”)或MBE型技術(shù)以約1人每秒的CdTe生長(zhǎng)速率形成。緩沖層的厚度可以小于或等于約50Λ，或者小于或等于約30人，或者小于或等于約10Λ。緩沖層可以在約200°C到約400°C，或者約250°C到約350°C的沉積溫度下沉積在高度摻雜的CdTe層上。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，CdTe層經(jīng)由分子束外延(“MBE”)以約I人每秒的CdTe生長(zhǎng)速率并且在相同的沉積溫度下作為高度摻雜層形成。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，高度摻雜的n+CdTe層原位摻雜有銦或氯或碘以產(chǎn)生η+材料層，所述η+材料層中的η-摻雜濃度為約I X 1018cm_3到約5 X 1019cm_3。在n+CdTe層和緩沖CdTe層形成期間或之后，可以在高于沉積溫度約50°C到200°C的溫差下進(jìn)行任選的晶化退火。晶化退火可以在Cd或Te中之一或更多者的過壓下進(jìn)行。在退火過程中，應(yīng)當(dāng)關(guān)閉所有沉積源。在退火之后，應(yīng)開始恢復(fù)至沉積溫度并且繼續(xù)沉積。在形成n+CdTe和緩沖層之后，CdTeAMxZrvxTe吸光層(本文中也為“吸收劑層”)可以作為η-型和ρ-型異質(zhì)結(jié)或者在χ等于I的情況下作為單質(zhì)結(jié)生長(zhǎng)。N-型摻雜可以借助于銦或氯或碘來實(shí)現(xiàn)；Ρ-型摻雜可以借助于砷或氮來實(shí)現(xiàn)。η-型CdTe吸光層的厚度可以為約O. 2微米到約O. 8微米。η-型CdTe吸光層可以在約200°C到約400°C、或者約250°C到約350°C的沉積溫度下形成。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，CdTe層原位摻雜有銦、氯或碘以產(chǎn)生η-型材料層，所述η-型材料層中的活化摻雜濃度為約I X IO16CnT3到約I X 1018cnT3。P-型CdxZrvxTe吸光層的厚度可以為約O. 8微米到約2微米。ρ-型CdxZrvJe層可以在約200°C到約400°C、或者約250°C到約350°C的沉積溫度下形成。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，CdxZrvxTe層原位(B卩，在MBE室中)摻雜有砷或氮以產(chǎn)生p_型材料層，所述p_型材料層中的活化摻雜濃度為約I X IO14CnT3到約I X IO1Wo在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，P-型CdxZrvxTe層就在形成η-型CdTe層之前并且在與CdTe沉積相同的頂襯溫度下形成。例如，在通過使太陽能電池結(jié)構(gòu)暴露于CMTe和In源而形成η-型CdTe層的同時(shí),可以關(guān)閉(或終止)In源并且可以立即引入ZnTe源。在形成CdTe η-型層之后，可以在高于CdTe沉積溫度約50°C到200°C的溫差下進(jìn)行任選的晶界鈍化退火。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，可以在Cd、Zn、In、Cl或I中之一或更多者的過壓下進(jìn)行晶界鈍化退火。在該退火過程中關(guān)閉所有其他的材料流量源。在一個(gè)實(shí)施方案中，晶界鈍化退火進(jìn)行不止一次并且在形成CdTe層的過程中以預(yù)定的間隔進(jìn)行。在這樣的情況下，可以以約O. 2微米到約O. 8微米，或者約O. 4微米到約O. 6微米的CdTe層厚度步幅進(jìn)行晶界鈍化退火，持續(xù)退火的時(shí)間段，然后恢復(fù)到沉積溫度并繼續(xù)沉積CdTe吸光層。在形成CdxZrvxTe P-型吸光層之后，可以在高于CdxZrvJe沉積溫度約50°C到200°C的溫差下進(jìn)行任選的晶界鈍化退火。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，在Cd、Zn、N或As中 之一或更多者的過壓下進(jìn)行晶界鈍化退火。在該退火過程中關(guān)閉所有其他的材料流量源。在一個(gè)實(shí)施方案中，晶界鈍化退火進(jìn)行不止一次并且在形成CdxZrvxTe層的過程中以預(yù)定的間隔進(jìn)行。在這樣的情況下，可以以約O. 2微米到約O. 8微米，或者約O. 4微米到約O. 6微米的CdxZrvxTe層厚度步幅進(jìn)行晶界鈍化退火，持續(xù)退火的時(shí)間段，然后恢復(fù)到沉積溫度并繼續(xù)沉積CdxZrvxTe吸光層。在形成CdxZrvxTe ρ-型吸光層之后，高度摻雜的P-型CdxZrvJe (p+Cd^n^Je)薄層或p+ZnTe薄層可以在ρ-型CdxZrvxTe層和最終金屬接觸之間生長(zhǎng)從而在CdxZrvxTe ρ-型吸光層和金屬接觸之間提供低歐姆接觸。p+CdxZni_xTe層或p+ZnTe層的ρ-型摻雜可以借助于砷或氮來實(shí)現(xiàn)。P+CdxZni_xTe或p+ZnTe層的厚度可以小于或等于約O. 3微米，或者小于或等于約O. 2微米，或者小于或等于約O. I微米。p+CdxZni_xTe層可以在約200°C到約400°C、或者約250°C到約350°C的沉積溫度下形成。p+CdxZni_xTe層中的ρ-型摻雜劑(例如砷)的濃度可以為約I X IO18到5X1018cm_3。在一個(gè)替代實(shí)施方案中，χ = O (ZnTe)并且摻雜劑為濃度約I X IO19到5 X IO19CnT3的氮以產(chǎn)生用于金屬接觸的ρ+型歐姆材料。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，P+CcUrvJe層的(頂襯)沉積溫度與CdTe n_型層的沉積溫度相同。任選的金屬接觸層可以提供CdxZrvxTe層(吸光層和高度摻雜的p_型層)和所述結(jié)構(gòu)背側(cè)的金屬化之間的最終接觸。最終金屬接觸層可以通過使PV電池暴露于Sb和Te通量源來形成，其中關(guān)閉所有其他的材料通量源。所形成的SbTe層的厚度可以小于或等于約300Λ、或小于或等于約200Λ、或小于或等于約IOOloSbTe層可以在約200°C到約400°C、或者約250°C到約350°C的沉積溫度下沉積。在一個(gè)實(shí)施方案中，SbTe層的沉積溫度與CdxZrvxTe層的沉積溫度相同。最終金屬接觸和激光電池劃線可以在輔助室(或第二室)中原位形成。輔助室可以與第一 MBE真空室串聯(lián)。第一 MBE真空室可以是第一半導(dǎo)體沉積室。金屬接觸和電池劃線可以通過將圖3的光伏器件在真空下從第一 MBE真空室轉(zhuǎn)移到輔助串聯(lián)室中原位形成。金屬接觸層的厚度可以為約10000人到2000(14。圖3的結(jié)構(gòu)包括n-p結(jié)，所述n-p結(jié)能夠吸收波長(zhǎng)處于近紫外(“UV”)到約850nm的光，并且通過當(dāng)n-p結(jié)暴露于光時(shí)產(chǎn)生的載流子的流動(dòng)而生成電。本發(fā)明的實(shí)施方案提供用于形成至n-p結(jié)太陽能電池的前方和背側(cè)的低歐姆金屬接觸的原位方法、吸收劑層的高度摻雜、晶界的原位鈍化、組成上呈梯度變化的異質(zhì)結(jié)構(gòu)，以及層厚和結(jié)位置的高精確性控制，以優(yōu)化n-p結(jié)太陽能電池的吸收劑層暴露于光時(shí)的光生電流和開路電壓的提取。圖3和4的n-p和n_本征-ρ結(jié)結(jié)構(gòu)，可以在配置用于分子束外延(“ΜΒΕ”)的真空室中形成。MBE室可以附接到一個(gè)或更多個(gè)用于形成n-p結(jié)結(jié)構(gòu)的一個(gè)或更多個(gè)層的其他真空室。例如，MBE室可以附接到配置用于經(jīng)由濺射或電子束蒸發(fā)而形成金屬接觸的真空室和配置用于進(jìn)行激光電池劃線的真空室。在一個(gè)替代實(shí)施方案中，可以設(shè)置多個(gè)串聯(lián)真空室以提供整體器件結(jié)構(gòu)的特定層沉積，提高整體生產(chǎn)量。n-p結(jié)結(jié)構(gòu)和η-本征-ρ結(jié)結(jié)構(gòu)的一個(gè)或更多個(gè)層的形成可以經(jīng)由任何MBE技術(shù)或提供元素或反應(yīng)性分子的自由流動(dòng)通量的類似高真空技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。取決于沉積中的層，可以調(diào)節(jié)元素的通量以提供小于或等于約20微米/小時(shí)、或小于或等于約10微米/小時(shí)、小于或等于約I微米/小時(shí)的沉積速率。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，可以調(diào)節(jié)元素的通量以 提供約6微米/小時(shí)到約10微米/小時(shí)的沉積速率用于本體n-p結(jié)和后接觸層生長(zhǎng)，以及小于或等于約I微米/小時(shí)的沉積速率用于高度摻雜的η-型層和任選的緩沖薄層?？梢岳肕BE在約200°C到約400°C、或者約250°C到約350°C的沉積溫度下在光學(xué)透明頂襯例如玻璃頂襯上在大于或等于約O. 72m2的頂襯面積(即，尺寸大于或等于約600mmX 1200mm的頂襯)上產(chǎn)生總厚度為約I微米到約3微米的多晶材料結(jié)構(gòu)。在一個(gè)實(shí)施方案中，所述層在同一溫度下生長(zhǎng)。在另一個(gè)實(shí)施方案中，所述層在相互偏差在約25°C之內(nèi)的溫度下生長(zhǎng)。在一個(gè)實(shí)施方案中，總結(jié)構(gòu)的厚度為約I. 25微米。在一個(gè)實(shí)施方案中,頂襯面積大于或等于約Im2。過壓在本發(fā)明的實(shí)施方案中，本文所述的光伏器件的一個(gè)或更多個(gè)層或薄膜可以在用于形成所述層或薄膜的一種或更多種原子物質(zhì)或氣體的過壓下形成。在不同的實(shí)施方案中，一個(gè)或更多個(gè)層或薄膜可以在Cd、Zn、Te、N、As、In、Cl、I或Sb中之一或更多者的過壓下形成。在本發(fā)明的不同實(shí)施方案中，可以在用于形成薄膜的一種或更多種物質(zhì)的過壓以及在相對(duì)于沉積溫度升高的頂襯(或襯底)溫度下進(jìn)行薄膜的晶化或晶界鈍化退火。晶化或晶界鈍化退火可以有利地改善具有較大粒度的結(jié)晶狀品質(zhì)或者改進(jìn)薄膜中的晶界缺陷，從而提供改進(jìn)的光伏器件性能。在一些實(shí)施方案中，可以利用某些材料通量同時(shí)切斷(或關(guān)閉)所有其他材料通量來進(jìn)行晶化或晶界鈍化退火。如本文所用的術(shù)語“過壓”可以意指特定物質(zhì)的本底壓力(backgroundpressure)，高于該壓力處于穩(wěn)態(tài)或擬穩(wěn)態(tài)條件下的本底中(當(dāng)沉積源打開時(shí))。在一些情況下，術(shù)語“過壓”可以與術(shù)語“本底暴露”互換。典型的過壓通量為主物質(zhì)如Cd、Te和Zn的主要沉積通量的約5%到約50%。典型的摻雜劑物質(zhì)的過壓通量與摻雜劑沉積通量如N、As、Cl、I和In的相當(dāng)。在某些實(shí)施方案中，用于形成圖I的光伏器件(或結(jié)構(gòu))的方法包括在P-型ZnTe層之上形成P-型CdZnTe層。接著,在p_型CdZnTe層上形成η-型CdTe層。在一個(gè)實(shí)施方案中，CdZnTe層中的Cd和Zn可以梯度變化，即CdxZrvxTe,其中‘X，為O到I的數(shù)。在實(shí)施方案中，可以在形成初始P-型ZnTe層和任選的ZnTe超薄緩沖層之后進(jìn)行晶化退火。在一個(gè)實(shí)施方案中，可以在Zn或Te的過壓下進(jìn)行晶化退火。在另一個(gè)實(shí)施方案中，可以在形成P-型CdZnTe層和η-型CdTe層之后在Cd、Zn、N、As、In、Cl或I中之一或更多者的過壓下進(jìn)行晶界鈍化退火。在一個(gè)實(shí)施方案中，在這些退火過程中關(guān)閉所有其他的材料通量源。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，所有退火均在高于生長(zhǎng)沉積溫度約50°C到200°C的溫差下進(jìn)行。在某些實(shí)施方案中，用于形成圖2的光伏器件(或結(jié)構(gòu))的方法包括在具有任選的超薄ZnTe緩沖層的p+ZnTe層之上形成本征CdTe (i-CdTe)層。在一個(gè)實(shí)施方案中，可以在形成初始P-型ZnTe層和任選的ZnTe超薄緩沖層之后進(jìn)行晶化退火。在一個(gè)實(shí)施方案中，可以在Zn或Te的過壓下進(jìn)行晶化退火。接著，使i-CdTe層在Cd或Zn中之一或更多者的過壓下退火。在一個(gè)實(shí)施方案中，在這些退火過程中關(guān)閉所有其他的材料通量源。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，所有退火均在高于生長(zhǎng)沉積溫度約50°C到200°C的溫差下進(jìn)行。雖然已經(jīng)在不同實(shí)施方案中參照了頂襯，但可以使用任何合適的襯底材料。在一些實(shí)施方案中，圖1-4的不同頂襯層可以是襯底層。在其他實(shí)施方案中，圖1-4的不同頂襯層可以是沉積順序顛倒的襯底層。 從前述應(yīng)當(dāng)理解的是，盡管已經(jīng)說明和描述了特定的實(shí)施方式，但可以對(duì)其進(jìn)行多種改動(dòng)并且在本文中預(yù)期所述多種改動(dòng)。還旨在本發(fā)明不限于說明書中所提供的具體實(shí)例。盡管已經(jīng)參照上述說明書對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，但本文中優(yōu)選實(shí)施方案的描述和說明并非意在以限制性含義進(jìn)行解釋。另外，還應(yīng)理解的是，本發(fā)明的所有方面不限于本文中根據(jù)多種條件和變量而給出的具體描述、配置或相對(duì)比例。本發(fā)明實(shí)施方案的形式和細(xì)節(jié)上的多種改動(dòng)對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將是顯見的。因此，預(yù)期本發(fā)明還應(yīng)涵蓋任何這類改動(dòng)、改變和等價(jià)物。
權(quán)利要求
1.一種光伏器件，包括 含有締(Te)和鎘(Cd)的第一層； 在所述第一層之上的含有CM和Te的第二層； 在所述第二層之上的含有Cd、Zn和Te的第三層； 在所述第三層之上的含有Zn和Te的第四層；和 在所述第一層之下或在所述第四層之上的頂襯。
2.權(quán)利要求I的光伏器件，其中所述第三層的Cd和Zn的含量呈梯度變化。
3.權(quán)利要求I的光伏器件，其中所述第一層為化學(xué)摻雜的n-型，所述第二層為化學(xué)摻雜的n-型，所述第三層為化學(xué)摻雜的P-型，所述第四層為化學(xué)摻雜的P-型。
4.權(quán)利要求I的光伏器件，其中所述頂襯為襯底。
5.權(quán)利要求I的光伏器件，其中所述第四層還包含Cd。
6.一種光伏器件，包括 第一 n-型CdTe層； 在所述第一 n-型CdTe層之上的第二 n-型CdTe層； 在所述第二 n-型CdTe之上的第一 p-型CdZnTe層； 在所述第一 p-型CdZnTe層之上的第二 p_型ZnTe或CdZnTe層；和頂襯，所述頂襯與所述第一 n-型CdTe層鄰接或在所述第一 n-型CdTe層之下，或者與所述第二 p-型ZnTe或CdZnTe層鄰接或在所述第二 p_型ZnTe或CdZnTe層之上。
7.權(quán)利要求6的光伏器件，其中所述第一n-型CdTe層中的n-型化學(xué)摻雜劑的濃度高于所述第二 n-型CdTe層中的n-型化學(xué)摻雜劑的濃度。
8.權(quán)利要求6的光伏器件，其中所述第一P-型CdZnTe層中的p-型化學(xué)摻雜劑的濃度低于所述第二 P-型ZnTe或CdZnTe層中的p-型化學(xué)摻雜劑的濃度。
9.權(quán)利要求6的光伏器件，其中所述第一P-型CdZnTe層的Cd和Zn的含量呈梯度變化。
10.權(quán)利要求6的光伏器件，其中所述第二P-型ZnTe或CdZnTe層包含氮(N)或砷(As)。
11.權(quán)利要求6的光伏器件，其中所述第一n-型CdTe層包含銦(In)、碘(I)或氯(Cl)。
12.權(quán)利要求6的光伏器件，其中所述第二n-型CdTe層包含銦(In)、碘(I)或氯(Cl)。
13.權(quán)利要求6的光伏器件，其中所述第一P-型CdZnTe層包含氮(N)或砷(As)。
14.權(quán)利要求6的光伏器件，其中所述頂襯為襯底。
15.一種光伏器件，包括 包含Te和Cd的n-型層； 與所述n-型層鄰接或者在所述n-型層之上的本征CdTe層；和 與所述本征CdTe層鄰接或者在所述本征CdTe層之上的包含Te和Zn的p-型層。
16.權(quán)利要求15的光伏器件，其中所述P-型層還包含Cd。
17.權(quán)利要求15的光伏器件，還包括與所述n-型層鄰接或者在所述n-型層之下的頂襯。
18.權(quán)利要求15的光伏器件，還包括與所述P-型層鄰接或者在所述P-型層之上的頂襯。
19.權(quán)利要求15的光伏器件，還包括頂襯，所述頂襯與所述n-型層鄰接或在所述n-型層之下，或者與所述P-型層鄰接或在所述P-型層之上。
20.一種用于形成光伏器件的方法，包括 形成p+ZnTe層； 形成本征CdTe(i-CdTe)層； 在Te、或Cd、或Cd和Zn、或Cd和Cl的過壓下，使所述i_CdTe層退火；以及 形成n+CdTe層。
21.一種用于形成光伏器件的方法，包括 形成p+ZnTe層； 形成P-型CdZnTe層并且在Cd、Zn、N或As中之一或更多者的過壓下退火； 形成n-型CdTe層并且在Cd、Zn、In、Cl或I中之一或更多者的過壓下退火；以及 形成n+CdTe層。
22.權(quán)利要求21的方法，其中形成所述P-型CdZnTe層包括使所述CdZnTe層的Cd和Zn呈梯度變化。
全文摘要
提供了利用分子束外延(MBE)形成的太陽能電池結(jié)構(gòu)，其與現(xiàn)有技術(shù)的薄膜太陽能電池結(jié)構(gòu)相比可以實(shí)現(xiàn)改進(jìn)的功率效率。描述了反相p-n結(jié)太陽能電池器件和利用MBE形成該反相p-n結(jié)太陽能電池器件的方法。提供了多種n-p結(jié)和反相p-n結(jié)太陽能電池器件和相關(guān)的制造方法。還描述了N-內(nèi)部-p結(jié)和反相p-內(nèi)部-n結(jié)太陽能電池器件。
文檔編號(hào)H01L31/0749GK102714252SQ201080054227
公開日2012年10月3日 申請(qǐng)日期2010年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月10日
發(fā)明者彼得·丁古斯, 汪澍民, 詹姆斯·大衛(wèi)·加尼特 申請(qǐng)人:烏利爾太陽能有限公司