專利名稱：光伏器件導(dǎo)電層的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光伏器件及其制造方法。
背景技術(shù)：
光伏器件可以包括形成在基底上方的半導(dǎo)體材料，半導(dǎo)體材料例如具有用作窗口層的第一層和用作吸收層的第二層。當(dāng)前的光伏器件的效率低。


圖I是多層基底的示意圖。圖2是具有多個(gè)層的光伏器件的示意圖。圖3是濺射沉積室的示意圖。
具體實(shí)施例方式光伏器件可以包括在基底(或超基底)上構(gòu)建的多個(gè)層。例如，光伏器件可以包括在基底上以堆疊件形成的阻擋層、透明導(dǎo)電氧化物(TCO)層、緩沖層和半導(dǎo)體層。每個(gè)層進(jìn)而可以包括多于一個(gè)的層或膜。例如，半導(dǎo)體層可以包括第一膜，包括形成在緩沖層上的半導(dǎo)體窗口層，例如，硫化鎘層；第二膜，包括形成在半導(dǎo)體窗口層上的半導(dǎo)體吸收層，例如，碲化鎘層。另外，每個(gè)層可以覆蓋該器件的全部或一部分和/或位于該層下方的基底或?qū)拥娜炕蛞徊糠?。例如，“層”可以包括與表面的一部分或全部接觸的任何材料的任何量。光伏器件可以包括半導(dǎo)體雙層，該半導(dǎo)體雙層可以包括硫化鎘層上的碲化鎘層。對(duì)于包括碲化鎘的光伏器件，可以通過(guò)增大碲化鎘塊的載流子濃度來(lái)提高器件效率?，F(xiàn)有的增大碲化鎘塊的載流子濃度的方法涉及將諸如銅的外部摻雜劑加入到背接觸層中。例如，光伏器件可以包括摻雜的背接觸件，例如，銅摻雜的鑰?？蛇x擇地，可以在使完成的堆疊件退火之前對(duì)TCO堆疊件的緩沖層進(jìn)行摻雜。例如，光伏器件可以包括銅摻雜的氧化錫層。由銅摻雜的氧化錫緩沖層制造的光伏器件可以表現(xiàn)出改進(jìn)的器件性能，例如包括改善的開(kāi)路電壓。例如，包括銅摻雜的氧化錫緩沖層的光伏器件可以表現(xiàn)出大于大約750V的開(kāi)路電壓，例如包括范圍為大約770V至大約850V的開(kāi)路電壓?？梢岳美绨R射和常壓化學(xué)氣相沉積(APCVD)在內(nèi)的各種適合的技術(shù)來(lái)沉積銅摻雜的緩沖層和透明導(dǎo)電氧化物層?？商鎿Q的摻雜劑，例如，砷或銻，可以產(chǎn)生相似的結(jié)果。例如，光伏器件可以包括與TCO層或堆疊件相鄰的砷摻雜的或銻摻雜的緩沖層。在一個(gè)方面，多層結(jié)構(gòu)可以包括與基底相鄰的阻擋層、與阻擋層相鄰的透明導(dǎo)電氧化物層和與透明導(dǎo)電氧化物層相鄰的包括摻雜劑的緩沖層。摻雜劑可以包括銅、砷或銻。摻雜的緩沖層可以包括氧化錫、氧化鋅、錫酸鋅、氧化鋅錳或氧化錫硅。摻雜的緩沖層可以包括多個(gè)層。所述多個(gè)層中的一個(gè)層可以包括摻雜的層，所述多個(gè)層中的另一層可以是未摻雜的層，并且所述摻雜的層可以與所述未摻雜的層相鄰。摻雜的緩沖層可以具有大于大約IXlO1Vcm2的摻雜劑濃度。摻雜的緩沖層可以包括氧化錫，并且具有大約10_5至大約KT1的摻雜劑與氧化錫之比。多層結(jié)構(gòu)可以包括與摻雜的緩沖層相鄰的半導(dǎo)體窗口層，其中，半導(dǎo)體窗口層包括從由硫化鎘、硫化鋅、硫化鎘鋅和氧化鋅錳組成的組中選擇的材料。多層結(jié)構(gòu)可以包括與摻雜的緩沖層相鄰的半導(dǎo)體吸收層，其中，半導(dǎo)體吸收層包括從由碲化鎘、碲化鋅和碲化鎘鋅組成的組中選擇的材料。多層結(jié)構(gòu)可以具有大于大約IXlO1Vcm3的載流子濃度。在另一方面，一種制造多層結(jié)構(gòu)的方法可以包括形成與透明導(dǎo)電氧化物層相鄰的摻雜的緩沖層。透明導(dǎo)電氧化物層可以與基底相鄰。該方法可以包括形成與緩沖層相鄰的半導(dǎo)體窗口層。該方法可以包括形成與半導(dǎo)體窗口層相鄰的半導(dǎo)體吸收層。該方法可以包括將多層結(jié)構(gòu)加熱到足以使摻雜劑從緩沖層擴(kuò)散到半導(dǎo)體吸收層中的溫度。加熱多層結(jié)構(gòu)的步驟可以包括將多層結(jié)構(gòu)加熱到大于300°C、大于450°C、大于600°C或大于750°C的溫度。摻雜劑可以包括從由銅、砷和銻組成的組中選擇的材料。所述方法可以包括在形成摻雜的緩沖層之前，形成與基底相鄰的透明導(dǎo)電氧化物層。形成摻雜的緩沖層的步驟可以包括從分開(kāi)的濺射靶共濺射緩沖層材料和摻雜劑。緩沖層材料可以包括錫，摻雜劑可以包括從由銅、砷和銻組成的組中選擇的材料。形成摻雜的緩沖層的步驟可 以包括形成與透明導(dǎo)電氧化物層相鄰的緩沖層，并且利用摻雜劑對(duì)緩沖層進(jìn)行摻雜。摻雜的緩沖層具有多于大約IXlO1Vcm2的銅。形成摻雜的緩沖層的步驟可以包括反應(yīng)濺射工藝。形成摻雜的緩沖層的步驟可以包括常壓化學(xué)氣相沉積。所述方法可以包括加熱透明導(dǎo)電氧化物層和緩沖層以使多層結(jié)構(gòu)退火的附加步驟。在另一方面，一種光伏器件可以包括阻擋層，與基底相鄰；透明導(dǎo)電氧化物層，與阻擋層相鄰；緩沖層，可以包括摻雜劑且與透明導(dǎo)電氧化物層相鄰；半導(dǎo)體窗口層，與緩沖層相鄰；半導(dǎo)體吸收層，與半導(dǎo)體窗口層相鄰，其中，半導(dǎo)體吸收層包括從緩沖層擴(kuò)散的摻雜劑的一部分；背接觸件，與半導(dǎo)體吸收層相鄰。摻雜劑可以包括銅、砷或銻。從緩沖層擴(kuò)散到半導(dǎo)體吸收層的擴(kuò)散劑可以以與緩沖層的濃度近似的基本一致的濃度存在。在另一方面，一種濺射靶可以包括濺射材料，濺射材料包含錫以及銅、砷或銻。濺射靶可以包括不銹鋼管。濺射材料可以連接到不銹鋼管而形成濺射靶。濺射材料可以包括氧化錫。濺射材料的銅與錫的比例可以為大約10_6至大約5X10_2。濺射靶可以包括陶瓷氧化錫和銅。濺射靶可以包括將濺射材料和襯底管結(jié)合的結(jié)合層。在另一方面，一種制造濺射靶的方法可以包括形成包含錫以及銅、砷或銻的濺射材料；將濺射材料附于襯底管以形成濺射靶。將濺射材料附于襯底管以形成濺射靶的步驟可以包括熱噴涂成型工藝。將濺射材料附于襯底管以形成濺射靶的步驟可以包括等離子體噴涂成型工藝。將濺射材料附于襯底管以形成濺射靶的步驟可以包括粉末冶金工藝。粉末冶金工藝可以包括熱壓制工藝。粉末冶金工藝可以包括等靜壓制工藝。將濺射材料附于襯底管以形成濺射靶的步驟可以包括流動(dòng)成型工藝。將濺射材料附于襯底管以形成濺射靶的步驟可以包括利用結(jié)合層將濺射材料結(jié)合到襯底管。在另一方面，一種光伏模塊可以包括與基底相鄰的多個(gè)光伏電池和與所述多個(gè)光伏電池相鄰和背蓋。所述多個(gè)光伏電池中的每個(gè)光伏電池可以包括阻擋層，與基底相鄰；透明導(dǎo)電氧化物層，與阻擋層相鄰；緩沖層，包括摻雜劑且與透明導(dǎo)電氧化物層相鄰；半導(dǎo)體窗口層，與緩沖層相鄰；半導(dǎo)體吸收層，與半導(dǎo)體窗口層相鄰，其中，半導(dǎo)體吸收層包括從緩沖層擴(kuò)散的摻雜劑的一部分；背接觸件，與半導(dǎo)體吸收層相鄰。所述光伏模塊可以包括被構(gòu)造為將光伏電池電連接到正極引線的多條正極電線和被構(gòu)造為將光伏電池電連接到負(fù)極引線的多條負(fù)極電線。所述光伏模塊可以包括被構(gòu)造為將光伏電池電連接到正極引線的正極匯流條和被構(gòu)造為將光伏電池電連接到負(fù)極引線的負(fù)極匯流條。正極引線和負(fù)極引線可以被構(gòu)造為將光伏模塊電連接到至少一個(gè)附加的光伏模塊，以形成光伏陣列。在另一方面，一種用于發(fā)電的方法，所述方法可以包括利用光束照射光伏電池以產(chǎn)生光電流，并且收集產(chǎn)生的光電流。光伏電池可以包括阻擋層，與基底相鄰；透明導(dǎo)電氧化物層，與阻擋層相鄰；緩沖層，包括摻雜劑且與透明導(dǎo)電氧化物層相鄰；半導(dǎo)體窗口層，與緩沖層相鄰；半導(dǎo)體吸收層，與半導(dǎo)體窗口層相鄰，其中，半導(dǎo)體吸收層包括從緩沖層擴(kuò)散的摻雜劑的一部分；背接觸件，與半導(dǎo)體吸收層相鄰。產(chǎn)生的光電流可包括直流并可被轉(zhuǎn)換為交流。參照?qǐng)D1，以示例的方式，阻擋層120可以與基底100相鄰地形成。阻擋層120和隨后的層可以通過(guò)任何適合的方法形成。阻擋層120和隨后的層可以例如通過(guò)濺射、物理氣相沉積、化學(xué)氣相沉積或任何其它適合的沉積工藝來(lái)沉積?；?00可以包括任何適合的材料，適合的材料例如包括玻璃。玻璃可以包括鈉鈣玻璃或者鐵含量減少的任何玻璃。玻 璃可以經(jīng)歷處理步驟，在該處理步驟過(guò)程中，可以使玻璃的一個(gè)或多個(gè)邊緣基本上倒圓。玻璃可以具有包括大約450nm至大約800nm的任何適合的透射率。玻璃也可以具有任何適合的透射百分比，例如包括大于大約50%、大于大約60%、大于大約70%、大于大約80%或大于大約85%。例如，基底100可以包括透射率為大約90%的玻璃。可以在存在一種或多種氣體(例如，氧氣)的情況下沉積阻擋層120?？梢詫鍤饧尤氲匠练e室中，以提高沉積速率。例如，阻擋層120可以包括在存在氧/氬混合氣體的情況下濺射的氧化硅鋁。將氬加入到沉積室中可以使得阻擋層120的沉積速率更高。阻擋層120可以包括任何適合的材料，適合的材料例如包括鋁摻雜的氧化硅、氧化硅、氮化硅或氧化鋁。阻擋層120可以加入到基底和TCO層之間，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)散可能導(dǎo)致劣化或分層。阻擋層120可以是透明的、熱穩(wěn)定的、具有數(shù)量減少的針孔并具有高的阻鈉能力以及良好的粘附特性。阻擋層120可以包括任何適合數(shù)量的層，并且可以具有例如包括大于大約500人、大于大約750人或小于大約1200人在內(nèi)的任何適合的厚度。例如，阻擋層120可以具有大約1000人的厚度。透明導(dǎo)電氧化物層130可以與阻擋層120相鄰地形成?？梢岳冒ɡ鐬R射或常壓化學(xué)氣相沉積在內(nèi)的任何適合的方法沉積透明導(dǎo)電氧化物層130。與阻擋層120 —樣，可以將氬氣加入到沉積環(huán)境中來(lái)沉積透明導(dǎo)電氧化物層130，這樣可以使得沉積速率比沒(méi)有氬氣的環(huán)境下的沉積速率高。例如，可以在存在氧/氬混合氣體的情況下沉積透明導(dǎo)電氧化物層130?？梢栽诤竺娴某练e可檢測(cè)到阻擋層120和透明導(dǎo)電氧化物層130中的氬含量。例如，阻擋層120或透明導(dǎo)電氧化物層130可以其中一者包括或二者均包括量為I-IOOOOppm (例如，I O-1 OOOppm)的気。透明導(dǎo)電氧化物層130可以包括任何適合的材料，適合的材料例如包括錫酸鎘、鋁摻雜的氧化鋅或氟摻雜的氧化錫的非晶層。透明導(dǎo)電氧化物層130可以具有例如包括大于大約2000人、大于大約2500A或小亍大約3000人在內(nèi)的任何適合的厚度。例如，透明導(dǎo)電氧化物層130可以具有大約2600人的厚度。緩沖層140可以與透明導(dǎo)電氧化物層130相鄰地形成。緩沖層140可沉積在TCO層和半導(dǎo)體窗口層之間，以降低在形成半導(dǎo)體窗口層的過(guò)程中出現(xiàn)的不規(guī)則性的可能性。緩沖層140可以包括例如包括非晶的氧化錫、氧化鋅錫、氧化鋅、氧化錫硅或氧化鋅鎂以及錫酸鋅在內(nèi)的任何適合的材料。緩沖層140可以具有例如包括大于大約500人、大于大約650人、大于大約800A或小于大約1200人在內(nèi)的任何適合的厚度。例如，緩沖層140可以具有大約900人的厚度。可以利用包括例如濺射的任何適合的方法來(lái)沉積緩沖層140。例如，緩沖層140可以包括在存在氧氣的情況下濺射的氧化錫。緩沖層140與阻擋層120和透明導(dǎo)電氧化物層130 —起可以形成透明導(dǎo)電氧化物堆疊件110。緩沖層140可以包括一種或多種摻雜劑，以改善器件效率。例如，緩沖層140可以包括具有銅摻雜劑的氧化錫。緩沖層140可以包括任何適合濃度的銅。例如，緩沖層140可以包括大于大約IX IO1Vcm2的銅濃度。緩沖層140可以包括銅與氧化錫的任何適合的比例。例如，緩沖層140可以包括大于大約10'大于大約10'小于大約KT1或小于大約1(Γ2的銅與氧化鋅的比例。緩沖層140可以包括多個(gè)層。例如，緩沖層140可以包括具有第一未摻雜層和與之相鄰的第二摻雜層的兩個(gè)層，其中，第二摻雜層摻雜有諸如銅、砷或銻的摻雜劑?？梢栽?摻雜的緩沖層中包括任何適合的摻雜劑或摻雜劑的組合。例如，緩沖層140可以包含砷或銻摻雜劑，砷或銻摻雜劑像銅一樣可以在高溫?zé)崽幚砥陂g擴(kuò)散到隨后的半導(dǎo)體吸收層中。緩沖層140的這種構(gòu)造可以改善光伏器件的載流子濃度。例如，具有碲化鎘吸收層和緩沖層140的光伏器件可以具有大于大約IXlO1Vcm3的改善的載流子濃度。在將光伏器件暴露于高溫?zé)崽幚砥陂g(例如，沉積碲化鎘吸收層的步驟或者在單獨(dú)的退火工藝期間)，來(lái)自銅摻雜的緩沖層140的銅可以擴(kuò)散到隨后形成的碲化鎘吸收層中，從而提高所得的光伏器件的載流子濃度。在一個(gè)實(shí)施例中，提供了包括阻擋層120、透明導(dǎo)電氧化物層130和緩沖層140的基底。如上所述的摻雜的緩沖層可以與可以設(shè)置成未摻雜狀態(tài)的緩沖層140相鄰地形成?？梢岳冒ɡ鐬R射或常壓化學(xué)氣相沉積的任何適合的技術(shù)來(lái)沉積緩沖層140?？梢詮陌ㄈ魏芜m合的濺射材料的濺射靶來(lái)濺射緩沖層140，所述適合的濺射材料包括例如包含錫和銅的組合的材料。用于緩沖層140的濺射靶可以包括含有任何適合的銅與錫之比的濺射材料。例如，用于緩沖層140的濺射靶可以包括含有下述的銅與錫之比的濺射材料大于大約10 6、大于大約10 5、小于大約5 X 10 2、小于大約10 2或小于大約10 3。用于緩沖層140的濺射靶可以包括襯底管(backing tube)，襯底管可以包括例如包括不銹鋼在內(nèi)的任何適合的材料。濺射材料可以連接到襯底管，以形成用于緩沖層140的濺射靶。用于緩沖層140的濺射靶可以包括用來(lái)將濺射材料結(jié)合到襯底管的結(jié)合層。用于緩沖層140的濺射靶可以被構(gòu)造成在任何適合的反應(yīng)濺射工藝中使用?？梢詫?duì)緩沖層140的沉積使用多個(gè)濺射靶。例如，可以從分開(kāi)的銅濺射靶和錫(或氧化錫)濺射靶沉積緩沖層140。濺射靶可以包括任何適合的材料，適合的材料包括例如錫、氧化錫、銅、砷、銻或它們的任意組合?？梢酝ㄟ^(guò)鑄錠冶金來(lái)制造濺射靶。可以將濺射靶制造成任何適合形狀的單個(gè)件。濺射靶可以是管?？梢酝ㄟ^(guò)將材料鑄造成諸如管的任何適合的形狀來(lái)制造濺射靶。可以由多于一個(gè)的件來(lái)制造濺射靶。例如，可以由多于一個(gè)的件(例如錫件和銅件，或者，氧化錫件和銅件)來(lái)制造濺射靶?？梢詫⒓圃鞛槿魏芜m合的形狀(例如套筒)，并且可以以任何適合的方式或構(gòu)造來(lái)接合或連接這些件。例如，可以將錫件和銅件焊接在一起來(lái)形成用于緩沖層的濺射靶；可以將硅件和鋁件焊接在一起來(lái)形成用于阻擋層的濺射靶；可以將鎘件和錫件焊接在一起來(lái)形成用于透明導(dǎo)電氧化物層的濺射靶?？梢詫⒁粋€(gè)套筒設(shè)置在另一套筒內(nèi)?？梢酝ㄟ^(guò)粉末冶金來(lái)制造濺射靶。可以通過(guò)固結(jié)粉末(例如，用于阻擋件靶的硅和鋁；用于透明導(dǎo)電氧化物靶的鎘和錫；或者，用于緩沖件靶的錫和銅或者氧化錫和銅)形成靶來(lái)形成濺射靶。可以用任何適合的工藝(例如，諸如等靜壓制的壓制)將粉末固結(jié)成任何適合的形狀?？梢栽谌魏芜m合的溫度下發(fā)生固結(jié)。濺射靶可以由包括多于一種材料粉末(例如，錫和銅、硅和鋁、或者鎘和錫)的粉末形成。多于一種的粉末可以以化學(xué)計(jì)量的合適的量存在。濺射靶(包括旋轉(zhuǎn)濺射靶)可以包括與襯底材料結(jié)合使用的濺射材料。襯底材料可以包括不銹鋼。襯底材料可以包括襯底管。襯底材料可以包括不銹鋼襯底管。該管可以是任何適合的尺寸，適合的尺寸包括例如大約9至11英尺X大約5至7英寸。濺射靶可以包括在施加濺射材料之前施加到管表面的結(jié)合層。
可通過(guò)將包含靶材料的線相鄰于基體設(shè)置來(lái)制造濺射靶。例如，可將包含靶材料的線纏繞在基體管周圍。所述線可包含以化學(xué)計(jì)量合適的量存在的多種材料(例如，用于緩沖層的錫和銅)。基體管可以由不將被濺射的材料形成?？蓧褐?例如，通過(guò)等靜壓壓制)所述線?？赏ㄟ^(guò)將濺射材料噴涂到基體上來(lái)制造濺射靶?？梢酝ㄟ^(guò)使用包括熱噴涂和等離子體噴涂的任何適合的噴涂工藝來(lái)噴涂濺射材料。濺射材料可以包括以化學(xué)計(jì)量合適的量存在的多種材料(例如，錫和銅、或者氧化錫和銅)其上被噴涂靶材料的基體可以包括管。可以通過(guò)將合金溶解在酸中來(lái)制造濺射靶。合金可以包括例如包括錫和銅在內(nèi)的任何適合的材料。然后，可以將溶解的金屬合金結(jié)合到不銹鋼管的外部。管與金屬合金之間的結(jié)合可以具有相當(dāng)高的強(qiáng)度。濺射靶可以基本上是均勻的。可以利用包括例如鑄造在內(nèi)的各種適合的技術(shù)來(lái)制造濺射靶，鑄造可以由熔化合金、將熔化的合金澆注到模具內(nèi)然后快速冷卻組成。可選擇地，可以使用任何適合的粉末冶金技術(shù)來(lái)形成濺射靶，適合的粉末冶金技術(shù)可以包括將前驅(qū)物材料研磨并噴涂。濺射靶可以包括任何適合比例的材料。例如，濺射靶可以包括銅與錫的比例為大于大約10'大于大約10'小于大約5 X 10'小于大約1(Γ2或小于大約5Χ 1(Γ3的濺射材料。濺射靶可以包括陶瓷氧化錫銅靶。也可以由分開(kāi)的錫靶和銅靶共濺射鍍銅的氧化錫緩沖層。可以利用任何適合的技術(shù)或技術(shù)的組合來(lái)構(gòu)建包括在該結(jié)構(gòu)和光伏器件中的層。例如，可以通過(guò)低壓化學(xué)氣相沉積、常壓化學(xué)氣相沉積、等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積、熱化學(xué)氣相沉積、DC或AC濺射、旋涂式沉積和噴霧熱解來(lái)形成這些層。每個(gè)沉積層可以具有任何適合的厚度，例如，在大約I人至大約5000人的范圍內(nèi)。除了氧氣之外，可以將氬氣加入到沉積室中，來(lái)加快TCO堆疊件的沉積速率。例如，可以在存在氧/氬混合氣的情況下濺射阻擋和/或TCO層，以促進(jìn)沉積工藝。鋁摻雜的氧化硅可以沉積到玻璃基底上，玻璃基底可以包括任何適合的玻璃，適合的玻璃包括例如鈉鈣玻璃或鐵含量減少的任何玻璃。玻璃可以具有一個(gè)或多個(gè)倒圓的邊緣，以使基底能夠耐受高的退火溫度(例如，大約600°c )。TCO層可以具有低的粗糙度，以促進(jìn)硫化鈣沉積的順利進(jìn)行，從而使得更好地控制硫化鈣/碲化鎘接合界面?？梢酝ㄟ^(guò)監(jiān)測(cè)電池寬度(cellwidth)來(lái)控制TCO層的片電阻。例如，可以在存在氧/氬混合氣體的情況下將可以包括氧化鎘錫的TCO層沉積在鋁摻雜的氧化硅上。在濺射鋁摻雜的氧化硅和碲化鎘的過(guò)程中加入氬可以使沉積速率提高大約2倍。參照?qǐng)D3，濺射系統(tǒng)300可以包括室310和射頻或直流源匹配電路360?；?70可以安裝在板380上或者以任何其它適合的方式進(jìn)行設(shè)置，其中，基底370可以包括任何適合的基底材料，適合的基底材料包括例如玻璃(例如包括鈉鈣玻璃)。接地固定件330可以將濺射靶340保持為面向下。室310內(nèi)的氣體可以利用各種適合的氣體源從入口 320引入。室310內(nèi)的氣體可以包括氬。在濺射工藝過(guò)程中，可以將粒子350從靶340沉積到基底370。濺射工藝可以包括反應(yīng)濺射工藝。室310內(nèi)的氣體還可以包括任何適合的摻雜劑氣體，適合的摻雜劑氣體包括例如硼、鈉、氟或鋁。系統(tǒng)300可以包括用來(lái)排放氣體的出口390。在沉積之后，可以使透明導(dǎo)電氧化物堆疊件110退火，以形成如圖2的退火堆疊件210?？梢岳萌魏芜m合的退火工藝對(duì)透明導(dǎo)電氧化物堆疊件110進(jìn)行退火?？梢栽诖嬖凇け贿x擇為控制退火方面的氣體(例如，氮?dú)?的情況下發(fā)生退火?？梢栽谌魏芜m合的壓力下(例如，在減壓、低真空或者大約0.01Pa(l(T4托)的壓力下)對(duì)透明導(dǎo)電氧化物堆疊件110進(jìn)行退火?？梢栽谌魏芜m合的溫度或溫度范圍下對(duì)透明導(dǎo)電氧化物堆疊件110進(jìn)行退火。例如，可以在大約380°C以上、大約400°C以上、大約500°C以上、大約600°C以上或者在大約800°C以下對(duì)透明導(dǎo)電氧化物堆疊件110進(jìn)行退火。例如，可以在大約400至大約800或者在大約500至大約700對(duì)透明導(dǎo)電氧化物堆疊件110進(jìn)行退火?？梢詫?duì)透明導(dǎo)電氧化物堆疊件110退火達(dá)任何適合的持續(xù)時(shí)間?？梢詫?duì)透明導(dǎo)電氧化物堆疊件110退火達(dá)多于大約10分鐘、多于大約20分鐘、多于大約30分鐘或少于大約40分鐘。例如,可以對(duì)透明導(dǎo)電氧化物堆疊件110退火達(dá)大約15分鐘至大約20分鐘。退火后的透明導(dǎo)電氧化物堆疊件210可以用來(lái)形成如圖2的光伏器件20。半導(dǎo)體層200可以相鄰于退火后的透明導(dǎo)電氧化物堆疊件210(或者相鄰于如圖I的透明導(dǎo)電氧化物堆疊件110)形成。半導(dǎo)體層200可以包括半導(dǎo)體窗口層220和半導(dǎo)體吸收層230。半導(dǎo)體窗口層220可以包括任何適合的材料，適合的材料包括例如硫化鎘、硫化鋅、硫化鎘鋅和氧化鋅錳。半導(dǎo)體窗口層220可以直接形成在退火后的透明導(dǎo)電氧化物堆疊件210上(或者在如圖I的透明導(dǎo)電氧化物堆疊件110上)?？梢岳冒庀鄠鬏敵练e在內(nèi)的任何已知的沉積技術(shù)來(lái)沉積半導(dǎo)體窗口層220。半導(dǎo)體吸收層230可以相鄰于半導(dǎo)體窗口層220形成。半導(dǎo)體吸收層230可以包括任何適合的材料，適合的材料包括例如碲化鎘、碲化鋅和碲化鎘鋅?？梢岳冒ɡ鐨庀鄠鬏敵练e在內(nèi)的任何已知的沉積技術(shù)來(lái)沉積半導(dǎo)體吸收層230。半導(dǎo)體窗口層220可以包括硫化鎘層。半導(dǎo)體吸收層230可以包括碲化鎘層。在沉積半導(dǎo)體窗口層220和半導(dǎo)體吸收層230之后，可以對(duì)光伏器件20進(jìn)行退火，在退火工藝期間，來(lái)自于如圖I的銅摻雜的緩沖層140的銅可以擴(kuò)散到半導(dǎo)體吸收層230中，從而增大了光伏器件20的載流子濃度。該退火可以是與TCO堆疊件退火分開(kāi)的退火工藝。可選擇地，半導(dǎo)體吸收層230的沉積自身可足以促進(jìn)銅從緩沖層140擴(kuò)散到半導(dǎo)體吸收層230中。例如，可以在包括例如大約300°C以上、大約450°C以上、大約600°C以上、大約750°C以上或大約800°C以下的相當(dāng)高的溫度下形成半導(dǎo)體吸收層230。
返回參照?qǐng)D1，半導(dǎo)體窗口層和半導(dǎo)體吸收層也可以相鄰于緩沖層140形成，而無(wú)需針對(duì)透明導(dǎo)電氧化物堆疊件Iio的單獨(dú)的退火工藝。例如，在沉積緩沖層140之后，可以利用諸如氣相傳輸沉積的高溫沉積工藝來(lái)形成半導(dǎo)體窗口層和半導(dǎo)體吸收層。高溫沉積工藝可以使得銅從銅摻雜的緩沖層140例如擴(kuò)散到可以包括碲化鎘的半導(dǎo)體吸收層中。銅擴(kuò)散到半導(dǎo)體吸收層中可以增大所得光伏器件的載流子濃度。類似地，可以在形成半導(dǎo)體窗口層和半導(dǎo)體吸收層之后對(duì)光伏器件進(jìn)行退火，在該退火工藝過(guò)程中，銅會(huì)從銅摻雜的緩沖層140擴(kuò)散到隨后形成的半導(dǎo)體吸收層中，從而改善光伏器件的載流子濃度。背接觸層可以相鄰于半導(dǎo)體吸收層形成。返回參照?qǐng)D2，通過(guò)示例的方式，背接觸件240可以相鄰于半導(dǎo)體層200形成。背接觸件240可以相鄰于半導(dǎo)體吸收層230形成。背接觸件240可以包括例如包括鑰的任何適合的材料，并且可以利用包括例如濺射的任何適合的技術(shù)來(lái)形成。背支撐件250可以相鄰于背接觸件240形成。背支撐件250可以包括任何適合的材料，適合的材料包括例如玻璃(例如，鈉鈣玻璃)。通過(guò)舉例說(shuō)明和示例的方式提供了上面描述的實(shí)施例。應(yīng)該明白，上面提供的示 例可以在特定的方面進(jìn)行更改，并且仍然保持在權(quán)利要求書的范圍內(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)施例在權(quán)利要求書的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種多層結(jié)構(gòu)，所述多層結(jié)構(gòu)包括 阻擋層，與基底相鄰； 透明導(dǎo)電氧化物層，與阻擋層相鄰；以及 緩沖層，包括摻雜劑且與透明導(dǎo)電氧化物層相鄰。
2.如權(quán)利要求I所述的多層結(jié)構(gòu)，其中，摻雜劑選自于由銅、砷和銻組成的組。
3.如權(quán)利要求I所述的多層結(jié)構(gòu)，其中，摻雜的緩沖層包括從由氧化錫、氧化鋅、錫酸鋅、氧化鋅錳和氧化錫硅組成的組中選擇的材料。
4.如權(quán)利要求I所述的多層結(jié)構(gòu)，其中，摻雜的緩沖層包括多個(gè)層。
5.如權(quán)利要求4所述的多層結(jié)構(gòu)，其中，所述多個(gè)層中的一個(gè)層包括摻雜的層，所述多個(gè)層中的另一個(gè)層為未摻雜的層，并且所述摻雜的層與所述未摻雜的層相鄰。
6.如權(quán)利要求I所述的多層結(jié)構(gòu)，其中，摻雜的緩沖層具有不小于大約IXlO1Vcm2的摻雜劑濃度。
7.如權(quán)利要求I所述的多層結(jié)構(gòu)，其中，摻雜的緩沖層包括氧化錫，并且具有大約10_5至大約 ο—1的摻雜劑與氧化錫之比。
8.如權(quán)利要求I所述的多層結(jié)構(gòu)，所述多層結(jié)構(gòu)還包括與摻雜的緩沖層相鄰的半導(dǎo)體窗口層，其中，半導(dǎo)體窗口層包括從由硫化鎘、硫化鋅、硫化鎘鋅和氧化鋅錳組成的組中選擇的材料。
9.如權(quán)利要求8所述的多層結(jié)構(gòu)，所述多層結(jié)構(gòu)還包括與摻雜的緩沖層相鄰的半導(dǎo)體吸收層，其中，半導(dǎo)體吸收層包括從由碲化鎘、碲化鋅和碲化鎘鋅組成的組中選擇的材料。
10.如權(quán)利要求9所述的多層結(jié)構(gòu)，其中，所述多層結(jié)構(gòu)具有不小于大約IXIO1Vcm3的載流子濃度。
11.一種制造多層結(jié)構(gòu)的方法，所述方法包括 形成與透明導(dǎo)電氧化物層相鄰的摻雜的緩沖層，其中，透明導(dǎo)電氧化物層與基底相鄰; 形成與緩沖層相鄰的半導(dǎo)體窗口層； 形成與半導(dǎo)體窗口層相鄰的半導(dǎo)體吸收層；以及 將多層結(jié)構(gòu)加熱到足以使摻雜劑從緩沖層擴(kuò)散到半導(dǎo)體吸收層中的溫度。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其中，加熱多層結(jié)構(gòu)的步驟包括將多層結(jié)構(gòu)加熱到大于300°C的溫度。
13.如權(quán)利要求11所述的方法，其中，加熱多層結(jié)構(gòu)的步驟包括將多層結(jié)構(gòu)加熱到大于450 °C的溫度。
14.如權(quán)利要求11所述的方法，其中，加熱多層結(jié)構(gòu)的步驟包括將多層結(jié)構(gòu)加熱到大于600°C的溫度。
15.如權(quán)利要求11所述的方法，其中，加熱多層結(jié)構(gòu)的步驟包括將多層結(jié)構(gòu)加熱到大于750°C的溫度。
16.如權(quán)利要求11所述的方法，其中，摻雜劑包括從由銅、砷和銻組成的組中選擇的材料。
17.如權(quán)利要求11所述的方法，所述方法還包括在形成摻雜的緩沖層之前，形成與基底相鄰的透明導(dǎo)電氧化物層。
18.如權(quán)利要求11所述的方法，其中，形成摻雜的緩沖層的步驟包括從分開(kāi)的濺射靶共濺射緩沖層材料和摻雜劑。
19.如權(quán)利要求14所述的方法，其中，緩沖層材料包括錫，摻雜劑包括從由銅、砷和銻組成的組中選擇的材料。
20.如權(quán)利要求11所述的方法，其中，形成摻雜的緩沖層的步驟包括形成與透明導(dǎo)電氧化物層相鄰的緩沖層，并且利用摻雜劑對(duì)緩沖層進(jìn)行摻雜。
21.如權(quán)利要求11所述的方法，其中，摻雜的緩沖層具有不少于大約IXlO1Vcm2的摻雜劑。
22.如權(quán)利要求11所述的方法，其中，形成摻雜的緩沖層的步驟包括反應(yīng)濺射工藝。
23.如權(quán)利要求11所述的方法，其中，形成摻雜的緩沖層的步驟包括常壓化學(xué)氣相沉積。
24.如權(quán)利要求11所述的方法，所述方法還包括加熱包括透明導(dǎo)電氧化物層的透明導(dǎo)電氧化物堆疊件的附加步驟，以使透明導(dǎo)電氧化物堆疊件退火。
25.一種光伏器件，所述光伏器件包括 阻擋層，與基底相鄰； 透明導(dǎo)電氧化物層，與阻擋層相鄰； 緩沖層，包括摻雜劑且與透明導(dǎo)電氧化物層相鄰； 半導(dǎo)體窗口層，與緩沖層相鄰； 半導(dǎo)體吸收層，與半導(dǎo)體窗口層相鄰，其中，半導(dǎo)體吸收層包括從緩沖層擴(kuò)散的摻雜劑的一部分；以及 背接觸件，與半導(dǎo)體吸收層相鄰。
26.如權(quán)利要求25所述的光伏器件，其中，摻雜劑包括從由銅、砷和銻組成的組中選擇的材料。
27.如權(quán)利要求25所述的光伏器件，其中，從緩沖層擴(kuò)散到半導(dǎo)體吸收層的擴(kuò)散劑以與緩沖層的濃度近似的基本一致的濃度存在。
28.一種濺射靶，所述濺射靶包括 濺射材料，包含錫以及從由銅、砷和銻組成的組中選擇的材料；以及 不銹鋼管，其中，濺射材料連接到不銹鋼管而形成濺射靶。
29.如權(quán)利要求28所述的濺射靶，其中，濺射材料包括氧化錫。
30.如權(quán)利要求28所述的濺射靶，其中，濺射材料的銅與錫的比例為大約10_6至大約5X10'
31.如權(quán)利要求28所述的濺射靶，其中，濺射靶包括陶瓷氧化錫和銅。
32.如權(quán)利要求28所述的濺射靶，所述濺射靶還包括將濺射材料和襯底管結(jié)合的結(jié)合層。
33.一種制造濺射靶的方法，所述方法包括 形成包含錫以及從由銅、砷和銻組成的組中選擇的材料的濺射材料；以及 將濺射材料附于襯底管以形成濺射靶。
34.如權(quán)利要求33所述的方法，其中，將濺射材料附于襯底管以形成濺射靶的步驟包括熱噴涂成型工藝。
35.如權(quán)利要求33所述的方法，其中，將濺射材料附于襯底管以形成濺射靶的步驟包括等離子體噴涂成型工藝。
36.如權(quán)利要求33所述的方法，其中，將濺射材料附于襯底管以形成濺射靶的步驟包括粉末冶金工藝。
37.如權(quán)利要求33所述的方法，其中，粉末冶金工藝包括熱壓制工藝。
38.如權(quán)利要求33所述的方法，其中，粉末冶金工藝包括等靜壓制工藝。
39.如權(quán)利要求33所述的方法，其中，將濺射材料附于襯底管以形成濺射靶的步驟包括流動(dòng)成型工藝。
40.如權(quán)利要求33所述的方法，其中，將濺射材料附于襯底管以形成濺射靶的步驟包括利用結(jié)合層將濺射材料結(jié)合到襯底管。
41.一種光伏模塊，所述光伏模塊包括 多個(gè)光伏電池，與基底相鄰；以及 背蓋，與所述多個(gè)光伏電池相鄰，所述多個(gè)光伏電池中的每個(gè)光伏電池包括 阻擋層，與基底相鄰； 透明導(dǎo)電氧化物層，與阻擋層相鄰； 緩沖層，包括摻雜劑且與透明導(dǎo)電氧化物層相鄰； 半導(dǎo)體窗口層，與緩沖層相鄰； 半導(dǎo)體吸收層，與半導(dǎo)體窗口層相鄰，其中，半導(dǎo)體吸收層包括從緩沖層擴(kuò)散的摻雜劑的一部分；以及 背接觸件，與半導(dǎo)體吸收層相鄰。
42.如權(quán)利要求41所述的光伏模塊，所述光伏模塊還包括被構(gòu)造為將光伏電池電連接到正極弓I線的多條正極電線和被構(gòu)造為將光伏電池電連接到負(fù)極弓I線的多條負(fù)極電線。
43.如權(quán)利要求42所述的光伏模塊，所述光伏模塊還包括被構(gòu)造為將光伏電池電連接到正極引線的正極匯流條和被構(gòu)造為將光伏電池電連接到負(fù)極引線的負(fù)極匯流條。
44.如權(quán)利要求43所述的光伏模塊，其中，正極引線和負(fù)極引線被構(gòu)造為將光伏模塊電連接到至少一個(gè)附加的光伏模塊，以形成光伏陣列。
45.—種發(fā)電的方法,所述方法包括 利用光束照射光伏電池，以產(chǎn)生光電流；以及 收集產(chǎn)生的光電流，其中，光伏電池包括 阻擋層，與基底相鄰； 透明導(dǎo)電氧化物層，與阻擋層相鄰； 緩沖層，包括摻雜劑且與透明導(dǎo)電氧化物層相鄰； 半導(dǎo)體窗口層，與緩沖層相鄰； 半導(dǎo)體吸收層，與半導(dǎo)體窗口層相鄰，其中，半導(dǎo)體吸收層包括從緩沖層擴(kuò)散的摻雜劑的一部分；以及 背接觸件，與半導(dǎo)體吸收層相鄰。
全文摘要
一種多層結(jié)構(gòu)可以包括位于透明導(dǎo)電氧化物層上的摻雜的緩沖層。
文檔編號(hào)H01L31/0224GK102893408SQ201180023893
公開(kāi)日2013年1月23日 申請(qǐng)日期2011年5月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月13日
發(fā)明者本雅明·布勒, 阿克列士·古普塔 申請(qǐng)人:第一太陽(yáng)能有限公司