CN102165598A - 用于薄膜串联光伏电池的方法和结构 - Google Patents

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Abstract

一种串联光伏电池，包括双面顶部电池和底部电池。顶部双面电池包括顶部第一透明导电氧化物材料。顶部窗口材料位于顶部第一透明导电氧化物材料的下方。第一界面区被设置在顶部窗口材料和顶部第一透明导电氧化物材料之间。包含铜物质、铟物质、以及硫物质的顶部吸收材料位于顶部窗口材料的下方。顶部第二透明导电氧化物材料位于顶部吸收材料的下方。第二界面区被设置在顶部第二透明导电氧化物材料和顶部吸收材料之间。底部电池包括底部第一透明导电氧化物材料。底部窗口材料位于第一底部透明导电氧化物材料的下方。底部吸收材料位于底部窗口材料的下方。底部电极材料位于底部吸收材料的下方。

Description

用于薄膜串联光伏电池的方法和结构
相关申请的参考
本申请要求于2008年9月30日提交的共同受让的美国临时申请第61/101,641号的优先权，并且其全部内容以引用方式结合于本文。本申请涉及于2008年9月30日提交的共同受让的临时申请第61/101,642号(代理机构卷号026335-005800US)，并且以引用方式结合于本文。本申请还涉及于2009年6月3日提交的共同受让的PCT申请第PCT/US09/46161号(代理机构卷号026335-002510PC)，并且以引用方式结合于本文。
本发明的权利是在联邦政府资助下进行研发的声明
不适用
涉及光盘上存储的“序列表”、表格、或计算机程序列表附件
不适用
背景技术
本发明总体上涉及光伏材料和制造方法。更具体地，本发明提供了用于薄膜串联光伏电池的方法和结构。仅仅通过举例，本发明的方法和结构包括包含铜铟二硫化物的吸收材料。
从开始的时候，人类已受到寻找利用能源的方式的挑战。能量具有多种形式，如石油化学能、水电能、核能、风能、生物质能、太阳能、以及更原始形式如木材和煤炭。在过去的一个世纪，现代文明已依赖石油化学能作为重要的能源。石油化学能包括天然气和石油。天然气包括轻质形式如丁烷和丙烷，通常用来住宅取暖并作为烹饪的燃料。天然气还包括汽油、柴油、以及喷气燃料，通常用于运输用途。在一些地方，重质形式的石油化学制品也可以用于住宅取暖。遗憾的是，石化燃料的供给是有限的并且基于在地球上可获得的量基本上是固定的。另外，随着人们对石油产品的使用量不断增加，其迅速变成稀缺资源，其会随着时间的推移最终被耗尽。
最近，已期望获得环保清洁和可再生的能源。清洁能源的一个实例是水电力。水电力来自由水流驱动的发电机，其中水流由水坝产生，如内华达州的胡佛大坝(Hoover Dam)。所产生的电力用来为加州的洛杉矶市的大部分地区供电。清洁和可再生的能源还包括风能、潮汐能、生物质能等。即，风车将风能转换成更加有用的能量形式如电能。其他类型的清洁能源还包括太阳能。太阳能的具体细节可以参见本发明的技术背景部分并且尤其是以下的部分。
太阳能技术通常将来自太阳的电磁辐射转换成其他有用的能量形式。能量的这些其他形式包括热能和电力。对于电力应用，经常使用太阳能电池。虽然太阳能是环境清洁的并已在一定程度上取得成功，但在世界范围内广泛使用之前，许多限制仍然有待解决。作为一个例子，一种类型的太阳能电池使用自半导体材料锭的晶体材料。这些晶体材料可以用来制造光电子器件，该光电子器件包括将电磁辐射转换成电力的光伏器件和光电二极管器件。然而，晶体材料经常是昂贵的并且难以大规模制造。另外，制备自上述晶体材料的器件经常具有低能量转换效率。其他类型的太阳能电池使用“薄膜”技术来形成用于将电磁辐射转换成电力的感光材料的薄膜。在利用薄膜技术来制造太阳能电池时存在类似的限制。即，效率往往较差。另外，膜可靠性经常较差并且在常规环境应用中不能长时间使用。通常，薄膜难以彼此机械整合。这些常规技术的这些和其他限制可以参见本说明书并更特别是下文。
根据上文所述，可以看出，需要用于制造光伏材料以及所得器件的改进技术。
发明内容
根据本发明的实施方式，提供了用于形成光伏电池的方法和结构。更具体地，本发明提供了用于形成薄膜串联光伏电池的方法和结构。仅仅是作为举例，已利用薄膜半导体材料实施了根据本发明的实施方式。但应当认为，根据本发明的实施方式可以具有更广泛的适用范围。
在一种具体实施方式中，提供了串联光伏电池。该串联光伏电池包括顶部电池。在一种具体实施方式中，上述顶部电池是双面电池。该顶部电池包括顶部第一透明导电氧化物材料。顶部窗口材料位于顶部第一透明导电氧化物材料的下方。在一种具体实施方式中，顶部电池包括设置在顶部窗口材料和顶部第一透明导电氧化物材料之间的第一界面区。该第一界面区基本上没有来自扩散到顶部窗口材料中的顶部第一透明导电氧化物材料的一种或多种物质(或实存物，entity)。顶部电池还包括位于顶部窗口材料下方的顶部吸收材料。在一种具体实施方式中，该顶部吸收材料包含铜物质、铟物质、以及硫物质。顶部电池包括位于顶部吸收材料下方的顶部第二透明导电氧化物材料，以及设置在该顶部第二透明导电氧化物材料和顶部吸收材料之间的第二界面区。第二界面区基本上没有来自扩散到顶部吸收材料中的顶部第一透明导电氧化物材料的一种或多种实体。
串联光伏电池包括底部电池。底部电池包括底部第一透明导电氧化物材料。底部窗口材料位于该第一底部透明导电氧化物材料下方。在一种具体实施方式中，提供了位于底部窗口材料下方的底部吸收材料，以及提供了位于底部吸收材料下方的底部电极材料。在一种具体实施方式中，耦合材料设置在顶部电池和底部电池之间。在一种优选实施方式中，耦合材料在顶部电池和底部电池之间没有寄生结(parasitic junction)。
在一种可替换的实施方式中，提供了一种可替换的串联光伏电池。该可替换的串联光伏电池包括顶部电池。在一种具体实施方式中，该顶部电池是双面电池。该顶部电池包括顶部第一透明导电氧化物材料。顶部窗口材料位于顶部第一透明导电氧化物材料下方。该顶部电池还包括位于顶部窗口材料下方的顶部吸收材料。在一种具体实施方式中，顶部吸收材料包含铜物质、铟物质、以及硫物质。顶部电池包括位于顶部吸收材料下方的顶部第二透明导电氧化物材料。
可替换的串联光伏电池包括底部电池。该底部电池包括底部第一透明导电氧化物材料。底部窗口材料位于第一底部透明导电氧化物材料的下方。在一种具体实施方式中，提供了位于底部窗口材料下方的底部吸收材料，以及提供了位于底部吸收材料下方的底部电极材料。在一种具体实施方式中，耦合材料设置在顶部电池和底部电池之间。在一种优选实施方式中，耦合材料在顶部电池和底部电池之间没有寄生结。
在一种具体实施方式中，提供了用于形成串联光伏电池的方法。该方法包括形成双面顶部电池。该双面顶部电池是通过提供顶部第一透明导电氧化物材料来形成的。形成位于顶部第一透明导电氧化物材料下方的顶部窗口材料。在一种具体实施方式中，该方法在顶部窗口材料和顶部第一透明导电氧化物材料之间形成第一界面区。在一种具体实施方式中，第一界面区基本上没有从顶部第一透明导电氧化物材料向顶部窗口材料中的一种或多种实体的扩散。该方法形成位于顶部窗口材料下方的顶部吸收材料。在一种具体实施方式中，顶部吸收材料包括铜物质、铟物质、以及硫物质。在顶部吸收材料下方形成顶部第二透明导电氧化物材料。该方法包括在用于双面顶部电池的顶部第二透明导电氧化物材料和顶部吸收材料之间形成第二界面区。在一种优选实施方式中，该第二界面区基本上没有从顶部第一透明导电氧化物材料向顶部吸收材料中的一种或多种实体的扩散。该方法包括形成底部电池。该底部电池是通过提供底部第一透明导电氧化物材料和在第一底部透明导电氧化物材料下方形成底部窗口材料来形成的。在底部窗口材料下方形成底部吸收材料。在底部吸收材料下方形成底部电极材料以形成底部电池。在一种具体实施方式中，该方法提供了设置在顶部双面电池和底部电池之间的耦合材料。优选地，耦合材料具有在顶部双面电池和底部电池之间没有寄生电位的结(junction)。
借助于根据本发明的实施方式，可以获得许多益处。例如，可以利用无需对常规设备进行重大改造的技术来制备薄膜串联光伏电池。另外，与常规光伏电池相比，本发明的薄膜串联光伏电池具有提高的转换效率并且提供了将阳光转换成电能成本有效的方式。取决于实施方式，可以实现这些益处的一种或多种。在本发明的说明书全文以及尤其是下文中将更详细地描述这些和其他益处。
附图说明
图1是根据本发明的一种实施方式的串联光伏电池的简图。
图2至图9是示出了根据本发明的一种实施方式的用于形成薄膜光伏器件的方法和结构的示意图。
图10至图17是示出了根据本发明的一种实施方式的用于形成薄膜光伏器件的方法和结构的示意图。
图18是示出了根据本发明的一种实施方式的薄膜串联光伏电池的结构的简图。
图19是示出了根据本发明的一种实施方式的薄膜串联光伏电池的可替换结构的简图。
图20是示出了根据本发明的一种实施方式的薄膜串联光伏电池的测试结果的简图。
具体实施方式
根据本发明的实施方式，提供了用于形成光伏电池的方法和结构。更具体地，根据本发明的实施方式提供了用于形成薄膜串联光伏电池的方法和结构。仅仅是作为举例，已利用薄膜半导体材料来实施根据本发明的实施方式。但应当认为，根据本发明的实施方式可以具有更广泛的适用范围。
图1是根据本发明的一种实施方式的串联光伏电池的简图。该简图仅是说明性的而不应过分限制本文权利要求的范围。本领域普通技术人员将明了其他变化、改进、以及替换。作为一个例子，在共同受让的美国临时申请第61/092,732号(代理机构卷号026335-003400US)中也描述了串联光伏电池，并且其以引用方式结合于本文。如图所示，提供了四终端串联光伏电池器件100。该四终端串联光伏电池包括下部电池103以及可操作结合于下部电池的上部电池101。术语“下部”和“上部”并不是限制性的而应是本领域技术人员所理解的普遍含义。通常，上部电池比下部电池更靠近电磁辐射源，其中下部电池接收穿过上部电池后的电磁辐射。当然，可以有其他变化、改进、以及替换。
在一种具体实施方式中，下部电池包括下部玻璃基板材料119，例如，透明玻璃材料。下部电池还包括位于下部玻璃基板材料上方的由反射材料制成的下部电极层。下部电池包括位于下部电极层上方的下部吸收层。如图所示，吸收层和电极层由标号117标示。在一种具体实施方式中，吸收层由半导体材料制成，其中该半导体材料具有约1.2eV至约2.2eV的带隙能量Eg并且优选范围为约1.6eV至约1.9eV，但可以具有其他带隙能量。在一种具体实施方式中，下部电池包括位于下部吸收层上方的下部窗口层以及位于下部窗口层上方的下部透明导电氧化物层115。
在一种具体实施方式中，上部电池包括位于下部透明导电氧化物层上方的p+型透明导电层109。在一种优选实施方式中，p+型透明导电层的特点在于小于或等于约10欧姆/平方厘米的薄层电阻(sheet resistance)以及90％和更高的光传输。在一种具体实施方式中，上部电池具有位于p+型透明导电层上方的上部p型吸收层。在一种优选实施方式中，由半导体材料制成的p型导体层具有约1.2eV至约2.2eV的带隙能量Eg范围并且优选范围约1.6eV至约1.9eV，但可以是其他带隙能量。上部电池还具有位于上部p型吸收层上方的上部n型窗口层。再次参照图1，上部电池的窗口层和吸收层由标号107标示。上部电池还具有位于上部n型窗口层上方的上部透明导电氧化物层105以及位于上部透明导电氧化物层上方的上部玻璃材料(未示出)。当然，可以有其他变化、改进、以及替换。
在一种具体实施方式中，串联光伏电池包括四个终端。该四个终端由标号111、113、121、以及123标示。可替换地，该串联光伏电池还可以包括三个终端，其共用一个共用电极，优选靠近于上部电池和下部电池之间的界面区。此外，在其他实施方式中，取决于用途，多结电池也可以包括两个终端。其他电池构造的实例参见共同受让的美国临时专利申请第61/092,383号(代理机构卷号026335-001600US)，并且以引用方式结合于本文。当然，可以有其他变化、改进、以及替换。四终端电池的进一步详情可以参见本说明书全文并且更特别是下文。
图2-图17是示出了用于形成用于根据本发明的一种实施方式的薄膜串联光伏器件的顶部电池的方法的示意图。这些示意图仅是示例性的，其不应不适当地限制本文的权利要求。本领域技术人员将明了其他变化、改进、以及替换。如图2所示，提供了基板110。在一种实施方式中，基板包括表面区112并被保持在加工室(未示出)内的加工台(process stage)中。在另一种实施方式中，该基板是光学透明固体材料。例如，基板可以是玻璃、石英、熔融二氧化硅、或塑料、或金属、或箔、或半导体、或其他复合材料。取决于实施方式，基板可以是单一材料，分层、复合、或堆叠的包括这些材料的组合的多种材料，等等。当然，可以有其他变化、改进、以及替换。
如图3所示，上述方法包括形成位于基板的表面区上方的第一电极层120。可以使用适合的金属材料来形成第一电极层，如钼、或钨，但可以是其他金属材料。这些其他金属材料可以包括铜、铬、铝、镍、铂、或其他金属材料。在一种具体实施方式中，可以利用如溅射、蒸发(例如，电子束蒸发)、电镀、它们的组合等技术来沉积这样的金属材料。第一电极层的厚度范围可以为约100nm至2微米，但可以是其他厚度。根据一种具体实施方式，第一电极层120的优选特征为约10Ω/cm2以及更小的电阻率。在一种优选实施方式中，由钼提供电极层。在一种具体实施方式中，可以使用透明导电氧化物(TCO)材料来提供第一电极层，如In2O3:Sn(ITO)、ZnO:Al(AZO)、SnO2:F(TFO)，但可以是其他材料。当然，可以有其他变化、改变以及替换。
参照图4，用于形成薄膜光伏电池的方法包括在所形成的电极层上方形成铜层130。在一种具体实施方式中，可以利用溅射法如DC磁控溅射法来形成铜层。可以在约6.2毫托的沉积压力下实施该DC磁控溅射法，通过惰性气体如氩气来控制沉积压力。可以利用约32sccm的气体流速来实现上述压力。可以在约室温而不加热基板的条件下实施溅射法。当然，由于在沉积过程中产生的等离子体，基板会被轻微加热。根据某些实施方式，可以使用的DC功率范围可以是100瓦至150瓦，并且优选约115瓦，这取决于实施方式。厚度为330nm的Cu层的沉积时间可以是约6分钟或更长时间。当然，根据具体实施可以方式来改变和修改沉积条件。
根据实施方式，上述方法在电极层上方形成阻挡层125，以在电极层和铜层之间形成界面区。在一种具体实施方式中，保持界面区基本上没有与在以后的处理步骤中的铜铟二硫化物材料具有不同的半导体特性的金属二硫化物层。根据实施方式，阻挡层具有适宜的导电特性并且能够反射以将电磁辐射被反射回去或者也可以是透明的等等。在一种具体实施方式中，阻挡层选自铂、钛、铬、或银。当然，可以有其他变化、改进、以及替换。
如图5所示，上述方法包括提供位于铜层上方的铟(In)层140。尤其是，在铜层130上方形成铟层140。利用溅射法在铜层上沉积铟层。在一个实施例中，利用DC磁控溅射方法沉积铟层是在和用于沉积Cu层的类似的工艺条件下进行的。铟层的沉积时间可以比Cu层的沉积时间短。例如，根据一种具体实施方式，对于沉积厚度为约410nm的In层而言，2分45秒就足够了。根据实施方式，还可以使用其他适合的沉积方法，如电镀或其他方法。
在一种具体实施方式中，铜层和铟层形成用于薄膜光伏电池的多层结构。在一种具体实施方式中，以形成铜铟原子比为约1.2∶1至约2.0∶1的富铜材料的一定化学计量量来提供铜层和铟层。在一种可替换的实施方式中，铜铟原子比范围为约1.35∶1至约1.60∶1。在另一种实施方式中，选择铜铟原子比为1.55∶1。在一种优选实施方式中，铜铟原子比提供了用于光伏电池的富铜膜。在另一种具体实施方式中，在沉积铜层以前，在电极层上方沉积铟层。当然，可以有其他变化、改进、以及替换。
如图5所示，在具有硫物质210的环境中，使包含至少铟层和铜层的多层结构150经受热处理过程200。该热处理工艺利用快速热过程，同时使多层结构经受含硫物质。在一种具体实施方式中，快速热过程使用约10℃/秒至约50℃/秒的温度上升速率到达约400℃至约600℃的最终温度。在一种具体实施方式中，热处理工艺进一步保持在最终温度，停留时间范围为约1分钟至约10分钟，但可以是其他时间。热处理工艺还包括在惰性环境或其他适宜环境中使温度下降。可以使用气体如氮气、氩气、氦气等来提供惰性环境，其终止反应以使金属材料和硫物质形成合金。在本说明书以及更特别是下文中描述了温度上升过程的进一步详情。
在一种具体实施方式中，可以利用适宜的技术来施加含硫物质。在一个实施例中，含硫物质在流体相中。作为一个实例，可以以溶液来提供硫，其中溶液已溶解Na2S、CS2、(NR4)2S、硫代硫酸盐等。根据一种具体实施方式，可以在多层铜/铟结构的一个或多个表面上施加这样的流体类硫物质。在另一个实施例中，通过硫化氢气体等气体来提供含硫物质210。在其他实施方式中，可以以固相(例如元素硫)来提供硫。在一种具体实施方式中，可以加热元素硫并使其可以蒸发成气相，例如Sn，然后使其与铟/铜层反应。根据实施方式，还可以使用其他含硫物质。作为一个实例，采用硫化氢气体作为含硫物质。可以利用具有流量控制的一个或多个进入阀将硫化氢气体提供到处理室中。还可以使用这些应用技术中的任一种以及足这些技术的其他组合。处理室可以装备有一个或多个泵以控制工艺压力。根据实施方式，可以在包含铜层和铟层的多层结构上方提供硫材料层。在一种具体实施方式中，硫材料层可以提供为图案层。在其他实施方式中，可以以淤浆、粉末、固体、糊料、气体、它们的任何组合、或其他适合的形式来提供硫材料。当然，可以有其他变化、改进、以及替换。
再次参照图6，热处理工艺引起多层结构内的铜铟材料和含硫物质210之间的反应，从而形成一层铜铟二硫化物薄膜材料220。在一个实例中，通过将蒸发或分解自含硫物质的硫离子和/或原子加入到其中的铟原子和铜原子彼此扩散的多层结构中来形成铜铟材料二硫化物。在一种具体实施方式中，热处理工艺导致在铜铟二硫化物材料上方形成盖层(cap layer)。盖层包括一层(a thickness of)基本上没有铟原子的基本上为硫化铜材料221。硫化铜材料221包括表面区225。在一种具体实施方式中，在富铜条件下对含Cu-In多层结构150形成硫化铜盖层。根据实施方式，硫化铜材料的厚度为约5至10纳米和更大的级别，这取决于多层结构。在一种具体实施方式中，热处理工艺能够使得在形成铜铟二硫化物薄膜材料以后，使用TCO材料的第一电极层保持小于或等于约10欧姆/平方厘米的薄层电阻以及90％和更大的光传输。当然，可以有其他变化、改进、以及替换。
如图7所示，使硫化铜材料221经受浸渍过程300。硫化铜材料覆盖铜铟二硫化物薄膜220。根据一种具体实施方式，通过将硫化铜材料的表面区暴露于包含按重量计约10％氰化钾的溶液310来进行浸渍过程。根据一种具体实施方式，氰化钾溶液提供一种蚀刻过程以从暴露下层铜铟二硫化物材料的表面区228的铜铟二硫化物材料表面选择性地除去硫化铜材料221。在一种优选实施方式中，蚀刻过程在硫化铜和铜铟二硫化物之间具有约1∶100或更大的选择性。根据实施方式，可以使用其他蚀刻性物质。在一种具体实施方式中，蚀刻性物质可以是过氧化氢。在其他实施方式中，可以使用其他蚀刻技术，包括电化学蚀刻、等离子体蚀刻、溅射蚀刻、或它们的任意组合。在一种具体实施方式中，可以以机械去除、化学去除、电去除、或它们的任意组合等来除去硫化铜材料。在一种具体实施方式中，由铜铟二硫化物构成的吸收层可以具有约1微米至约10微米的厚度范围，但可以是其他厚度。当然，可以有其他变化、改进、以及替换。
在一种具体实施方式中，铜铟二硫化物膜具有p型杂质特征。在某些实施方式中，进一步使铜铟二硫化物材料经受掺杂过程以调节其中的p型杂质密度从而优化高效薄膜光伏器件的I-V特性。例如，可以使用铝物质来掺杂铜铟二硫化物材料。在另一个实例中，可将铜铟二硫化物材料与铜铟铝二硫化物材料混和以形成吸收层。当然，可以有其他变化、改进、以及替换。
再次参照图8，该方法包括在铜铟二硫化物材料(其具有p型杂质特征)上方形成窗口层310。窗口层可以选自由硫化镉(CdS)、硫化锌(ZnS)、硒化锌(ZnSe)、氧化锌(ZnO)、氧化锌镁(ZnMgO)等组成的组的材料。这些材料可以掺杂有适合的杂质以提供n+型杂质特性。窗口层和吸收层形成与光伏电池有关的PN结的界面区。重掺杂窗口层以形成n+型半导体层。在一个实例中，铟物质用作CdS窗口层的掺杂材料以导致与窗口层有关的n+型特性的形成。在某些实施方式中，ZnO可以用作窗口层。ZnO可以掺杂有铝物质以提供n+杂质特征。根据所使用的材料，窗口层的(厚度)范围可以为约200纳米至约500纳米。当然，可以有其他变化、改进、以及替换。
如图9所示，在窗口层的一部分的表面区上方形成导电层330。导体层330提供薄膜光伏电池的顶部电极层。在一种实施方式中，导电层330是透明导电氧化物(TCO)。例如，透明导电氧化物可以选自由In2O3:Sn(ITO)、ZnO:Al(AZO)、SnO2:F(TFO)组成的组，但可以是其他透明导电氧化物。在一种具体实施方式中，TCO层被图案化以使薄膜光伏器件的效率最大化。在某些实施方式中，TCO层还可以起到窗口层的作用，其使得无需单独的窗口层。当然，可以有其他变化、改进、以及替换。
图10至图17是简化图，其示出了根据本发明的一种可替换实施方式来形成用于薄膜串联光伏电池的上层构造(superstrate configuration)中的光伏电池的方法。这些附图仅是实例而不应不适当地限制本文权利要求的范围。本领域技术人员将明了其他变化、改进、以及替换。如图10所示，提供了基板1010。在一种实施方式中，基板包括表面区1012并被保持在处理室(未示出)中的处理阶段。在一种具体实施方式中，透明基板是光学透明的固体材料。例如，该光学透明的固体材料可以是玻璃、石英、熔融二氧化硅、或高分子材料。在其他实施方式中，还可以使用其他材料如金属、或箔、或半导体、或其他复合材料。取决于实施方式，基板可以是单一材料、多种材料，其被分层、复合、或堆叠，包括它们的组合，等等。当然，可以有其他变化、改进、以及替换。
如图11所示，该方法包括形成包括位于基板的表面区上方的电极表面区的第一电极层1102。该第一电极层优选由透明导电氧化物(通常称作TCO)制成。例如，透明导电氧化物可以选自由In2O3:Sn(ITO)、ZnO:Al(AZO)、SnO2:F(TFO)组成的组，但可以是其他透明导电氧化物。在一种具体实施方式中，TCO层被图案化以使得薄膜光伏器件的效率最大化。电极层的厚度范围可以为约100nm至2微米，但可以是其他厚度。根据一种具体实施方式，电极层120优选特征为其电阻率小于约10欧姆/cm2。当然，可以有其他变化、改进、以及替换。
在一种具体实施方式中，如图12所示，该方法包括在第一电极层上方形成窗口层1202。窗口层可以选自由硫化镉(CdS)、硫化锌(ZnS)、锌硒(ZnSe)、氧化锌(ZnO)、氧化锌镁(ZnMgO)、或其他材料组成的组的材料。这些材料可以掺杂有适合的杂质以提供n+型杂质特性。在一个实例中，铟物质用作CdS窗口层的掺杂材料以导致与窗口层有关的n+型特性的形成。在某些实施方式中，ZnO可以用作窗口层。ZnO可以掺杂有铝物质以提供n+杂质特征。根据所使用的材料，窗口层的(厚度)范围可以为约200纳米至约500纳米。当然，可以有其他变化、改进、以及替换。
参照图13，该方法包括提供位于窗口层上方的铜层1302。在一种具体实施方式中，可以利用溅射法如DC磁控溅射工艺来形成铜层。可以在约6.2毫托的沉积压力下提供DC磁控溅射工艺，该沉积压力是利用惰性气体(如氩气)来控制的。可以利用约32sccm的气体流速来实现这样的压力。可以在大约室温并且不加热基板的条件下实施溅射法。当然，由于在沉积过程中产生的等离子体会导致基板的轻微加热。根据某些实施方式，可以使用100瓦至150瓦、并且优选约115瓦的DC功率，这取决于实施方式。仅仅作为一个实例，对于330nm厚度的Cu层的沉积时间可以是约6分钟或更长时间。当然，根据一种具体实施方式，可以变化和修改沉积条件。
如图14所示，该方法包括提供位于铜层上方的铟(In)层1402。在一种具体实施方式中，利用溅射法在铜层上沉积铟层。在一个实例中，利用DC磁控溅射工艺并在和用于沉积Cu层的类似的工艺条件下来沉积铟层。铟层的沉积时间可以比Cu层的沉积时间短。例如，根据一种具体实施方式，2分钟和45秒足以沉积厚度为约410nm的In层。根据实施方式，还可以使用其他适宜的沉积方法如电镀或其他方法。
在一种具体实施方式中，铜层和铟层形成用于薄膜光伏电池的多层结构1404。在一种具体实施方式中，以形成富铜材料的一定化学计量量来提供铜层和铟层。在一种具体实施方式中，富铜材料可以具有约1.2∶1至约2.0∶1的铜铟原子比。在一种可替换的实施方式中，铜铟原子比为约1.35∶1至约1.60∶1。在另一种实施方式中，选择铜铟原子比为1.55∶1。在一种优选实施方式中，铜铟原子比提供用于光伏电池的富铜膜。在另一种具体实施方式中，在沉积铜层以前，在电极层上方沉积铟层。当然，可以有其他变化、改进、以及替换。
如图15所示，在具有硫物质1504的环境中，使包括至少铟层和铜层的多层结构经受热处理过程1502。热处理过程使用快速热过程，同时使该多层结构经受含硫物质。在一种具体实施方式中，快速热过程使用约10℃/秒至约50℃/秒的温度上升速率达到约400℃至约600℃的最终温度。在一种具体实施方式中，热处理过程进一步保持最终温度，停留时间为约1分钟至约10分钟，但可以是其他时间。在一种具体实施方式中，热处理过程还包括在惰性环境或其他适合的环境中使温度缓慢下降，这能够终止形成合金材料的反应。可以利用气体如氮气、氩气、氦气等来提供惰性环境。在本说明书全文以及更特别是下文中描述了温度上升过程的进一步详情。
在一种具体实施方式中，可以利用适合的技术来施加含硫物质。在一个实例中，含硫物质是在流体相中。作为一个例子，可以在溶液中提供硫，该溶液中已溶解有Na2S、CS2、(NR4)2S、硫代硫酸盐等。根据一种具体实施方式，可以多层铜/铟结构的一个或多个表面上方施加基于这样的流体的硫物质。在另一个实例中，通过硫化氢气体或其他类似气体来提供含硫物质210。在其他实施方式中，可以以固相(例如元素硫)来提供硫。在一种具体实施方式中，可以加热元素硫并使其可以蒸发成为气相，例如，Sn，并且使其于铟/铜层反应。根据实施方式，还可以使用其他含硫物质。作为一个例子，采用硫化氢气体作为含硫物质。可以利用具有流量控制的一个或多个进入阀，将硫化氢气体提供到处理室中。还可以使用这些应用技术中的任一种以及这些技术的其他组合。处理室可以装备有一个或多个泵以控制工艺压力。根据实施方式，可以在包括铜层和铟层的多层结构上方提供一层硫材料。在一种具体实施方式中，硫材料层可以作为图案层提供。在其他实施方式中，可以以淤浆、粉末、固体、糊料、气体、它们的任意组合、或其他适宜形式来提供硫材料。当然，可以有其他变化、改进、以及替换。
在一种具体实施方式中，热处理过程保持吸收层基本上没有可从窗口层和/或透明导电氧化物层扩散的物质。该方法还避免使用厚的窗口层来保护透明导电氧化物层免于来自吸收层物质的扩散。该方法提供了一种可以具有大于约8％或大于10％、以及其他％的转换效率的光伏电池。当然，可以有其他变化、改进、以及替换。
再次参照图15，热处理过程引起多层结构中的铜和铟材料与含硫物质之间的反应，从而形成一层铜铟二硫化物薄膜材料1506。在一个实例中，通过将蒸发或分解自含硫物质的硫离子和/或原子加入到其中的铟原子和铜原子彼此扩散的多层结构中来形成铜铟物薄膜材料。在一种具体实施方式中，热处理过程导致形成位于铜铟二硫化物材料上方的盖层。盖层包括一层基本上没有铟原子的基本上为硫化铜的材料1508。硫化铜材料包括表面区1510。在一种具体实施方式中，在富铜条件下形成含Cu-In的多层结构的硫化铜盖层。根据实施方式，硫化铜材料的厚度为约5至10纳米以及更大的量级，这取决于多层结构。在一种具体实施方式中，热处理过程使得第一电极层能够在形成铜铟二硫化物薄膜材料以后保持小于或等于约10欧姆/平方厘米的薄层电阻以及90％和更大的光传输。当然，可以有其他变化、改进、以及替换。
如图16所示，使硫化铜材料经受浸渍过程1602。根据一种具体实施方式，通过将硫化铜材料的表面区暴露于包含按重量计浓度为10％的作为蚀刻物质的氰化钾的溶液1604来实施浸渍过程。根据一种具体实施方式，氰化钾溶液提供了一种从暴露下层铜铟二硫化物材料的表面区1606的铜铟二硫化物材料表面选择性地除去硫化铜材料的蚀刻过程。在一种优选实施方式中，蚀刻过程具有在硫化铜和铜铟二硫化物之间约1∶100或更大的选择性。根据实施方式，可以使用其他蚀刻物质。在一种具体实施方式中，蚀刻物质可以是过氧化氢。在其他实施方式中，可以使用其他蚀刻技术，包括电化学蚀刻、等离子体蚀刻、溅射蚀刻、或它们的任意组合。在一种具体实施方式中，可以以机械去除、化学去除、电去除、或它们的任意组合、以及其他方式来除去硫化铜材料。在一种具体实施方式中，由铜铟二硫化物制成的吸收层可以具有约1微米至约10微米的厚度范围，但可以是其他厚度。当然，可以有其他变化、改进、以及替换。
在一种具体实施方式中，铜铟二硫化物膜具有p型杂质特征并提供用于薄膜光伏电池的吸收层。在某些实施方式中，使铜铟二硫化物材料进一步经受掺杂过程以调节其中的p型杂质密度，从而优化高效薄膜光伏器件的I-V特性。例如，可以使用铝物质来掺杂铜铟二硫化物材料。在另一个实例中，可将铜铟二硫化物材料与铜铟铝二硫化物材料混和以形成吸收层。窗口层和吸收层形成与光伏电池有关的PN结的界面区。当然，可以有其他变化、改进、以及替换。
如图17所示，该方法在吸收层上方形成第二电极层1702。在一种具体实施方式中，第二电极层可以是透明导电氧化物(TCO)。例如，该透明导电氧化物可以选自由In2O3:Sn(ITO)、ZnO:Al(AZO)、SnO2:F(TFO)组成的组，但可以是其他透明导电氧化物。在某些实施方式中，可以使用金属材料如钨、金、银、铜或其他金属材料来提供第二电极层。在其他实施方式中，第二电极层能够使反射的从而将电磁辐射反射回光伏电池并改善光伏电池的转换效率。当然，可以有其他变化、改进、以及替换。
在一种具体实施方式中，该方法包括耦合顶部电池和底部电池以形成如图1所示的薄膜串联电池。在一种具体实施方式中，可以利用适合的光学透明材料来耦合顶部电池和底部电池，如乙酸乙烯乙酯，但可以是其他材料，这取决于用途。当然，可以有其他变化、改进、以及替换。在一种具体实施方式中，下文中描述了其他基板构造。
图18和图19是简化图，其示出根据本发明的实施方式的串联光伏电池的结构。如图18所示，提供了用于串联光伏电池的结构，该结构包括顶部电池1802和底部电池1804。在一种具体实施方式中，顶部电池可以是双面电池。该顶部电池包括顶部第一透明导电氧化物材料1806。顶部第一透明导电氧化物(TCO)材料可以包括诸如氧化铟锡(ITO)、铝掺杂的氧化锌(ZnO:Al)、氟掺杂的氧化锡(SnO2:F)等之类的材料。顶部电池包括位于第一透明导电氧化物材料下方的顶部窗口材料1802。在一种具体实施方式中，顶部窗口材料使用n型半导体薄膜材料例如硫化镉(CdS)、硫化锌(ZnS)、硒化锌(ZnSe)、氧化锌(ZnO)、或氧化锌镁(ZnMgO)，但也可以是其他材料。n型半导体材料优选被重掺杂以具有n+型杂质特性。当然，可以有其他变化、改进、以及替换。
再次参照图18，顶部电池包括设置在顶部第一透明导电氧化物和顶部窗口材料之间的第一界面区1810。该第一界面区保持基本上没有从顶部第一透明导电氧化物材料扩散到顶部窗口材料中的一种或多种实体。根据实施方式，阻挡层具有适宜的导电特性并且可选地是光学透明的。当然，可以有其他变化、改进、以及替换。
顶部电池包括位于顶部窗口层下方的顶部吸收材料1812。在一种优选实施方式中，该顶部吸收材料具有p型杂质特性。在一种具体实施方式中，该顶部吸收材料包含至少一种位于顶部窗口材料下方的顶部吸收材料，在一种具体实施方式中，该顶部吸收材料包含铜物质、铟物质、以及硫物质。在某种实施方式中，顶部吸收材料可以包括铜铟二硫化物薄膜材料、铜铟铝二硫化物薄膜材料、铜铟镓二硫化物材料、或(Ag，Cu)(In，Ga)S2材料，但也可以是其他材料，这取决于用途。当然，可以有其他变化、改进、以及替换。
如图18所示，顶部电池包括位于顶部吸收材料下方的顶部第二透明导电氧化物材料1814。该第二顶部第二透明导电氧化物材料可以包括诸如氧化铟锡(ITO)、铝掺杂的氧化锌(ZnO:Al)、氟掺杂的氧化锡(SnO2:F)之类的材料或其他材料，这取决于实施方式。
在一种具体实施方式中，顶部电池包括位于顶部第二透明导电氧化物和顶部吸收材料之间的第二界面区1816。该第二界面区保持基本上没有从顶部第二TCO材料扩散到顶部吸收材料中的一种或多种实体。根据实施方式，阻挡层具有适合的导电特性并且可以是光学透明的。当然，可以有其他变化、改进、以及替换。
再次参照图18，底部电池1804包括底部第一透明导电氧化物材料1818。底部第一透明导电氧化物(TCO)材料可以包括诸如氧化铟锡(ITO)、铝掺杂的氧化锌(ZnO:Al)、氟掺杂的氧化锡(SnO2:F)、或其他的材料。底部电池包括位于底部第一透明导电氧化物材料下方的底部窗口材料1820。在一种具体实施方式中，底部窗口材料使用n型半导体薄膜材料如硫化镉(CdS)、硫化锌(ZnS)、硒化锌(ZnSe)、氧化锌(ZnO)、或氧化锌镁(ZnMgO)，但可以是其他材料。n型半导体材料优选被重掺杂以具有n+型杂质特性。当然，可以有其他变化、改进、以及替换。
底部电池包括位于窗口层下方的底部吸收材料1822。在一种优选实施方式中，该底部吸收材料具有p型杂质特性。在一种具体实施方式中，该底部吸收材料包含至少铜物质、铟物质、以及硫物质。在某种实施方式中，底部吸收材料可以包括铜铟二硫化物薄膜材料、铜铟铝二硫化物薄膜材料、或铜铟镓二硫化物材料，但这取决于用途也可以是其他材料。在其他实施方式中，底部吸收材料可以是Cu2SnS3、Cu(In，Ga)Se2、CuInSe2、或FeSi2。当然，可以有其他变化、改进、以及替换。
如图18所示，底部电池包括位于底部吸收材料下方的底部电极材料1824。该底部电极材料可以包括透明导电氧化物材料如氧化铟锡(ITO)、铝掺杂的氧化锌(ZnO:Al)、氟掺杂的氧化锡(SnO2:F)等。根据实施方式，该底部电极材料还可以包括金属材料如铜、镍、金、钨等。在一种具体实施方式中，使用钼材料来提供底部电极材料。当然，可以有其他变化、改进、以及替换。
在一种具体实施方式中，串联薄膜光伏电池包括设置在顶部电池和底部电池之间的耦合材料1826。在一种具体实施方式中，该耦合材料优选是光学透明材料并且在顶部电池和底部电池之间没有寄生结。在一种具体实施方式中，光学透明材料可以包括诸如乙烯醋酸乙烯酯共聚物(ethyl vinylacetate)等之类的材料。当然，可以有其他变化、改进、以及替换。
根据实施方式，顶部电池的第一界面区和第二界面区可以是可选的。即，如图19所示，顶部电池成被构造为具有位于顶部第一透明导电氧化物之下的顶部窗口材料以及位于顶部吸收材料之下的顶部第二透明导电氧化物。当然，可以有其他变化、改进、以及替换。
图20是由根据本发明的一种实施方式的基于铜铟二硫化物的薄膜光伏电池测量的示例性太阳能电池I-V特征图。该图仅是一个例子，其不应不适当地限制本文的权利要求。本领域技术人员将明了其他变化、改进、以及替换。如图20所示，根据本发明的一种实施方式制造的高效铜铟二硫化物薄膜光伏电池的电流密度相对于偏压进行作图。2009年6月3日提交的共同受让的PCT申请第PCT/US09/46161号(代理机构卷号026335-002510PC)进一步具体描述了薄膜光伏电池和实验结果，其以引用方式结合于本文。曲线与y轴相交，短路电流值为约0.0235A/cm2，并与零电流线相交，偏压为约0.69V。相应的光伏电池具有根据本发明的一种实施方式的铜铟二硫化物薄膜制成的吸收层。尤其是，吸收层厚度为约1.5μm以及原子比为约1.5∶1的Cu∶In。基于标准公式，可以这样估计电池转换效率η：
η = J SC · V OC · FF P m ( AM 1.5 )
式中，Jsc是电池的短路电流密度，Voc是所施加的开路偏压，FF是所谓的填充因子，其定义为最大功率点除以开路电压(Voc)和短路电流(Jsc)的比率。在标准测试条件下的输入光辐照度(Pin，以W/m2为单位)[即，STC，其规定25℃的温度和的1000W/m2的辐照度，以及空气质量1.5(AM1.5)谱]以及太阳能电池的表面积(以m2为单位)。因此，对于按照根据本发明的实施方式的方法制造的这种具体的电池，可以准确估计其效率为10.4％。在一种具体实施方式中，带隙为约1.45eV至1.5eV。当然，可以有其他变化、改进、以及替换。
虽然上文中已依据具体实施方式进行了描述，但可以存在其他改进、替换、以及变化。例如，该方法可以用来制造具有利用高温过程来形成的吸收层的光伏电池。虽然以上描述是依据特定的吸收材料进行的，但也可以使用其他吸收材料如Cu(InAl)S2、Cu(InGa)S2、Cu2SnS、Cu2ZnSnS4、SnS、它们的任意组合、以及其他材料。应当明了，本文描述的实施例和实施方式仅用于说明的目的，而据其进行的各种改进或变化对于本领域技术人员来说将是显而易见的，并且包括在本申请的精神和范围以及所附权利要求的范围内。

Claims (20)

1.一种串联光伏电池，包括：
双面顶部电池，包括：
顶部第一透明导电氧化物材料；
顶部窗口材料，位于所述顶部第一透明导电氧化物材料下方；
第一界面区，位于所述顶部窗口材料和所述顶部第一透明导电氧化物材料之间，所述第一界面区基本上没有从所述顶部第一透明导电氧化物材料扩散到所述顶部窗口材料中的一种或多种物质；
顶部吸收材料，位于所述顶部窗口材料的下方，所述顶部吸收材料包含铜物质、铟物质、以及硫物质；
顶部第二透明导电氧化物材料，位于所述顶部吸收材料的下方；
第二界面区，位于所述顶部第二透明导电氧化物材料和所述顶部吸收材料之间，所述第二界面区基本上没有从所述顶部第一透明导电氧化物材料扩散到所述顶部吸收材料中的一种或多种物质；以及
底部电池，包括：
底部第一透明导电氧化物材料；
底部窗口材料，位于所述第一底部透明导电氧化物材料的下方；
底部吸收材料，位于所述底部窗口材料的下方；以及
底部电极材料，位于所述底部吸收材料的下方；
耦合材料，位于所述顶部电池和所述底部电池之间，所述耦合材料在所述顶部电池和所述底部电池之间没有寄生结。
2.根据权利要求1所述的光伏电池，其中，所述第一透明导电氧化物材料选自由氧化铟锡(ITO)、铝掺杂的氧化锌(ZnO:Al)、或氟掺杂的氧化锡(SnO2:F)组成的组。
3.根据权利要求1所述的光伏电池，其中，所述顶部窗口材料选自：硫化镉(CdS)、硫化锌(ZnS)、硒化锌(ZnSe)、氧化锌(ZnO)、或氧化锌镁(ZnMgO)。
4.根据权利要求1所述的光伏电池，其中，所述顶部吸收材料选自：铜铟二硫化物(CIS)、铜铟铝二硫化物、铜铟镓二硫化物(CIGS)、或(Ag，Cu)(In，Ga)S2。
5.根据权利要求1所述的光伏电池，其中，所述顶部第二透明导电氧化物选自：硫化镉(CdS)、硫化锌(ZnS)、硒化锌(ZnSe)、氧化锌(ZnO)、或氧化锌镁(ZnMgO)。
6.根据权利要求1所述的光伏电池，其中，所述底部第一透明导电氧化物选自：硫化镉(CdS)、硫化锌(ZnS)、硒化锌(ZnSe)、氧化锌(ZnO)、或氧化锌镁(ZnMgO)。
7.根据权利要求1所述的光伏电池，其中，所述底部窗口材料选自：硫化镉(CdS)、硫化锌(ZnS)、硒化锌(ZnSe)、氧化锌(ZnO)、或氧化锌镁(ZnMgO)。
8.根据权利要求1所述的光伏电池，其中，所述底部电极材料选自透明导电氧化物材料或金属材料。
9.根据权利要求1所述的光伏电池，其中，所述底部吸收材料选自：铜铟二硫化物薄膜材料、铜铟铝二硫化物薄膜材料、或铜铟镓二硫化物材料。
10.根据权利要求1所述的光伏电池，其中，所述底部吸收材料选自：Cu2SnS3、Cu(In，Ga)Se2、CuInSe2、或FeSi2。
11.一种串联光伏电池，包括：
双面顶部电池，包括：
顶部第一TCO材料；
顶部窗口材料，位于所述顶部第一TCO材料的下方；
顶部吸收材料，位于所述顶部窗口材料的下方，所述顶部吸收材料包含铜物质、铟物质、以及硫物质；
顶部第二TCO材料，位于所述顶部吸收材料的下方；以及底部电池，包括：
底部第一TCO材料；
底部窗口材料，位于所述第一底部TCO材料的下方；
底部吸收材料，位于所述底部窗口材料的下方；以及
底部电极材料，位于所述底部吸收材料的下方；
耦合材料，位于所述顶部电池和所述底部电池之间，所述耦合材料在所述顶部电池和所述底部电池之间没有寄生结。
12.根据权利要求11所述的光伏电池，其中，所述第一透明导电氧化物材料选自由氧化铟锡(ITO)、铝掺杂的氧化锌(ZnO:Al)、或氟掺杂的氧化锡(SnO2:F)组成的组。
13.根据权利要求11所述的光伏电池，其中，所述顶部窗口材料选自：硫化镉(CdS)、硫化锌(ZnS)、硒化锌(ZnSe)、氧化锌(ZnO)、或氧化锌镁(ZnMgO)。
14.根据权利要求11所述的光伏电池，其中，所述顶部吸收材料选自：铜铟二硫化物(CIS)、铜铟铝二硫化物、铜铟镓二硫化物(CIGS)、或(Ag，Cu)(In，Ga)S2。
15.根据权利要求11所述的光伏电池，其中，所述顶部第二透明导电氧化物选自：硫化镉(CdS)、硫化锌(ZnS)、硒化锌(ZnSe)、氧化锌(ZnO)、或氧化锌镁(ZnMgO)。
16.根据权利要求11所述的光伏电池，其中，所述底部第一透明导电氧化物选自：硫化镉(CdS)、硫化锌(ZnS)、硒化锌(ZnSe)、氧化锌(ZnO)、或氧化锌镁(ZnMgO)。
17.根据权利要求11所述的光伏电池，其中，所述底部窗口材料选自：硫化镉(CdS)、硫化锌(ZnS)、硒化锌(ZnSe)、氧化锌(ZnO)、或氧化锌镁(ZnMgO)。
18.根据权利要求11所述的光伏电池，其中，所述底部吸收材料选自：铜铟二硫化物薄膜材料、铜铟铝二硫化物薄膜材料、或铜铟镓二硫化物材料。
19.根据权利要求11所述的光伏电池，其中，所述底部吸收材料选自：Cu2SnS3、Cu(In，Ga)Se2、CuInSe2、或FeSi2。
20.一种用于制造串联光伏电池的方法，包括：
形成双面顶部电池，包括：
提供顶部第一透明导电氧化物材料；
形成顶部窗口材料，其位于所述顶部第一透明导电氧化物材料的下方；
形成第一界面区，其位于所述顶部窗口材料和所述顶部第一透明导电氧化物材料之间，所述第一界面区基本上没有从所述顶部第一透明导电氧化物材料扩散到所述顶部窗口材料中的一种或多种物质；
形成顶部吸收材料，其位于所述顶部窗口材料的下方，所述顶部吸收材料包含铜物质、铟物质、以及硫物质；
形成顶部第二透明导电氧化物材料，其位于所述顶部吸收材料的下方；
形成第二界面区，其位于所述顶部第二透明导电氧化物材料和所述顶部吸收材料之间，所述第二界面区基本上没有从所述顶部第一透明导电氧化物材料扩散到所述顶部吸收材料中的一种或多种物质；以及
形成底部电池，包括：
形成底部第一透明导电氧化物材料；
形成底部窗口材料，其位于所述第一底部透明导电氧化物材料的下方；
形成底部吸收材料，其位于所述底部窗口材料的下方；以及
形成底部电极材料，其位于所述底部吸收材料的下方；
提供耦合材料，其被设置在所述双面顶部电池和所述底部电池之间，所述耦合材料在所述双面顶部电池和所述底部电池之间没有寄生结。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103035775A (zh) * 2011-09-29 2013-04-10 北儒精密股份有限公司 太阳能电池组及其制造方法
CN109671786A (zh) * 2018-12-24 2019-04-23 中南大学 一种叠层太阳电池顶电池及其制备方法

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110017298A1 (en) 2007-11-14 2011-01-27 Stion Corporation Multi-junction solar cell devices
US20090301562A1 (en) * 2008-06-05 2009-12-10 Stion Corporation High efficiency photovoltaic cell and manufacturing method
US20100051090A1 (en) * 2008-08-28 2010-03-04 Stion Corporation Four terminal multi-junction thin film photovoltaic device and method
US8569613B1 (en) 2008-09-29 2013-10-29 Stion Corporation Multi-terminal photovoltaic module including independent cells and related system
US8232134B2 (en) 2008-09-30 2012-07-31 Stion Corporation Rapid thermal method and device for thin film tandem cell
US20100078059A1 (en) * 2008-09-30 2010-04-01 Stion Corporation Method and structure for thin film tandem photovoltaic cell
US8563850B2 (en) * 2009-03-16 2013-10-22 Stion Corporation Tandem photovoltaic cell and method using three glass substrate configuration
CN101872801B (zh) * 2010-05-20 2012-04-25 厦门大学 一种掺铝氧化锌重掺杂n型硅欧姆接触的制备方法
US9085829B2 (en) 2010-08-31 2015-07-21 International Business Machines Corporation Electrodeposition of thin-film cells containing non-toxic elements
US20120222730A1 (en) 2011-03-01 2012-09-06 International Business Machines Corporation Tandem solar cell with improved absorption material
US8697986B2 (en) * 2011-03-01 2014-04-15 Au Optronics Corporation Photovoltaic device with double-junction
US9034686B2 (en) * 2012-06-29 2015-05-19 First Solar, Inc. Manufacturing methods for semiconductor devices
US8632851B1 (en) * 2013-04-26 2014-01-21 Sun Harmonics Ltd Method of forming an I-II-VI2 compound semiconductor thin film of chalcopyrite structure
EP3133649A1 (en) * 2015-08-18 2017-02-22 Saint-Gobain Performance Plastics Corporation Flexible functionalized film
CN105709780B (zh) * 2016-01-22 2018-07-31 中南大学 一种Sn1-0.5xCuxS2纳米花及其制备和应用
US11508864B2 (en) * 2019-08-16 2022-11-22 Alliance For Sustainable Energy, Llc Tandem module unit
EP4006994A1 (en) * 2020-11-26 2022-06-01 Stmicroelectronics (Grenoble 2) Sas Optoelectronic device

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4239553A (en) * 1979-05-29 1980-12-16 University Of Delaware Thin film photovoltaic cells having increased durability and operating life and method for making same
US20050056312A1 (en) * 2003-03-14 2005-03-17 Young David L. Bifacial structure for tandem solar cells
WO2008036769A2 (en) * 2006-09-19 2008-03-27 Itn Energy Systems, Inc. Semi-transparent dual layer back contact for bifacial and tandem junction thin-film photovolataic devices

Family Cites Families (68)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4488948A (en) 1981-11-23 1984-12-18 The Dow Chemical Company Channel flow cathode assembly and electrolyzer
US4658086A (en) * 1985-06-03 1987-04-14 Chevron Research Company Photovoltaic cell package assembly for mechanically stacked photovoltaic cells
US4782377A (en) * 1986-09-30 1988-11-01 Colorado State University Research Foundation Semiconducting metal silicide radiation detectors and source
US4710589A (en) 1986-10-21 1987-12-01 Ametek, Inc. Heterojunction p-i-n photovoltaic cell
US4996108A (en) * 1989-01-17 1991-02-26 Simon Fraser University Sheets of transition metal dichalcogenides
DK170189B1 (da) * 1990-05-30 1995-06-06 Yakov Safir Fremgangsmåde til fremstilling af halvlederkomponenter, samt solcelle fremstillet deraf
EP0460287A1 (de) * 1990-05-31 1991-12-11 Siemens Aktiengesellschaft Neuartige Chalkopyrit-Solarzelle
US5232134A (en) * 1991-05-09 1993-08-03 Allen Michael D Bike carrying system
US5261968A (en) * 1992-01-13 1993-11-16 Photon Energy, Inc. Photovoltaic cell and method
US5501744A (en) * 1992-01-13 1996-03-26 Photon Energy, Inc. Photovoltaic cell having a p-type polycrystalline layer with large crystals
US5261969A (en) * 1992-04-14 1993-11-16 The Boeing Company Monolithic voltage-matched tandem photovoltaic cell and method for making same
US5248349A (en) * 1992-05-12 1993-09-28 Solar Cells, Inc. Process for making photovoltaic devices and resultant product
ATE170669T1 (de) * 1992-06-29 1998-09-15 Canon Kk Harzzusammensetzung zum dichten und eine mit dichtharzzusammensetzung bedeckte halbleitervorrichtung
JP3386127B2 (ja) * 1992-09-22 2003-03-17 シーメンス アクチエンゲゼルシヤフト 基板上に黄銅鉱半導体を迅速に作成する方法
JP2915327B2 (ja) * 1995-07-19 1999-07-05 キヤノン株式会社 太陽電池モジュール及びその製造方法
US5733382A (en) * 1995-12-18 1998-03-31 Hanoka; Jack I. Solar cell modules and method of making same
US5834331A (en) 1996-10-17 1998-11-10 Northwestern University Method for making III-Nitride laser and detection device
JP3527815B2 (ja) * 1996-11-08 2004-05-17 昭和シェル石油株式会社 薄膜太陽電池の透明導電膜の製造方法
JPH10270734A (ja) 1997-03-27 1998-10-09 Canon Inc 太陽電池モジュール
GB9727325D0 (en) 1997-12-29 1998-02-25 Singleton Geoffrey A fuel gas generator
US6077722A (en) * 1998-07-14 2000-06-20 Bp Solarex Producing thin film photovoltaic modules with high integrity interconnects and dual layer contacts
US6328871B1 (en) * 1999-08-16 2001-12-11 Applied Materials, Inc. Barrier layer for electroplating processes
JP2001085076A (ja) * 1999-09-10 2001-03-30 Fuji Photo Film Co Ltd 光電変換素子および光電池
US6310281B1 (en) * 2000-03-16 2001-10-30 Global Solar Energy, Inc. Thin-film, flexible photovoltaic module
JP2002083990A (ja) * 2000-07-06 2002-03-22 Canon Inc 光起電力素子集合体及びそれを用いた太陽電池モジュールと太陽電池モジュールの製造方法
US6525264B2 (en) 2000-07-21 2003-02-25 Sharp Kabushiki Kaisha Thin-film solar cell module
US6548751B2 (en) * 2000-12-12 2003-04-15 Solarflex Technologies, Inc. Thin film flexible solar cell
US20030079772A1 (en) 2001-10-23 2003-05-01 Gittings Bruce E. Sealed photovoltaic modules
JP2004014812A (ja) * 2002-06-07 2004-01-15 Canon Inc 光起電力素子
JP2006508527A (ja) * 2002-08-16 2006-03-09 ダイムラークライスラー・アクチェンゲゼルシャフト 薄膜太陽電池を備える車両のボディ部品及びその製造
EP1556902A4 (en) 2002-09-30 2009-07-29 Miasole MANUFACTURING DEVICE AND METHOD FOR PRODUCING THIN FILM SOLAR CELLS IN A LARGE SCALE
US7141863B1 (en) * 2002-11-27 2006-11-28 University Of Toledo Method of making diode structures
JPWO2004090995A1 (ja) * 2003-04-09 2006-07-06 松下電器産業株式会社 太陽電池
EP1521308A1 (de) * 2003-10-02 2005-04-06 Scheuten Glasgroep Kugel- oder kornförmiges Halbleiterbauelement zur Verwendung in Solarzellen und Verfahren zur Herstellung; Verfahren zur Herstellung einer Solarzelle mit Halbleiterbauelement und Solarzelle
US20050150542A1 (en) * 2004-01-13 2005-07-14 Arun Madan Stable Three-Terminal and Four-Terminal Solar Cells and Solar Cell Panels Using Thin-Film Silicon Technology
US20070169810A1 (en) * 2004-02-19 2007-07-26 Nanosolar, Inc. High-throughput printing of semiconductor precursor layer by use of chalcogen-containing vapor
EP2469605A3 (en) * 2004-02-20 2014-03-05 Sharp Kabushiki Kaisha Substrate for photoelectric conversion device, photoelectric conversion device, and stacked photoelectric conversion device
US20060130890A1 (en) * 2004-12-20 2006-06-22 Palo Alto Research Center Incorporated. Heterojunction photovoltaic cell
US8115093B2 (en) 2005-02-15 2012-02-14 General Electric Company Layer-to-layer interconnects for photoelectric devices and methods of fabricating the same
US8084685B2 (en) * 2006-01-12 2011-12-27 Heliovolt Corporation Apparatus for making controlled segregated phase domain structures
US8017860B2 (en) * 2006-05-15 2011-09-13 Stion Corporation Method and structure for thin film photovoltaic materials using bulk semiconductor materials
EP2140482A2 (en) * 2006-06-12 2010-01-06 Matthew R. Robinson Thin-film devices fromed from solid particles
US20080023059A1 (en) 2006-07-25 2008-01-31 Basol Bulent M Tandem solar cell structures and methods of manufacturing same
TW200810167A (en) * 2006-08-09 2008-02-16 Ind Tech Res Inst Dye-sensitized solar cell and the method of fabricating thereof
US8426722B2 (en) * 2006-10-24 2013-04-23 Zetta Research and Development LLC—AQT Series Semiconductor grain and oxide layer for photovoltaic cells
US8066840B2 (en) * 2007-01-22 2011-11-29 Solopower, Inc. Finger pattern formation for thin film solar cells
US20080216885A1 (en) 2007-03-06 2008-09-11 Sergey Frolov Spectrally adaptive multijunction photovoltaic thin film device and method of producing same
WO2009012346A1 (en) * 2007-07-16 2009-01-22 Ascent Solar Technologies, Inc. Methods for fabricating p-type cadmium selenide
WO2009032862A2 (en) 2007-09-03 2009-03-12 Robert Stancel Mounting system for solar modules
US20110017298A1 (en) 2007-11-14 2011-01-27 Stion Corporation Multi-junction solar cell devices
US20090194165A1 (en) 2008-01-31 2009-08-06 Primestar Solar, Inc. Ultra-high current density cadmium telluride photovoltaic modules
WO2009120330A2 (en) 2008-03-25 2009-10-01 Corning Incorporated Substrates for photovoltaics
US20090301562A1 (en) 2008-06-05 2009-12-10 Stion Corporation High efficiency photovoltaic cell and manufacturing method
US9087943B2 (en) 2008-06-25 2015-07-21 Stion Corporation High efficiency photovoltaic cell and manufacturing method free of metal disulfide barrier material
US8003432B2 (en) * 2008-06-25 2011-08-23 Stion Corporation Consumable adhesive layer for thin film photovoltaic material
US20110017257A1 (en) 2008-08-27 2011-01-27 Stion Corporation Multi-junction solar module and method for current matching between a plurality of first photovoltaic devices and second photovoltaic devices
US20100051090A1 (en) 2008-08-28 2010-03-04 Stion Corporation Four terminal multi-junction thin film photovoltaic device and method
US7855089B2 (en) 2008-09-10 2010-12-21 Stion Corporation Application specific solar cell and method for manufacture using thin film photovoltaic materials
US7910399B1 (en) * 2008-09-30 2011-03-22 Stion Corporation Thermal management and method for large scale processing of CIS and/or CIGS based thin films overlying glass substrates
US8232134B2 (en) 2008-09-30 2012-07-31 Stion Corporation Rapid thermal method and device for thin film tandem cell
US7863074B2 (en) * 2008-09-30 2011-01-04 Stion Corporation Patterning electrode materials free from berm structures for thin film photovoltaic cells
US20100078059A1 (en) 2008-09-30 2010-04-01 Stion Corporation Method and structure for thin film tandem photovoltaic cell
US20100132775A1 (en) 2009-03-05 2010-06-03 Applied Materials, Inc. Adhesion between azo and ag for the back contact in tandem junction cell by metal alloy
US8563850B2 (en) 2009-03-16 2013-10-22 Stion Corporation Tandem photovoltaic cell and method using three glass substrate configuration
US20120204939A1 (en) 2010-08-23 2012-08-16 Stion Corporation Structure and Method for High Efficiency CIS/CIGS-based Tandem Photovoltaic Module
US20120199065A1 (en) 2011-02-04 2012-08-09 Stion Corporation Multi-Module System for Processing Thin Film Photovoltaic Devices
US8652870B2 (en) * 2011-10-27 2014-02-18 Intermolecular, Inc. Method of fabricating CIGS by selenization at high temperature
US8586457B1 (en) * 2012-05-17 2013-11-19 Intermolecular, Inc. Method of fabricating high efficiency CIGS solar cells

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4239553A (en) * 1979-05-29 1980-12-16 University Of Delaware Thin film photovoltaic cells having increased durability and operating life and method for making same
US20050056312A1 (en) * 2003-03-14 2005-03-17 Young David L. Bifacial structure for tandem solar cells
WO2008036769A2 (en) * 2006-09-19 2008-03-27 Itn Energy Systems, Inc. Semi-transparent dual layer back contact for bifacial and tandem junction thin-film photovolataic devices

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JAMES M. GEE,ET AL: "A 31%-EFFICIENT GaAs/SILICON MECHANICALLY STACKED,MULTIJUNCTION CONCENTRATOR SOLAR CELL", 《20TH IEEE PHOTOVOLTAIC SPECIALIST CONFERENCE》 *
P.J.ROSTAN,J.MATTHEIS,ET AL: "Formation of transparent and ohmic ZnO:Al/MoSe2 contacts for bifacial Cu(In,Ga)Se2 solar cells and tandem structures", 《THIN SOLID FILMS》 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103035775A (zh) * 2011-09-29 2013-04-10 北儒精密股份有限公司 太阳能电池组及其制造方法
CN109671786A (zh) * 2018-12-24 2019-04-23 中南大学 一种叠层太阳电池顶电池及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
DE112009002238T5 (de) 2011-07-28
US20110143487A1 (en) 2011-06-16
US20100078059A1 (en) 2010-04-01
US20150072464A1 (en) 2015-03-12
US8889468B2 (en) 2014-11-18
WO2010039727A1 (en) 2010-04-08

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Abir et al. Numerical prediction on the photovoltaic performance of CZTS‐based thin film solar cell
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ASS Succession or assignment of patent right

Owner name: DEVELOPMENT EXPERT COMPANY

Free format text: FORMER OWNER: CM MANUFACTURING INC.

Effective date: 20150206

Owner name: HETF SOLAR INC.

Free format text: FORMER OWNER: DEVELOPMENT EXPERT COMPANY

Effective date: 20150206

C41 Transfer of patent application or patent right or utility model
C53 Correction of patent of invention or patent application
CB02 Change of applicant information

Address after: California, USA

Applicant after: STION Corp.

Address before: California, USA

Applicant before: HETF solar

Address after: California, USA

Applicant after: CM manufacturing Co.

Address before: California, USA

Applicant before: Stion Corp.

COR Change of bibliographic data

Free format text: CORRECT: APPLICANT; FROM: STION CORP. TO: CM MANUFACTURING INC.

Free format text: CORRECT: APPLICANT; FROM: HETF SOLAR INC. TO: STION CORP.

TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20150206

Address after: California, USA

Applicant after: HETF solar

Address before: California, USA

Applicant before: Development Specialist

Effective date of registration: 20150206

Address after: California, USA

Applicant after: Development Specialist

Address before: California, USA

Applicant before: CM manufacturing Co.

C12 Rejection of a patent application after its publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20110824