CN102237418B - 基于碲化镉的薄膜光伏器件使用的硫化镉层及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明名称为“基于碲化镉的薄膜光伏器件使用的硫化镉层及其制造方法”。一般地提供了碲化镉薄膜光伏器件10。器件10能包括衬底12，衬底12上的透明传导氧化层14；透明传导氧化层14上的电阻透明缓冲层16；电阻透明缓冲层16上的硫化镉层18；硫化镉层18上的碲化镉层20；以及，碲化镉层20上的背接触层22。硫化镉层18能包括大于0％到约20％的摩尔百分比中的氧。在一个具体实施例中，基本没有氧的第二硫化镉层19能位于硫化镉层18和碲化镉层20之间。还一般地提供了在衬底12上沉积硫化镉层18的方法和制造碲化镉薄膜光伏器件10的方法。

Description

基于碲化镉的薄膜光伏器件使用的硫化镉层及其制造方法
技术领域
本文公开的主题一般涉及硫化镉薄膜层及它们的沉积方法。更具体地，本文公开的主题涉及用于在碲化镉薄膜光伏器件中使用的硫化镉层以及它们的制造方法。
背景技术
基于与硫化镉(CdS)配对作为光反应组件的碲化镉(CdTe)的、薄膜光伏(PV)模块(也称之为“太阳电池板(solarpanel)”)在工业中正获得广泛接受和关注。CdTe是具有特别适于将太阳能转换为电的特性的半导体材料。例如，CdTe具有约1.45eV的能量带隙，其使得它与太阳能电池应用中历史上使用的、较低带隙(例如，对于硅约1.1eV)半导体材料相比，能够从太阳谱转换更多的能量。而且，与较低带隙材料相比，CdTe在较低或漫射(diffuse)光条件下转换辐射能量，并且因此与其它传统材料相比，具有一天期间或阴天条件下更长的有效转换时间。当CdTe光伏模块暴露于诸如日光的光能时，n型层和p型层的结一般负责电位和电流的生成。特别是，碲化镉(CdTe)层和硫化镉(CdS)形成了p-n异质结，其中CdTe层充当p型层(即，正的、电子接受层(electronacceptinglayer))，而CdS层充当n型层(即，负的、电子施予层(electrondonatinglayer))。
硫化镉层是光伏器件中的“窗口层”，因为光能穿过它进入到碲化镉层之内。然而，硫化镉的约2.42eV的光学带隙限制了蓝至紫外中能穿过硫化镉层的辐射量。因而，到达碲化镉层的辐射在较高能量区中减少，导致了否则可用的辐射能量被吸收和/或反射，而不是在碲化镉层中转换为电流。
因此，存在对移动(shift)和/或扩展硫化镉层的光学带隙的需要，特别是在较高能量区(例如，蓝到紫外波长)中，以便增加基于碲化镉的薄膜光伏器件的输出。
发明内容
本发明的方面和优点将部分地在下面的描述中陈述，或者可从描述中显而易见，或者可通过实践本发明而了解。
一般地提供了碲化镉薄膜光伏器件。在一个实施例中，器件能包括衬底，衬底上的透明传导氧化层；透明传导氧化层上的电阻透明缓冲层；电阻透明缓冲层上的硫化镉层；硫化镉层上的碲化镉层；以及，碲化镉层上的背接触层。硫化镉层能包括大于0％到约20％的摩尔百分比中的氧。在一个具体实施例中，基本没有氧的第二硫化镉层能位于硫化镉层和碲化镉层之间。
还一般地提供了在衬底上沉积硫化镉层的方法。例如，硫化镉层能在溅射气氛中、从硫化镉靶溅射在衬底上，溅射气氛包括按照体积大于0％到约20％的量中的氧和惰性气体。在一个具体实施例中，第二硫化镉层能在基本没有氧的第二溅射气氛中溅射在硫化镉层上。
还一般地提供了制造碲化镉薄膜光伏器件的方法。在一个实施例中，电阻透明缓冲层能沉积在透明传导氧化层上。硫化镉层能在溅射气氛中、从硫化镉靶溅射在电阻透明缓冲层上，溅射气氛包括按照体积大于0％到约20％的量中的氧和惰性气体。碲化镉层能沉积在硫化镉层上。
参考下面的描述和所附权利要求，本发明的这些和其它特征、方面以及优点将变得更好理解。结合在本说明书中并构成其一部分的附图示出本发明的实施例，以及同描述一起用来解释本发明的原理。
附图说明
针对本领域普通技术人员的、本发明的完整和使能性的公开(包括其最佳模式)，在参考附图的说明书中陈述，在附图中：
图1示出了根据本发明一个实施例的、示例性碲化镉薄膜光伏器件的截面图的一般性示意图；
图2示出了根据本发明一个实施例的、示例性碲化镉薄膜光伏器件的截面图的一般性示意图；
图3示出了示例性硫化镉层和由多个分级的层形成的第二硫化镉层的截面图的一般性示意图；
图4示出了根据本发明一个实施例的、示例性DC溅射室的截面图的一般性示意图；以及
图5示出了制造包括碲化镉薄膜光伏器件的光伏模块的示例性方法的流程图。
在本说明书和附图中重复使用的引用字符旨在表示相同或相似的特征或要素。
具体实施方式
现在，将详细参考本发明的实施例，其一个或多个示例示于附图中。每个示例通过解释本发明而不是限制本发明的方式来提供。实际上，对于本领域技术人员显然的是：在不脱离本发明的范围或精神的情况下，能在本发明中进行多种修改和变化。例如，作为实施例一部分示出或描述的特征能与另一个实施例一起使用，以产生又一个实施例。因而，本发明意在覆盖如所附权利要求及它们等同范围之内的此类修改和变化。
在本公开中，当某层被描述为在另一层或衬底“上”或“上方”时，理解的是所述层或者能彼此直接接触，或者具有层之间的另一层或特征。因而，这些术语简单描述层彼此之间的相对位置，而不一定意味着“在......之上”，因为上面或下面的相对位置依赖于器件对观察者的朝向。另外，尽管发明不限于任何具体的膜厚度，但是描述光伏器件任何膜层的术语“薄”一般是指具有小于约10微米(“百万分之一米”或“μm”)的厚度的膜层。
要理解，本文提到的范围和限制包括位于规定限制之内的所有范围(即，子范围)。例如，从约100到约200的范围也包括了从110到150、170到190、153到162、以及145.3到149.6的范围。此外，直到约7的限制也包括了直到约5、直到3、以及直到约4.5的限制，以及包括了在该限制之内的范围(例如从约1到约5，和从约3.2到约6.5)。
一般而言，公开了器件和方法，用于包括氧的硫化镉层(例如，氧掺杂的硫化镉层)，具体地，这些硫化镉层包括在基于碲化镉的薄膜器件中。在硫化镉层中包括氧能导致光学带隙移动，以包括更高的能量辐射(例如蓝和紫外辐射)。因而，包括氧的硫化镉层能允许更多光进入碲化镉层以用于到电流的转换，导致了更有效的光伏器件。
向硫化镉层添加氧可导致在硫化镉层的结构之内形成氧化镉(CdO)。包括在硫化镉层中的氧的量能根据需要的光学带隙移动而变化。在大多数实施例中，硫化镉层中的氧的摩尔百分比能大于0％到约20％，例如约1％到约18％在具体实施例中，硫化镉层中的氧的摩尔百分比能是约3％到约16％，例如约5％到约15％。如果在硫化镉层中包括了多于约20摩尔％(20molar％)的氧，则该层可变得太绝缘，并且负面影响结果光伏器件的性能。
从沉积硫化镉层期间存在的氧气，能够供给氧。例如，当从硫化镉靶溅射硫化镉层时，氧气能包括在溅射气氛中，例如以按照溅射气氛的体积、大于0％到约20％的氧浓度(例如，约1％到约18％(按照体积)或约5％到约15％(按照体积))。溅射气氛的剩余百分比可包括惰性气体(一种或多种)，例如氩。
溅射沉积涉及从作为材料源的靶喷出材料，及将喷出的材料沉积在衬底上，以形成膜。DC溅射一般涉及：对位于溅射室之内衬底(即，阳极)附近的金属靶(即，阴极)施加直流电，以形成直流放电。溅射室能具有反应气氛(例如，氧气氛、氮气氛)，其在金属靶和衬底之间形成等离子体场。也可存在其它惰性气体(例如，氩等)。反应气氛的压力能在约1mTorr和约20mTorr之间，以用于磁控管溅射。该压力能甚至更高，以用于二极管溅射(例如，从约25mTorr到约100mTorr)。当施加电压时从靶释放金属原子之时，金属原子沉积在衬底表面上。例如，当气氛包含氧时，从金属靶释放的金属原子能在衬底上形成金属氧化物层。施加到源材料的电流能依赖于源材料的尺寸、溅射室的尺寸、衬底表面积的量、以及其它变量而变化。在一些实施例中，施加的电流能从约2amp到约20amp。相反地，RF溅射涉及：通过在靶(例如，陶瓷源材料)和衬底之间施加交流(AC)信号或射频(RF)信号，激发容性放电。溅射室能具有可包含或可不包含反应物质(例如，氧、氮等)的惰性气氛(例如，氩气氛)，其具有在约1mTorr和约20mTorr之间的压力，以用于磁控管溅射。而且，该压力能甚至更高，以用于二极管溅射(例如，从约25mTorr到约100mTorr)。
图4示出了一般性示意图，作为根据本发明一个实施例的、示例性DC溅射室60的截面图。DC功率源62配置成控制和供给DC功率到室60。如示出的，DC功率源施加电压到阴极64，以在阴极64和由室壁形成的阳极之间创建电压电势(voltagepotential)，以使得衬底在阴极和阳极之间。玻璃衬底12分别经由导线68和69，被保持在顶部支撑66和底部支撑67之间。一般地，玻璃衬底12位于溅射室60之内，以使得硫化镉层18形成在面对阴极64的表面上，且一般在TCO层14和RTB层16(未示出)上，如下面所讨论的。
一旦引燃溅射气氛，等离子体场70就被创建，并响应于阴极64和充当阳极的室壁之间的电压电势而被维持。该电压电势引起等离子体场70之内的等离子体离子朝向阴极64加速，引起来自阴极64的原子朝向玻璃衬底12上的表面喷出。因此，阴极64能称之为“靶”，并且充当用于在面对阴极64的玻璃衬底12的表面上形成硫化镉层18的源材料。为了形成硫化镉层，阴极64能够是金属合金靶，例如硫化镉的靶。另外，在一些实施例中，能够利用多个阴极64。多个阴极64能对形成包括几种类型材料的层特别有用(例如，共溅射)。由于溅射气氛包含氧气，因此等离子体场70的氧颗粒能与喷出的靶原子反应，以形成包括氧的硫化镉层18。
尽管仅示出单个DC功率源62，但能通过使用耦合在一起的多个功率源来实现电压电势。另外，示例性溅射室60示为具有竖直朝向，但是能利用任何其它配置。在退出溅射室60后，衬底12能进入相邻的退火炉(未示出)，以开始退火处理。
当前提供的溅射包括氧的硫化镉层的方法能用于利用硫化镉层的任何膜堆叠的形成中。例如，包括氧的硫化镉层能在形成利用碲化镉层的任何碲化镉器件期间使用，例如，在公开于Murphy等人的、名称为“Ultra-highCurrentDensityCadmiumTelluridePhotovoltaicModules.”的美国公开No.2009/0194165中的碲化镉薄膜光伏器件中。
图1代表能根据本文描述的方法形成的、示例性碲化镉薄膜光伏器件10。图1的示例性器件10包括：用作衬底的顶部片玻璃12。在该实施例中，玻璃12能称之为“超底(superstrate)”，因为当使用碲化镉薄膜光伏器件10时，即使它向上面向辐射源(例如，太阳)，它仍是随后的层在其上形成的衬底。顶部片玻璃12能够是高透射玻璃(例如，高透射硼硅酸盐玻璃)、低铁浮法玻璃、或其它高透明材料。玻璃一般足够厚以为随后的膜层提供支持(例如，从约0.5mm到约10mm厚)，并且基本是平的以提供用于形成随后的膜层的良好表面。在一个实施例中，玻璃12能够是低铁浮法玻璃，其包含小于约0.015％(按照重量)的铁(Fe)，并且可具有关注谱(例如，波长从约300nm到约900nm)中约0.9或更大的透射性(transmissiveness)。在另一实施例中，可利用硼硅酸盐玻璃，以更好地承受高温处理。
图1的示例性器件10的玻璃12上示出了透明传导氧化(TCO)层14。TCO层14允许光以最少吸收通过，同时还允许由器件10产生的电流旁路行进到不透明金属导体(未示出)。例如，TCO层14能具有少于约30欧姆每平方(ohmpersquare)的片电阻，例如从约4欧姆每平方到约20欧姆每平方(例如，从约8欧姆每平方到约15欧姆每平方)。在某些实施例中，TCO层14能具有在约0.1μm和约1μm之间(例如，从约0.1μm到约0.5μm，例如从约0.25μm到约0.35μm)的厚度。
示例性碲化镉薄膜光伏器件10上的TCO层14上示出了电阻透明缓冲层16(RTB层)。RTB层16一般比TCO层14具更多电阻性，且能帮助保护器件10，使之免于器件10的处理期间在TCO层14和随后的层之间的化学交互。例如，在某些实施例中，RTB层16能具有大于约1000欧姆每平方(例如，从约10k欧姆每平方到约1000M欧姆每平方)的片电阻。RTB层16还能具有宽光学带隙(例如，大于约2.5eV，例如从约2.7eV到约3.0eV)。
在不希望由具体理论束缚的情况下，认为TCO层14和硫化镉层18之间的RTB层16的出现能通过减少界面缺陷(即，硫化镉层18中的“针孔”)的可能性，允许相对薄的硫化镉层18被包括在器件10中，界面缺陷在TCO层14和碲化镉层22之间形成分路(shunt)。因而，认为RTB层16允许TCO层14和碲化镉层22之间的、改善的粘附性和/或交互，从而允许相对薄的硫化镉层18形成在其上，而没有此类相对薄的硫化镉层18直接形成在TCO层14上时将否则导致的显著不利影响。
例如，RTB层16能包括氧化锌(ZnO)和氧化锡(SnO2)的组合物，其能称为氧化锌锡层(“ZTO”)。在一个具体实施例中，RTB层16能包括比氧化锌多的氧化锡。例如，RTB层16能具有ZnO/SnO2的化学计量比在约0.25和约3之间(例如，以约一比二(1∶2)的、氧化锡对氧化锌的化学计量比)的合成物。RTB层16能通过溅射、化学汽相沉积、喷雾热解或任何其它适合的沉积方法形成。在一个具体实施例中，RTB层16能通过溅射(例如，DC溅射或RF溅射)在TCO层14上形成(如下面关于硫化镉层18的沉积更详细讨论的)。例如，能通过向金属源材料(例如，元素的锌、元素的锡、或其混合物)施加DC电流并在存在氧化气氛(例如，O2气体)时将该金属源材料溅射到TCO层14上、使用DC溅射方法来沉积RTB层16。当氧化气氛包括氧气(即，O2)时，该气氛能够是大于约95％(例如，大于约99％)的纯氧。
在某些实施例中，RTB层16能具有约0.075μm和约1μm之间(例如，从约0.1μm到约0.5μm)的厚度。在具体实施例中，RTB层16能具有约0.08μm和约0.2μm之间(例如，从约0.1μm到约0.15μm)的厚度。
图1的示例性器件10的RTB层16上示出了包括氧的硫化镉层18。硫化镉层18是n型层，其一般包括硫化镉(CdS)和氧，但还可包括其它材料，例如硫化锌、硫化锌镉等、及其混合物以及掺杂剂和其它杂质。硫化镉层18能具有宽带隙(例如，从约2.25eV到约2.5eV，例如约2.4eV)，以便允许大多数的辐射能量(例如，太阳辐射)通过。因此，硫化镉层18被认为是器件10上的透明层。
硫化镉层18能通过溅射、化学汽相沉积、化学浴沉积、以及其它合适的沉积方法形成。在一个具体实施例中，硫化镉层18能通过溅射(例如，直流(DC)溅射或射频(RF)溅射)形成在电阻透明层16上。
由于电阻透明层16的存在，硫化镉层18能具有小于约0.1μm(例如，约10nm和约100nm之间，例如从约50nm到约80nm)的厚度，在电阻透明层16和硫化镉层18之间最小限度地存在针孔。另外，具有小于约0.1μm厚度的硫化镉层18减少了硫化镉层18对辐射能量的任何吸收，有效增加了到达在下面的碲化镉层22的辐射能量的量。
图2示出了另一个示例性器件10，其具有包括氧的硫化镉层18上的第二硫化镉层19。第二硫化镉层19能被包括在包括氧的硫化镉层18和碲化镉层20之间，以改善在包括氧的硫化镉层18和碲化镉层20之间形成的结。
在一个具体实施例中，第二硫化镉层19能基本没有氧，以抑制氧从包括氧的硫化镉层18扩散到碲化镉层20中。如在本文中使用的，术语“基本没有”是指不多于不显著的痕量(traceamount)存在，并包含完全没有(例如，0摩尔％直到0.0001摩尔％)。例如，能从包括氧的第一溅射气氛溅射包括氧的硫化镉层18。然后，能在基本没有氧的第二溅射气氛中溅射第二硫化镉层19。例如，能在包含惰性气体(例如，氩)而没有任何氧存在的溅射气氛(例如，基本由惰性气体(例如，氩)或多种惰性气体组成)中，从硫化镉的陶瓷靶溅射第二硫化镉层19。在一个实施例中，溅射气氛能由氩组成，以用于在包括氧的硫化镉层18上溅射第二硫化镉层19。
当存在时，第二硫化镉层19能具有约10nm到约100nm(例如，约10nm到约50nm)的厚度，而包括氧的硫化镉层18具有约10nm到约100nm(例如，约10nm到约50nm)的厚度。
在另一个实施例中，第二硫化镉层19能由多个层组成，其中，每个层在离开包括氧的硫化镉层18和朝向碲化镉层20的方向中，具有减少量的氧。例如，图4第二硫化镉层19的另一示例性实施例包括逐步形成的、减少的氧含量的多个层(分别为层1到5)，以共同定义第二硫化镉层19。每个单独的层1-5具有减少的氧含量，使得层2具有比层1少的氧含量，层3具有比层2少的氧含量，层4具有比层3少的氧含量，以及层5具有比层4少的氧含量。例如，层1能具有约15摩尔％到约20摩尔％的氧含量；层2能具有约10摩尔％到约15摩尔％的氧含量；层3能具有约5摩尔％到约10摩尔％的氧含量；层4能具有约0.1摩尔％到约5摩尔％的氧含量；以及层5能基本没有氧。尽管示例性逐步分级的第二硫化镉层19具有五个层1-5，但能够使用任何数目的逐步层来形成分级的第二硫化镉层19。另外，层1-5的每个都能形成为变化的厚度，例如从约1nm到约50nm的厚度。在某些实施例中，层1-5的每个的厚度能从约5nm到约50nm，例如从约10nm到约30nm。在一个实施例中，层1-5的每个能具有基本相同的厚度。
能通过在单个室或一系列连续室中溅射期间减少溅射气氛中的氧的量，来获得此类分级的第二硫化镉层19。
在图1的示例性碲化镉薄膜光伏器件10中的硫化镉层18上，示出了碲化镉层20。碲化镉层20是p型层，其一般包括碲化镉(CdTe)，但还可包括其它材料。作为器件10的p型层，碲化镉层20是与硫化镉层18(即，n型层)相互作用的光伏层，以从辐射能量的吸收(通过由于它的高吸收系数而吸收进入器件10的多数辐射能量，以及形成电子-空穴对)来产生电流。例如，碲化镉层20一般能由碲化镉形成并能具有为吸收辐射能量而调整的带隙(例如，从约1.4eV到约1.5eV，例如约1.45eV)，以创建具有辐射能量吸收时最高电位(电压)的、最大数量的电子-空穴对。电子可从p型侧(即，碲化镉层20)穿过结行进到n型侧(即，硫化镉层18)，并且相反地，空穴可从n型侧传递到p型侧。因而，在硫化镉层18和碲化镉层20之间形成的p-n结形成二极管，其中电荷不平衡导致跨越p-n结的电场的创建。常规电流被允许在仅一个方向中流动且分离了光感应的电子-空穴对。
能通过诸如汽相传输沉积、化学汽相沉积(CVD)、喷雾热解(spraypyrolysis)、电沉积、溅射、近空间升华(CSS)等任何已知的处理来形成碲化镉层20。在一个具体实施例中，通过溅射来沉积硫化镉层18，而通过近空间升华来沉积碲化镉层20。在具体实施例中，碲化镉层20能具有约0.1μm和约10μm之间(例如从约1μm和约5μm)的厚度。在一个具体实施例中，碲化镉层20能具有约2μm和约4μm之间(例如约3μm)的厚度。
一系列形成后的处置能施加到碲化镉层20的暴露表面。这些处置能调整碲化镉层20的功能性，并为随后粘附到背接触层(一个或多个)22而制备它的表面。例如，碲化镉层20能在升高的温度(例如，从约350℃到约500℃，例如从约375℃到约424℃)退火足够的时间(例如，从约1到约10分钟)，以创建碲化镉的品质p型层(qualityp-typelayer)。在不希望由理论束缚的情况下，认为退火碲化镉层20(和器件10)将通常轻p型掺杂的或甚至n型掺杂的碲化镉层20转换成具有相对低电阻率的、更强p型碲化镉层20。另外，在退火期间碲化镉层20能再结晶并经历颗粒生长。
为了用氯化物离子来掺杂碲化镉层20，能在存在氯化镉时执行退火碲化镉层20。例如，碲化镉层20能用包含氯化镉的水溶液来洗涤(wash)，并然后在升高的温度退火。
在一个具体实施例中，在存在氯化镉时退火碲化镉层20之后，能洗涤表面以去除形成在表面上的任何氧化镉。该表面的制备能通过从表面去除氧化物(例如，CdO、CdTeO3、CdTe2O5等)而留下碲化镉层20上的富Te(Te-rich)表面。例如，可用适合的溶剂(例如，也称为1，2二氨基乙烷(1，2diaminoethane)或“DAE”的乙二胺)来洗涤表面，以从表面去除任何氧化镉。
另外，铜能添加到碲化镉层20。伴随合适的蚀刻，铜添加到碲化镉层20能在碲化镉层20上形成铜-碲化物表面，以便获得碲化镉层20(即，p型层)和背接触层(一个或多个)之间的低电阻电接触。特别是，铜的添加能在碲化镉层20和背接触层22之间创建碲化亚铜(Cu2Te)的表面层。因而，碲化镉层20的富Te表面能通过碲化镉层20和背接触层22之间的较低电阻率，来增强由器件创建的电流的收集。
铜能通过任何处理施加到碲化镉层20的暴露表面。例如，铜能在具有合适溶剂的溶液(例如甲醇、水等、或其组合物)中被洗涤或喷射在碲化镉层20的表面上，然后退火。在具体实施例中，可以氯化铜、碘化铜、或醋酸铜的形式在溶液中供给铜。退火温度足以允许铜离子扩散到碲化镉层20中，例如从约125℃到约300℃(例如，从约150℃到约200℃)，对于约5分钟到约30分钟，例如从约10到约25分钟。
碲化镉层20上示出了背接触层22。背接触层22一般用作背电接触，相对于用作前电接触的、相对的TCO层14。背接触层22能形成在碲化镉层20上，且在一个实施例中直接与其接触。背接触层22合适地由一个或多个高传导材料(例如，元素的镍、铬、铜、锡、铝、金、银、锝或其合金或混合物)制成。另外，背接触层22能够是单个层或能够是多个层。在一个具体实施例中，背接触层22能包括石墨，例如由金属(例如，上面描述的金属)的一个或多个层跟随的、p层上沉积的碳层。如果由一个或多个金属制成或包含一个或多个金属，则背接触层22适于通过诸如溅射或金属蒸发的技术来施加。如果它由石墨和聚合物混和物(blend)制成，或由碳胶制成，则通过用于散布混和物或胶的任何适合方法(例如，丝网印刷、喷射或通过“刮”刀(“doctor”blade))向半导体器件施加该混和物或胶。在施加石墨混和物或碳胶后，能加热器件，以将该混和物或胶转换成传导的背接触层。如果使用碳层，则其厚度能从约0.1μm到约10μm，例如从约1μm到约5μm。如果背接触的金属层用于背接触层22或作为背接触层22的部分，则其厚度能从约0.1μm到约1.5μm。
图1的示例性碲化镉薄膜光伏器件10中还示出封装玻璃24。
其它组件(未示出)能包括在示例性器件10中，例如汇流条、外部接线、激光蚀刻剂(laseretch)等。例如，当器件10形成光伏模块的光伏电池时，多个光伏电池能例如通过电接线连接而串联连接，以获得期望的电压。串联连接的电池的每端能附连到诸如导线或汇流条的适合导体，以将光伏生成的电流引导到用于连接到使用生成的电的器件或其它系统的便利位置。获得此串联连接的便利方式是激光刻划器件，以将该器件分成由互连连接的一系列电池。在一个具体实施例中，例如，能使用激光来刻划半导体器件的沉积的层，以将器件分成多个串联连接的电池。
图5示出了根据本发明一个实施例的、制造光伏器件的示例性方法30的流程图。根据示例性方法30，在32，TCO层形成在玻璃衬底上。在34，电阻透明缓冲层形成在TCO层上。在36，包含氧的硫化镉层形成在电阻透明缓冲层上。可选地，在38，在硫化镉层上形成基本没有氧的第二硫化镉层。在40，在硫化镉层上形成碲化镉层。在42，碲化镉层能在存在氯化镉时退火，并在44被洗涤，以移除表面上形成的氧化物。在46，能以铜来掺杂碲化镉层。在48，能在碲化镉层上方施加背接触层(一个或多个)，并能在50在背接触层上方施加封装玻璃。
本领域普通技术人员应当认识到其它处理和/或处置能包括在方法30中。例如，该方法还可包括激光刻划，以在器件中形成电隔离的(isolated)的光伏电池。然后，这些电隔离的光伏电池能串联连接，以形成光伏模块。而且，电导线能连接到光伏模块的正极端子和负极端子，以提供利用由光伏模块产生的电流的引线(leadwire)。
本书面描述使用示例来公开包括最佳模式的本发明，以及还使本领域技术人员能实践本发明，包括制作和使用任何器件或系统及执行任何结合的方法。本发明可取得专利的范围由权利要求来定义，且可包括本领域技术人员想到的其它示例。如果此类其它示例包括与权利要求字面语言无不同的结构要素，或者如果它们包括与权利要求字面语言无实质不同的等效结构要素，则它们旨在在权利要求的范围之内。
光伏器件10
透明传导氧化层14
电阻透明缓冲层16
硫化镉层18
第二硫化镉层19
层1-5
碲化镉层20
封装玻璃24
方法30
步骤32、34、36、38、40、42、44、46、48、50
溅射室60
DC功率源62
阴极64
衬底12
顶部支撑66
底部支撑67
导线68和69
等离子体场70

Claims (17)

1.一种碲化镉薄膜光伏器件，包括：
衬底；
透明传导氧化层，在所述衬底上；
硫化镉层，在所述透明传导氧化层上，其中，所述硫化镉层包括在大于0%到20%的摩尔百分比中的氧；
碲化镉层，在所述硫化镉层上；以及，
背接触层，在所述碲化镉层上；
在所述硫化镉层和所述碲化镉层之间的第二硫化镉层，其中，所述第二硫化镉层基本没有氧；
其中包括在硫化镉层中的氧的量能根据需要的光学带隙移动而变化。
2.如权利要求1所述的器件，其中，所述硫化镉层包括1%到18%的摩尔百分比中的氧。
3.如权利要求1所述的器件，其中，所述硫化镉层包括5%到15%的摩尔百分比中的氧。
4.如权利要求1所述的器件，其中，所述硫化镉层具有10nm到100nm的厚度。
5.如权利要求1所述的器件，其中，所述第二硫化镉层包括硫化镉。
6.如权利要求1所述的器件，其中，所述第二硫化镉层具有10nm到100nm的厚度。
7.如权利要求1所述的器件，还包括：
包括多个层的第二硫化镉层，其中在离开所述硫化镉层并朝向所述碲化镉层的方向中，每个层具有减少量的氧。
8.如权利要求1所述的器件，其中，所述硫化镉层包括在从所述透明传导氧化层到所述碲化镉层的方向中减少的分级浓度中的氧。
9.如权利要求1所述的器件，还包括：
在透明传导氧化层和所述硫化镉层之间的电阻透明缓冲层。
10.一种在衬底上沉积硫化镉层的方法，所述方法包括：
在溅射气氛中，从靶将硫化镉层溅射在衬底上，其中，所述靶包括硫化镉，并且其中，所述溅射气氛包括：按照体积大于0%到20%的量中的氧和惰性气体，
在第二溅射气氛中，将第二硫化镉层溅射到所述硫化镉层上，其中，所述第二溅射气氛基本没有氧，
其中包括在硫化镉层中的氧的量能根据需要的光学带隙移动而变化。
11.如权利要求10所述的方法，其中，所述溅射气氛包括按照体积2%到15%的量中的氧。
12.如权利要求10所述的方法，其中，所述溅射气氛具有10mTorr到150mTorr的溅射压力。
13.如权利要求10所述的方法，其中，所述第二溅射气氛由惰性气体组成。
14.如权利要求10所述的方法，其中，所述溅射气氛中氧的量在溅射期间减少，以使得所述硫化镉层具有在离开所述衬底的方向中减少的氧的分级浓度。
15.如权利要求10所述的方法，还包括：
溅射包括多个层的第二硫化镉层，其中每个层在离开所述衬底的方向中具有减少量的氧。
16.一种制造碲化镉薄膜光伏器件的方法，所述方法包括：
将电阻透明缓冲层沉积在透明传导氧化层上，其中所述透明传导氧化层在衬底上；
在溅射气氛中，从靶将硫化镉层溅射在所述电阻透明缓冲层上，其中，所述靶包括硫化镉，并且其中，所述溅射气氛包括：按照体积大于0%到20%的量中的氧和惰性气体；以及，
将碲化镉层沉积在所述硫化镉层上，
在第二溅射气氛中，将第二硫化镉层溅射到所述硫化镉层上，其中，所述第二溅射气氛基本没有氧，
其中包括在硫化镉层中的氧的量能根据需要的光学带隙移动而变化。
17.如权利要求16所述的方法，其中，所述溅射气氛中氧的量在溅射期间减少，以使得所述硫化镉层具有减少的氧的浓度。
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