CN102362355A - 在薄膜光伏制品上形成保护层的方法和用这样的层制成的制品 - Google Patents

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Abstract

对环境要素具有良好的抵抗性的硫属元素化物基光伏器件电池可以通过在膜上直接低温沉积无机阻挡层而形成。当在PV器件的无机氧化物顶层上反应性溅射氮化硅时，可以在单个步骤中形成独特的多层阻挡层。

Description

在薄膜光伏制品上形成保护层的方法和用这样的层制成的制品
相关申请的交叉引用
本申请要求在2009年3月25日提交的美国临时专利申请61/163,101的优先权的权益，所述申请通过引用全部结合在此。
发明领域
本文中公开的本发明总体上涉及薄膜光伏器件(photovoltaics)的领域以及在这样的光伏器件上形成保护层的方法。
发明背景
非污染的能源被积极地认为是用于化石燃料的燃烧的替代物。从太阳辐射的能量产生是受到显著关注的清洁能源的一种类型。太阳能收集器，例如光伏电池(也称为“太阳能电池”)，可以用于在存在适当的太阳光的地方和时候产生能量。尽管硅基太阳能电池是流行的，但是它们遭受某些不利之处。例如，硅基太阳能板倾向于相对大和重，并且不是挠性的。
近年来，已经发展了与薄膜太阳能电池相关的技术来克服由硅基太阳能电池表现出的这种特征，从而提供具有更加挠性的形态因子的重量较轻的产品。同样地，作为对硅基电池的薄膜替代物，已经提出了基于IB-IIIB-硫属元素化物的太阳能电池。由于光伏制品经常位于室外，因此相当大的努力已经投入了设计这样的薄膜光伏电池，其足够结实以抵抗环境条件，同时保持挠性并且获得高的效率。已经提出了各种类型的保护层用于这样的硫属元素化物基电池。
US 2008/0139003(Pirzada等)教导了通过等离子体增强化学气相沉积的在低于150℃的温度以高的沉积速率的用于太阳能电池钝化的SiNx，SiO2，SiC等的PECVD沉积的使用。Pirzada等进一步教导：氮化硅是薄膜太阳能电池上的良好绝缘材料，氮化硅由于其阻挡性质而为人所知，并且氮化硅通过反应性溅射或PECVD而沉积。Pirzada等教导的是，PECVD技术由于其高的沉积速率和较好的沉积顺应性而更具吸引力。然而，Pirzada教导的是，对于硅基薄膜太阳能板的钝化，必须在＜150℃施加阻挡涂层以避免之前在基板上形成的半导体膜降解。然而，低温导致在最终产品上的不期望的颗粒形成，这将导致使用者回避这种技术。Pirzada没有讨论硫属元素化物基光伏器件。
Glick等(Silicon Oxynitride Thin Film Barriers for PV Packaging，会议论文NREL/CP-520-38959，2005年11月)还研究了使用低温PECVD方法施加氧氮化硅膜作为用于光伏器件的阻挡层。然而，Glick报道了在约38，59和85℃以及100％相对湿度的0.2，0.5和13.45 g/m2/天的水蒸汽渗透率WVTR)。这些WVTR被认为不足以对PV器件提供适当的保护。
发明概述
令人惊奇地，本发明人已经发现，可以在低温对硫属元素化物基PV器件施加无机阻挡膜(优选地，氮化硅)，以提供良好的阻挡性质。具体地，本申请人已经发现，可以通过下列方法形成具有对环境要素具有改进的抵抗性的硫属元素化物电池：在电池上直接低温沉积无机阻挡层以提供阻挡层，但是这样的层不能通过使用标准化学气相沉积方法形成。而且，本申请人已经发现，当将氮化硅反应性溅射到PV器件的无机氧化物顶层上时，可以在单个步骤中形成独特的多层阻挡层。
因此，根据第一实施方案，本发明是一种形成光伏制品的方法，所述方法包括：
提供至少一个硫属元素化物基光伏电池，
在低于200℃的温度向至少一个硫属元素化物基光伏电池直接沉积无机阻挡层，其中得到的光伏制品在暴露于85℃和85％相对湿度至少1000小时以后，保留其至少85％的效率。
根据第二实施方案，本发明是一种形成光伏制品的方法，所述方法包括：提供至少一个硫属元素化物基光伏电池，和向所述至少一个电池上磁控溅射无机阻挡层(优选地，氮化硅层)。根据一个优选的实施方案，阻挡层是氮化硅，并且将其溅射于其上的层是无机氧化物，并且与形成氮化硅阻挡层同时地，形成氧氮化硅亚层。
根据第三实施方案，本发明是通过第一和第二实施方案的方法形成的制品。
附图简述
图1是具有氮化硅保护层的示例性光伏电池的示意图。
图2是显示在无机氧化物和反应性溅射的氮化硅之间的界面层的基板的SEM。
发明详述
参考图1，显示本发明的光伏制品10的一个实施方案。此制品10包括基板1，后侧电接触层(electrical contact)2，硫属元素化物吸收层(absorber)3，缓冲层4，光学前侧电接触窗口层(optional front side electricalcontact window layer)5，还可以包括收集栅(collection grid)7的透明导电氧化物层6，和反应性溅射的氮化硅保护层8。注意的是，基板1和后侧电接触层2备选地可以是单种部件例如金属箔。还可以提供在光伏电池中标准使用的另外的层。如在本文中有时候使用的，电池的顶部是接收太阳光的侧面，即，含有所述栅和顶涂层的侧面。
基板1可以是刚性或挠性基板。合适的基板的实例包括但不限于玻璃，聚合物，陶瓷，金属和它们的组合。然而，优选地，基板是挠性的并且是不锈钢或钛。
后侧电接触层2可以是钼，钨，钽和铌，但是优选为钼。可以将其通过溅射或如上所述的方法施加到基板上，该层可以同时起到基板和后侧电接触层的作用，在此情况下不包括分离的基板1。
硫属元素化物吸收层3优选是IB-IIIB-硫属元素化物如IB-IIIB-硒化物，IB-IIIB-硫化物和IB-IIIB-硒化物-硫化物的层。更具体的实例包括硒化铟铜，硒化镓铟铜，硒化镓铜，硫化铟铜，硫化镓铟铜，硒化镓铜，硫化硒化铟铜(copper indium sulfide selenides)和硫化硒化镓铜(copper galliumsulfide selenides)和硫化硒化镓铟铜(copper indium gallium sulfideselenides)(它们在本文中都称为CIGSS)。这些还可以由式CuIn(1-x)GaxSe(2-y)Sy表示，其中x为0至1而y为0至2。优选硒化铟铜和硒化镓铟铜。此层可以通过已知方法形成在基板1和电接触层2上。吸收层可以使用多种技术沉积或生长，所述多种技术例如为蒸发，溅射，电沉积，喷射和烧结。一种优选的方法是构造元素的共蒸发，其中将单独的构造元素同时地热蒸发到热表面上，并且与此同时形成复合物半导体吸收层。
缓冲层4优选是n-型材料，如Cd、Zn、In、Sn的硫化物、硒化物和氧化物以及它们的组合。最优选的缓冲层4是CdS。该层可以通过已知的方法形成在吸收层3上，例如化学浴沉积，局部电解液处理，蒸发或溅射。
在典型的实施方案中，前侧电接触层5和透明导电氧化物(TCO)层6位于n-型缓冲层上方。层5是优选的但是并非必需的。其典型称为窗口层，并且其可以起到保护器件免受短路(shunts)并且可以在透明导电氧化物的沉积过程中保护缓冲层。窗口层典型是电阻性透明氧化物，例如Zn，In，Cd，Sn的氧化物，但是优选是本征ZnO。合适的TCO第二层，或对于使用单一化合物层而言相等地合适的材料备选物包括氟掺杂的氧化锡，氧化锡，氧化铟，氧化锡铟(ITO)，氧化锌铝(AZO)和氧化锌。优选地，TCO是氧化锌和ITO或AZO的第二层的双层。该双层可以例如通过溅射形成。
光学电子栅收集结构7可以沉积在TCO层的上方以减小该层的薄层电阻。栅层优选由Ag，Al，Cu，Cr，Ni，Ti，Ta和它们的组合组成。优选地，栅由Ag制成。该层可以由丝网或类似的丝结构制成，它可以通过下列方法形成：丝网印刷，喷墨印刷，电镀，和使用物理气相沉积技术如蒸发或溅射通过遮蔽掩膜(shadow mask)的金属化。
根据本发明的方法，通过对光伏器件的顶层直接低温施加无机阻挡层，使得硫属元素化物基光伏电池不太易受与水分相关的降解影响。阻挡层材料可以选自金属氧化物，氮化物和碳化物或它们的组合和合金。无机阻挡层优选包含氮化硅和/或氧氮化硅(例如，表现出式SiOyNz，其中根据一个优选实施方案，y为0，根据另一个优选实施方案，y大于0.0，更优选大于0.1并且优选小于0.8，更优选小于0.5，再更优选小于0.3，又更优选小于0.2，并且根据一个优选实施方案，小于0.05；并且z优选大于0.8，更优选大于1.0，并且更优选大于1.1，并且优选小于1.5，更优选小于1.4。可以调节y和z以在任一组成的膜中获得介于1.80至2.03之间的折射率。具有接近2.03的折射率的氮化硅(优选具有式SiN1.3)是最优选的。
通过低温(＜200℃，优选＜150℃，更优选＜100℃，其中所述的温度是发生沉积的表面处的温度)方法向太阳能电池上直接沉积无机阻挡涂层8。优选地，经由磁控溅射在太阳能电池的表面上沉积无机阻挡层。在形成优选的氮化硅层的情况下，优选使用硅靶和氮气和氩气的混合物、使用反应性磁控溅射沉积本发明的涂层。氮在气体进料中的摩尔分数优选大于0.1，更优选大于0.2并且优选小于1.0，更优选小于0.5。对于在本发明中所述的实施例，基板温度不超过约100℃。
令人惊奇地，本发明人发现，当使用反应性溅射在PV电池的无机氧化物顶层上形成氮化硅阻挡层时，在顶部透明导电氧化物光伏层和较厚的化学计量氮化硅层之间形成了独特的并且预料不到的间隙层(图2)。基于图2的SEM中所示的对比度差别，间隙层表现出具有与块体氮化硅层相比更低的密度。对间隙层的元素组成的表征显示，该层由氧氮化硅形成，其氧含量大于块体氮化硅膜中的氧含量。不希望受束缚，假定的是，此独特的层的形成对于保护层的环境阻挡性质可以是有利的，并且对于由成膜过程中过量电子和离子轰击所引起的晶格缺陷的减少/恢复可以是有利的。再次不希望受束缚，相信该间隙层是氧氮化硅层。
此外，在沉积无机阻挡涂层以后即刻的太阳能电池器件的效率应当是涂布之前的器件的标称效率的至少80％。然而，在接下来的若干天典型观察到标称效率的一些恢复达到了至少95％效率。无机阻挡涂层还可以通过本领域技术人员已知的其它低温真空方法制备，包括化学气相沉积(CVD)，等离子体增强化学气相沉积(PECVD)，原子层沉积(ALD)等。
本发明中使用的阻挡涂层表现出在400-1300nm的透射波长范围内的≥80％的透光率，并且优选表现出在此范围内的≥85％的透光率。
无机涂层应当表现出小于1×10-2g/m2/天并且优选小于5×10-4g/m2/天的水蒸汽渗透率。无机涂层可以作为单一连续涂层施加，或经由顺次沉积或在单次沉积过程中的多个批次而作为多层施加。如上所述，通过在无机氧化物上的氮化硅的单个反射性溅射步骤令人惊奇地形成了双层结构。
无机阻挡层可以安置在单个硫属元素化物基电池上，或可以安置在已经电连接的两个或多个的这样的电池上。在太阳能电池模型中，单个的太阳能电池经常以串联方式电学布置。镀锡铜带，即所谓的接头(tabs)，被焊接到作为太阳能电池上的顶侧栅结构的一部分的母线上。通过下列方法实现串联互连：将接头从一个电池的前面与邻近电池的后面焊接，并且关于给定太阳能模型设计的太阳能电池的期望长度或数量，继续此互连。这样的互连被教导在光伏科学和工程手册(Handbook of Photovoltaic Scienceand Engineering)(A.Luque and S.Hegedus，Eds.)J.Wiley & Sons，Pub.WestSussex，2003，第291-292页中，还教导在在US4241493(1980)中。如果要在互连之前将单独的电池包覆，则使用用于形成用于制备电接触层的暴露区域的照相平版印刷法。
优选地，通过该方法制成的光伏制品是挠性的。关于挠性的，是指在没有薄膜材料的破裂或分层的情况下，可以将制品的弯曲半径减小到10cm。
实施例
实施例1：
CIGS电池
使用CIGS-基电池，其具有Fe-Cr体心立方(BCC)不锈钢的基板。将该基板的前侧用铬(Cr)和钼(Mo)的薄的双层涂布以形成后接触层。接着，通过下列方法制作吸收层：沉积NaF的薄层，然后共蒸发Cu，In，Ga和Se(CIGS)。通过化学浴沉积(CBD)沉积硫化镉(CdS)缓冲层。薄的本征ZnO(iZnO)起到窗口层的作用，然后将其用InSnO(ITO)透明导电氧化物(TCO)层包覆。通过在ITO上丝网印刷Ag收集栅而完成该器件。最初的电池效率平均为6.94±0.77％。
溅射方法
从在80∶20Ar/N2气体混合物内的纯硅靶沉积氮化硅膜。在关于每一个沉积配方的样品生成之前在实验上确定沉积速率。该技术保证在实验批次(runs)中沉积的膜厚度接近期望值。在沉积之前，将体系抽吸至5×10-7托的底压。在沉积过程中，体系工作压力保持在10微米(microns)并且室台板(chamber platen)处于旋转状态。靶功率为1kW RF，并且室反射功率在50至100W之间。靶与基板之间的距离为2英寸。关于在特定条件下运行的此系统，氮化物膜沉积速率为基板温度在沉积过程中的任何时间都不超过100℃。使用Sloan Dektak II针式轮廓曲线仪(SloanDektak II stylus profilometer)所测量的得到的溅射氮化硅膜厚度为～
Figure BDA0000093431350000072
Figure BDA0000093431350000073
PECVD方法
在425毫托的工作压力沉积氮化硅膜。气体混合物含有分别在2500，500，30和15sccm流动的N2，He，SiH4和NH3。等离子体功率为400WRF。关于在特定条件下运行的此系统，氮化物膜沉积速率为
Figure BDA0000093431350000074
基板温度在沉积过程中保持在375℃。使用Sloan Dektak II针式轮廓曲线仪(Sloan Dektak II stylus profilometer)所测量的得到的PECVD氮化硅膜厚度为～
Figure BDA0000093431350000075
效率测量方法
从电流-电压(I-V)特征曲线在数学上确定器件效率，所述电流-电压(I-V)特征曲线是在使用AAA级太阳光模拟器(Class AAA Solar simulator)的每一个步骤之前和之后测量的。I-V特征测量设备和程序满足在IEC60904(1-10部分)和60891标准中规定的要求。对于每一次I-V测量，使用与收集栅母线接触设置的5-μm-半径钨探针顶端建立电接触层，并且将钼涂布的后侧通过Au涂布的黄铜台板接地。在实验过程中，发现一些电池发生后侧钼的一些变色。使用IPA湿棉签顶部(IPA damp q-tip)将该变色轻轻移除，从而暴露出下面的钼层。在此变色，或许腐蚀可以看到的情况下，将此清洁技术用于所有电池。在I-V特征测量过程中，台板和器件的温度保持在25℃。在测量之前，将Xe电弧灯开启15分钟以稳定化。然后，使用具有BK-7滤光片的校准硅参比器件将灯照度设置为AM1.5 1000W/m2。效率测量中的不确定性为列表值的±4％。
关于原样器件在氮化硅沉积之前和之后的归一化效率数据显示在表1中。通过PECVD接受氮化硅的样品平均产生其平均初始性能的＜6％。通过溅射接受氮化硅的样品平均产生其平均初始性能的～83％。
表1：在氮化硅沉积之前和之后的器件性能
Figure BDA0000093431350000081
实施例2
在0.7mm厚的2”正方形钠钙玻璃基板上制备光伏器件。在200W，6e10-3毫巴，在玻璃基板上溅射钼层，达到约750-800nm的最终厚度。通过基于由国家可再生能源实验室(National Renewable Energy Laboratory)(NREL)(Repins，2008)实行的三级方法的多级金属共蒸发法沉积CIGS吸收层。通过将样品浸渍到处于70□C的33mL 0.015M CdSO4(水溶液)和42mL14.5M NH4OH(水溶液)(浓NH3)的混合物中，通过化学浴沉积(CBD)沉积硫化镉缓冲层。在1分钟以后，加入33mL的0.75mL的硫脲，并且使反应进行7分钟。将样品在110□C干燥30分钟。通过在60W和10毫托溅射压力(0.15％O2在Ar溅射气体中)的ZnO的RF磁控溅射制备窗口层i-ZnO，达到约70nm的最终厚度。使用由质流控制器控制以获得2.8毫托的工作气体压力的氩气(14sccm)和氧气(2sccm)的气流，使用常规RF磁控溅射室从100mm直径、5mm厚的ITO陶瓷靶(90重量％In2O3，10重量％SnO2)制备氧化锡铟(ITO)膜。在沉积过程中，基板温度保持在150℃。最终的膜厚度为约150nm。通过在Denton Explorer 14系统上E-束蒸发，通过Ni以及之后的Ag的顺次蒸发在器件的表面上沉积导电栅，达到约1600nm的总厚度。在蒸发之前，将室底压降低到＜2e10-6托。所有的沉积都在9.0kV进行，而电流值对于Ni和Ag分别为0.130和0.042安培。对于Ni和Ag，可以在使用Maxtek 260石英晶体沉积控制器的方法中将沉积速率分别控制在和
Figure BDA0000093431350000083
从7cc石墨坩埚蒸发Ni丸(99.9999％，从International Advanced Materials得到)，而从7cc钼坩埚蒸发Ag粒料(99.9999％，Alfa Aesar)。如实施例1中所述经由I-V表征分析器件性能，然后通过在Ar/N2气氛中的Si靶的射频(RF)磁控反应性溅射沉积氮化硅的层。沉积是在Anatech HummerTM溅射机系统中进行的。在2-3h的时期内将室抽空，以常规地获得＜1×10-5托的底压。用台板以旋转模式进行实验。p-掺杂的Si(99.999％)的圆形靶(50mm直径，6.4mm厚度)。在沉积以后，再次通过I-V表征评价器件性能。对15个器件的评价表明，相对于在氮化硅包封之前的初始数据，平均器件性能为97％。
实施例3：
使如在实施例1中充分阐述的所制备的具有或没有氮化硅包封的CIGS-基器件经受如在IEC标准61646中规定的湿热(damp-heat)，85℃/85％RH，环境天候老化条件。在暴露过程中，将电池垂直安置在不锈钢固定器上，所述不锈钢固定器位于保持在85±5℃的实验室烘箱内的DI水池上方。为了减轻归因于来自器件边缘的水分进入的过早破坏，将所述器件夹在金属或玻璃基包装体中-我们将其称为“经包装的器件”。此外，对每一个器件的边缘涂敷硅脂层，以减小电池经历归因于在器件边缘的水分进入的过早破坏的可能性。周期性地，在实验过程中，将电池从测试环境和它们的包装体移开，并且测量它们的I-V特征。在收集I-V特征测量之前，将样品保持在干燥的氮气吹扫的箱子中至少12小时。然后，恰恰在收集I-V特征测量之前，使用SpectraNova太阳光模拟器将样品光浸渍(1ight soaked)至少5分钟。在此测量以后立即地，将器件放回到它们的包装体，夹住，并且返回到湿热环境用于下一测量周期。对于每一个时期都重复该方法。
暴露的结果在表2和表3中列出。为了参比，也提供未包封的器件暴露于湿热条件的基线性能。经包封的器件在损失其最初性能的＞15％之前在湿热条件中保持～1000小时。关于比较，未包封的原样器件在暴露于湿热条件100小时以后损失＞15％的性能。对湿热的进一步暴露导致促使器件破坏的加速的破坏速率。有趣的是，在测量此增加的破坏速率的近似相同时间，器件开始卷曲或弯曲。通过更近的检查，在氮化硅层中观察到物理缺陷和裂缝。在不希望受束缚的情况下，假定这些缺陷由操作产生并且在氮化硅层中的这些缺陷提供了用于水分进入的路径，从而导致灾难性破坏。
表2：在暴露于湿热的不同阶段的由溅射氮化硅包封的器件的归一化效率
  步骤   时间(小时)   归一化效率
  原样的   0   1.00
  在氮化物包封以后   0   0.85
  在168小时湿热以后   168   1.03
  在336小时湿热以后   336   1.03
  在504小时湿热以后   504   0.99
  在672小时湿热以后   672   0.98
  在840小时湿热以后   840   0.87
  在980小时湿热以后   980   0.89
  在1148小时湿热以后   1148   0.80
  在1316小时湿热以后   1316   0.82
  在1484小时湿热以后   1484   0.80
  在1500小时湿热以后   1500   0.72
  在1668小时湿热以后   1668   0.44
  在1836小时湿热以后   1836   0.19
  在2004小时湿热以后   2004   0.00
表3：在暴露于湿热的不同阶段的未包封的器件的归一化效率
  步骤   时间(小时)   归一化效率
  原样的   0   1.00
  在48小时湿热以后   48   0.96
  在96小时湿热以后   96   0.91
  在157小时湿热以后   157   0.79
  在205小时湿热以后   205   0.66
  在236小时湿热以后   236   0.56
  在442小时湿热以后   442   0.08
  在646小时湿热以后   646   0.006
  在913小时湿热以后   913   0.0002
实施例4：
氮化硅膜的水蒸汽渗透率(WVTR)的确定。通过在50/50Ar/N2气氛中从硅靶反应性RF溅射而在Al涂布的玻璃基板上沉积氮化硅膜。溅射系统由300W，13.56MHz RF电源和50mm平面磁控溅射源组成。将p-掺杂的Si(99.999)的圆形靶(50mm直径，6.4mm厚度)用作硅的源。在氮化硅沉积实验之前，使用旋转和叶轮泵的组合在至少2h的时间内将室抽吸至＜1×10-5的常规实现的底压。使用质流控制器将超高纯度氩气和氮气(99.9999)引入到室中。用设置在140W的靶功率和4毫托的工作压力进行沉积。不进行故意的基板加热。
将用于铝涂布的基板的阻挡膜的WVTR数据引入到配备有多余压力释放阀的All-American 25X电热蒸汽消毒器中。在压力容器中排他地使用水以避免污染。对于每一个样品，在相等地在基板的表面上分布的若干点测量初始光密度。然后将样品垂直放置到玻璃基板支架中，并且引入到压力容器中用于暴露。随着温度控制，使用外部温度控制器将温度设置到115℃。温度读数不超过设置点的±1℃。在此温度，容器内部的压力为约12psi。将样品暴露期望的持续时间，然后从压力容器中移开，并且再次测量光密度。然后将样品再引入到压力容器中并且重复所述工序。光密度测量使用采用3mm孔径的
Figure BDA0000093431350000112
361T透射光密度计进行。然后使用下式计算WVTR：
WVTR ( g · m - 2 · d - 1 ) = { [ ( ODi × 15.09 + 2.01 nm ) - ( OD f × 15.09 + 2.01 nm ) ] ( 2.7 e - 6 g · m - 3 ) ( 1 e - 9 m ) 26.98 g · mol - 1 ( Al ) } × 1.5 × 18.02 g · mol - 1 ( H 2 O ) t ( h ) ÷ 24 h · d - 1
其中ODi是样品的初始平均光密度，ODf是在时间t(以h计)测量的样品的最终光密度。缩写g，m，d分别表示克，米和天。
在上述条件下制备的氮化硅膜典型表现出在1×10-4至9×10-4g/m2/天的范围内的计算WVTR。
实施例5：
在氩气/氧气气氛中，使用锡-掺杂的氧化铟靶，经由RF磁控溅射在玻璃基板上沉积厚度为128nm的氧化锡铟的膜。在沉积之前，将室抽吸至8x 10-6托的底压。在沉积过程中，将靶功率设置为180W，使用用于获得2.8毫托的工作气压的质流控制器控制氩气(14sccm)和氧气(2sccm)的气流。基板温度保持在150℃，并且固定基板的台板处于旋转状态。沉积的速率为
Figure BDA0000093431350000121
在沉积以后，将室向大气排空，然后将样品转移到用于氮化硅沉积的第二溅射室中。使用B-掺杂的硅靶和50∶50 Ar∶N2气体比率经由反射性溅射沉积氮化硅。将沉积过程中的压力控制在4.0毫托，将功率设置在140W，并且室台板处于旋转状态。靶与基板之间的距离为75mm。氮化硅沉积速率为
Figure BDA0000093431350000122
在沉积之前，将系统抽吸至9×10-6托的底压。通过透射电子显微镜(图2)和光谱椭圆偏振测量法确定的氮化硅膜的厚度为150nm。通过后一技术确定的折射率为1.97。通过能量色散X射线光谱(energy dispersive X-ray spectroscopy)(EDS)的氮化硅层的元素组成的表征揭示的是，平均组成近似为Si0,40N0.57O0.03。对间隙层的EDS表征显示，该层由具有Si0.33N0.48O0.19的平均组成的氧氮化硅组成。接近ITO界面的氮化硅层的对比度的变化(图2)是接近界面的膜的质量厚度(即，密度)降低的指示。
透射电子显微镜(TEM)和能量色散X射线谱仪(EDS)工作使用JEOL2010F场发射枪(FEG)TEM进行。TEM在加速电压200keV运行。使用具有2048像素×2048像素的CCD尺寸的Gatan多重扫描数字照相机(ModelUltrascan 1000)记录常规TEM图像。JEOL 2010F还配备有具有137eV/通道(SN 1576)的能量分辨率的Bruker AXS XFlash 4030(EDS)检测器。对硅基板上的氮化硅膜的光谱椭圆偏振测量使用Woollam α-SETM旋转补偿光谱椭圆偏振光计(Woollam α-SETM rotting compensator spectroscopicellipsometer)在380-900nm进行。在70°的入射角收集测量值。使用WoollamCompleteEASETM软件包进行数据分析。关于氮化硅和氧氮化硅薄膜的参数源自使用用于描述折射率(n)的柯西色散公式(Cauchy dispersion equaion)的标准透明膜模型。

Claims (16)

1.一种形成光伏制品的方法，所述方法包括：
提供至少一个硫属元素化物基光伏电池，和
在所述光伏电池上反应性溅射无机阻挡层。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述无机阻挡层包含具有式SiOyNz的材料，其中y小于0.05，并且z大于1.1且小于1.4。
3.根据权利要求2所述的方法，其中向位于所述光伏电池的上表面上的透明导电氧化物层上溅射所述无机阻挡层，并且在反应性溅射步骤过程中，在所述透明导电氧化物和所述无机阻挡层之间形成间隙层。
4.根据权利要求3所述的方法，其中所述间隙层是具有比在所述无机阻挡层中发现的氧含量高的氧含量的氧氮化硅。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其中所述硫属元素化物基光伏电池依次包括后侧基板，后电连接件，硫属元素化物吸收层，缓冲层，透明导电氧化物，和电收集栅。
6.根据权利要求5所述的方法，其中所述硫属元素化物吸收层具有式CuIn(1-x)GaxSe(2-y)Sy，其中x为0至1，并且y为0至2。
7.根据权利要求5-6中任一项所述的方法，其中所述后电连接件是钼。
8.根据权利要求5-7中任一项所述的方法，其中所述缓冲层是硫化镉。
9.根据权利要求5-8中任一项所述的方法，其中所述透明导电氧化物是氧化锡铟或氧化锌铝。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的方法，其中所述溅射步骤包括：在氮气和氩气的存在下溅射硅靶，其中氮∶氩的摩尔比为1∶9至5∶1，并且在低于100℃的温度发生沉积。
11.根据权利要求1-10中任一项所述的方法，其中提供多于1个硫属元素化物电池，并且在溅射所述无机阻挡层之前，将所述多于1个电池电连接。
12.根据权利要求1-10中任一项所述的方法，其中提供多于1个硫属元素化物电池，所述提供多于1个硫属元素化物电池还包括：在溅射所述无机阻挡层以后，将所述多于1个电池电连接。
13.根据权利要求5-12中任一项所述的方法，其中所述后侧基板是不锈钢。
14.根据权利要求1或5-13中任一项所述的方法，其中所述无机阻挡层是氮化硅。
15.一种制品，所述制品通过根据权利要求1至15中任一项所述的方法形成。
16.根据权利要求15所述的制品，其中所述制品是挠性的。
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