CN102782853A - 具有分级缓冲层的光伏器件 - Google Patents

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Abstract

一种光伏器件可包括分级带隙缓冲层。

Description

具有分级缓冲层的光伏器件
本申请要求于2010年3月5日递交的第61/310,757号美国临时专利申请的优先权，该美国临时专利申请通过引用被全部包含于此。
技术领域
本发明涉及制造光伏器件。
背景技术
制造光伏器件可包括形成与基底相邻的多个层。例如，光伏器件可包括：导电层，被形成为与基底相邻；半导体吸收层，与导电层相邻；缓冲层，与半导体吸收层相邻。半导体窗口层可被形成为与缓冲层相邻，且透明导电氧化物层可被形成为与半导体窗口层相邻。
附图说明
图1是光伏器件的示意图。
图2是描述制造工艺的前驱体气体脉冲序列的示意图。
图3是描述制造工艺的前驱体气体脉冲序列的示意图。
图4是描述制造工艺的前驱体气体脉冲序列的示意图。
图5是描述制造工艺的前驱体气体脉冲序列的示意图。
图6是描述制造工艺的前驱体气体脉冲序列的示意图。
图7是描述制造工艺的前驱体气体脉冲序列的示意图。
图8是描述制造工艺的前驱体气体脉冲序列的示意图。
图9是描述制造工艺的前驱体气体脉冲序列的示意图。
图10是光伏器件的示意图。
图11是光伏器件缓冲层的示意图。
图12是光伏器件缓冲层金属硫族化合物层的示意图。
具体实施方式
光伏器件可包括形成在基底（或覆盖物）上的多个层。例如，光伏器件可包括以堆叠方式形成在基底上的导电层、半导体吸收层、缓冲层、半导体窗口层和透明导电氧化物（TCO）层。每个层进而可包括超过一个的层或膜。例如，半导体窗口层和半导体吸收层一起可被认为是半导体层。半导体层可包括在TCO层上产生（例如，形成或沉积）的第一膜以及在第一膜上产生的第二膜。另外，每个层可覆盖所述器件的全部或一部分和/或覆盖在该层之下的层或基底的全部或一部分。例如，“层”可表示与表面的一部分或全部接触的任意量的任意材料。
制造包括铜-铟-镓-硒（CIGS）的光伏器件可包括形成缓冲层。缓冲层是形成在CIGS吸收层和其他的窗口层之间的层。缓冲层可以与CIGS半导体吸收层相邻地形成，并可形成在半导体吸收层与其他的窗口层之间。可以使用缓冲层在半导体吸收层与半导体窗口层之间产生合适的带隙。缓冲层还可缓冲在吸收界面处的缺陷和瑕疵，这可有助于最小化界面复合（interfacerecombination）。一些可获得的沉积技术（例如，溅射、蒸发）在实现沉积膜的成分控制或原子级的厚度方面具有难度，而这些方面在CIGS光伏器件缓冲层中会是希望被实现的。研发一种新的沉积工艺，以解决该问题。
有利地，原子层沉积（ALD）可通过提供单分子层分辨率的膜生长和成分来形成分级的带隙膜。在一些实施例中，ALD可用于形成CIGS光伏器件的缓冲层。CIGS光伏器件的缓冲层可包括一层或多层（例如，一个或多个单分子层）金属硫族化合物。缓冲层可包括诸如铟和锌的金属。缓冲层可包括硫族化合物，例如，氧化锌、硫化锌或硒化锌或者它们的组合以及氧化铟、硫化铟或硒化铟或者它们的组合。对于硫化铟（In2S3），在大约180OC-220OC沉积时，CIGS吸收体上的缓冲层的典型厚度可以在10nm-50nm的范围内。对于包括氧化锌和硫化锌的组合的缓冲体，在110°C到150°C的范围内沉积时，CIGS吸收体上的缓冲层的典型厚度为大约25nm到30nm。
在一些CIGS光伏器件中，使用硫化镉（CdS）缓冲层制造该器件。由于由此引起相应材料的带隙更高，因此使用锌或铟的硫族化合物代替CdS（带隙为2.42eV）可提高光谱的蓝光区域中的电流收集。另外，还要求对缓冲层厚度、结构和成分进行更好的控制，以最小化界面复合。
ALD是一种以原子级的精度将薄膜施加到各种基底的方法。ALD在化学上与化学气相沉积（CVD）相似，除了ALD反应将CVD反应分成两个半反应，从而在反应期间保持前驱体材料是分开的。另外，ALD膜生长受自身限制并基于表面反应，这使得实现原子级沉积的控制变得可能。通过在涂覆工艺中始终保持前驱体是分开的，可以获得与每个单分子层的原子/分子级一样精细的对膜生长的原子层厚度控制。ALD包括释放顺序的前驱体气体脉冲，以在基底上每次一层地沉积膜。可以将前驱体气体引入到处理室中，并在器件表面上产生前驱体单分子层的材料。然后，气态的第二前驱体可被引入到与第一前驱体反应的室中，以在基底/吸收体表面上产生单分子层的膜。前驱体单分子层（例如，金属前驱体单分子层或者硫族前驱体单分子层）可具有小于大约两个分子（例如，大约一个分子）的厚度。在前驱体反应之后，由此产生的金属硫族化合物层也可具有小于大约两个分子（例如，大约一个分子）的厚度。单分子层，例如，前驱体单分子层或金属硫族化合物单分子层可以是连续的或不连续的，并且可接触表面的一部分或全部。例如，单分子层可接触表面的超过大约80％、超过大约85％、超过大约90％、超过大约95％、超过大约98％、超过大约99％、超过大约99.9％或者大约100％。ALD具有两个基本机制：化学吸附饱和工艺和顺序的表面化学反应工艺。
例如，通过形成与半导体吸收层邻近的多个缓冲单分子层（每个缓冲单分子层包括带隙与紧邻的缓冲单分子层的带隙不同的材料），使用ALD工艺形成的缓冲层可被分级。例如，分级的缓冲层可包括与半导体窗口层紧邻的第一缓冲单分子层，第一缓冲单分子层包括具有第一带隙的诸如硫化铟的第一缓冲材料。第二缓冲单分子层可被形成为与第一缓冲单分子层紧邻并可包括诸如硫化锌的第二缓冲材料，第二缓冲材料具有与第一缓冲材料的带隙不同的带隙（第二缓冲材料的带隙大于第一缓冲材料的带隙）。通过提供包括不同的材料且具有连续增加或减小的带隙的多个缓冲单分子层，缓冲层可被分级。
一种制造光伏器件的方法可包括：形成与基底邻近的半导体吸收层。半导体吸收层可包括铜、铟、镓、硒和/或硫。该方法可包括形成与半导体吸收层邻近的缓冲层。形成缓冲层可包括形成与半导体吸收层邻近且具有第一带隙的第一金属硫族化合物层，并形成与第一金属硫族化合物层邻近且具有第二带隙的第二金属硫族化合物层。形成第一金属硫族化合物层可包括使第一金属前驱体产生脉冲并使第一硫族前驱体产生脉冲。形成第二金属硫族化合物层可包括使第二金属前驱体产生脉冲并使第二硫族前驱体产生脉冲。
形成第一金属硫族化合物层可包括形成一个或多个第一金属硫族化合物单分子层。形成第二金属硫族化合物层可包括形成一个或多个第二金属硫族化合物单分子层。各个第一金属硫族化合物单分子层可包括相同的第一金属硫族化合物。各个第二金属硫族化合物单分子层可包括相同的第二金属硫族化合物。
所述方法可包括在形成与基底邻近的半导体吸收层之前形成与基底相邻的导电层。所述方法可包括形成与缓冲层邻近的透明导电氧化物层。所述方法可包括在形成与缓冲层邻近的透明导电氧化物层之前形成与缓冲层邻近的半导体窗口层。
第一金属前驱体和第二金属前驱体中的每个可包括铟或锌。第一金属前驱体和第二金属前驱体中的每个可包括三甲基铟、乙酰丙酮铟（indiumacetylacetonate）、氯化铟、二甲基锌或三甲基锌。第一硫族前驱体和第二硫族前驱体中的每个可包括氧、硫或硒。第一硫族前驱体和第二硫族前驱体中的每个可包括水、臭氧、二氧化硫、硫化氢、硒化氢或二乙基硒。第一金属硫族化合物层和第二金属硫族化合物层中的每个可包括硫化铟、硒化铟、氧化铟、硫化锌、硒化锌或氧化锌。
所述方法可包括在形成第二金属硫族化合物层之前形成与第一金属硫族化合物层邻近的第三金属硫族化合物层。第三金属硫族化合物层可具有在第一带隙和第二带隙之间的带隙。形成第三金属硫族化合物层可包括使第三金属前驱体产生脉冲并使第三硫族前驱体产生脉冲。第三金属硫族化合物层可包括硫化铟、硒化铟、氧化铟、硫化锌、硒化锌或氧化锌。所述方法可包括在形成第二金属硫族化合物层之前形成与第三金属硫族化合物层邻近的第四金属硫族化合物层。第四金属硫族化合物层可具有在第三带隙与第二带隙之间的带隙。第四金属硫族化合物层可包括硫化铟、硒化铟、氧化铟、硫化锌、硒化锌或氧化锌。
所述方法可包括在形成第二金属硫族化合物层之前形成与第四金属硫族化合物层邻近的第五金属硫族化合物层。第五金属硫族化合物层可具有在第四带隙和第二带隙之间的带隙。第五金属硫族化合物层可包括硫化铟、硒化铟、氧化铟、硫化锌、硒化锌或氧化锌。
所述方法可包括在形成第二金属硫族化合物层之前形成与第五金属硫族化合物层邻近的第六金属硫族化合物层。第六金属硫族化合物层可具有在第五带隙和第二带隙之间的带隙。第六金属硫族化合物层可包括硫化铟、硒化铟、氧化铟、硫化锌、硒化锌或氧化锌。
所述方法可包括在形成第二金属硫族化合物层之前形成与第六金属硫族化合物层邻近的至少一个另外的金属硫族化合物层。所述至少一个另外的金属硫族化合物层可具有在第六带隙和第二带隙之间的带隙。所述至少一个另外的金属硫族化合物层可包括硫化铟、硒化铟、氧化铟、硫化锌、硒化锌或氧化锌。
所述方法可包括在使前驱体中的一个产生脉冲之后，使用惰性气体取代该前驱体。所述方法可包括在使前驱体产生脉冲之前加热基底。所述方法可包括基于正在形成的金属硫族化合物层控制温度。
一种结构可包括：基底；导电层，与基底邻近；半导体吸收层，与导电层邻近。半导体吸收层可包括铜、铟、镓、硒和/或硫。该结构可包括与半导体吸收层相邻的缓冲层。缓冲层可包括：第一金属硫族化合物层，与半导体吸收层邻近并具有第一带隙；第二金属硫族化合物层，与第一金属硫族化合物层邻近并具有第二带隙。
所述结构可包括与缓冲层邻近的半导体窗口层。所述结构可包括与半导体窗口层邻近的透明导电氧化物层。第一金属硫族化合物层和第二金属硫族化合物层中的每个可包括从由硫化铟、硒化铟、氧化铟、硫化锌、硒化锌和氧化锌构成的组中选择的材料。第一金属硫族化合物层和第二金属硫族化合物层中的每个可包括通过使金属前驱体产生脉冲并使硫族前驱体产生脉冲而形成的一个或多个金属硫族化合物单分子层。
所述结构可包括在第一金属硫族化合物层和第二金属硫族化合物层之间的第三金属硫族化合物层。第三金属硫族化合物层可具有在第一带隙和第二带隙之间的带隙。第三金属硫族化合物层可包括硫化铟、硒化铟、氧化铟、硫化锌、硒化锌或氧化锌。
所述结构可包括在第三金属硫族化合物层与第二金属硫族化合物层之间的第四金属硫族化合物层。第四金属硫族化合物层可具有在第三带隙和第二带隙之间的带隙。第四金属硫族化合物层可包括硫化铟、硒化铟、氧化铟、硫化锌、硒化锌或氧化锌。
所述结构可包括在第四金属硫族化合物层与第二金属硫族化合物层之间的第五金属硫族化合物层。第五金属硫族化合物层可具有在第四带隙和第二带隙之间的带隙。第五金属硫族化合物层可包括硫化铟、硒化铟、氧化铟、硫化锌、硒化锌或氧化锌。
所述结构可包括在第五金属硫族化合物层与第二金属硫族化合物层之间的第六金属硫族化合物层。第六金属硫族化合物层可具有在第五带隙和第二带隙之间的带隙。第六金属硫族化合物层可包括硫化铟、硒化铟、氧化铟、硫化锌、硒化锌或氧化锌。
第一金属硫族化合物层可包括铟，第二金属硫族化合物层可包括锌。第一金属硫族化合物层可包括锌，第二金属硫族化合物层可包括铟。缓冲层可包括在第一金属硫族化合物层与第二金属硫族化合物层之间的多个金属硫族化合物层。
参照图1，CIGS光伏模块100可包括以堆叠方式形成在基底110上的导电层120、半导体吸收层130、缓冲层140、半导体窗口层150和透明导电氧化物（TCO）层160。每个层进而可包括超过一个的层或膜。光伏模块100可通过以任意合适的方法形成一个或多个层来形成。导电层120可以形成在基底110上。导电层120可包括任意合适的材料。例如，导电层120可包括金属。半导体吸收层130可被形成为与导电层120相邻。半导体吸收层130可通过任意合适的方法来形成，并可包括铜、铟、镓、硒和/或硫。
接下来，缓冲层140可与半导体吸收层130相邻地形成。缓冲层140可利用ALD来形成。例如，通过朝着基底110引导第一金属前驱体（metalprecursor），停止朝着基底110引导第一金属前驱体，然后朝着基底110引导第一硫族前驱体（chalcogen precursor），由此可形成缓冲层140。第一金属前驱体和第一硫族前驱体可起反应，以形成第一金属硫族化合物层。第一金属硫族化合物层可包括一个或多个金属硫族化合物单分子层（monolayer），每个金属硫族化合物单分子层通过ALD周期形成，ALD周期包括使金属前驱体产生脉冲然后使硫族前驱体产生脉冲。由此产生的金属硫族化合物单分子层可以为大约一个分子厚。可形成包括相同或不同的金属硫族化合物的连续的金属硫族化合物层，以构造缓冲层140。
可使用ALD来沉积CIGS光伏器件的包括金属硫族化合物（诸如，硫化铟（例如，In2S3）、氧化铟（例如，In2O3）或者硒化铟（例如，In2Se3）（或者硫化铟、氧化铟、硒化铟的组合）、硫化锌（例如，ZnS）、氧化锌（例如，ZnO）或者硒化锌（ZnSe）（或者硫化锌、氧化锌、硒化锌的组合））的缓冲层。通过ALD形成的缓冲层可包括铟的硫族化合物和锌的硫族化合物的组合。可使用宽范围的前驱体来提供金属和硫族的来源。典型的锌的有机金属（MO）前驱体是二甲基锌（DMZ、Zn(CH3)2）或二乙基锌（DEZ、Zn(C2H5)2）。铟基前驱体可包括三甲基铟（TMI、In(CH3)3）、乙酰丙酮铟（In(acac)3）或者氯化铟（InCl3）。当氧作为水（H2O）或臭氧（O3）被供应时，普通的硫的来源是二氧化硫（SO2）或硫化氢（H2S）。硒可以以硒化氢（H2Se）或二乙基硒（DES、(C2H5)2Se2）的形式呈现。
参照图2，可在原子层沉积室内邻近于处理表面提供第一金属前驱体气体，以在基底上形成第一单分子层，第一金属前驱体气体由前驱体气流PG1指示。在基底上形成中间成分的第一单分子层之后，可在沉积室内邻近于处理表面提供成分与第一金属前驱体气体的成分不同的第一硫族前驱体气体，以与第一单分子层反应并形成包括期望的沉积成分的单分子层。第一硫族前驱体气流由PG2指示。每种气流均可作为脉冲被传递，其中，前驱体气体朝着基底被引导，然后停止朝着基底被引导。各个流的特定长度和流量以及各个流之间的时间还可被最优化，以实现期望的膜厚度和成分。可以以相同或者不同的前驱体重复该周期，以形成相同或者不同的金属硫族化合物单分子层。一个或多个相同的金属硫族化合物单分子层可形成一个金属硫族化合物层。
参照图3和图4，该工艺可包括使用不与金属前驱体气流或硫族前驱体气流反应的惰性气体（IG）净化该室。可在金属前驱体气体脉冲与硫族前驱体气体脉冲之间执行净化步骤（图3），可在所述前驱体气体发生脉冲和反应之后执行净化步骤（图4），或者可在金属前驱体气体脉冲与硫族前驱体气体脉冲之间以及所述前驱体气体发生脉冲和反应之后均执行净化步骤。
参照图3，第一金属前驱体气流（PG1）可被引入到室中，吸附表面并与表面反应。可调节金属前驱体气体的剂量，以达到表面饱和，即，可以使用处理表面的所有可获得的位置来与前驱体发生反应。当达到表面饱和时，可以关闭前驱体入口并利用惰性气体（IG）净化该室，在处理表面上仅留下反应物质的层。然后，第一硫族前驱体被引入并与形成期望材料（例如，用于缓冲层的金属硫族化合物）的单分子层的第一层反应，同时副产物释放并被抽出。可以再次利用惰性气体（IG）净化该室。该脉冲序列对应于一个ALD周期。可以重复该序列，直到达到期望或预定数量的周期并且厚度可被控制在单分子层级。
可以通过控制脉冲序列和前驱体气体来调节硫族元素的比例。例如，对于包括氧化锌和硫化锌的组合（可被表示为Zn(O,S)，其中，O/S比已经调节到宽范围）的系统来说，可以实现对所述比例的调节，从而使得由此得到的膜具有不同的结构、优化的带隙、导电率和载流子浓度属性。
参照图5，另外的前驱体气流PG3可以与第一金属前驱体和第一硫族前驱体中的至少一个反应。另外的前驱体气流PG3可调节硫族元素的比例。参照图6，第一金属前驱体和第一硫族前驱体中的至少一个可被再次引入，以调节由缓冲层中的第一前驱体和第二前驱体提供的材料的比例。在通过第一金属前驱体和第一硫族前驱体形成第一金属硫族化合物单分子层的ALD周期之后，执行至少一个另外的ALD周期，以通过相同的金属前驱体和硫族前驱体或者不同的金属前驱体和硫族前驱体来形成与第一金属硫族化合物单分子层相邻的第二金属硫族化合物单分子层。可以执行另外的ALD周期，以形成可被分组以形成两个或更多个金属硫族化合物层的另外的金属硫族化合物单分子层。
参照图7和图8，前驱体的引入可同时发生或者以交迭的方式发生。膜生长可被加速，同时微粒产生由于气相反应而增加。藉此，可以实现更高的沉积速率。在本发明中，ALD、CVD或者它们的组合可被用作沉积技术。参照图9，沉积可包括CVD沉积周期和ALD周期，以更好地实现厚度控制与沉积速率之间的平衡。金属硫族化合物层的形成可在任意合适的压强和温度下进行，并且可包括任意合适的沉积技术，例如，ALD和CVD（诸如，有机金属CVD、等离子体增强ALD/CVD）。
返回参照图1，在形成缓冲层140之后，半导体窗口层150可以邻近于缓冲层140形成。半导体窗口层150可以是任意合适的材料并且可以以任意合适的方式形成。透明导电氧化物层160可以由任意合适的材料通过任意合适的方法邻近于半导体窗口层150形成。
图10示出了包括分级缓冲层140的光伏器件100。分级缓冲层140可包括任意合适数量（例如，两个或更多个）的金属硫族化合物层141、142、143，每个金属硫族化合物层均可通过一个或多个ALD沉积周期来形成。第一金属硫族化合物层141可包括任意合适的材料，例如，铟或者锌。例如，第一缓冲单分子层141可包括硫化铟（例如，In2S3）、氧化铟（例如，In2O3）或硒化铟（例如，In2Se3）或者任意合适的铟的硫族化合物（例如，In2(O,S,Se)3）或者硫化锌（例如，ZnS）、氧化锌（例如，ZnO）或者硒化锌（例如，ZnSe）或者任意合适的锌的硫族化合物（例如，Zn(O,S,Se)）。第一金属硫族化合物层141可具有第一带隙。例如，如果第一金属硫族化合物层141包括硫化铟，则第一带隙可以是大约2.0eV到大约2.2eV（例如，大约2.1eV）。
第二金属硫族化合物层143可包括任意合适的材料，例如，铟或锌。例如，第二金属硫族化合物层143可包括硫化铟（例如，In2S3）、氧化铟（例如，In2O3）或硒化铟（例如，In2Se3）或者任意合适的铟的硫族化合物（例如，In2(O,S,Se)3）或者硫化锌（例如，ZnS）、氧化锌（例如，ZnO）或者硒化锌（例如，ZnSe）或者任意合适的锌的硫族化合物（例如，Zn(O,S,Se)）。第二金属硫族化合物层143可具有第二带隙，第二带隙可高于第一带隙。例如，如果第二金属硫族化合物层143包括硫化锌，则第二带隙可以是大约3.6eV到大约3.8eV（例如，大约3.7eV）。
任意合适的数量和类型的另外的金属硫族化合物层可形成在第一金属硫族化合物层141与第二金属硫族化合物层143之间。至少一个另外的金属硫族化合物层142可包括任意合适的材料。至少一个另外的金属硫族化合物层142可包括铟或锌。至少一个另外的金属硫族化合物层142可包括例如硫化铟（例如，In2S3）、氧化铟（例如，In2O3）、硒化铟（例如，In2Se3）或者任意合适的铟的硫族化合物（例如，In2(O,S,Se)3）、硫化锌（例如，ZnS）、氧化锌（例如，ZnO）、硒化锌（例如，ZnSe）或者任意合适的锌的硫族化合物（例如，Zn(O,S,Se)）。至少一个另外的金属硫族化合物层142可具有可在第一带隙与第二带隙之间的另外的带隙。例如，如果第一金属硫族化合物层141包括硫化铟并具有大约2.1eV的带隙，第二金属硫族化合物层143包括硫化锌并具有大约3.7eV的带隙，则至少一个另外的金属硫族化合物层142可包括氧化锌并可具有大约3.1eV到大约3.4eV（例如，大约3.25eV）的另外的带隙。因此，分级缓冲层140可包括具有多个分级带隙的多个金属硫族化合物层141、142、143，从而提高了光伏器件100的性能。
图11描绘了缓冲层140的放大图。缓冲层140可包括任意合适数量的金属硫族化合物层。缓冲层140可包括第一金属硫族化合物层141和第二金属硫族化合物层143，第一金属硫族化合物层141包括第一金属硫族化合物并具有第一带隙，第二金属硫族化合物层143包括第二金属硫族化合物并具有第二带隙。缓冲层140可包括形成在第一金属硫族化合物层141与第二金属硫族化合物层143之间的另外的金属硫族化合物层。另外的金属硫族化合物层可在第一金属硫族化合物层141之后且在第二金属硫族化合物层143之前形成。例如，第三金属硫族化合物层150可以邻近于第一金属硫族化合物层141形成（类似于图10中的至少一个另外的金属硫族化合物层142）。第三金属硫族化合物层150包括带隙与相邻的金属硫族化合物层的带隙不同的第三金属硫族化合物。结果，缓冲层140可包括一堆任意合适数量的金属硫族化合物层。金属硫族化合物层可具有不同的带隙。带隙的轮廓可具有单调的带隙梯度、有凹口的（notched）带隙梯度或者任意合适的带隙轮廓。对于单调的带隙梯度的缓冲层堆叠件，带隙轮廓可以单调地增加或减小。对于有凹口的带隙梯度的缓冲层堆叠件，第三金属硫族化合物层150的带隙可以小于第一金属硫族化合物层141的带隙和第二金属硫族化合物层143的带隙。
第四金属硫族化合物层151可以与第三金属硫族化合物层150相邻地形成；第五金属硫族化合物层152可以与第四金属硫族化合物层151相邻地形成；第六金属硫族化合物层153可以与第五金属硫族化合物层152相邻地形成；一个或多个另外的金属硫族化合物层154可以与第六金属硫族化合物层153相邻地形成。每个金属硫族化合物层均可包括具有任意合适的带隙的任意合适的材料。例如，每种金属硫族化合物材料可包括硫化铟（例如，In2S3）、氧化铟（例如，In2O3）、硒化铟（例如，In2Se3）或者任意合适的铟的硫族化合物（例如，In2(O,S,Se)3）、硫化锌（例如，ZnS）、氧化锌（例如，ZnO）、硒化锌（例如，ZnSe）或者任意合适的锌的硫族化合物（例如，Zn(O,S,Se)）。金属硫族化合物层堆叠件的带隙轮廓可具有单调的带隙梯度、有凹口的带隙梯度或者任意合适的带隙轮廓。例如，带隙轮廓可以有凹口，其中，第一金属硫族化合物层141和第二金属硫族化合物层143可具有相似或相同的带隙。
参照图12，描绘了第一金属硫族化合物层141的放大图。第一金属硫族化合物层可包括一个或多个金属硫族化合物单分子层，所述一个或多个金属硫族化合物单分子层可包括相同的金属硫族化合物。例如，第一金属硫族化合物层141可包括第一金属硫族化合物单分子层160、第二金属硫族化合物单分子层161、第三金属硫族化合物单分子层162、第四金属硫族化合物单分子层163和第五金属硫族化合物单分子层164。第一金属硫族化合物层141可包括任意合适数量的金属硫族化合物单分子层，以提供第一金属硫族化合物层141的期望的特性（包括厚度）。例如，第一金属硫族化合物层141可包括在1个和50个之间的金属硫族化合物单分子层、在1个和20个之间的金属硫族化合物单分子层、在1个和10个之间的金属硫族化合物单分子层或者在1个和5个之间的金属硫族化合物单分子层。其他金属硫族化合物层142、150、151、152、153、154可包括与参照第一金属硫族化合物层141描述的结构相似的结构，并且可包括与第一金属硫族化合物层141彼此不同的金属硫族化合物。
已经描述了本发明的许多实施例。然而，应当理解，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以做出各种修改。还应当理解，附图不一定是按比例绘制的，附图呈现出的是示出了本发明的基本原理的各种优选特征的略微简化的表示。

Claims (42)

1.一种制造光伏器件的方法，包括：
形成与基底邻近的半导体吸收层，其中，半导体吸收层包括铜、铟、镓、硒和/或硫；
形成与半导体吸收层邻近的缓冲层，其中，形成缓冲层包括形成与半导体吸收层邻近且具有第一带隙的第一金属硫族化合物层，并形成与第一金属硫族化合物层邻近且具有第二带隙的第二金属硫族化合物层，其中，形成第一金属硫族化合物层包括使第一金属前驱体产生脉冲并使第一硫族前驱体产生脉冲，形成第二金属硫族化合物层包括使第二金属前驱体产生脉冲并使第二硫族前驱体产生脉冲。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，形成第一金属硫族化合物层包括形成一个或多个第一金属硫族化合物单分子层，形成第二金属硫族化合物层包括形成一个或多个第二金属硫族化合物单分子层。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，各个第一金属硫族化合物单分子层包括相同的第一金属硫族化合物。
4.根据权利要求2所述的方法，其中，各个第二金属硫族化合物单分子层包括相同的第二金属硫族化合物。
5.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括：在形成与基底邻近的半导体吸收层之前形成与基底相邻的导电层。
6.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括：形成与缓冲层邻近的透明导电氧化物层。
7.根据权利要求6所述的方法，所述方法还包括：在形成与缓冲层邻近的透明导电氧化物层之前形成与缓冲层邻近的半导体窗口层。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，第一金属前驱体和第二金属前驱体中的每个包括从由铟和锌构成的组中选择的材料。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，第一金属前驱体和第二金属前驱体中的每个包括从由三甲基铟、乙酰丙酮铟、氯化铟、二甲基锌和三甲基锌构成的组中选择的材料。
10.根据权利要求1所述的方法，其中，第一硫族前驱体和第二硫族前驱体中的每个包括从由氧、硫和硒构成的组中选择的材料。
11.根据权利要求1所述的方法，其中，第一硫族前驱体和第二硫族前驱体中的每个包括从由水、臭氧、二氧化硫、硫化氢、硒化氢和二乙基硒构成的组中选择的材料。
12.根据权利要求1所述的方法，其中，第一金属硫族化合物层和第二金属硫族化合物层中的每个包括从由硫化铟、硒化铟、氧化铟、硫化锌、硒化锌和氧化锌构成的组中选择的材料。
13.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括：在形成第二金属硫族化合物层之前形成与第一金属硫族化合物层邻近的第三金属硫族化合物层，其中，第三金属硫族化合物层具有与第一带隙和第二带隙不同的带隙。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，形成第三金属硫族化合物层包括使第三金属前驱体产生脉冲并使第三硫族前驱体产生脉冲。
15.根据权利要求13所述的方法，其中，第三金属硫族化合物层包括从由硫化铟、硒化铟、氧化铟、硫化锌、硒化锌和氧化锌构成的组中选择的材料。
16.根据权利要求13所述的方法，所述方法还包括：在形成第二金属硫族化合物层之前形成与第三金属硫族化合物层邻近的第四金属硫族化合物层，其中，第四金属硫族化合物层具有与第三带隙和第二带隙不同的带隙。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，第四金属硫族化合物层包括从由硫化铟、硒化铟、氧化铟、硫化锌、硒化锌和氧化锌构成的组中选择的材料。
18.根据权利要求16所述的方法，所述方法还包括：在形成第二金属硫族化合物层之前形成与第四金属硫族化合物层邻近的第五金属硫族化合物层，其中，第五金属硫族化合物层具有与第四带隙和第二带隙不同的带隙。
19.根据权利要求18所述的方法，其中，第五金属硫族化合物层包括从由硫化铟、硒化铟、氧化铟、硫化锌、硒化锌和氧化锌构成的组中选择的材料。
20.根据权利要求18所述的方法，所述方法还包括：在形成第二金属硫族化合物层之前形成与第五金属硫族化合物层邻近的第六金属硫族化合物层，其中，第六金属硫族化合物层具有与第五带隙和第二带隙不同的带隙。
21.根据权利要求20所述的方法，其中，第六金属硫族化合物层包括从由硫化铟、硒化铟、氧化铟、硫化锌、硒化锌和氧化锌构成的组中选择的材料。
22.根据权利要求20所述的方法，所述方法还包括：在形成第二金属硫族化合物层之前形成与第六金属硫族化合物层邻近的至少一个另外的金属硫族化合物层，其中，所述至少一个另外的金属硫族化合物层具有与第六带隙和第二带隙不同的带隙。
23.根据权利要求22所述的方法，其中，所述至少一个另外的金属硫族化合物层包括从由硫化铟、硒化铟、氧化铟、硫化锌、硒化锌和氧化锌构成的组中选择的材料。
24.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括：在使所述前驱体中的一个产生脉冲之后，使用惰性气体取代该前驱体。
25.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括：在使前驱体产生脉冲之前加热基底。
26.根据权利要求25所述的方法，所述方法还包括：基于正在形成的金属硫族化合物层控制温度。
27.一种结构，包括：
基底；
导电层，与基底邻近；
半导体吸收层，与导电层邻近，其中，半导体吸收层包括铜、铟、镓、硒和/或硫；
缓冲层，与半导体吸收层邻近，其中，缓冲层包括：第一金属硫族化合物层，与半导体吸收层邻近并具有第一带隙；第二金属硫族化合物层，与第一金属硫族化合物层邻近并具有第二带隙。
28.根据权利要求27所述的结构，所述结构还包括与缓冲层邻近的半导体窗口层。
29.根据权利要求28所述的结构，所述结构还包括与半导体窗口层邻近的透明导电氧化物层。
30.根据权利要求27所述的结构，其中，第一金属硫族化合物层和第二金属硫族化合物层中的每个包括从由硫化铟、硒化铟、氧化铟、硫化锌、硒化锌和氧化锌构成的组中选择的材料。
31.根据权利要求27所述的结构，其中，第一金属硫族化合物层和第二金属硫族化合物层中的每个包括通过使金属前驱体产生脉冲并使硫族前驱体产生脉冲而形成的一个或多个金属硫族化合物单分子层。
32.根据权利要求27所述的结构，所述结构还包括在第一金属硫族化合物层和第二金属硫族化合物层之间的第三金属硫族化合物层，其中，第三金属硫族化合物层具有与第一带隙和第二带隙不同的带隙。
33.根据权利要求32所述的结构，其中，第三金属硫族化合物层包括从由硫化铟、硒化铟、氧化铟、硫化锌、硒化锌和氧化锌构成的组中选择的材料。
34.根据权利要求27所述的结构，所述结构还包括在第三金属硫族化合物层与第二金属硫族化合物层之间的第四金属硫族化合物层，其中，第四金属硫族化合物层具有与第三带隙和第二带隙不同的带隙。
35.根据权利要求34所述的结构，其中，第四金属硫族化合物层包括从由硫化铟、硒化铟、氧化铟、硫化锌、硒化锌和氧化锌构成的组中选择的材料。
36.根据权利要求34所述的结构，所述结构还包括在第四金属硫族化合物层与第二金属硫族化合物层之间的第五金属硫族化合物层，其中，第五金属硫族化合物层具有与第四带隙和第二带隙不同的带隙。
37.根据权利要求36所述的结构，其中，第五金属硫族化合物层包括从由硫化铟、硒化铟、氧化铟、硫化锌、硒化锌和氧化锌构成的组中选择的材料。
38.根据权利要求36所述的结构，所述结构还包括在第五金属硫族化合物层与第二金属硫族化合物层之间的第六金属硫族化合物层，其中，第六金属硫族化合物层具有与第五带隙和第二带隙不同的带隙。
39.根据权利要求38所述的结构，其中，第六金属硫族化合物层包括从由硫化铟、硒化铟、氧化铟、硫化锌、硒化锌和氧化锌构成的组中选择的材料。
40.根据权利要求27所述的结构，其中，第一金属硫族化合物层包括铟，第二金属硫族化合物层包括锌。
41.根据权利要求27所述的结构，其中，第一金属硫族化合物层包括锌，第二金属硫族化合物层包括铟。
42.根据权利要求27所述的结构，其中，缓冲层包括在第一金属硫族化合物层与第二金属硫族化合物层之间的多个金属硫族化合物层。
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