CN102804391A - 用于锡酸镉透明导电氧化物的氮化硅扩散阻挡层 - Google Patents

用于锡酸镉透明导电氧化物的氮化硅扩散阻挡层 Download PDF

Info

Publication number
CN102804391A
CN102804391A CN2010800326010A CN201080032601A CN102804391A CN 102804391 A CN102804391 A CN 102804391A CN 2010800326010 A CN2010800326010 A CN 2010800326010A CN 201080032601 A CN201080032601 A CN 201080032601A CN 102804391 A CN102804391 A CN 102804391A
Authority
CN
China
Prior art keywords
layer
cadmium
transparent conductive
tin
adjacent
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN2010800326010A
Other languages
English (en)
Inventor
斯科特·米尔斯
戴尔·罗伯茨
赵志波
杨宇
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
First Solar Inc
Original Assignee
First Solar Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by First Solar Inc filed Critical First Solar Inc
Publication of CN102804391A publication Critical patent/CN102804391A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/18Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
    • H01L31/1884Manufacture of transparent electrodes, e.g. TCO, ITO
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02Details
    • H01L31/0224Electrodes
    • H01L31/022466Electrodes made of transparent conductive layers, e.g. TCO, ITO layers
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/0248Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies
    • H01L31/0256Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by the material
    • H01L31/0264Inorganic materials
    • H01L31/0296Inorganic materials including, apart from doping material or other impurities, only AIIBVI compounds, e.g. CdS, ZnS, HgCdTe
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

一种光伏器件可包括阻挡层和邻近于基底的透明导电氧化物层,阻挡层可包括含硅材料。

Description

用于锡酸镉透明导电氧化物的氮化硅扩散阻挡层
优先权要求
本申请基于35U.S.C.§119(e)要求于2009年5月18日提交的序列号为61/179,298的临时美国专利申请的优先权,通过引用将该申请包含于此。
技术领域
本发明涉及光伏器件及制造方法。
背景技术
光伏器件可包括沉积在基底上的半导体材料,例如,具有用作窗口层的第一层和用作吸收层的第二层。半导体窗口层可允许太阳辐射穿过而到达诸如碲化镉层的吸收层,吸收层将太阳能转换成电。光伏器件还可包含一个或多个透明导电氧化物层,所述透明导电氧化物层常常也是电荷的导体。
附图说明
图1是具有多个层的光伏器件的示意图。
图2是具有多个层的光伏器件的示意图。
图3是具有多个层的光伏器件的示意图。
图4是具有多个层的光伏器件的示意图。
具体实施方式
光伏器件可包括在基底(或覆盖层)上创建的多个层。例如,光伏器件可包括以堆叠件形成在基底上的阻挡层、透明导电氧化物(TCO)层、缓冲层和半导体层。继而,每个层可包括多于一个的层或膜。例如,半导体层可包括第一膜和第二膜,第一膜包括形成在缓冲层上的半导体窗口层(例如硫化镉层),第二膜包括形成在半导体窗口层上的半导体吸收层(例如碲化镉层)。另外,每个层可覆盖器件的全部或一部分和/或所述层下方的层或基底的全部或一部分。例如,“层”可包括与表面的全部或一部分接触的任何量的任何材料。
各种合适的基底材料可用在光伏器件中,包括但不限于硼硅酸盐、蓝宝石、烧结氧化铝和钠钙玻璃。来自这些基底的化学物会扩散到器件层中,从而降低性能。在具有钠钙玻璃基底的器件中,经常出现这种情况。钠钙玻璃含有大量的钠,钠是可移动的并可从玻璃向器件层迁移,从而导致劣化和层离。为了防止钠和其他类似的不期望的化学物的扩散,可以包含阻挡层作为透明导电氧化物堆叠件的一部分。阻挡层应当是高度透明的、热稳定的、无针孔的,并与其他堆叠材料具有良好的附着性。
在TCO堆叠件中可包括各种阻挡材料,包括氧化硅和/或氮化硅。TCO堆叠件可包括氮化硅、氧化硅、铝掺杂的氧化硅、硼掺杂的氮化硅、磷掺杂的氮化硅、氧氮化硅或者它们的任意组合或合金。掺杂剂可以少于25%,少于20%,少于15%,少于10%,少于5%或少于2%。TCO堆叠件可包括多种阻挡材料。例如,TCO堆叠件可包括基本由沉积在氮化硅(或铝掺杂的氮化硅)上的氧化硅组成的阻挡双层。可使用光学建模来优化阻挡双层,以实现颜色抑制和减少的反射损失,虽然在实践中会需要更厚的双层来更有效地阻挡钠。
可使用各种沉积技术来制造TCO堆叠件,所述各种沉积技术包括例如低压化学气相沉积、大气压化学气相沉积、等离子体增强化学气相沉积、热化学气相沉积、DC或AC溅射、旋转沉积和喷雾热解。每个沉积层可以具有任何合适的厚度,例如,在大约
Figure BPA00001498376200021
至大约的范围内的厚度。
在一方面,光伏器件可包括邻近于基底的透明导电氧化物层。透明导电氧化物层可包括锡酸镉。光伏器件可包括位于基底与透明导电氧化物层之间的阻挡层。阻挡层可包括含硅材料。光伏器件可包括邻近于透明导电氧化物层的半导体双层。半导体双层可包括邻近于半导体窗口层的半导体吸收层。光伏器件可包括邻近于半导体双层的背接触件。
含硅材料可包括氮化硅。含硅材料可包括氮化硅、铝掺杂的氮化硅、氧化硅、铝掺杂的氧化硅、硼掺杂的氮化硅、磷掺杂的氮化硅、氧氮化硅或者氧化锡。阻挡材料可包括多个层。每个层可包括氮化硅、铝掺杂的氮化硅、氧化硅、铝掺杂的氧化硅、硼掺杂的氮化硅、磷掺杂的氮化硅、氧氮化硅或者氧化锡。多个层中的一个层可具有与多个层中的另一层的化学组成不同的化学组成。基底可包括玻璃。所述玻璃可包括钠钙玻璃。半导体吸收层可包括碲化镉层。半导体窗口层可包括硫化镉层。所述器件可包括位于透明导电氧化物层与半导体双层之间的缓冲层。缓冲层可包括氧化锌锡、氧化锡、氧化锌或氧化锌镁。阻挡层可具有大约
Figure BPA00001498376200031
至大约
Figure BPA00001498376200032
的厚度。阻挡层可包括多个阻挡层。所述器件可包括邻近于背接触件的背支撑件。
在一方面,多层基底可包括邻近于第一基底的透明导电氧化物层。透明导电氧化物层可包括锡酸镉。该多层结构可包括位于第一基底与透明导电氧化物层之间的阻挡层。阻挡层可包括含硅材料。
含硅材料可包括氮化硅。含硅材料可包括氮化硅、铝掺杂的氮化硅、氧化硅、铝掺杂的氧化硅、硼掺杂的氮化硅、磷掺杂的氮化硅、氧氮化硅或者氧化锡。阻挡材料可包括多个层。每个层可包括氮化硅、铝掺杂的氮化硅、氧化硅、铝掺杂的氧化硅、硼掺杂的氮化硅、磷掺杂的氮化硅、氧氮化硅或者氧化锡。多个层中的一个层可具有与多个层中的另一层的化学组成不同的化学组成。第一基底可包括玻璃。所述玻璃可包括钠钙玻璃。多层基底可包括邻近于透明导电氧化物层的缓冲层。缓冲层可包括氧化锌锡、氧化锡、氧化锌和氧化锌镁。阻挡层可具有大约
Figure BPA00001498376200033
至大约
Figure BPA00001498376200034
的厚度。阻挡层可包括多个阻挡层。
在一方面,一种用于制造光伏器件的方法可包括在基底上形成透明导电氧化物堆叠件。该形成步骤可包括邻近于阻挡层沉积透明导电氧化物层。阻挡层可包括含硅材料。该方法可包括邻近于透明导电氧化物堆叠件沉积半导体窗口层。该方法可包括邻近于半导体窗口层沉积半导体吸收层。
含硅材料可包括氮化硅。含硅材料可包括氮化硅、铝掺杂的氮化硅、氧化硅、铝掺杂的氧化硅、硼掺杂的氮化硅、磷掺杂的氮化硅、氧氮化硅或者氧化锡。阻挡材料可包括多个层。每个层可包括氮化硅、铝掺杂的氮化硅、氧化硅、铝掺杂的氧化硅、硼掺杂的氮化硅、磷掺杂的氮化硅、氧氮化硅或者氧化锡。多个层中的一个层可具有与多个层中的另一层的化学组成不同的化学组成。该方法可包括使用化学气相沉积工艺在基底上沉积阻挡层。邻近于阻挡层沉积透明导电氧化物层的步骤可包括将锡酸镉溅射到氮化硅上。邻近于基底沉积透明导电氧化物堆叠件的步骤可包括将锡酸镉设置到玻璃上。将锡酸镉沉积到玻璃上的步骤可包括将锡酸镉设置到钠钙玻璃上。形成透明导电氧化物堆叠件的步骤可包括邻近于透明导电氧化物层沉积缓冲层。缓冲层可包括氧化锌锡、氧化锡、氧化锌或氧化锌镁。该方法可包括对透明导电氧化物堆叠件进行退火。对透明导电氧化物堆叠件进行退火的步骤可包括在减压下加热透明导电氧化物堆叠件。对透明导电氧化物堆叠件进行退火的步骤可包括在大约400℃至大约800℃或在大约500℃至大约700℃加热透明导电氧化物堆叠件。对透明导电氧化物堆叠件进行退火的步骤可包括将透明导电氧化物堆叠件加热大约10分钟至大约25分钟或大约15分钟至大约20分钟。
邻近于透明导电氧化物堆叠件沉积半导体窗口层的步骤可包括将硫化镉层设置到透明导电氧化物堆叠件上。邻近于透明导电氧化物堆叠件沉积半导体窗口层的步骤可包括输送蒸汽。邻近于半导体窗口层沉积半导体吸收层的步骤可包括在基底上设置碲化镉层。邻近于半导体窗口层沉积半导体吸收层的步骤可包括输送蒸汽。邻近于阻挡层沉积透明导电氧化物层的步骤可包括邻近于多个阻挡层沉积透明导电氧化物层。该方法可包括邻近于半导体吸收层沉积背接触件和邻近于背接触件沉积背支撑件。
在一方面,一种用于制造多层基底的方法可包括在第一基底上形成透明导电氧化物堆叠件。该形成步骤可包括邻近于阻挡层沉积透明导电氧化物层。阻挡层可包括含硅材料。
含硅材料可以是氮化硅。含硅材料可以是氮化硅、铝掺杂的氮化硅、氧化硅、铝掺杂的氧化硅、硼掺杂的氮化硅、磷掺杂的氮化硅、氧氮化硅或者氧化锡。阻挡材料可包括多个层。每个层可包括氮化硅、铝掺杂的氮化硅、氧化硅、铝掺杂的氧化硅、硼掺杂的氮化硅、磷掺杂的氮化硅、氧氮化硅或者氧化锡。多个层中的一个层可具有与多个层中的另一层的化学组成不同的化学组成。该方法可包括使用化学气相沉积工艺在第一基底上沉积阻挡层。邻近于阻挡层沉积透明导电氧化物层的步骤可包括将锡酸镉溅射到氮化硅上。邻近于第一基底沉积透明导电氧化物堆叠件的步骤可包括将锡酸镉设置到玻璃上。将锡酸镉设置到玻璃上的步骤可包括将锡酸镉设置到钠钙玻璃上。形成透明导电氧化物堆叠件的步骤可包括邻近于透明导电氧化物层沉积缓冲层。缓冲层可包括氧化锌锡、氧化锡、氧化锌或氧化锌镁。该方法可包括对透明导电氧化物堆叠件进行退火。对透明导电氧化物堆叠件进行退火的步骤可包括在减压下加热透明导电氧化物堆叠件。对透明导电氧化物堆叠件进行退火的步骤可包括在大约400℃至大约800℃加热透明导电氧化物堆叠件。对透明导电氧化物堆叠件进行退火的步骤可包括在大约500℃至大约700℃加热透明导电氧化物堆叠件。对透明导电氧化物堆叠件进行退火的步骤可包括将透明导电氧化物堆叠件加热大约10分钟至大约25分钟。对透明导电氧化物堆叠件进行退火的步骤可包括将透明导电氧化物堆叠件加热大约15分钟至大约20分钟。邻近于阻挡层沉积透明导电氧化物层的步骤可包括邻近于多个阻挡层沉积透明导电氧化物层。
在一方面,一种用于制造溅射靶的方法可包括将镉和锡分布在基本上整个靶中。可将所述靶构造成将原子从其中驱出或从其中喷射原子,以在基底上形成透明导电氧化物堆叠件。该形成步骤可包括邻近于阻挡层沉积透明导电氧化物层。阻挡层可包括含硅材料。
将镉和锡分布在基本上整个靶中的步骤可包括按化学计量来分布镉和锡。该方法可包括将镉和锡放在铸型中。该铸型可被构造成将靶铸成管形。将镉和锡分布在基本上整个靶中的步骤可包括形成包括镉的片。将镉和锡分布在基本上整个靶中的步骤可包括形成包括锡的片。将镉和锡分布在基本上整个靶中的步骤可包括连接这两片以形成靶。可通过铸造形成每片。可将这两片成形为套管。可通过焊接来连接这两片。将镉和锡分布在基本上整个靶中的步骤可包括使镉粉和锡粉固结以形成靶。使镉粉和锡粉固结的步骤可包括按压镉粉和锡粉。按压镉粉和锡粉的步骤可包括对镉粉和锡粉进行等静压制。将镉和锡分布在基本上整个靶中的步骤可包括邻近于基体设置包括镉和锡的线。邻近于基体设置包括镉和锡的线的步骤可包括用所述线缠绕基体。基体可以包括管。该方法可包括按压所述线。按压所述线的步骤可包括对所述线进行等静压制。将镉和锡分布在基本上整个靶中的步骤可包括将镉和锡喷射到基体上。将镉和锡喷射到基体上的步骤可包括热喷射镉和锡。
参照图1,光伏器件10可包括邻近于阻挡层110沉积的透明导电氧化物层120,阻挡层110可包括上述阻挡材料中的任一种,例如氮化硅。透明导电氧化物层120可包括锡酸镉,并可邻近于基底100沉积,使得阻挡层110位于透明导电氧化物层120与基底100之间。阻挡层110可防止钠从钠钙玻璃基底100扩散到透明导电氧化物层120中。可通过任何已知的沉积技术来沉积阻挡层110,所述沉积技术包括溅射和任何合适的化学气相沉积(CVD)工艺,例如LPCVD、APCVD、PECVD或热CVD。阻挡层(或多个阻挡层)可以具有任何合适的厚度,包括大约
Figure BPA00001498376200051
至大约
Figure BPA00001498376200052
基底100可包括任何合适的材料,包括玻璃,例如钠钙玻璃。
继续参照图1,透明导电氧化物层120和阻挡层110可以是透明导电氧化物堆叠件140的部分,透明导电氧化物堆叠件140还可包括缓冲层130。缓冲层130邻近于透明导电氧化物层120,其可以提供后续的层可以沉积到其上的表面。可使用任何合适的沉积技术(包括溅射)沉积缓冲层130,缓冲层130可包括任何合适的材料,例如氧化锌锡、氧化锡、氧化锌和氧化锌镁。透明导电氧化物堆叠件140可形成在基底100上。可选择地,可以获得这样的基底100,该基底100具有预装在顶部上的透明导电氧化物堆叠件140,以允许将器件层沉积在其上。
在一个示例中,透明导电氧化物层120可包括通过将靶材溅射到基底上而创建的锡酸镉膜,并可包含化学计量的金属氧化物,例如氧化锡和氧化镉。可以在基本上没有会与存在的金属氧化物反应的杂质的氧中进行所述溅射。在反应性溅射过程中,最佳的氧浓度可以是例如56%-58%。可以在室温下执行所述溅射。溅射工艺可包括将材料(例如原子)从金属靶(镉靶、锡靶或既包括镉又包括锡的靶)驱出,或者从金属靶(镉靶、锡靶或既包括镉又包括锡的靶)喷射材料(例如原子)。靶可以是管或板。当通过溅射进行沉积时,透明导电层是基本上非晶的。本领域技术人员清楚的是,用较薄的膜获得较高的透射率,用较厚的膜获得较低的薄层电阻率。申请人已经发现改变膜中的金属氧化物的浓度带来了最大的载流子浓度和最小的膜电阻率,并因此带来提高的导电率。
在一个示例中,溅射靶可包括以大于2.15∶1,大于2.2∶1,大于2.4∶1,小于2.6∶1或小于3∶1的重量比基本均匀地分布在整个靶中的镉和锡。溅射靶可以是利用任何合适的溅射工具、机器、设备或系统通过任何工艺并按任何适于使用的形状、组成或结构而制造、形成和/或成形的镉和锡。
可通过铸造冶金来制造溅射靶。可以由镉、由锡或由镉和锡来制造溅射靶。镉和锡在同一靶中可以按照化学计量的合适的量存在。可以以任何合适的形状将溅射靶制造成单片。溅射靶可以是管。可通过将金属材料铸造成任何合适的形状(例如管)来制造溅射靶。
可以由不止一片来制造溅射靶。可以由不止一片金属(例如,一片镉和一片锡)来制造溅射靶。可以按照任何合适的形状(例如,套管)制造镉和锡,并且可以按照任何合适的方式或结构接合或连接镉和锡。例如,可将一片镉和一片锡焊接在一起来形成溅射靶。一个套管可以位于另一个套管内。
可以通过粉末冶金来制造溅射靶。可以通过使金属粉末(例如,镉或锡粉末)固结而形成靶来形成溅射靶。可以按照任何合适的工艺(例如,诸如等静压制的按压)并按照任何合适的形状使金属粉末固结。固结可以在任何合适的温度下进行。可以由包括不止一种金属粉末(例如,镉和锡)的金属粉末形成溅射靶。不止一种金属粉末可以以化学计量的合适的量存在。
可以通过邻近于基体设置包括靶材的线来制造溅射靶。例如,可用包括靶材的线缠绕基体管。所述线可包括以化学计量的合适的量存在的多种金属,例如镉和锡。可由将不被溅射的材料形成基体管。可以按压所述线(例如,通过等静压制)。
可以通过将靶材喷射到基体上来制造溅射靶。可以通过任何合适的喷射工艺(包括热喷射和等离子体喷射)来喷射金属靶材。金属靶材可包括以化学计量的合适的量存在的多种金属,例如镉和锡。在其上喷射金属靶材的基体可以是管。
参照图1和图2,可以对图1的透明导电氧化物堆叠件140进行退火,以形成经退火的透明导电氧化物堆叠件200。可以在任何合适的条件下进行退火。可以在任何合适的压力下对透明导电氧化物堆叠件140进行退火。例如,可以在减压(低于大气压的压力)下或在基本上真空的条件下对透明导电氧化物堆叠件140进行退火。可以在任何合适的温度或温度范围对透明导电氧化物堆叠件140进行退火。例如,可以在大约400℃至大约800℃对透明导电氧化物堆叠件140进行退火。可以在大约500℃至大约700℃对透明导电氧化物堆叠件140进行退火。可以在为了控制退火的方面而选择的气体(例如,锌)的存在下进行退火。可以对透明导电氧化物堆叠件140退火任何合适的时间段。例如,可以对透明导电氧化物堆叠件140退火大约10分钟至大约25分钟。可以对透明导电氧化物堆叠件140退火大约15分钟至大约20分钟。对图1的透明导电氧化物堆叠件140进行退火可以提供图2的经退火的透明导电氧化物堆叠件200。
参照图3,邻近于经退火的透明导电氧化物堆叠件200可以形成半导体双层300。半导体双层300可形成在经退火的透明导电氧化物堆叠件200上。半导体双层300可包括半导体窗口层310和半导体吸收层320。半导体双层300的半导体窗口层310可邻近于经退火的透明导电氧化物堆叠件200而沉积。半导体窗口层310可包括任何合适的窗口材料(例如,硫化镉),并可以通过任何合适的沉积方法(例如,气相传输沉积)来形成。半导体吸收层320可以邻近于半导体窗口层310而沉积。半导体吸收层320可以沉积在半导体窗口层310上。半导体吸收层320可以是任何合适的吸收材料(例如,碲化镉),并可以通过任何合适的方法(例如,气相传输沉积)来形成。
参照图4,邻近于半导体吸收层320可以沉积背接触件400。背接触件400可以邻近于半导体双层300而沉积。背接触件400可以包括任何合适的材料,包括金属。邻近于背接触件400可以设置背支撑件410。
在一个实验中,测试具有氮化硅和二氧化硅阻挡件的器件结构的效率。将锡酸镉层沉积到氮化硅或二氧化硅层上。采用500V至620V的工艺电压将氧化锡缓冲层沉积到锡酸镉上以形成多个堆叠件。在600℃对一半堆叠件退火大约17分钟。然后将硫化镉和碲化镉层沉积到两组堆叠件上。将这些器件结构与包括硫化镉-碲化镉双层的传统的没有溅射氮化硅或二氧化硅层的透明导电氧化物包覆的基底进行比较。具有氮化硅阻挡件和低压缓冲件的经退火的堆叠件显示出10%-12%之间的效率,这与传统器件所示出的效率相当。结果还显示出,对于形成有氮化硅阻挡层的器件,硫化镉分布是连续的、不间断的且均匀的。
在另一实验中,相对于传统器件,测试各种阻挡材料的钠含量和点电池效率。使用二氧化硅、氧化锡(IV)、氧化锡(IV)+二氧化硅以及氮化硅阻挡层形成堆叠件。使用二次离子质谱(SIMS)来分析所得的碲化镉器件中的钠含量。在氮化硅堆叠件中,钠含量最低。这些堆叠件还显示出高的效率,处于12%范围,这再次与传统器件所示出的效率相当。结果还表明,当钠含量降低时,点电池效率提高,这说明钠对器件性能具有不利的影响。
在另一实验中,在各种基底材料上形成堆叠件并测试堆叠件。结果表明,形成在无钠玻璃上的堆叠件显示出高效率,这很可能是由低的钠扩散导致的。形成在无钠玻璃上而没有钠阻挡件的堆叠件是效率最高的,具有约12%的效率,这很可能是因为没有阻挡层的吸收。然而,形成在钠钙玻璃上并具有氮化硅阻挡件的堆叠件显示出相当的效率,处于11%范围。结果还表明,开路电压的值(800V以上)、填充因子的值(65%-70%)和短路电阻的值越高,短路电流密度的值和开路电阻的值(6欧姆/平方-8欧姆/平方)越低。实验还表明,钠含量增大负面地影响器件效率。
在另一实验中,分析氯化镉处理的影响。使用传统的结构形成堆叠件,使用无钠玻璃基底、陈化的钠钙玻璃基底和具有锡面的钠钙玻璃基底形成其他堆叠件,一些具有氮化硅阻挡层,一些没有氮化硅阻挡层。用氯化镉处理一部分堆叠件。结果表明,对于形成在钠钙玻璃上的堆叠件,氯化镉处理具有使钠含量增大到40倍的影响。该增大的钠含量导致降低的效率一小于10%。
通过举例说明的方式提供了上述实施例。应当理解的是,上面提供的示例可以在某些方面改变,而仍落在权利要求书的范围内。应当理解的是,虽然已经参照上面的优选实施例描述了本发明,但是其他实施例在权利要求书的范围内。

Claims (66)

1.一种光伏器件,所述光伏器件包括:
透明导电氧化物层,邻近于基底,透明导电氧化物层包括锡酸镉;
阻挡层,位于基底与透明导电氧化物层之间,阻挡层包括含硅材料;
半导体双层,邻近于透明导电氧化物层,半导体双层包括邻近于半导体窗口层的半导体吸收层;以及
背接触件,邻近于半导体双层。
2.根据权利要求1所述的光伏器件,其中,含硅材料是氮化硅。
3.根据权利要求1所述的光伏器件,其中,含硅材料是氮化硅、铝掺杂的氮化硅、氧化硅、铝掺杂的氧化硅、硼掺杂的氮化硅、磷掺杂的氮化硅、氧氮化硅或者氧化锡。
4.根据权利要求1所述的光伏器件,其中,阻挡材料包括多个层,每个层选自于由氮化硅、铝掺杂的氮化硅、氧化硅、铝掺杂的氧化硅、硼掺杂的氮化硅、磷掺杂的氮化硅、氧氮化硅和氧化锡组成的组,所述多个层中的一个层具有与所述多个层中的另一层的化学组成不同的化学组成。
5.根据权利要求1所述的光伏器件,其中,基底包括玻璃。
6.根据权利要求5所述的光伏器件,其中,所述玻璃包括钠钙玻璃。
7.根据权利要求1所述的光伏器件,其中,半导体吸收层包括碲化镉层。
8.根据权利要求1所述的光伏器件,其中,半导体窗口层包括硫化镉层。
9.根据权利要求1所述的光伏器件,所述光伏器件还包括位于透明导电氧化物层与半导体双层之间的缓冲层。
10.根据权利要求1所述的光伏器件,其中,缓冲层选自于由氧化锌锡、氧化锡、氧化锌和氧化锌镁组成的组。
11.根据权利要求1所述的光伏器件,其中,阻挡层具有大约
Figure FPA00001498376100011
至大约
Figure FPA00001498376100012
的厚度。
12.根据权利要求1所述的光伏器件,其中,所述阻挡层包括多个阻挡层。
13.一种多层基底,所述多层基底包括:
透明导电氧化物层,邻近于第一基底,透明导电氧化物层包括锡酸镉;
阻挡层,位于第一基底与透明导电氧化物层之间,阻挡层包括含硅材料。
14.根据权利要求13所述的多层基底,其中,含硅材料是氮化硅。
15.根据权利要求13所述的多层基底,其中,含硅材料是氮化硅、铝掺杂的氮化硅、氧化硅、铝掺杂的氧化硅、硼掺杂的氮化硅、磷掺杂的氮化硅、氧氮化硅或者氧化锡。
16.根据权利要求13所述的多层基底,其中,阻挡材料包括多个层,每个层选自于由氮化硅、铝掺杂的氮化硅、氧化硅、铝掺杂的氧化硅、硼掺杂的氮化硅、磷掺杂的氮化硅、氧氮化硅和氧化锡组成的组,所述多个层中的一个层具有与所述多个层中的另一层的化学组成不同的化学组成。
17.根据权利要求13所述的多层基底,其中,第一基底包括玻璃。
18.根据权利要求13所述的多层基底,其中,所述玻璃包括钠钙玻璃。
19.根据权利要求13所述的多层基底,所述多层基底还包括邻近于透明导电氧化物层的缓冲层。
20.根据权利要求13所述的多层基底,其中,缓冲层选自于由氧化锌锡、氧化锡、氧化锌和氧化锌镁组成的组。
21.根据权利要求13所述的多层基底,其中,阻挡层具有大约
Figure FPA00001498376100021
至大约
Figure FPA00001498376100022
的厚度。
22.根据权利要求13所述的多层基底,其中,所述阻挡层包括多个阻挡层。
23.一种用于制造光伏器件的方法,所述方法包括下述步骤:
在基底上形成透明导电氧化物堆叠件,其中,在基底上形成透明导电氧化物堆叠件的步骤包括邻近于阻挡层沉积透明导电氧化物层,阻挡层包括含硅材料;
邻近于透明导电氧化物堆叠件沉积半导体窗口层;以及
邻近于半导体窗口层沉积半导体吸收层。
24.根据权利要求23所述的方法,所述方法还包括使用化学气相沉积工艺在基底上沉积阻挡层。
25.根据权利要求23所述的方法,其中,邻近于阻挡层沉积透明导电氧化物层的步骤包括将锡酸镉溅射到氮化硅上。
26.根据权利要求23所述的方法,其中,邻近于基底沉积透明导电氧化物堆叠件的步骤包括将锡酸镉设置到玻璃上。
27.根据权利要求26所述的方法,其中,将锡酸镉设置到玻璃上的步骤包括将锡酸镉设置到钠钙玻璃上。
28.根据权利要求23所述的方法,其中,形成透明导电氧化物堆叠件的步骤还包括邻近于透明导电氧化物层沉积缓冲层。
29.根据权利要求24所述的方法,所述方法还包括对透明导电氧化物堆叠件进行退火。
30.根据权利要求29所述的方法,其中,对透明导电氧化物堆叠件进行退火的步骤包括在减压下加热透明导电氧化物堆叠件。
31.根据权利要求29所述的方法,其中,对透明导电氧化物堆叠件进行退火的步骤包括在大约400℃至大约800℃加热透明导电氧化物堆叠件。
32.根据权利要求29所述的方法,其中,对透明导电氧化物堆叠件进行退火的步骤包括将透明导电氧化物堆叠件加热大约10分钟至大约25分钟。
33.根据权利要求23所述的方法,其中,邻近于透明导电氧化物堆叠件沉积半导体窗口层的步骤包括将硫化镉层设置到透明导电氧化物堆叠件上。
34.根据权利要求23所述的方法,其中,邻近于透明导电氧化物堆叠件沉积半导体窗口层的步骤包括输送蒸汽。
35.根据权利要求23所述的方法,其中,邻近于半导体窗口层沉积半导体吸收层的步骤包括在基底上设置碲化镉层。
36.根据权利要求23所述的方法,其中,邻近于半导体窗口层沉积半导体吸收层的步骤包括输送蒸汽。
37.根据权利要求23所述的方法,其中,邻近于阻挡层沉积透明导电氧化物层的步骤包括邻近于多个阻挡层沉积透明导电氧化物层。
38.一种用于制造多层基底的方法,所述方法包括下述步骤:
在第一基底上形成透明导电氧化物堆叠件,其中,在第一基底上形成透明导电氧化物堆叠件的步骤包括邻近于阻挡层沉积透明导电氧化物层,阻挡层包括含硅材料。
39.根据权利要求38所述的方法,所述方法还包括使用化学气相沉积工艺在第一基底上沉积阻挡层。
40.根据权利要求38所述的方法,其中,邻近于阻挡层沉积透明导电氧化物层的步骤包括将锡酸镉溅射到氮化硅上。
41.根据权利要求38所述的方法,其中,邻近于第一基底沉积透明导电氧化物堆叠件的步骤包括将锡酸镉设置到玻璃上。
42.根据权利要求41所述的方法,其中,将锡酸镉设置到玻璃上的步骤包括将锡酸镉设置到钠钙玻璃上。
43.根据权利要求38所述的方法,其中,形成透明导电氧化物堆叠件的步骤还包括邻近于透明导电氧化物层沉积缓冲层。
44.根据权利要求38所述的方法,所述方法还包括对透明导电氧化物堆叠件进行退火。
45.根据权利要求44所述的方法,其中,对透明导电氧化物堆叠件进行退火的步骤包括在减压下加热透明导电氧化物堆叠件。
46.根据权利要求44所述的方法,其中,对透明导电氧化物堆叠件进行退火的步骤包括在大约400℃至大约800℃加热透明导电氧化物堆叠件。
47.根据权利要求44所述的方法,其中,对透明导电氧化物堆叠件进行退火的步骤包括将透明导电氧化物堆叠件加热大约10分钟至大约25分钟。
48.根据权利要求38所述的方法,其中,邻近于阻挡层沉积透明导电氧化物层的步骤包括邻近于多个阻挡层沉积透明导电氧化物层。
49.一种用于制造溅射靶的方法,所述方法包括将镉和锡分布在基本上整个溅射靶中,其中,将溅射靶构造成将原子从其中驱出或从其中喷射原子以在基底上形成透明导电氧化物堆叠件,
其中,形成透明导电氧化物堆叠件的步骤包括邻近于阻挡层沉积透明导电氧化物层,阻挡层包括含硅材料。
50.根据权利要求49所述的方法,其中,将镉和锡分布在基本上整个溅射靶中的步骤包括按化学计量来分布镉和锡。
51.根据权利要求50所述的方法,所述方法还包括将镉和锡放在铸型中的步骤。
52.根据权利要求51所述的方法,其中,铸型被构造成将溅射靶铸成管形。
53.根据权利要求49所述的方法,其中,将镉和锡分布在基本上整个溅射靶中的步骤包括:形成包括镉的片,形成包括锡的片,并连接包括镉的片和包括锡的片以形成溅射靶。
54.根据权利要求53所述的方法,其中,通过铸造形成包括镉的片和包括锡的片中的每片。
55.根据权利要求53所述的方法,其中,将包括镉的片和包括锡的片成形为套管。
56.根据权利要求53所述的方法,其中,通过焊接来连接包括镉的片和包括锡的片。
57.根据权利要求49所述的方法,其中,将镉和锡分布在基本上整个溅射靶中的步骤包括使镉粉和锡粉固结以形成溅射靶。
58.根据权利要求57所述的方法,其中,使镉粉和锡粉固结的步骤包括按压镉粉和锡粉。
59.根据权利要求58所述的方法,其中,按压镉粉和锡粉的步骤包括对镉粉和锡粉进行等静压制。
60.根据权利要求49所述的方法,其中,将镉和锡分布在基本上整个溅射靶中的步骤包括邻近于基体设置包括镉和锡的线。
61.根据权利要求60所述的方法,其中,邻近于基体设置包括镉和锡的线的步骤包括用所述线缠绕基体。
62.根据权利要求61所述的方法,其中,所述基体包括管。
63.根据权利要求60所述的方法,所述方法还包括按压所述线的步骤。
64.根据权利要求63所述的方法,其中,按压所述线的步骤包括对所述线进行等静压制。
65.根据权利要求49所述的方法,其中,将镉和锡分布在基本上整个溅射靶中的步骤包括将镉和锡喷射到基体上。
66.根据权利要求65所述的方法,其中,将镉和锡喷射到基体上的步骤包括热喷射镉和锡。
CN2010800326010A 2009-05-18 2010-05-12 用于锡酸镉透明导电氧化物的氮化硅扩散阻挡层 Pending CN102804391A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US17929809P 2009-05-18 2009-05-18
US61/179,298 2009-05-18
PCT/US2010/034585 WO2010135118A1 (en) 2009-05-18 2010-05-12 Silicon nitride diffusion barrier layer for cadmium stannate tco

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN102804391A true CN102804391A (zh) 2012-11-28

Family

ID=43067535

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2010800326010A Pending CN102804391A (zh) 2009-05-18 2010-05-12 用于锡酸镉透明导电氧化物的氮化硅扩散阻挡层

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20100288355A1 (zh)
EP (1) EP2433308A4 (zh)
CN (1) CN102804391A (zh)
MX (1) MX2011012333A (zh)
TW (1) TW201101514A (zh)
WO (1) WO2010135118A1 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102959120A (zh) * 2010-06-30 2013-03-06 第一太阳能有限公司 锡酸钙溅射靶

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011084775A1 (en) * 2009-12-21 2011-07-14 First Solar, Inc. Photovoltaic device with buffer layer
BE1019826A3 (fr) * 2011-02-17 2013-01-08 Agc Glass Europe Substrat verrier transparent conducteur pour cellule photovoltaique.
CN104321882A (zh) * 2011-10-17 2015-01-28 第一太阳能有限公司 用于光伏器件的混合型接触件和光伏器件的形成方法
EP2786421A4 (en) * 2011-11-30 2017-06-07 Corsam Technologies LLC Multi-junction photovoltaic modules incorporating ultra-thin flexible glass
US9065009B2 (en) 2012-04-10 2015-06-23 First Solar, Inc. Apparatus and method for forming a transparent conductive oxide layer over a substrate using a laser
CN104051550A (zh) * 2013-03-14 2014-09-17 通用电气公司 光伏器件及其制造方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6537845B1 (en) * 2001-08-30 2003-03-25 Mccandless Brian E. Chemical surface deposition of ultra-thin semiconductors
US20050009228A1 (en) * 2001-12-13 2005-01-13 Xuanzhi Wu Semiconductor device with higher oxygen (02) concentration within window layers and method for making
US20080210303A1 (en) * 2006-11-02 2008-09-04 Guardian Industries Corp. Front electrode for use in photovoltaic device and method of making same

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4048372A (en) * 1976-02-27 1977-09-13 American Cyanamid Company Coating of cadmium stannate films onto plastic substrates
US4349425A (en) * 1977-09-09 1982-09-14 Hitachi, Ltd. Transparent conductive films and methods of producing same
US4532372A (en) * 1983-12-23 1985-07-30 Energy Conversion Devices, Inc. Barrier layer for photovoltaic devices
US5922142A (en) * 1996-11-07 1999-07-13 Midwest Research Institute Photovoltaic devices comprising cadmium stannate transparent conducting films and method for making
US6169246B1 (en) * 1998-09-08 2001-01-02 Midwest Research Institute Photovoltaic devices comprising zinc stannate buffer layer and method for making
US6423565B1 (en) * 2000-05-30 2002-07-23 Kurt L. Barth Apparatus and processes for the massproduction of photovotaic modules
US6784361B2 (en) * 2000-09-20 2004-08-31 Bp Corporation North America Inc. Amorphous silicon photovoltaic devices
CN1289709C (zh) * 2001-08-13 2006-12-13 贝卡尔特股份有限公司 用于制造溅射靶的方法
US20050279630A1 (en) * 2004-06-16 2005-12-22 Dynamic Machine Works, Inc. Tubular sputtering targets and methods of flowforming the same
JP2006261057A (ja) * 2005-03-18 2006-09-28 Fuji Photo Film Co Ltd 有機電界発光素子
US7652223B2 (en) * 2005-06-13 2010-01-26 Applied Materials, Inc. Electron beam welding of sputtering target tiles
US20080023059A1 (en) * 2006-07-25 2008-01-31 Basol Bulent M Tandem solar cell structures and methods of manufacturing same
US20080053519A1 (en) * 2006-08-30 2008-03-06 Miasole Laminated photovoltaic cell
WO2008128211A1 (en) * 2007-04-13 2008-10-23 Ziawatt Solar, Llc Layers that impede diffusion of metals in group vi element-containing materials
FR2932009B1 (fr) * 2008-06-02 2010-09-17 Saint Gobain Cellule photovoltaique et substrat de cellule photovoltaique

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6537845B1 (en) * 2001-08-30 2003-03-25 Mccandless Brian E. Chemical surface deposition of ultra-thin semiconductors
US20050009228A1 (en) * 2001-12-13 2005-01-13 Xuanzhi Wu Semiconductor device with higher oxygen (02) concentration within window layers and method for making
US20080210303A1 (en) * 2006-11-02 2008-09-04 Guardian Industries Corp. Front electrode for use in photovoltaic device and method of making same

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102959120A (zh) * 2010-06-30 2013-03-06 第一太阳能有限公司 锡酸钙溅射靶
CN102959120B9 (zh) * 2010-06-30 2018-08-21 第一太阳能有限公司 锡酸镉溅射靶

Also Published As

Publication number Publication date
MX2011012333A (es) 2011-12-08
EP2433308A4 (en) 2014-07-02
TW201101514A (en) 2011-01-01
EP2433308A1 (en) 2012-03-28
US20100288355A1 (en) 2010-11-18
WO2010135118A1 (en) 2010-11-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102576743A (zh) 具有扩散阻挡层和隔离层的锡酸镉tco结构
CN102804391A (zh) 用于锡酸镉透明导电氧化物的氮化硅扩散阻挡层
US20100300519A1 (en) Photovoltaic cell front face substrate and use of a substrate for a photovoltaic cell front face
EP2122689A2 (en) Buffer layer for front electrode structure in photovoltaic device or the like
CN102206801B (zh) 基于碲化镉的薄膜光伏器件所用的导电透明氧化物膜层的形成方法
US20100319775A1 (en) Method and Apparatus for Annealing a Deposited Cadmium Stannate Layer
JP2011512665A (ja) 光起電力セルおよび光起電力セル基板
US20120048364A1 (en) Front side substrate of photovoltaic panel, photovoltaic panel and use of a substrate for a front side of a photovoltaic panel
WO2011025715A1 (en) Doped transparent conductive oxide
TWI442582B (zh) 用於太陽能電池的氧化鎘鋅緩衝層
WO2010059560A1 (en) Photovoltaic devices including heterojunctions
WO2011084775A1 (en) Photovoltaic device with buffer layer
US11031514B2 (en) Solar cell with selectively doped conductive oxide layer and method of making the same
US8476105B2 (en) Method of making a transparent conductive oxide layer and a photovoltaic device
CN102208485B (zh) 基于碲化镉的薄膜光伏器件所用的导电透明氧化物膜层的形成方法
CN102208484B (zh) 基于碲化镉的薄膜光伏器件所用的导电透明氧化物膜层的形成方法
US20130319523A1 (en) Conductive transparent glass substrate for photovoltaic cell
US20110088774A1 (en) Photovoltaic cell and photovoltaic cell substrate
CN103180962A (zh) 具有氧化物层的光伏装置
CN102959120B (zh) 锡酸钙溅射靶
Basol et al. Studies on substrates and contacts for CIS films and devices
CN102569064B (zh) 制作透明传导氧化层和光伏器件的方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20121128