CN104916716A - 用于光伏器件的吸收层及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种光伏器件，包括：衬底、设置在衬底之上的背面接触层、以及设置在背面接触层之上的吸收层。该吸收层包括分别位于不同水平位置的至少两个区域。在吸收层的相应深度处，每个相应的区域分别具有不同的成分浓度分布。本发明也提供了用于光伏器件的吸收层及其制造方法。

Description

用于光伏器件的吸收层及其制造方法
技术领域
本发明总体涉及光伏器件领域，更具体地，涉及用于光伏器件的吸收层及其制造方法。
背景技术
本发明总体涉及光伏器件，更具体地，涉及光伏器件和制造该光伏器件的方法。
光伏器件(也称作太阳能电池)吸收太阳光，并且将光能转换成电能。因此，不断地改进光伏器件及其制造方法以在具有更薄设计的情况下提供更高的转化效率。
薄膜太阳能电池是基于沉积在衬底上的光伏材料的一层或多层薄膜。光伏材料的膜厚介于若干纳米至数十微米的范围内。这种光伏材料的实例包括碲化镉(CdTe)、铜铟镓硒化物(CIGS)和非晶硅(α-Si)。这些材料用作光吸收件。光伏器件还可以包括诸如缓冲层、背面接触层和正面接触层的其他薄膜。
发明内容
为解决现有技术中的问题，本发明提供了一种光伏器件，包括：衬底；背面接触层，设置在所述衬底之上；以及吸收层，设置在所述背面接触层之上，其中，所述吸收层包括分别位于不同水平位置的至少两个区域，并且在所述吸收层的相应的深度处每个相应的区域分别具有不同的成分浓度分布。
在上述光伏器件中，其中，所述吸收层包括Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ2化合物，所述Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ2化合物包括Ⅰ族元素、Ⅲ族元素和Ⅵ族元素。
在上述光伏器件中，其中，所述吸收层包括Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ2化合物，所述Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ2化合物包括Ⅰ族元素、Ⅲ族元素和Ⅵ族元素；所述吸收层中的所述Ⅰ族元素是Cu；所述吸收层中的所述Ⅲ族元素选自由Al、Ga、In和Tl组成的组；以及所述吸收层中的所述Ⅵ族元素选自由S和Se组成的组。
在上述光伏器件中，其中，所述成分浓度分布是GGI比率，所述GGI比率限定为在所述吸收层的相应深度处的镓(Ga)与镓和铟(Ga+In)的总量的原子比率。
在上述光伏器件中，其中，所述成分浓度分布是GGI比率，所述GGI比率限定为在所述吸收层的相应深度处的镓(Ga)与镓和铟(Ga+In)的总量的原子；所述吸收层包括区域A和区域B，区域B是连续相，并且区域A是与所述吸收层垂直对准的分散相。
在上述光伏器件中，其中，所述成分浓度分布是GGI比率，所述GGI比率限定为在所述吸收层的相应深度处的镓(Ga)与镓和铟(Ga+In)的总量的原子；所述吸收层包括区域A和区域B，区域B是连续相，并且区域A是与所述吸收层垂直对准的分散相；各个所述区域A的形状选自由圆柱体和多边形柱体组成的组。
在上述光伏器件中，其中，所述成分浓度分布是GGI比率，所述GGI比率限定为在所述吸收层的相应深度处的镓(Ga)与镓和铟(Ga+In)的总量的原子；所述吸收层包括区域A和区域B，区域B是连续相，并且区域A是与所述吸收层垂直对准的分散相；所述区域B在所述吸收层中的第一深度处的GGI比率大于所述区域A在所述第一深度处的GGI比率。
在上述光伏器件中，其中，所述成分浓度分布是GGI比率，所述GGI比率限定为在所述吸收层的相应深度处的镓(Ga)与镓和铟(Ga+In)的总量的原子；所述吸收层包括区域A和区域B，区域B是连续相，并且区域A是与所述吸收层垂直对准的分散相；在从所述吸收层的顶面延伸至所述吸收层的底面的整个体积中，所述区域A的GGI比率在从0至0.6的范围内，并且所述区域B的GGI比率在从0.01至0.8的范围内。
在上述光伏器件中，进一步包括：缓冲层，设置在所述吸收层上方；以及正面透明层，设置在所述缓冲层上方。
根据本发明的另一个方面，提供了一种形成光伏器件的吸收层的方法，包括：在衬底之上形成金属前体层；在所述金属前体层之上放置掩模，所述掩模具有图案化结构，所述图案化结构限定了从所述掩模中穿透的多个孔；以及将含硒前体沉积到所述金属前体层上。
在上述方法中，其中，所述金属前体包括选自由Ⅰ族元素和Ⅲ族元素组成的组中的材料；所述吸收层中的所述Ⅰ族元素是Cu，以及所述吸收层中的所述Ⅲ族元素选自由Al、Ga、In和Tl组成的组。
在上述方法中，其中，位于所述掩模上的所述多个孔的每一个的形状均选自由圆形和多边形组成的组。
在上述方法中，其中，位于所述掩模上的所述多个孔的每一个的面积都在从1平方微米至1000平方微米的范围内；以及所述多个孔的两个邻近孔彼此之间的距离在从1微米至1000微米的范围内。
在上述方法中，进一步包括：去除所述掩模；在从200℃至800℃的温度范围内，在惰性气体中对所述光伏器件进行退火；以及在从200℃至600℃的温度范围内，将含硫前体沉积到所述金属前体层上。
在上述方法中，进一步包括：去除所述掩模；在从200℃至800℃的温度范围内，在惰性气体中对所述光伏器件进行退火；以及在从200℃至600℃的温度范围内，将含硫前体沉积到所述金属前体层上；在从350℃至450℃的温度范围内，将所述含硒前体沉积到所述金属前体层上；在从500℃至600℃的温度范围内，在惰性气体中对所述光伏器件进行退火；以及在从450℃至550℃的温度范围内，将所述含硫前体沉积到所述金属前体层上。
根据本发明的又一个方面，提供了一种制造光伏器件的方法，包括：在衬底之上形成背面接触层；在所述背面接触层之上形成吸收层，其中，形成所述吸收层的步骤包括：在所述衬底之上形成金属前体层；在所述金属前体层之上放置掩模，所述掩模具有图案化结构，所述图案化结构限定了从所述掩模中穿透的多个孔；以及将含硒前体沉积到所述金属前体层上。
在上述方法中，其中，位于所述掩模上的所述多个孔的每一个的形状均选自由圆形和多边形组成的组。
在上述方法中，其中，所述金属前体包括选自由Ⅰ族元素和Ⅲ族元素组成的组中的材料；所述吸收层中的所述Ⅰ族元素是Cu，以及所述吸收层中的所述Ⅲ族元素选自由Al、Ga、In和Tl组成的组。
在上述方法中，其中，形成所述吸收层的步骤进一步包括：去除所述掩模；在从200℃至800℃的温度范围内，在惰性气体中对所述光伏器件进行退火；以及在从200℃至600℃的温度范围内，将含硫前体沉积到所述金属前体层上。
在上述方法中，进一步包括：在所述吸收层上方形成缓冲层；以及在所述缓冲层上方形成正面接触层。
附图说明
当结合附图进行阅读时，通过以下详细描述可以更好地理解本发明的各个方面。应该强调的是，根据工业中的标准实践，各个部件未按比率绘出。事实上，为了清楚的讨论，各个部件的尺寸可以任意地增大或缩小。在整个说明书和附图中，相似的参考标号代表相似的部件。
图1A和图1B是根据一些实施例的示例性光伏器件的一部分在制造期间的截面图。
图2A是根据一些实施例的示出了制造示例性光伏器件的方法的流程图。
图2B是根据一些实施例的示出了形成吸收层的方法的流程图。
图3根据一些实施例示出了用于形成吸收层的示例性工艺，该工艺包括掩蔽金属前体层的步骤，然后进行硒化步骤以及随后的退火步骤和硫化步骤。
图4A至图4E是根据一些实施例的通过图2B或图3的方法制造的示例性光伏器件的一部分的截面图。
图5A至图5C是根据一些实施例的在形成吸收层的工艺期间将示例性掩模放置在金属前体层之上的平面图。
图6A是根据一些实施例的具有两个区域(区域A和区域B)的示例性吸收层的平面图。
图6B是图6A的示例性吸收层中的区域(区域A和区域B)的截面图。
图7根据一些实施例示出了由GGI比率表示的整个吸收层的区域A和区域B中的镓的示例性分布。
具体实施方式
以下公开内容提供了用于实施本发明的不同特征的许多不同的实施例或实例。以下描述部件和布置的具体实例以简化本发明。当然，这仅仅是实例，并不旨在限制本发明。例如，在以下描述中，第一部件形成在第二部件上方或者上可以包括第一部件和第二部件以直接接触的方式形成的实施例，还可以包括在第一部件和第二部件之间可以形成额外的部件，从而使得第一部件和第二部件不直接接触的实施例。此外，本发明可以在各个实例中重复参考标号和/或字符。这种重复是为了简化和清楚的目的，而且其本身没有规定所论述的各个实施例和/或结构之间的关系。
此外，在本文中可以使用诸如“在…下面”、“在…下方”、“下”、“在…之上”、“上”等的空间相对位置术语以便于在说明书中描述如附图所示的一个元件或部件与另一个(或另一些)元件或部件的关系。除了图中示出的方位外，这些空间相对位置术语旨在包括器件在使用或操作中的不同方位。装置可以以其他方式定向(旋转90度或在其他方位上)，并因此对本文中使用的空间相对位置描述符可以进行同样的解释。
在薄膜光伏器件中，在衬底上方沉积背面接触层。在背面接触层上方沉积吸收层。在吸收层之上设置包括合适的缓冲材料的缓冲层。均包括半导体材料的缓冲层和吸收层提供p-n结或n-p结。当吸收层吸收太阳光时，在p-n结或n-p结处可以产生电流。
诸如铜铟镓硒化物和/或铜铟镓硫化物(CIGS)的“Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ2”化合物可以用作薄膜太阳能电池中的吸收层。CIGS薄膜太阳能电池已经取得了极好的转化效率。
除非另有明确说明，否则本发明中引用的衬底的“正面”应当包括将要在其上沉积吸收层的一侧。下文引用的衬底的“背面”应当包括与吸收层相对的衬底的另一侧。引用的“衬底”将包括单独的衬底或在其上具有背面接触层的衬底，例如，涂覆金属的玻璃衬底。当衬底是涂覆金属的玻璃时，“背面”是玻璃层，而“正面”是沉积在玻璃层上方以作为背面接触层的金属层。
除非另有明确说明，否则在本发明中引用的“Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ2化合物”将包括选自Ⅰ族元素、Ⅲ族元素的、它们的合金或它们的任何组合中的材料。Ⅰ族元素可以是Cu或Ag。Ⅲ族元素可以选自Al、Ga、In或Tl。Ⅵ族元素可以是硫或硒(Se)。在本发明中，Ⅰ族、Ⅲ族和Ⅵ族分别是指“传统的”元素周期表中的IB族、ⅢA族和ⅥA族。基于由国际理论与应用化学联合会(IUPAC)推荐的现代编号系统，Ⅰ族、Ⅲ族和Ⅵ族分别是指11族、13族和16族。
除非另有明确说明，否则本文中引用的“CIS”将包括包含Ⅰ族元素(诸如铜)、Ⅲ族元素和Ⅵ族元素的材料。Ⅲ族元素可以选自Al、Ga、In或Tl。Ⅵ族元素可以是硫或硒(Se)。“CIS基”吸收层是包括CIS材料的吸收件。CIS的实例包括但不限于CuInSe2、Cu(InGa)Se2、CuInS2、Cu(InGa)S2、Cu(InGa)(Se,S)2和它们的任何组合。
除非另有明确说明，否则本发明中引用的“CIGS”将包括包含铜铟镓硫化物和/或铜铟镓硒化物的材料，例如，铜铟镓硒化物、铜铟镓硫化物、和铜铟镓硫化物/硒化物。硒化物材料可以包括硫化物，或者可以使用硫化物完全替代硒化物。
除非另有明确说明，否则本发明中引用的“GGI比率”将包括吸收层中Ga与Ga和In的总量的原子比率或摩尔比率(即，Ga/(Ga+In))。GGI比率的增加导致了“CIS基”的吸收件的带隙和导带最小能级(Ec)的增加。
在一些实施例中，吸收层包括诸如“CIS基”化合物的“Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ2化合物”。这种吸收层包括成分(例如，GGI比率)在整个吸收层上的均匀分布或一维分布。然而，生成的吸收层和随后形成的缓冲层可以在界面处形成具有缺陷的异质结。由于缺陷引起的电荷复合导致了量子效率的下降。
本发明提供了用于制造光伏器件的方法，并且生成的光伏器件包括其中具有三维(3D)成分分布(例如，不同GGI比率的3D分布)的吸收层。3D成分分布导致耗尽区中复合损耗的降低和复合电流(J0)的改进。这种3D成分分布还提供了用于少量载流子的三维运输路径，并且增大了对少量载流子的收集。这些改进导致了生成的光伏器件的性能的改进，诸如增大了开路电压(Voc)和填充因数(FF)。
在图1A至图1B和图4A至图4E中，相似的部件由相似的参考标号表示，且为了简洁，将不再重复前文参考之前的附图所提供的对结构的描述。参考图1A和图1B中描述的示例性结构在图2A至图2B和图3中描述了方法。图1A和图1B示出了在制造工艺中的两个不同阶段的太阳能电池。如图1A所示，在衬底102上方形成背面接触层104。如图1B所示，在背面接触层104之上形成吸收层106。
图2A根据一些实施例示出了制造示例性光伏器件100的示例性方法200。图2B和图3在一些实施例中示出了包括使用掩模的形成吸收层106的示例性方法210。生成的吸收层106具有3D成分分布(例如，GGI比率)。参考图4A至图4E中描绘的示例性结构，在图2B和图3中描述了方法210。在图5A和图5C中描绘了所使用的示例性掩模。图6A至图6B根据一些实施例示出了生成的吸收层106的结构。
在图2A的步骤202中，在衬底102之上形成背面接触层104。在图1A中示出了生成的部分光伏器件100的结构。
在薄膜光伏器件中，衬底102和背面接触层104由任何适合于这些层的材料制成。适合用于衬底102的材料的实例包括但不限于玻璃(诸如钠钙玻璃)、聚合物(例如，聚酰亚胺)膜和金属箔(诸如不锈钢)。在一些实施例中，衬底102的膜厚在任何合适的范围内，例如，在0.1mm到5mm的范围内。
在一些实施例中，衬底102可以包括两层或多层。例如，衬底102可以包括第一层101(未示出)以及第二层103(未示出)，第一层101包含玻璃，第二层103设置在第一层上方并且包含可以用于阻止玻璃中钠的可能的扩散的二氧化硅。在一些实施例中，层101包括钠钙玻璃或其他玻璃，其可以承受在高于600℃的温度下的工艺。在一些实施例中，层103包含具有分子式SiOx的氧化硅，其中，x在从0.3至2的范围内。
用于背面接触层104的合适材料的实例包括但不限于钼(Mo)、铜、镍或任何其他金属或导电材料。可以基于薄膜光伏器件的类型选择背面接触层104。例如，在一些实施例中，背面接触层104是Mo。背面接触层104的厚度为纳米级或微米级，例如，在从100nm至20μm的范围内。在一些实施例中，背面接触层104的厚度是在从200nm至10μm的范围内。还可以蚀刻背面接触层104以形成图案。
在图2A的步骤204中，在背面接触层104和衬底102之上形成包括吸收材料的吸收层106。在图1B中示出了生成的光伏器件100的结构。
吸收层106可以是p型或n型半导体材料。适合于吸收层106的材料的实例包括但不限于铜铟镓硒化物(CIGS)、碲化镉(CdTe)和非晶硅(α-Si)。在一些实施例中，吸收层106包括Ⅰ族元素(例如，Cu或Ag)。在一些实施例中，吸收层106包括Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ2化合物，诸如包括铜的CIS基化合物，诸如CuInSe2、Cu(InGa)Se2、CuInS2、Cu(InGa)S2、Cu(InGa)(Se,S)2和它们的任意组合。例如，吸收层106可以包括黄铜矿族(例如，CIGS)材料。在一些实施例中，吸收层106是包括铜、铟、镓和硒(诸如CuInxGa(1-x)Se2，其中x在从0至1的范围内)的半导体。也可以用硫替代硒。在一些实施例中，吸收层106是p型半导体。吸收层106的厚度为纳米级或微米级，例如，0.5μm至10μm。在一些实施例中，吸收层106的厚度在500nm至2μm的范围内。
可以根据诸如溅射、化学汽相沉积、印刷、电沉积等的方法形成吸收层106。在一些实施例中，通过蒸发物理汽相沉积(PVD)来沉积硒。
在步骤204中，可以使用各种不同的工艺形成吸收层106。为了示出的目的，下文描述了一个示例性方法210。
图2B和图3根据一些实施例示出了形成吸收层106的示例性方法210，该方法包括将掩模113放置在金属前体层105之上，随后进行硒化步骤、退火步骤和硫化步骤。方法210可以包括步骤212、213、214、216和218。
如图4A所示，在图2B的步骤212中，在衬底102之上形成金属前体层105。金属前体层105可以包括选自由诸如Cu和Ag的Ⅰ族元素组成的组中的至少一种材料。在一些实施例中，金属前体层105中的Ⅰ族元素只包含Cu。金属前体层105还可以包含Ⅲ族元素，诸如Al、Ga、In、Tl和它们的任何合金或组合。在一些实施例中，金属前体层105可以包含硒(Se)。
可以使用任何合适的方法形成金属前体层105。例如，在真空室中，可以通过溅射从至少一种溅射源形成金属前体。例如，溅射源可以是配置为沉积用于吸收层的各种成分的磁控管、离子束源、RF发生器或任何合适的溅射源。每个溅射源可以包括至少一个溅射目标。可以使用诸如氩的合适的溅射气体。其他可能的溅射气体包括氪、氙、氖和类似的惰性气体。
在一些实施例中，可以使用两种以上的溅射源形成金属前体。例如，可以使用第一溅射源沉积用于吸收层的第一成分的原子(例如，Cu、或Cu和Ga)。可以使用第二溅射源沉积第二成分的原子(例如，In)。各成分可以共沉积或以预定的比率沉积在不同的层。
在步骤212中，金属前体层105可以在一层或两层中。例如，可以将包括Ⅰ族和Ⅲ族元素的所有元素一起共沉积。在一些实施例中，可以形成两层或三层。例如，首先以任何合适的原子比率(例如，Cu/Ga在从70:30至60:40的范围内)沉积包括Cu和Ga的底层。然后以不同的原子比率(例如，Cu/Ga在从85:15至75:25的范围内)形成包括Cu和Ga的第二层。随后可以沉积包括铟(In)的顶层。每层均可以为任意厚度，例如，在从100nm至900nm的范围内。在一些实施例中，在步骤212的过程中，可以沉积特定量的硒。例如，当沉积Ⅰ族元素和Ⅲ族元素时，可以形成任意厚度(例如，100nm至200nm)的硒薄层作为中间层。
在一些实施例中，在溅射工艺期间，可以用诸如钠(Na)或钾(K)的碱性元素掺杂铟。用钠掺杂的铟溅射目标可以避免或最小化太阳能电池中的碱性硅酸盐层。
如图4B和图4C所示，在图2B的步骤213中，在金属前体层105之上放置掩模107。
在一些实施例中，掩模107具有图案化结构以限定从中穿透的多个孔109。可以由能够耐受高温和化学物质的任何合适的材料制成掩模107。掩模107上的每个孔109为任意的形状或尺寸，例如，圆形、椭圆形、卵圆、多边形(例如，三角形、四边形、矩形、正方形、六边形、八边形)或它们的任意组合。图5A至图5C根据一些实施例示出了示例性掩模107-1、107-2和107-3。如图5A至图5C中所示，示例性孔109的形状可以是圆形109-1、正方形109-2或109-3、或任何其他形状或组合，示例性孔109可以以不同的方向定向并在不同的阵列中排列。
每个孔109可以是合适的尺寸或面积。例如，在一些实施例中，多个孔109的每一个的面积可以在从1平方微米到1000平方微米的范围内。在一些实施例中，两个邻近的孔109彼此之间的距离可以在从1微米至1000微米的范围内。
如图4C所示，在图2B的步骤214中，例如，在温度(图3中的T1)介于从200℃至800℃的范围内的条件下，将含硒前体沉积到金属前体层105上。在一些实施例中，温度介于从350℃至450℃的范围内。用于沉积含硒前体的持续时间(图3中的t1)可以在从0.1分钟至300分钟的范围内。在一些实施例中，含硒前体可以包括硒化氢或硒元素蒸汽。
如图4C所示，当实施步骤214时，将掩模107保持在金属前体层105上方。硒化选择性地发生在通过掩模107上的孔109暴露的区域中。在硒化之后金属前体层105变成金属前体层105-2。
在步骤215中，去除掩模107。在图4D中示出了生成的结构。
在步骤216中，例如，在惰性气体(例如，N2、Ar或它们的任意组合)中且在温度(图3中的T2)介于从200℃至800℃的范围内，对光伏器件进行退火。在一些实施例中，温度介于从500℃至600℃的范围内。用于退火的持续时间(图3中的t2)可以是在从0.1分钟至300分钟的范围内。在图4D中也示出了生成的结构。
在图2B的步骤218中，在对光伏器件进行退火的步骤之后，例如，在温度(图3中的T3)介于从200℃至600℃的范围内，将含硫前体沉积到金属前体层105-2上。在一些实施例中，温度在从450℃至550℃的范围内。用于沉积含硫前体的持续时间(图3中的t3)可以在从0.1分钟至300分钟的范围内。含硫前体的实例包括但不限于硫化氢或硫元素蒸汽。在图4E中示出了步骤218。对金属前体层105-2的硫化(步骤218)提供了吸收层106。
在一些实施例中，如图3所示，温度T1和T3比温度T2低。如图3所示，温度T1也可以比温度T3低。
用于形成吸收层106的示例性方法(诸如方法210)提供了包括吸收层106的光伏器件100，吸收层106具有至少两个区域。光伏器件100包括衬底102、设置在衬底102之上的背面接触层104和设置在背面接触层104之上的吸收层106。
吸收层106包括分别位于不同水平位置的至少两个区域。在吸收层106的相应深度处，每个相应区域分别具有不同的成分浓度分布。在一些实施例中，吸收层106包括Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ2化合物，Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ2化合物包括Ⅰ族元素、Ⅲ族元素和Ⅵ族元素。在一些实施例中，吸收层106中的Ⅰ族元素可以是Cu(或Ag)。吸收层中的Ⅲ族元素可以包括Al、Ga、In、Tl或它们的组合。Ⅵ族元素可以是S、Se或它们的组合。
在一些实施例中，成分的浓度分布是GGI比率，GGI比率限定为在吸收层的相应深度处镓(Ga)与镓和铟的总量(Ga+In)的原子比率。如图6A(平面图)所示，在一些实施例中，吸收层106包括区域A和区域B。区域B是连续相，而区域A是与吸收层垂直对准的分散相。相应的区域A可以具有诸如圆柱体、多边形柱体或它们的组合的形状。例如，相应的区域A的形状可以选自圆柱体、立方体、长方体、三角柱或任何其他正多边形柱体。区域A的尺寸与所描述的掩模107中的相应的孔109的尺寸相同或基本相等。
如图6B(截面图)所示，在一些实施例中，区域B在吸收层106中的第一深度(即，厚度t)处具有的GGI比率(即，GB(t))大于区域A在第一深度(t)处的GGI比率(即，GA(t))。变量t是在吸收层106的顶面(即，在吸收层106和将要形成的缓冲层108之间的界面)和特定深度(t)之间的距离。在一些实施例中，在从吸收层106的顶面(即，t＝0)延伸至吸收层106的底面(即，t＝T)的整个体积中，区域A的GGI比率(GA(t))在从0至0.6的范围内，而区域B的GGI比率在从0.01至0.8的范围内。在图6B中，T是吸收层106的总厚度。在区域A或区域B中，GGI比率(即，Ga/(Ga+In)的原子比率)从吸收层106的顶面至底面增大。GA(t)在从0至0.6的范围内。当t2>t1时，GA(t2)>GA(t1)，其中t在从0至T的范围内。类似地，GB(t)在从0至0.8的范围内。当t2>t1时，GB(t2)>GB(t1)，其中t在从0至T的范围内。在一些实施例中，在相同厚度(t)处，区域B和区域A之间的GGI比率的差值等于或大于0.01，即，GB(t)–GA(t)≥1。图7示出了由GGI比率表示的吸收层106的整个水平面的区域A和区域B中的镓的示例性分布。铟(In)与Ga和In的总量的原子比率等于1减去相应的GGI比率。可以通过合适的仪器分析工具(诸如X射线光谱仪(EDS或EDX))测量Ga或In的含量。Se和S可以以任何合适的比率存在于区域A和区域B中。
光伏器件100还可以包括设置在吸收层106上方的缓冲层108。光伏器件100还可以包括设置在缓冲层108之上的正面透明层110和设置在正面接触层110之上的抗反射层116。
再次参考图2A，在步骤206中，在吸收层106上方形成包括缓冲材料的缓冲层108(未示出)。在一些实施例中，缓冲材料的实例包括但不限于ZnS、CdS、CdSe、ZnO、ZnSe、ZnIn2Se4、CuGaS2、In2S3、MgO和Zn0.8Mg0.2O。在一些实施例中，这种缓冲材料可以是n型半导体，并且吸收层106包括p型CIGS。在一些实施例中，缓冲层108的厚度为纳米级，例如，在从5nm至100nm的范围内。
通过诸如溅射、化学汽相沉积、和溶液中的水热反应或化学浴沉积(CBD)的合适的工艺来实现缓冲层108的形成。例如，可以在80℃的温度下，在包括ZnSO4、氨和硫脲的水溶液中形成包括ZnS的缓冲层108。在一些实施例中，合适的溶液包括0.16M的ZnSO4、7.5M的氨和0.6M的硫脲。
在步骤208中，在缓冲层108上方形成正面接触层或正面透明层110(未示出)。在一些实施例中，作为“窗口层”的一部分，正面透明层110还可以包括两层，例如，包括本征ZnO(i-ZnO)层和正面接触层，正面接触层包括透明导电氧化物(TCO)或任何其他的透明导电涂层。在一些实施例中，使用未掺杂的i-ZnO以防止光伏器件100中短路。在薄膜太阳能电池中，吸收层106的膜厚可以在若干纳米至数十微米的范围内。如果由于薄膜中的缺陷，使正面接触层110和背面接触层104意外连接，则将产生不期望的短路(分路)。这种现象降低了光伏器件的性能，并且可导致器件在规范内的操作失败。由于分路产生的功耗导致的效率损失可以高达100％。在一些实施例中，在正面接触层和背面接触层之间提供未掺杂的i-ZnO以防止短路，例如，在缓冲层108之上，在缓冲层108和正面接触层之间提供未掺杂的i-ZnO。具有高电阻的本征ZnO可以减弱分流并减少分路的形成。
在光伏(PV)器件中使用的正面接触层110具有双重功能：将光传送至吸收层，同时还用作正面接触件以将光生电荷传输走以形成输出电流。在一些实施例中，将透明导电氧化物(TCO)用作正面接触件。在一些其他实施例中，由透明导电涂层制成正面接触层，该透明导电涂层包括诸如金属纳米颗粒的纳米颗粒或诸如碳纳米管(CNT)的纳米管。期望透明导电层同时具有高导电率和高光学透射率以提高光伏效率。
用于正面接触层110的合适的材料的实例包括但不限于透明导电氧化物，诸如氧化铟锡(ITO)、氟掺杂的氧化锡(FTO)、铝掺杂的氧化锌(AZO)、镓掺杂的ZnO(GZO)、氧化铝和镓共掺杂的ZnO(AGZO)、硼掺杂的氧化锌(BZO)和它们的任意组合。合适的材料还可以是包括至少一种透明导电氧化物(TCO)和另一种导电材料(不会显著地降低正面接触层的导电率和光透明性)的复合材料。在一些实施例中，正面接触层的厚度在纳米级或微米级，例如，在从0.3nm至2.5μm的范围内。
在一些实施例中，还可以在正面透明层110上方形成抗反射层。用于抗反射层116的合适的材料的实例包括但不限于SiO2和MgF2。
本发明还提供了制造光伏器件100的方法。该方法包括在衬底102之上形成背面接触层104，在衬底102之上形成吸收层106，以及在如上所述的吸收层106上形成表面层107-2。
表1根据一些实施例示出了生成的一个示例性光伏器件100在性能上的显著提高。如图6A(平面图)所示，吸收层106包括区域A和区域B。区域B是连续相，而区域A是与吸收层106垂直对准的分散相。相应的区域A可以具有圆柱形。区域A在截面中具有1平方微米的面积。两个邻近的区域A彼此间隔2微米的距离。吸收层106的总厚度是1.5微米。如图6B所示，在区域A中，GGI比率(GA(t))在从0至0.6的范围内。在区域B中，GB(t)在从0.4至0.8的范围内。如表1所示，与包括具有一维成分分布(对照组)的吸收层的光伏器件相比，这种生成的光伏器件100的不同性能参数上具有显著的改进。相对于对照组(即，1x)的相应的性能参数，将每个性能参数归一化。例如，在本发明中，根据一些实施例，开路电压(Voc)增加了4％，短路电流(Jsc)降低了4％，并且填充因数(FF)和效率都提高了2.5％。复合电流J0降低了56％。
表1
本发明提供了制造光伏器件的方法，和生成的光伏器件。
该光伏器件包括衬底、设置在衬底之上的背面接触层和设置在背面接触层之上的吸收层。吸收层包括分别位于不同水平位置的至少两个区域。在吸收层的相应深度处，每个相应的区域分别具有不同的成分浓度分布。在一些实施例中，吸收层包括Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ2化合物，Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ2化合物包括Ⅰ族元素、Ⅲ族元素和Ⅵ族元素。在一些实施例中，吸收层中的Ⅰ族元素是Cu。吸收层中的Ⅲ族元素可以选自由Al、Ga、In和Tl组成的组。Ⅵ族元素可以选自由S和Se组成的组。
在一些实施例中，成分的浓度分布是GGI比率，GGI比率限定为在吸收层的相应深度处镓(Ga)与镓和铟的总量(Ga+In)的原子比率。在一些实施例中，吸收层包括区域A和区域B。区域B是连续相，而区域A是与吸收层垂直对准的分散相。相应的区域A的形状可以选自由圆柱体和多边形柱体组成的组。在一些实施例中，区域B在吸收层中的第一深度处的GGI比率大于区域A在第一深度处的GGI比率。在一些实施例中，在从吸收层的顶面延伸至吸收层的底面的整个体积中，区域A的GGI比率在0至0.6的范围内，区域B的GGI比率在从0.01至0.8的范围内。
在一些实施例中，光伏器件还包括设置在吸收层上方的缓冲层和设置在缓冲层上方的正面透明层。
在另一方面中，本发明提供了形成光伏器件的吸收层的方法。该方法包括以下步骤：在衬底之上形成金属前体层，在金属前体层之上放置掩模，以及将含硒前体沉积到金属前体层上。例如，在从200℃至800℃的温度范围内，将含硒前体沉积至金属前体层上。
在一些实施例中，金属前体包括选自由Ⅰ族元素和Ⅲ族元素组成的组中的材料。在一些实施例中，吸收层中的Ⅰ族元素是Cu。吸收层中的Ⅲ族元素选自由Al、Ga、In和Tl组成的组。
在一些实施例中，掩模具有图案化结构，该图案化结构限定了从掩模中穿透的多个孔。掩模上的多个孔的每一个的形状都是选自由圆形和多边形组成的组。掩模上的多个孔的每一个的面积都可以在从1平方微米至1000平方微米的范围内。在一些实施例中，多个孔的两个邻近的孔彼此之间的距离在从1微米至1000微米的范围内。
在一些实施例中，该方法还包括以下步骤：去除掩模，例如，在从200℃至800℃的温度范围内，在惰性气体中对光伏器件进行退火，以及例如在从200℃至600℃的温度范围内将含硫前体沉积到金属前体层上。在一些实施例中，在从350℃至450℃的温度范围内将含硒前体沉积到金属前体层上。在从500℃至600℃的温度范围内，在惰性气体中对光伏器件进行退火。在从450℃至550℃的温度范围内将含硫前体沉积到金属前体层上。
在另一方面中，本发明提供了一种制造光伏器件的方法。该方法包括：在衬底之上形成背面接触层，以及在背面接触层之上形成吸收层。形成吸收层的步骤包括以下步骤：在衬底之上形成金属前体层，在金属前体层之上放置掩模，以及将含硒前体沉积到金属前体层上。掩模具有图案化结构，该图案化结构限定了从掩模中穿透的多个孔。掩模上多个孔的每一个的形状都可以是选自由圆形和多边形组成的组。在一些实施例中，金属前体包括选自由Ⅰ族元素和Ⅲ族元素组成的组中的材料。例如，在一些实施例中，吸收层中的Ⅰ族元素是Cu。吸收层中的Ⅲ族元素选自由Al、Ga、In和Tl组成的组。例如，在从200℃至800℃的温度范围内将含硒前体沉积到金属前体层上。
在一些实施例中，形成吸收层的步骤还包括以下步骤：去除掩模，在例如从200℃至800℃的温度范围内，在惰性气体中对光伏器件进行退火，以及在例如从200℃至600℃的温度范围内将含硫前体沉积到金属前体层上。
形成光伏器件的方法还包括：在吸收层上方形成缓冲层，以及在缓冲层上方形成正面接触层。
上面概述了多个实施例的特征，使得本领域普通技术人员可以更好地理解本发明的各个方面。本领域普通技术人员应该理解，他们可以很容易地使用本发明作为基础来设计或修改用于与本文所介绍的实施例执行相同的目的和/或实现相同优点的其他工艺和结构。本领域普通技术人员还应该认识到，这种等效构造并不背离本发明的精神和范围，并且在不背离本发明的精神和范围的情况下，他们可以对本发明作出多种变化、替换以及改变。

Claims (10)

1.一种光伏器件，包括：
衬底；
背面接触层，设置在所述衬底之上；以及
吸收层，设置在所述背面接触层之上，
其中，所述吸收层包括分别位于不同水平位置的至少两个区域，并且在所述吸收层的相应的深度处每个相应的区域分别具有不同的成分浓度分布。
2.根据权利要求1所述的光伏器件，其中，
所述吸收层包括Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ2化合物，所述Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ2化合物包括Ⅰ族元素、Ⅲ族元素和Ⅵ族元素。
3.根据权利要求2所述的光伏器件，其中，
所述吸收层中的所述Ⅰ族元素是Cu；
所述吸收层中的所述Ⅲ族元素选自由Al、Ga、In和Tl组成的组；以及
所述吸收层中的所述Ⅵ族元素选自由S和Se组成的组。
4.根据权利要求1所述的光伏器件，其中，
所述成分浓度分布是GGI比率，所述GGI比率限定为在所述吸收层的相应深度处的镓(Ga)与镓和铟(Ga+In)的总量的原子比率。
5.根据权利要求4所述的光伏器件，其中，
所述吸收层包括区域A和区域B，区域B是连续相，并且区域A是与所述吸收层垂直对准的分散相。
6.根据权利要求5所述的光伏器件，其中,
各个所述区域A的形状选自由圆柱体和多边形柱体组成的组。
7.根据权利要求5所述的光伏器件，其中,
所述区域B在所述吸收层中的第一深度处的GGI比率大于所述区域A在所述第一深度处的GGI比率。
8.根据权利要求5所述的光伏器件，其中,
在从所述吸收层的顶面延伸至所述吸收层的底面的整个体积中，所述区域A的GGI比率在从0至0.6的范围内，并且所述区域B的GGI比率在从0.01至0.8的范围内。
9.一种形成光伏器件的吸收层的方法，包括：
在衬底之上形成金属前体层；
在所述金属前体层之上放置掩模，所述掩模具有图案化结构，所述图案化结构限定了从所述掩模中穿透的多个孔；以及
将含硒前体沉积到所述金属前体层上。
10.一种制造光伏器件的方法，包括：
在衬底之上形成背面接触层；
在所述背面接触层之上形成吸收层，其中，形成所述吸收层的步骤包括：
在所述衬底之上形成金属前体层；
在所述金属前体层之上放置掩模，所述掩模具有图案化结构，所述图案化结构限定了从所述掩模中穿透的多个孔；以及
将含硒前体沉积到所述金属前体层上。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108111784B (zh) * 2017-12-22 2020-06-26 成都先锋材料有限公司 一种生物活体影像监控系统

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009105130A (ja) * 2007-10-22 2009-05-14 Canon Inc 光起電力素子の製造方法
CN102318077A (zh) * 2009-09-29 2012-01-11 京瓷株式会社 光电转换装置
US20140042580A1 (en) * 2011-05-31 2014-02-13 Kyocera Corporation Photoelectric conversion device and method of manufacturing photoelectric conversion device

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6310281B1 (en) * 2000-03-16 2001-10-30 Global Solar Energy, Inc. Thin-film, flexible photovoltaic module
US7235736B1 (en) * 2006-03-18 2007-06-26 Solyndra, Inc. Monolithic integration of cylindrical solar cells
US20090014055A1 (en) * 2006-03-18 2009-01-15 Solyndra, Inc. Photovoltaic Modules Having a Filling Material
US8426722B2 (en) * 2006-10-24 2013-04-23 Zetta Research and Development LLC—AQT Series Semiconductor grain and oxide layer for photovoltaic cells
US9431562B2 (en) * 2014-01-21 2016-08-30 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Three dimensional compositional profile in CIS-based absorber layers of thin film solar cells

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009105130A (ja) * 2007-10-22 2009-05-14 Canon Inc 光起電力素子の製造方法
CN102318077A (zh) * 2009-09-29 2012-01-11 京瓷株式会社 光电转换装置
US20140042580A1 (en) * 2011-05-31 2014-02-13 Kyocera Corporation Photoelectric conversion device and method of manufacturing photoelectric conversion device

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