JP2019517739A - Agドープした光起電力デバイスおよび製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
効率=PMAX/PINCIDENT=(ISC・VOC・FF)/PINCIDENT 式2
PVデバイスおよび形成する方法
[0027]光起電力デバイスは一般に、支持体の上に配置された物質の複数の層を含む。重要な層には、光子エネルギーを電流に変換するための半導体の吸収体層、および発生した電流を集めてデバイスへ運ぶ(またはデバイスから運ぶ)フロント接点とバック接点が含まれる。典型的には、pn接合が吸収体層の中に形成されるか(ホモ接合)、あるいは吸収体層と追加の別の層との間に形成され(ヘテロ接合)、その追加の別の層は通常、窓層と呼ばれるが、しかしそれは緩衝層(バッファ層)または界面層であってもよい。デバイスの性能を改良するために、多くのその他の層が任意に存在していてもよい。
[0042]バック接点125は吸収体層120と背後金属電極127の間の界面層である。バック接点125と背後金属電極127の組み合わせは包括的に、それらの層の間に区別をつけずに一般にバック接点と言うことができる。バック接点125は、テルル、セレン、金、タングステン、タンタル、チタン、パラジウム、ニッケル、銀、カルシウム、鉛、水銀、黒鉛、その他同種類のものを含めたいずれかの物質から形成することができる。幾つかの態様において、バック接点125はCdyZn1−yTe:Dの形のテルル化亜鉛合金で形成することができ、ここでyは0から約0.6まで変化することができ、そしてDは任意のドーパントを表す。従って、この一般式は以下の典型例のバック接点化合物を含む:ZnTe、ZnTe:Cu、ZnTe:Ag、ZnTe:Au、CdyZn1−yTe:Cu、CdyZn1−yTe:Ag、CdyZn1−yTe:Au、ここでyは上で定義されている。幾つかの態様において、yは約0.3から約0.6までの範囲とすることができ、例えば、0.45から約0.55までである。幾つかのその他の態様において、バック接点は窒化インジウム、HgTe、Te、およびPbTe、あるいはいずれかのその他の適当な物質で形成してもよい。ドーパントD、およびそれらを用いることができる場合の濃度については後述する。
[0047]ドープしていないCdTeは、約1×1010/cm3のキャリア密度またはキャリア濃度を有する真性のものであるとみなされる。キャリア密度を増大させるために、および/または、層または領域をよりp型またはよりn型のものになるように変性するために、ドーパントを添加することができる。ドーパントDは、層を堆積する前に、堆積する間に、または堆積した後に添加することができ、電荷キャリアの密度を数桁まで増大させることができる。境界は厳密ではないけれども、電子受容体のキャリアが約1×1011/cm3ないし約1×1017/cm3の範囲で存在する場合、物質は一般にp型であるとみなされ、そして受容体のキャリア密度が約1×1017/cm3よりも大きい場合にp+型であるとみなされる。同様に、電子供与体のキャリアが約1×1011/cm3ないし約1×1017/cm3の範囲で存在する場合、物質はn型であるとみなされ、そして供与体のキャリア密度が約1×1017/cm3よりも大きい場合にn+型であるとみなされる。
[0055]実施例1
吸収体層における約2×1017/cm3のCuドーパントを伴う比較例のCdSeTe吸収体のPVデバイスを形成した。吸収体層の上にZnTe:Cu層を堆積させることによって銅を供給し、次いで、熱加工した。吸収体層における約2×1017/cm3のCuドーパントおよび約1.5×1016/cm3のAgドーパントを伴う実施例のCdSeTeのPVデバイスを形成した。硝酸銀の水溶液として約2ng/cm2の用量で銀を吸収体層に塗布し、そして層を焼鈍するとともに吸収体の中へAgを拡散させるために加熱した。図1および図4に示すように、ISCおよびVOCの値を得るために、比較例および実施例のPVデバイスの両者についてI-V掃引曲線を作成した。PMAX、PT、およびFFはこれらから計算され、そしてPMAXを図5において相対的な増大量としてプロットする。図5におけるゼロの基線は特定の厚さのデバイスについての自由裁量による基線であるが、比較例のデバイス(四角)を上回る実施例のデバイス(円)の相対的な改善がここでは反映されている。約161Wから約168WまでのPT=ISC・VOCの積(ワット、W)において、PMAXは、Agをドープしていないデバイスと比較してAgをドープしたデバイスにおける方が約1%から約5%まで高く、そしてより高いPT=ISC・VOCの積の領域においてより大きな改善を示す傾向にある。
ドーパントを含むスパッターしたバック接点によって供給されるドーパントを用いて、CdSeTe吸収体のPVデバイスを形成し、続いて熱加工を行った。吸収体層において約2×1017/cm3の見積もりの吸収体の濃度を生成させるためにバック接点のスパッターターゲットにおける1.0%のCuドーパントを用いて、比較例のPVデバイスを形成した。バック接点のスパッターターゲットにおける0.3%のAgドーパントを用いて、実施例のPVデバイスを形成した。最初の時期においてデバイスの変換効率を測定し、そして長期間の使用を模擬するために設計した促進された応力試験の後に再び変換効率を測定した。データを図6に示す。初期の測定時に、Agデバイス(約1/3の全ドーパントを用いたもの)の効率は、比較例のCuをドープしたデバイスよりも約6%高かった(図においては1.0の値に正規化されている)。さらに、それぞれを促進された応力試験に供した後、比較例のCuデバイスは15%よりも大きな効率の低下を示したが、Agをドープしたデバイスは約8%の低下しか示さなかった。特に、Agをドープしたデバイスの応力後の変換効率は、Cuをドープしたデバイスの初期の(応力をかけていないものの)効率の数%以内であった。
[発明の態様]
[1]
光子エネルギーを電流に変換する吸収体層を含む光起電力デバイスであって、
吸収体層はカドミウム、セレン、およびテルルを含むII-VI半導体物質を含み、そして
吸収体層は、2:1よりも大きな銅対銀の比率で銅と銀でドープされている、前記光起電力デバイス。
[2]
銅対銀の比率は5:1と40:1の間である、1に記載の光起電力デバイス。
[3]
吸収体層は5×10 16 /cm 3 と5×10 17 /cm 3 の間の濃度で銅でドープされている、1に記載の光起電力デバイス。
[4]
吸収体層は5×10 15 /cm 3 と2.5×10 17 /cm 3 の間の濃度で銀でドープされている、1に記載の光起電力デバイス。
[5]
吸収体層の上のバック接点を含み、バック接点はAgでドープされている、1に記載の光起電力デバイス。
[6]
バック接点はZnTeを含む、5に記載の光起電力デバイス。
[7]
光の入射側にあるフロント接点を含み、
吸収体層は、フロント接点の方を向いている第一の境界面とバック接点の方を向いている第二の境界面との間の厚さを有し、
セレンの濃度は、第一の境界面における最も高いレベルから第二の境界面における最も低いレベルまで吸収体層の厚さ全体に渡って変化する、5に記載の光起電力デバイス。
[8]
吸収体層はCdSe x Te 1−x の供給源から形成され、ここで、xは約1原子%から約40原子%までである、7に記載の光起電力デバイス。
[9]
xは第一の境界面において約10原子%から約40原子%までであり、そして第二の境界面において約0原子%から約20原子%までである、8に記載の光起電力デバイス。
[10]
光起電力デバイスをドープする方法であって、
フロント接点の上に吸収体層を形成すること、吸収体はII-VI半導体物質を含む、
吸収体層の上にバック接点を形成すること、バック接点は1ng/cm 2 と30ng/cm 2 の間のAgの用量でAg金属またはAg含有合金を含む、および
光起電力デバイスを熱加工し、それにより吸収体層の中へのAgの拡散をAgドーパントとして生じさせること、
を含む前記方法。
[11]
Agドーパントは吸収体層の中へ5×10 15 /cm 3 から2.5×10 17 /cm 3 までの濃度まで拡散される、10に記載の方法。
[12]
吸収体層をCuドーパントで5×10 16 /cm 3 から5×10 17 /cm 3 までの濃度までドープすることをさらに含む、10に記載の方法。
[13]
バック接点はCuをさらに含み、そしてCuはドーパントとして吸収体層の中へ拡散する、10に記載の方法。
[14]
吸収体層を堆積する工程の間に行うAg金属またはAg含有合金の一つ以上の層の蒸着によって追加のAgドーパントを吸収体層の中へ組み入れることを含む、10に記載の方法。
[15]
バック接点を形成する工程は、吸収体層の上にAgとCd y Zn 1−y Te(ここで、yは0から約0.6までである)の混合物を蒸着することをさらに含む、10に記載の方法。
[16]
yは約0.4から約0.6までである、15に記載の方法。
[17]
熱加工を行う前にAgドーパントはバック接点の中に約0.1%から約1.0%までの濃度で存在する、15に記載の方法。
[18]
II-VI半導体物質はカドミウム、セレン、およびテルルを含み、そして吸収体はある厚さを有するとともに、フロント接点の方を向いている隣接層を伴う第一の境界面およびバック接点の方を向いている隣接層を伴う第二の境界面を有する、10に記載の方法。
[19]
セレンの濃度は、第一の境界面における最も高いレベルから第二の境界面における最も低いレベルまで吸収体層の厚さ全体に渡って変化する、18に記載の方法。
[20]
光の入射側にあるフロント接点、バック接点および支持体を有する光起電力デバイスであって、
フロント接点とバック接点の間に形成された吸収体層を含み、吸収体層はある厚さを有するとともにフロント接点の方を向いている第一の境界面およびバック接点の方を向いている第二の境界面を有し、吸収体層はカドミウム、セレン、およびテルルを含むII-VI半導体物質を含み、
吸収体層はAgでドープされている、前記光起電力デバイス。
[21]
セレンの濃度は、第一の境界面における最も高いレベルから第二の境界面における最も低いレベルまで吸収体層の厚さ全体に渡って変化する、20に記載の光起電力デバイス。
[22]
吸収体層はCdSe x Te 1−x の供給源から形成され、ここで、xは約1原子%から約40原子%までである、20および21のいずれかに記載の光起電力デバイス。
[23]
xは第一の境界面において約10原子%から約40原子%までであり、そして第二の境界面において約0原子%から約20原子%までである、20から22のいずれかに記載の光起電力デバイス。
[24]
Agドーパントは吸収体の中に約5×10 15 原子/cm 3 から約2.5×10 17 原子/cm 3 までの濃度で存在する、20から23のいずれかに記載の光起電力デバイス。
[25]
Agドーパントに加えてCuドーパントをさらに含む、20から24のいずれかに記載の光起電力デバイス。
[26]
Cuドーパントは約5×10 16 原子/cm 3 から約5×10 17 原子/cm 3 までの濃度で存在する、20から25のいずれかに記載の光起電力デバイス。
[27]
光起電力デバイスは、Agドーパントの無い吸収体層を有する別の光起電力デバイスと比較して約160Wよりも大きなP T の値において曲線因子の増大を示す、20から25のいずれかに記載の光起電力デバイス。
[28]
同じP T において曲線因子の約1ないし約3パーセントのポイントの増大を示す、27に記載の光起電力デバイス。
[29]
約160Wないし約170WのP T の値において約1%ないし約4%のP MAX の値の増大を示す、27に記載の光起電力デバイス。
[30]
20から29のいずれかに記載の光起電力デバイスを形成する方法であって、
少なくとも前方と後方の領域を有する複数層の積み重ねとして吸収体層を堆積すること、前方の領域はCdSe、CdSSe、またはCdSe x Te 1−x (xは約10原子%から約40原子%までである)を含み、そして後方の領域はCdTe、またはCdSe x Te 1−x (xは約1原子%から約20原子%までである)を含む、
続いて、前方と後方の領域の層の混ざり合いが起こるのに十分な熱処理を行うこと、および
Agドーパントを吸収体層の中へ組み入れること、
を含む前記方法。
[31]
吸収体層の両方の領域をCdSe x Te 1−x の供給源から形成することを含み、ここで、xは前方の領域においてより高い値から後方の領域においてより低い値まで漸次変化する、30に記載の方法。
[32]
Agドーパントを吸収体の中に約5×10 15 /cm 3 から約2.5×10 17 /cm 3 までの濃度で組み入れることをさらに含む、30および31のいずれかに記載の方法。
[33]
Cuドーパントを吸収体の中に約5×10 16 /cm 3 から5×10 17 /cm 3 までの濃度で組み入れることをさらに含む、30から32のいずれかに記載の方法。
[34]
Agドーパントを吸収体層の中に組み入れる工程は、吸収体層を堆積する工程の間に行うAg金属またはAg含有合金の一つ以上の層の蒸着によって行われる、32および33のいずれかに記載の方法。
[35]
Agドーパントを吸収体層の中に組み入れる工程は、Ag金属またはAg含有合金を含むバック接点を形成し、続いてデバイスを熱加工し、それにより吸収体層の中へのAgの拡散を生じさせることによって行われる、32および33のいずれかに記載の方法。
[36]
Agドーパントを吸収体層の中に組み入れる工程は、AgとCd y Zn 1−y Te(ここで、yは0から約0.6までである)の混合物を吸収体層の上に形成されるバック接点として蒸着することによって行われる、32および33のいずれかに記載の方法。
[37]
yは約0.4から約0.6までである、36に記載の方法。
[38]
Agドーパントを吸収体層の中に組み入れる工程は、Ag塩を含む溶液を(i)第一の領域を堆積する前にデバイスに塗布すること、(ii)第二の領域を堆積した後であって、熱処理を行う前に塗布すること、または(iii)バック接点を形成する前に塗布すること、によって行われる、32および33のいずれかに記載の方法。
[39]
デバイスは、Agでドープされていない同様のII-VI半導体の吸収体を有するPVデバイスと比較して約160Wよりも大きなP T の値において曲線因子の増大を示す、30から38のいずれかに記載の方法。
[40]
デバイスは、同じP T において曲線因子の約1ないし約3パーセントのポイントの増大を示す、39に記載の方法。
[41]
デバイスは、約160Wないし約170WのP T の値において約1%ないし約4%のP MAX の値の増大を示す、40に記載の方法。
[42]
光の入射側にあるフロント接点、バック接点および支持体を有する光起電力デバイスであって、
フロント接点とバック接点の間に形成された吸収体層を含み、吸収体層はある厚さを有するとともにフロント接点の方を向いている第一の境界面およびバック接点の方を向いている第二の境界面を有し、吸収体層はカドミウム、セレン、およびテルルを含むII-VI半導体物質を含み、
吸収体層は約5×10 16 /cm 3 から5×10 17 /cm 3 までの濃度でCuでドープされていて、また吸収体層は約5×10 15 /cm 3 から約2.5×10 17 /cm 3 までの濃度でAgでドープされている、前記光起電力デバイス。
[43]
セレンの濃度は、第一の境界面における最も高いレベルから第二の境界面における最も低いレベルまで吸収体層の厚さ全体に渡って変化する、42に記載の光起電力デバイス。
[44]
吸収体層はCdSe x Te 1−x の供給源から形成され、ここで、xは約1原子%から約40原子%までである、43に記載の光起電力デバイス。
[45]
xは第一の境界面において約10原子%から約40原子%までであり、そして第二の境界面において約0原子%から約20原子%までである、44に記載の光起電力デバイス。
[46]
吸収体層におけるAgドーパントに対するCuドーパントの比率は約1から約50までである、42から45のいずれかに記載の光起電力デバイス。
[47]
吸収体層はCuおよびAgでドープされていて、それらのうちの少なくとも一つのドーパントは、ドーパント金属またはドーパント含有合金の一つ以上の層を含むバック接点の層を形成することによって付与される、42から46のいずれかに記載のデバイス。
[48]
バック接点はAgとCd y Zn 1−y Te(ここで、yは0から約0.6までである)の混合物の蒸着によって形成される、47に記載のデバイス。
[49]
yは約0.4から約0.6までである、48に記載のデバイス。
[50]
yは約0.5である、48に記載のデバイス。
[51]
光起電力デバイスをドープする方法であって、
支持体の上のフロント接点の上に吸収体層を形成すること、吸収体はII-VI半導体物質を含む、
吸収体層の上にバック接点を形成すること、バック接点はAg金属またはAg含有合金を含む、および
デバイスを熱加工し、それにより吸収体層の中へのAgの拡散をAgドーパントとして生じさせること、
を含む前記方法。
[52]
Agドーパントは吸収体層の中へ約5×10 15 /cm 3 から約2.5×10 17 /cm 3 までの濃度まで拡散する、51に記載の方法。
[53]
吸収体層をCuドーパントで約5×10 16 /cm 3 から約5×10 17 /cm 3 までの濃度までドープすることをさらに含む、51および52のいずれかに記載の方法。
[54]
バック接点はCuをさらに含み、CuとAgの両者が吸収体層の中へドーパントとして拡散する、51から53のいずれかに記載の方法。
[55]
吸収体層を堆積する工程の間に行うAg金属またはAg含有合金の一つ以上の層の蒸着によって追加のAgドーパントを吸収体層の中へ組み入れることをさらに含む、51から54のいずれかに記載の方法。
[56]
バック接点を形成する工程は、吸収体層の上にAgとCd y Zn 1−y Te(ここで、yは0から約0.6までである)の混合物を蒸着することをさらに含む、55に記載の方法。
[57]
yは約0.4から約0.6までである、56に記載の方法。
[58]
熱加工を行う前にAgドーパントはバック接点の中に約0.1%から約1.0%までの濃度で存在する、51から57のいずれかに記載の方法。
[59]
吸収体はカドミウム、セレン、およびテルルを含み、そして吸収体はある厚さを有するとともに、フロント接点の方を向いている第一の境界面およびバック接点の方を向いている第二の境界面を有する、51から58のいずれかに記載の方法。
[60]
吸収体層はCdSe x Te 1−x の供給源から形成され、ここで、xは約1原子%から約40原子%までである、59に記載の方法。
[61]
xは第一の境界面において約10原子%から約40原子%までであり、そして第二の境界面において約0原子%から約20原子%までである、59および60のいずれかに記載の方法。
[62]
セレンの濃度は、第一の境界面における最も高いレベルから第二の境界面における最も低いレベルまで吸収体層の厚さ全体に渡って変化する、59から61のいずれかに記載の方法。
Claims (62)
- 光子エネルギーを電流に変換する吸収体層を含む光起電力デバイスであって、
吸収体層はカドミウム、セレン、およびテルルを含むII-VI半導体物質を含み、そして
吸収体層は、2:1よりも大きな銅対銀の比率で銅と銀でドープされている、前記光起電力デバイス。 - 銅対銀の比率は5:1と40:1の間である、請求項1に記載の光起電力デバイス。
- 吸収体層は5×1016/cm3と5×1017/cm3の間の濃度で銅でドープされている、請求項1に記載の光起電力デバイス。
- 吸収体層は5×1015/cm3と2.5×1017/cm3の間の濃度で銀でドープされている、請求項1に記載の光起電力デバイス。
- 吸収体層の上のバック接点を含み、バック接点はAgでドープされている、請求項1に記載の光起電力デバイス。
- バック接点はZnTeを含む、請求項5に記載の光起電力デバイス。
- 光の入射側にあるフロント接点を含み、
吸収体層は、フロント接点の方を向いている第一の境界面とバック接点の方を向いている第二の境界面との間の厚さを有し、
セレンの濃度は、第一の境界面における最も高いレベルから第二の境界面における最も低いレベルまで吸収体層の厚さ全体に渡って変化する、請求項5に記載の光起電力デバイス。 - 吸収体層はCdSexTe1−xの供給源から形成され、ここで、xは約1原子%から約40原子%までである、請求項7に記載の光起電力デバイス。
- xは第一の境界面において約10原子%から約40原子%までであり、そして第二の境界面において約0原子%から約20原子%までである、請求項8に記載の光起電力デバイス。
- 光起電力デバイスをドープする方法であって、
フロント接点の上に吸収体層を形成すること、吸収体はII-VI半導体物質を含む、
吸収体層の上にバック接点を形成すること、バック接点は1ng/cm2と30ng/cm2の間のAgの量でAg金属またはAg含有合金を含む、および
光起電力デバイスを熱加工し、それにより吸収体層の中へのAgの拡散をAgドーパントとして生じさせること、
を含む前記方法。 - Agドーパントは吸収体層の中へ5×1015/cm3から2.5×1017/cm3までの濃度まで拡散される、請求項10に記載の方法。
- 吸収体層をCuドーパントで5×1016/cm3から5×1017/cm3までの濃度までドープすることをさらに含む、請求項10に記載の方法。
- バック接点はCuをさらに含み、そしてCuはドーパントとして吸収体層の中へ拡散する、請求項10に記載の方法。
- 吸収体層を堆積する工程の間に行うAg金属またはAg含有合金の一つ以上の層の蒸着によって追加のAgドーパントを吸収体層の中へ組み入れることを含む、請求項10に記載の方法。
- バック接点を形成する工程は、吸収体層の上にAgとCdyZn1−yTe(ここで、yは0から約0.6までである)の混合物を蒸着することをさらに含む、請求項10に記載の方法。
- yは約0.4から約0.6までである、請求項15に記載の方法。
- 熱加工を行う前にAgドーパントはバック接点の中に約0.1%から約1.0%までの濃度で存在する、請求項15に記載の方法。
- II-VI半導体物質はカドミウム、セレン、およびテルルを含み、そして吸収体はある厚さを有するとともに、フロント接点の方を向いている隣接層を伴う第一の境界面およびバック接点の方を向いている隣接層を伴う第二の境界面を有する、請求項10に記載の方法。
- セレンの濃度は、第一の境界面における最も高いレベルから第二の境界面における最も低いレベルまで吸収体層の厚さ全体に渡って変化する、請求項18に記載の方法。
- 光の入射側にあるフロント接点、バック接点および支持体を有する光起電力デバイスであって、
フロント接点とバック接点の間に形成された吸収体層を含み、吸収体層はある厚さを有するとともにフロント接点の方を向いている第一の境界面およびバック接点の方を向いている第二の境界面を有し、吸収体層はカドミウム、セレン、およびテルルを含むII-VI半導体物質を含み、
吸収体層はAgでドープされている、前記光起電力デバイス。 - セレンの濃度は、第一の境界面における最も高いレベルから第二の境界面における最も低いレベルまで吸収体層の厚さ全体に渡って変化する、請求項20に記載の光起電力デバイス。
- 吸収体層はCdSexTe1−xの供給源から形成され、ここで、xは約1原子%から約40原子%までである、請求項20および21のいずれかに記載の光起電力デバイス。
- xは第一の境界面において約10原子%から約40原子%までであり、そして第二の境界面において約0原子%から約20原子%までである、請求項20から22のいずれかに記載の光起電力デバイス。
- Agドーパントは吸収体の中に約5×1015原子/cm3から約2.5×1017原子/cm3までの濃度で存在する、請求項20から23のいずれかに記載の光起電力デバイス。
- Agドーパントに加えてCuドーパントをさらに含む、請求項20から24のいずれかに記載の光起電力デバイス。
- Cuドーパントは約5×1016原子/cm3から約5×1017原子/cm3までの濃度で存在する、請求項20から25のいずれかに記載の光起電力デバイス。
- 光起電力デバイスは、Agドーパントの無い吸収体層を有する別の光起電力デバイスと比較して約160Wよりも大きなPTの値において曲線因子の増大を示す、請求項20から25のいずれかに記載の光起電力デバイス。
- 同じPTにおいて曲線因子の約1ないし約3パーセントのポイントの増大を示す、請求項27に記載の光起電力デバイス。
- 約160Wないし約170WのPTの値において約1%ないし約4%のPMAXの値の増大を示す、請求項27に記載の光起電力デバイス。
- 請求項20から29のいずれかに記載の光起電力デバイスを形成する方法であって、
少なくとも前方と後方の領域を有する複数層の積み重ねとして吸収体層を堆積すること、前方の領域はCdSe、CdSSe、またはCdSexTe1−x(xは約10原子%から約40原子%までである)を含み、そして後方の領域はCdTe、またはCdSexTe1−x(xは約1原子%から約20原子%までである)を含む、
続いて、前方と後方の領域の層の混ざり合いが起こるのに十分な熱処理を行うこと、および
Agドーパントを吸収体層の中へ組み入れること、
を含む前記方法。 - 吸収体層の両方の領域をCdSexTe1−xの供給源から形成することを含み、ここで、xは前方の領域においてより高い値から後方の領域においてより低い値まで漸次変化する、請求項30に記載の方法。
- Agドーパントを吸収体の中に約5×1015/cm3から約2.5×1017/cm3までの濃度で組み入れることをさらに含む、請求項30および31のいずれかに記載の方法。
- Cuドーパントを吸収体の中に約5×1016/cm3から5×1017/cm3までの濃度で組み入れることをさらに含む、請求項30から32のいずれかに記載の方法。
- Agドーパントを吸収体層の中に組み入れる工程は、吸収体層を堆積する工程の間に行うAg金属またはAg含有合金の一つ以上の層の蒸着によって行われる、請求項32および33のいずれかに記載の方法。
- Agドーパントを吸収体層の中に組み入れる工程は、Ag金属またはAg含有合金を含むバック接点を形成し、続いてデバイスを熱加工し、それにより吸収体層の中へのAgの拡散を生じさせることによって行われる、請求項32および33のいずれかに記載の方法。
- Agドーパントを吸収体層の中に組み入れる工程は、AgとCdyZn1−yTe(ここで、yは0から約0.6までである)の混合物を吸収体層の上に形成されるバック接点として蒸着することによって行われる、請求項32および33のいずれかに記載の方法。
- yは約0.4から約0.6までである、請求項36に記載の方法。
- Agドーパントを吸収体層の中に組み入れる工程は、Ag塩を含む溶液を(i)第一の領域を堆積する前にデバイスに塗布すること、(ii)第二の領域を堆積した後であって、熱処理を行う前に塗布すること、または(iii)バック接点を形成する前に塗布すること、によって行われる、請求項32および33のいずれかに記載の方法。
- デバイスは、Agでドープされていない同様のII-VI半導体の吸収体を有するPVデバイスと比較して約160Wよりも大きなPTの値において曲線因子の増大を示す、請求項30から38のいずれかに記載の方法。
- デバイスは、同じPTにおいて曲線因子の約1ないし約3パーセントのポイントの増大を示す、請求項39に記載の方法。
- デバイスは、約160Wないし約170WのPTの値において約1%ないし約4%のPMAXの値の増大を示す、請求項40に記載の方法。
- 光の入射側にあるフロント接点、バック接点および支持体を有する光起電力デバイスであって、
フロント接点とバック接点の間に形成された吸収体層を含み、吸収体層はある厚さを有するとともにフロント接点の方を向いている第一の境界面およびバック接点の方を向いている第二の境界面を有し、吸収体層はカドミウム、セレン、およびテルルを含むII-VI半導体物質を含み、
吸収体層は約5×1016/cm3から5×1017/cm3までの濃度でCuでドープされていて、また吸収体層は約5×1015/cm3から約2.5×1017/cm3までの濃度でAgでドープされている、前記光起電力デバイス。 - セレンの濃度は、第一の境界面における最も高いレベルから第二の境界面における最も低いレベルまで吸収体層の厚さ全体に渡って変化する、請求項42に記載の光起電力デバイス。
- 吸収体層はCdSexTe1−xの供給源から形成され、ここで、xは約1原子%から約40原子%までである、請求項43に記載の光起電力デバイス。
- xは第一の境界面において約10原子%から約40原子%までであり、そして第二の境界面において約0原子%から約20原子%までである、請求項44に記載の光起電力デバイス。
- 吸収体層におけるAgドーパントに対するCuドーパントの比率は約1から約50までである、請求項42から45のいずれかに記載の光起電力デバイス。
- 吸収体層はCuおよびAgでドープされていて、それらのうちの少なくとも一つのドーパントは、ドーパント金属またはドーパント含有合金の一つ以上の層を含むバック接点の層を形成することによって付与される、請求項42から46のいずれかに記載のデバイス。
- バック接点はAgとCdyZn1−yTe(ここで、yは0から約0.6までである)の混合物の蒸着によって形成される、請求項47に記載のデバイス。
- yは約0.4から約0.6までである、請求項48に記載のデバイス。
- yは約0.5である、請求項48に記載のデバイス。
- 光起電力デバイスをドープする方法であって、
支持体の上のフロント接点の上に吸収体層を形成すること、吸収体はII-VI半導体物質を含む、
吸収体層の上にバック接点を形成すること、バック接点はAg金属またはAg含有合金を含む、および
デバイスを熱加工し、それにより吸収体層の中へのAgの拡散をAgドーパントとして生じさせること、
を含む前記方法。 - Agドーパントは吸収体層の中へ約5×1015/cm3から約2.5×1017/cm3までの濃度まで拡散する、請求項51に記載の方法。
- 吸収体層をCuドーパントで約5×1016/cm3から約5×1017/cm3までの濃度までドープすることをさらに含む、請求項51および52のいずれかに記載の方法。
- バック接点はCuをさらに含み、CuとAgの両者が吸収体層の中へドーパントとして拡散する、請求項51から53のいずれかに記載の方法。
- 吸収体層を堆積する工程の間に行うAg金属またはAg含有合金の一つ以上の層の蒸着によって追加のAgドーパントを吸収体層の中へ組み入れることをさらに含む、請求項51から54のいずれかに記載の方法。
- バック接点を形成する工程は、吸収体層の上にAgとCdyZn1−yTe(ここで、yは0から約0.6までである)の混合物を蒸着することをさらに含む、請求項55に記載の方法。
- yは約0.4から約0.6までである、請求項56に記載の方法。
- 熱加工を行う前にAgドーパントはバック接点の中に約0.1%から約1.0%までの濃度で存在する、請求項51から57のいずれかに記載の方法。
- 吸収体はカドミウム、セレン、およびテルルを含み、そして吸収体はある厚さを有するとともに、フロント接点の方を向いている第一の境界面およびバック接点の方を向いている第二の境界面を有する、請求項51から58のいずれかに記載の方法。
- 吸収体層はCdSexTe1−xの供給源から形成され、ここで、xは約1原子%から約40原子%までである、請求項59に記載の方法。
- xは第一の境界面において約10原子%から約40原子%までであり、そして第二の境界面において約0原子%から約20原子%までである、請求項59および60のいずれかに記載の方法。
- セレンの濃度は、第一の境界面における最も高いレベルから第二の境界面における最も低いレベルまで吸収体層の厚さ全体に渡って変化する、請求項59から61のいずれかに記載の方法。
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