JP2020098927A - 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
る。これらの半導体は格子構造を形成し、従って、II族元素(Cd、Zn)はVI族元素(S、Se、Te)とほぼ同等である。
されない限り、複数の指示物を含む。ここで用いるものとして、「または」という用語は排他的であることは意味せず、存在している言及した構成要素(例えば、層)のうちの少なくとも一つを指すものであり、また文脈において明らかに規定されない限り、言及した構成要素の組み合わせが存在してもよい場合を含む。
導体物質を含み、吸収体層はAgでドープされている。
cm3までの範囲であってもよく、例えば約5×1015/cm3から約2.5×101
7/cm3までであり、幾つかの態様において、Agのドーパントはバック接点として配
置された層から吸収体へ配給されてもよい(例えば、CdyZn1−yTe:Ag、ここでyは0から約0.6まで変化してもよい)。
収体層の上にバック接点を形成すること、このバック接点は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。この見地に関して、II-VI半導体物質はSeを含
むか、あるいは含んでいなくてもよく、またそれはCuでドープされているか、あるいはドープされていなくてもよい。
導体物質を含み、吸収体層は約5×1016/cm3から約5×1017/cm3までの濃度でCuでドープされていて、吸収体層はまた、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。
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。
マグネシウム、酸化カドミウムスズ、酸化亜鉛スズ、酸化カドミウム、酸化亜鉛アルミニウム、酸化亜鉛ケイ素、酸化亜鉛ジルコニウム、酸化スズアルミニウム、酸化スズケイ素、酸化スズジルコニウム、または別の適当なワイドバンドギャップかつ安定な物質から形成することができる。この任意の層は堆積した状態でn型のものとすることができ、あるいはデバイス構造の加工が完了した後にn型のものとなり得る。窓層115とTCO層110の間に緩衝層を形成してもよいということを理解されたい。光起電力デバイス100においては、所望により、窓層115を省いてもよいということを理解されたい。
様において、第一の境界面はフロント接点の方を向いている隣接層と隣接することができ、そして第二の境界面はバック接点125の方を向いている隣接層と隣接することができる。一つの態様において、三元合金の吸収体はカドミウム、セレン、およびテルルで形成され、このとき、第一の境界面におけるSeの濃度は第二の境界面におけるSeの濃度よりも高い。例えば、吸収体層はCdSexTe1−xを含むことができ、ここで、xは約1原子%から約40原子%までであるが、しかるにxは第一の境界面において約10原子%から約40原子%までの範囲とすることができ、そして第二の境界面において約1原子%から約20原子%までの範囲とすることができる。図3は漸次変化するSeの含有量のそのような分布を示し、Seの含有量は第一の境界面において約20原子%であり、そして第二の境界面においてゼロに近い値まで徐々に減少する。
[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。
体のドーパントには以下のものが含まれる:(i)CdTeの格子におけるCdに置き換わるものであって、これには、(これらに限定はされないが)Li、Na、K、Rb(ここではこれらをIA族ドーパントと呼ぶ)、およびCu、Ag、およびAu(ここではこれらをIB族ドーパントと呼ぶ)が含まれる、および(ii)CdTeの格子におけるTeに置き換わるものであって、これには、(これらに限定はされないが)V、Nb、およびTa(ここではこれらをVB族ドーパントと呼ぶ)、およびN、P、As、Sb、およびBi(ここではこれらをVA族ドーパントと呼ぶ)が含まれる。CdTeのようなII-VI半導体をよりn型のものにすることができる適当な供与体のドーパントには以下のものが含まれる:(i)CdTeの格子におけるCdに置き換わるものであって、これには、(これらに限定はされないが)Sc、Y、およびLa(ここではこれらをIIIB族ドーパントと呼ぶ)、およびB、Al、Ga、およびIn(ここではこれらをIIIA族ドーパントと呼ぶ)が含まれる、および(ii)CdTeの格子におけるTeに置き換わるものであって、これには、(これらに限定はされないが)Mn、Tc(ここではこれらをVIIB族ドーパントと呼ぶ)、およびF、Cl、Br、およびI(ここではこれらをVIIA族ドーパントと呼ぶ)が含まれる。
できるIB族ドーパントである。ドーパントのCuは吸収体層120と背後金属電極127の間にオーミックコンタクトを作るために用いることができ、というのは、数少ない金属が十分に高い仕事関数を有するからである。特定の態様において、吸収体層120は銅のドーパントをさらに含み、それは約5×1015/cm3から約1×1018/cm3までの範囲であってもよく、例えば、約5×1016/cm3から約5×1017/cm3までである。幾つかの態様において、吸収体の中のCuの濃度は第一の境界面におけるよりも第二の境界面における方が高い。銅(Cu)に加えて、銀(Ag)と金(Au)はCdTe半導体のためのIB族ドーパントとして知られていて、またそれらはこの目的についてはCuと同等であることが文献で示唆されている。
トとしてCuと一緒に用いてもよい。II-VI半導体においてAgが単一のドーパントとし
て用いられるとき、驚くべきことに、Cuドーパントのレベルと比較して、必要とされるドーパントは少ないことが見出された。幾つかの態様において、Cuの代わりにAgが置き換えられるとき、15%ないし70%のドーパントレベルで十分であり、例えば、約20%から約60%までである。このことは、図6の促進された応力のデータによって示されるように、改善された長期間の安定性に寄与するかもしれない(後に実施例2において説明される)。同様に、CuおよびAgの両方で共添加されるデバイスにおいて、Cuの量は20%ないし50%の倍率で低減させてもよく、従って、高度に拡散性であるCuの量が低減される。
合で共添加すると、後に論じるように、変換効率における顕著な利益に寄与した。そのような場合、銅対銀のドーパントの割合としては、銅ドーパントが約5×1015/cm3
から約1×1018/cm3までの範囲であってもよく、例えば、約5×1016/cm3から約5×1017/cm3までであり、一方、銀ドーパントの量は約1×1015/cm3から約5×1017/cm3までの範囲であってもよく、例えば、約5×1015/cm3から約2.5×1017/cm3までである。CuおよびAgのドーパントの両方を用
いる幾つかの態様では、約1:1から約50:1までのCu対Agの比率を示す。例えば、吸収体層120におけるCu対Agの比率は少なくとも約2:1とすることができ、例えば、一つの態様においては少なくとも約4:1であり、別の態様においては少なくとも約3:1である。他の態様においては、吸収体層120におけるCu対Agの比率は約40:1まで、約30:1まで、あるいは約20:1までとすることができる。境界を設けた範囲においては、吸収体層120におけるCu対Agの比率は、一つの態様においては約5:1と40:1の間、あるいは別の態様においては約5:1と30:1の間、あるいはさらなる態様においては約10:1と20:1の間とすることができる。
ば、Cu、AuまたはAg)を含むことができる。これらの態様において、ドーパントを伴うバック接点125または界面層は吸収体層120の上に堆積され、そして吸収体層120の中にドーパントを拡散させるために熱加工または焼鈍される。一つの態様において、CdyZn1−yTeを含むバック接点の物質の中にAgが含まれていてもよく、ここでyは0から約0.6までであり、例えば、約0.4から約0.6まで、または約0.5までである。
ドーパントは上で説明したようにして層の中へ拡散する。このやり方で表される本開示において有用な銅のドーパントの用量には、約5ng/cm2から約70ng/cm2までが含まれ、例えば、約10ng/cm2から約50ng/cm2までである。このやり方で表される本発明において有用な銀のドーパントの用量には、約1ng/cm2から約30n
g/cm2までが含まれ、例えば、約2ng/cm2から約20ng/cm2までである。
[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CdSeT
e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Cd
SeTe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。
dの殻は10個の電子で満たされていて、次の殻には1個の電子だけしかない)。さらに、CdTe吸収体の太陽電池におけるドーパントとしてのCuに代わるAgの同等性(優越性ではない)は、文献においても示唆されている。例えば、Gretener, et al, CdTe Thin Films doped by Cu and Ag - a Comparison in Substrate Configuration Solar Cells, (2014) 2014 IEEE 40th Photovoltaic Specialist Conference, PVSC 2014, art. no. 6925689, pp. 3510-3514; を参照されたい。
約800nmよりも上の赤外範囲における吸収量を最大限にするために、より高いセレンの含有量を有するCdSeTe吸収体を用いることができるからである。そのような新規な吸収体の吸収端は1〜10nmに、例えば約5nmに、さらにはIR範囲(赤外範囲)へと押し広げることができることが測定されている。
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5×1016/cm3と5×1017/cm3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5×1015/cm3と2.5×1017/cm3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、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/cm2と30ng/cm2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5×1015/cm3から2.5×1017/cm3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5×1016/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、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、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、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5×1015原子/cm3から約2.5×1017原子/cm3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5×1016原子/cm3から約5×1017原子/cm3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PT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、27に記載の光起電力デバイス。
[29]
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、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。
[31]
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、30に記載の方法。
[32]
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、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5×1016/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、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、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PT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、39に記載の方法。
[41]
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、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5×1016/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。
[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、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、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5×1015/cm3から約2.5×1017/cm3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5×1016/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、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、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、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 (15)
- 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1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1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1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。
- 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6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6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6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6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6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6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6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13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13に記載の光起電力デバイス。
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