專利名稱：光伏窗口層的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種具有不連續的或厚度減小的窗口層的太陽能電池。
背景技術：
光伏裝置可以包括透明薄膜，透明薄膜也是電荷的導體。例如，光伏裝置可以包括半導體窗口層和半導體吸收層，以將太陽能轉換成電能。光伏裝置在將太陽能轉換成電能方面可能效率低。


圖I是具有多層半導體層和金屬背部接觸件的光伏裝置的示意圖。圖2是在吸收層和透明導電氧化物層之間具有一個或多于一個的接合點的光伏裝置的示意圖。圖3是示出不連續性增加且厚度減小的硫化鎘窗口層的掃描電子顯微鏡(SEM)圖像。圖4是示出由吸收層摻雜導致的不連續性增加且厚度明顯減小的硫化鎘窗口層的掃描電子顯微鏡(SEM)圖像。
具體實施例方式太陽能電池裝置可以包括各種層，所述各種層包括例如阻擋層、透明導電氧化物(TCO)層/緩沖層、半導體窗口層、半導體吸收層和背部接觸件，這些層全部被沉積成與基底相鄰。每個層可以包括合適材料的一層或多層沉積物。例如，光伏裝置可以包括半導體層，半導體層包括兩層半導體層(半導體窗口層和半導體吸收層)。光伏裝置層可以覆蓋光伏裝置層被沉積的區域的部分或全部。一般經驗認為，半導體窗口層可以是連續的以獲得優異的太陽能電池性能。例如，在目前的技術裝置設計中，半導體窗口層通常比750埃更厚，并且高度連續地提供對下面的TCO的80-90%的覆蓋。高性能太陽能電池裝置可以包括可以是薄的或非共形或不連續的半導體窗口層，并且可以提供對下面的TCO層僅30%至70%的覆蓋。半導體窗口層厚度的減小可以提高在光的藍色光譜中的量子效率，并且因此提高太陽能電池或光伏模塊的短路電流密度。由于使用較少的半導體窗口層材料，所以該裝置設計也可以實現生產成本的降低，并且使太陽能電池的轉換效率和量子效率得以總體提高。該設計也可以包括通過在窗口層中引入開口來提高薄膜光伏裝置的轉換效率同時避免TCO/吸收層分流的問題的方法。 通過窗口層對光的吸收可以是限制光伏裝置的轉換效率的現象之一。通常，期望保持盡可能薄的窗口層，以允許更多的能量高于其帶隙的光子到達吸收層。然而，對于多數薄膜光伏裝置，如果窗口層太薄，則因較低的開路電壓(V。。)/填充系數(FF)，可以觀察到性能的損失。
光伏裝置可以包括基底；透明導電氧化物層，與基底相鄰；不連續半導體窗口層，與透明導電氧化物層相鄰；半導體吸收層，與半導體窗口層相鄰；以及接合點，形成在半導體吸收層和透明導電氧化物層之間。不連續半導體窗口層可以提供對相鄰的透明導電氧化物層的20%至80%或者30%至70%的覆蓋。相比于與透明導電氧化物層不具有任何接合點的相同的吸收層，所述半導體吸收層可以多吸收5%至45%的波長小于520nm的光子。相比于與透明導電氧化物層不具有接合點的相同的吸收層，所述半導體吸收層可以多吸收10%至25%的波長小于520nm的光子。相比于與透明導電氧化物層不具有接合點的相同的吸收層，所述半導體吸收層可以多吸收至少10%的藍光。半導體窗口層的等效均勻厚度可以是任何合適的厚度。半導體窗口層的等效均勻厚度可以小于2500埃，例如，在200埃至2500埃的范圍內。半導體窗口層的等效均勻厚度可以小于1200埃。半導體窗口層的等效均勻厚度可以在150埃至1200埃或者400埃至1200埃的范圍內，或者可以是任何其他合適的厚度。半導體窗口層的等效均勻厚度可以小于750埃。半導體窗口層的等效均勻厚度可以在150埃至500埃或者250埃至400埃的范圍內。基底可以包括玻璃。半導體窗口層可以包括硫化鎘、硫化鋅、硫化鎘與硫化鋅的合金或者任何其他合適的材料。半導體吸收層可以包括碲化鎘或碲化鎘鋅或任何其他合適的材料。光伏裝置還可以包括位于基底和透明導電氧化物層之間的阻擋層。阻擋層可以包括氧化硅或任何其他合適的材料。光伏裝置還可以包括位于透明導電氧化物層和半導體窗口層之間的緩沖層。緩沖層可以包括氧化錫、氧化鋅、氧化鋅錫、氧化鎘鋅或任何其他合適的材料。透明導電氧化物層可以包括氧化鋅、氧化錫、錫酸鎘或任何其他合適的材料。光伏裝置可以包括基底；透明導電氧化物層，與基底相鄰；不連續半導體窗口層，與透明導電氧化物層相鄰；以及半導體吸收層，包括摻雜劑。摻雜劑可以能夠與相鄰的半導體窗口層反應并使相鄰的半導體窗口層流動。摻雜劑可以包括硅、鍺、氯、鈉或任何其他合適的材料。半導體吸收層的摻雜劑濃度可以在IO15至IO18個原子/Cm3或者IO16至IO17個原子/cm3的范圍內，或者在其他任何合適的范圍或值內。可以對半導體吸收層退火。摻雜劑可以積累在吸收層/窗口層界面處。光伏裝置可以包括位于半導體吸收層和透明導電氧化物層之間的一個以上的接合點。半導體窗口層可以提供對相鄰的透明導電氧化物層的20%至80%的覆蓋。摻雜劑可以電鈍化透明導電氧化物層/吸收層接合點，以維持開路電壓(Voc)和填充系數(FF)。載流子收集效率的提高和/或開路電阻的減小使FF提高。相比于與透明導電氧化物層不具有接合點的相同的吸收層，所述半導體吸收層可以多吸收5%至45%的波長小于520nm的光子。相比于與透明導電氧化物層不具有任何接合點的相同的吸收層，所述半導體吸收層可以多吸收10%至25%的波長小于520nm的光子。相比于與透明導電氧化物層不具有接合點的相同的吸收層，所述半導體吸收層可以多吸收至少10%的藍光。半導體吸收層的厚度可以在0.5微米至7微米的范圍內。半導體窗口層的等效均勻厚度可以小于1200埃。半導體窗口層的等效均勻厚度可以在400埃至1200埃或者200埃至2500埃的范圍內。基底可以包括玻璃。半導體窗口層包括硫化鎘、硫化鋅、硫化鎘與硫化鋅的合金或者任何其他合適的材料。半導體吸收層包括碲化鎘、碲化鎘鋅或者任何其他合適的材料。光伏裝置可以包括緩沖層。緩沖層可以位于透明導電氧化物層和半導體窗口層之間。緩沖層可以包括氧化錫、氧化鋅、氧化鋅錫、氧化鎘鋅或任何其他合適的材料。透明導電氧化物層可以包括氧化鋅、氧化錫錫酸鎘或任何其他合適的材料。
制造光伏裝置的方法可以包括將透明導電氧化物層沉積成與基底相鄰；將不連續半導體窗口層形成為與透明導電氧化物層相鄰；將半導體吸收層沉積成與窗口層相鄰；在吸收層和透明導電氧化物層之間形成一個或多于一個的接合點。形成接合點的步驟可以包括在吸收層和透明導電氧化物層之間形成多個接合點。形成接合點的步驟可以包括對基底退火。退火溫度可以在300攝氏度至500攝氏度或者400攝氏度至450攝氏度的范圍內，或者在任何其他合適的溫度或范圍內。對基底退火的步驟可以包括在包含氯化鎘的環境下對基底退火。沉積半導體吸收層可以包括氣相傳輸沉積。該方法可以包括摻雜半導體吸收層。摻雜劑包括硅、鍺、氯、鈉或任何其他合適的材料。半導體吸收層的摻雜劑濃度可以在IO15至IO18個原子/cm3或IO16至IO17個原子/cm3的范圍內，或者在任何其他合適的范圍或值內。位于吸收層和透明導電氧化物層之間的接合點可以提高在光的藍色光譜中的量子效率，并因此增大光伏裝置的短路電流。沉積半導體窗口層可以包括濺射工藝。沉積半導體窗口層可以包括氣相傳輸沉積。制造光伏裝置的方法可以包括以下步驟沉積與基底相鄰的透明導電氧化物層；形成與透明導電氧化物層相鄰的半導體窗口層。半導體窗口層包括和/或提供對相鄰的透明導電氧化物層的多斑點(spotty)覆蓋。這可以使得效率提高。該方法可以包括沉積與半導體窗口層相鄰的半導體吸收層。半導體窗口層可以提供對相鄰的透明導電氧化物層的20%至80%的覆蓋。可以通過用摻雜劑摻雜半導體吸收層并使摻雜劑擴散到窗口層與吸收層的界面以使窗口層流走，來形成窗口層對相鄰的透明導電氧化物層的不規則或多斑點覆蓋。窗口層可以被部分流走。對相鄰的透明導電氧化物層的多斑點覆蓋可以導致透明導電氧化物層與吸收層之間的接合點，這可以允許更多的能量高于窗口層材料的帶隙的光子被吸收。摻雜劑的擴散可以電鈍化位于透明導電氧化物層與吸收層之間的接合點以分別維持開路電壓(V。。)和/或填充系數(FF)。載流子收集效率的提高和/或開路電阻的減小使填充系數提高。窗口層對相鄰的透明導電氧化物層的多斑點覆蓋可以提高在吸收層中光的藍色光譜的吸收，并因此增大光伏裝置的短路電流。摻雜劑可以包括硅、鍺、氯、鈉或任何其他合適的材料。摻雜半導體吸收層的步驟可以包括摻雜半導體吸收層以使摻雜劑濃度在IO15至IO18個原子/Cm3或IO16至IO17個原子/cm3的范圍內或者在任何其他合適的范圍或值內。沉積半導體窗口層可以包括濺射工藝。沉積半導體窗口層可以包括氣相傳輸沉積。沉積半導體吸收層可以包括氣相傳輸沉積。可以通過在氣相傳輸沉積工藝中注入粉體來摻雜半導體吸收層，其中，粉體可以包括混合的碲化鎘粉體和硅粉體，任何處的摻雜劑/吸收層之比達lOOOOppma。可以在形成半導體吸收層之后摻雜半導體吸收層。半導體吸收層的厚度可以在0. 5微米至7微米的范圍內。所述方法還可以包括退火步驟以促進摻雜劑擴散。退火溫度可以在大約300攝氏度至500攝氏度的范圍內，例如，大約400攝氏度至大約450攝氏度的范圍內或任何其他合適的溫度或范圍內。退火的步驟可以包括在包含氯化鎘的環境下對基底退火。可選擇地，在形成半導體吸收層之后，可以通過合適的材料摻雜半導體吸收層。例如，可以在對半導體吸收層退火過程中摻雜半導體吸收層。摻雜可以發生在任何合適的退火溫度下，例如，在大約300攝氏度至大約500攝氏度范圍內。參照圖1，光伏裝置100可以包括與基底110相鄰地沉積的透明導電氧化物層120。可以通過濺射、化學氣相沉積或任何其他合適的沉積方法將透明導電氧化物層120沉積在基底110上。基底110可以包括諸如鈉鈣玻璃的玻璃。透明導電氧化物層120可以包括任何合適的透明導電氧化物材料，所述任何合適的透明導電氧化物材料包括氧化錫、氧化鋅或錫酸鎘。可以將半導體層130形成為或沉積成與可以被退火的透明導電氧化物層120相鄰。半導體層130可以包括窗口層131和吸收層132。窗口層131可以包括半導體材料，吸收層132可以包括半導體材料。可以將半導體層130的窗口層131沉積成與透明導電氧化物層120相鄰。窗口層131可以包括任何合適 的窗口材料，諸如硫化鎘、硫化鋅、硫化鎘與硫化鋅的合金或任何其他合適的材料。可以通過諸如濺射或氣相傳輸沉積的任何合適的沉積方法來沉積窗口層131。可以將吸收層132沉積成與窗口層131相鄰。可以將吸收層132沉積在窗口層131上。吸收層132可以是任何合適的吸收材料，諸如碲化鎘、碲化鎘鋅或任何其他合適的材料。可以通過諸如濺射或氣相傳輸沉積的任何合適的方法來沉積吸收層132。TCO層可以包括任何合適的TCO材料，所述任何合適的TCO材料包括氧化鋅、氧化錫、錫酸鎘或任何其他合適的材料。窗口層131可以是薄的和/或非共形的和/或不連續的，并可以提供對下面的TCO層的僅20%至80%或者30%至70%的覆蓋或者對TCO層的任何其他合適的百分比的覆蓋。窗口層厚度的減小可以提高在光的藍色光譜中的裝置量子效率，并因此增大其短路電流。在一些實施例中，通過摻雜吸收層來有目的地改變窗口層的形態，可以提高光伏裝置100的轉換效率。可以通過同時增大短路電流(Is。)、填充系數(FF)和/或開路電壓(V。。)來促使轉換效率的提高。可以通過用摻雜劑摻雜吸收層132并使摻雜劑擴散到吸收層/窗口層界面以使窗口層部分地流走，從而實現窗口層131的微結構從連續向不規則或多斑點的改變。窗口層131的消耗可以導致透明導電氧化物層120與吸收層132之間的接合點，允許更多的能量高于半導體窗口層材料的帶隙的光子被吸收。摻雜劑向P_n異質界面的擴散是使TCO/吸收層接合點電鈍化來維持Voc所必須的。載流子收集效率的提高和/或開路電阻的減小導致更高的填充系數。摻雜劑可以包括任何合適的材料。例如，摻雜劑可以包括硅、鍺、氯或鈉。可以將背部接觸件140沉積成與吸收層132相鄰。可以將背部接觸件140沉積成與半導體層130相鄰。可以將背部支撐件150定位成與背部接觸件140相鄰。光伏裝置可以具有作為半導體窗口層的硫化鎘(CdS)層和作為半導體吸收層的碲化鎘(CdTe)層。窗口層131也可以包括硫化鋅(ZnS)或ZnS/CdS合金。吸收層132可以包括鎘-鋅-碲化物(Cd-Zn-Te)合金、銅-銦-鎵-硒(Cu-In-Ga-Se)合金或任何其他合適的材料。摻雜劑也可以是與窗口材料反應并使窗口材料流動的已知的任何合適的元素。在一些實施例中，光伏裝置100還可以包括位于基底110和透明導電氧化物層120之間的阻擋層。阻擋層可以包括氧化硅或任何其他合適的材料。在一些實施例中，光伏裝置100還可以包括位于透明導電氧化物層120和窗口層131之間的緩沖層。緩沖層可以包括氧化錫、氧化鋅、氧化鋅錫、氧化鎘鋅或任何其他合適的材料。在一些實施例中，公開的發明可以包括在基底構造上沉積薄膜太陽能電池堆疊件的工藝，其中，可以用諸如Si的摻雜劑摻雜吸收層；退火工藝，可以使雜質達到吸收層/窗口界面；窗口與摻雜劑之間的反應，通過摻雜劑導致窗口層材料部分流動；以及用于TCO/吸收層接觸的鈍化機制。如果每個入射到太陽能電池上的光子都產生電子-空穴對，則每個光載流子會使電子-空穴對達到耗盡區，電子-空穴對在耗盡區將被分開并被收集。能量低于帶隙的光子的能量不足以產生光載流子。即使光子具有足夠的能量，也未必促成光電流的形成。特定波長的光子的量子效率是光子促使電子形成光電流的可能性。它是對裝置的從入射光子產生電子電荷的有效性的測量。量子效率是裝置從入射的光子產生電子電荷的效率的量度標準。對于能量低于吸收層帶隙的光子而言，量子效率預計為零。對于具有較大的能量的光子而言，量子效率可以很大而達100%，但通常要低一些。一個原因可能是進入電池頂部的 許多光子被上層吸收，從未到達下面的吸收層。該原因也適合于異質結以及能量高于TCO和窗口層的帶隙的光子。參照圖2，在一些實施例中，半導體窗口層131可以是不連續的或多斑點的。接合點170可以在TCO/吸收層界面160上形成在TCO層120和吸收層132之間，允許更多的能量高于半導體窗口層材料的帶隙的光子被吸收。因此，吸收層132與透明導電氧化物層120之間的接合點170可以提高在光的藍色光譜中的量子效率，并因此增大光伏裝置的短路電流。吸收層132可以包含適量的摻雜劑以提高光伏電池的效率。不連續的窗口層131可以導致位于吸收層132和TCO層120之間的一個或多個接合點。與在吸收層和TCO層120之間不存在接合點I 70的相同的吸收層相比，吸收層132可以多吸收5%至45%、10%至25%或任何合適的百分比的波長小于520nm的光子。與不存在接合點170的吸收層相比，吸收層132可以多吸收至少10%的藍光。吸收層132包括的摻雜劑的量足以提高光伏電池吸收光子的效率，這可以引起更高的電能輸出。在吸收層132中可以包括任何合適的摻雜劑，任何合適的摻雜劑包括硅、鍺、氯、鈉或任何其他合適的摻雜劑。摻雜劑材料可以以任何合適的量包括在吸收層132中。例如，摻雜劑材料可以以IO15至IO18個原子/cm3或者IO16至IO17個原子/cm3的范圍或者任何其他合適的范圍或值的濃度存在。參照圖3，掃描電子顯微鏡(SEM)圖像示出了不連續性增加且厚度減小的硫化鎘窗口層。CdS厚度的減小可以提高光的藍色光譜中的量子效率，并因此提高太陽能電池的Jsc (短路電流密度)。由于可以使用更少的硫化鎘或其他窗口層材料，所以該新型裝置設計實現了生產成本的降低，并且實現了太陽能電池的量子效率和轉換效率的全部提高。與對照組相比，窗口層的厚度減小的光伏裝置的效率可以提高大約6個百分比，短路電流(Is。)增大8個百分比。半導體窗口層的等效均勻厚度可以小于2500埃，例如，在200埃至2500埃的范圍內。半導體窗口層的等效均勻厚度可以小于1200埃，例如，在150埃至1200埃或者400埃至1200埃的范圍內。半導體窗口層的等效均勻厚度可以小于750埃，例如，在150埃至500埃的范圍內、在200埃至400埃的范圍內、在300埃至350埃的范圍內或者是任何其他合適的厚度。在一些實施例中，通過摻雜吸收層來有目的地改變窗口層的形態，可以提薄膜光伏裝置的轉換效率。通過用摻雜劑摻雜吸收層并使摻雜劑擴散到吸收層/窗口層界面以使窗口層部分流走，可以實現半導體窗口層的微結構從連續向不規則或多斑點的改變。半導體窗口層的消耗可以導致TCO與吸收層之間的接合點，允許更多的能量高于半導體窗口層材料的帶隙的光子被吸收。摻雜劑向P_n異質界面的擴散是使TCO/吸收層接合點電鈍化來維持Voc所必須的。載流子收集效率的提高和/或開路電阻的減小導致更高的填充系數。摻雜劑可以包括硅。摻雜劑可以包括氯。摻雜劑也可以是與窗口材料反應并使窗口材料流動的已知的任何合適的元素。摻雜半導體吸收層的步驟可以包括摻雜半導體吸收層，使摻雜劑濃度在IO15至IO18個原子/Cm3或者IO16至IO17個原子/cm3的范圍內或者是任何其他合適的范圍或值。可以通過在氣相傳輸沉積或封閉空間升華系統中注入粉體來摻雜吸收層。粉體可以包括混合的CdTe粉體和硅粉體。摻雜劑與吸收層之比可以達到lOOOOppma，或者可以是200至2000ppma,或者可以是任何合適的比。在一些實施例中，吸收層中的期望的摻雜劑深度分布類型可以是深入吸收層的摻雜劑堆積。吸收層的厚度可以在0.5微米至7微米的范圍內。吸收層的厚度可以為大約
2.6微米。吸收層的遠離窗口層的部分中的摻雜劑濃度可以在5X IO16至5X IO18CnT3的范圍內。吸收層的靠近窗口層的部分中的摻雜劑濃度可以在IO17至IO19CnT3的范圍內。接下來的退火工藝可以促進摻雜劑的擴散以及摻雜劑在CdS層附近的積累。退火溫度可以是任何合適的溫度或范圍。例如，退火溫度可以在300至500攝氏度的范圍內。退火溫度可以在400至450攝氏度的范圍內。可以在合適的環境下執行退火。例如，可以在氯化鎘(CdCl2)環境下執行退火。吸收層摻雜對量子效率(QE)的影響可以是清楚的。在具有摻雜吸收層的電池中，藍光(400-500nm)和紅光(600_750nm)吸收的改善是明顯的。在具有摻雜吸收層的光伏裝置和對照組中，沉積CdS窗口層的厚度相同。藍光吸收可以有相當大的最大的提高(達30%)，而紅光吸收可以至多提高5%。這些數值都取決于CdTe吸收層中的硅濃度。源于由Si摻雜CdTe吸收層的影響對CdS窗口層所帶來的結構改變，裝置的短路電流(Ise)和效率可以提聞。參照圖4，掃描電子顯微鏡(SEM)圖像示出了不連續性增加且厚度減小的CdS窗口層。可以看出，利用隨著更多的硅摻雜劑被包含在吸收層中而形成的TCO/吸收層接合點，CdS窗口層的微結構可以從連續改變成不規則或多斑點。通過實驗，TCO/吸收層接合點的數量最高的樣品對藍光最敏感并且具有最高的硅吸收量。在具有摻雜吸收層的光伏裝置和對照組中，沉積的CdS窗口層的厚度相同。盡管TCO/吸收層接合點較多，但具有高短路電流(Is。)的裝置仍可以維持合理的開路電壓(V。。)。硅摻雜劑的作用不僅在于使窗口層的部分區域開口，還在于使異質界面鈍化。由于載流子收集效率的提高和/或開路電阻的減小，使得填充系數更高，所以短路電流(Is。)高的裝置的填充系數(FF)可以是高的。已描述了本發明的若干實施例。然而，將理解的是，在不脫離本發明的精神和范圍 的情況下，可以做出各種變型。還應該理解的是，附圖不必按規定比例，附圖呈現了示出本發明基本原理的各種優選特征的稍微簡化的代表。
權利要求
1.一種光伏裝置，所述光伏裝置包括 基底； 透明導電氧化物層，與基底相鄰； 不連續的半導體窗口層，與透明導電氧化物層相鄰； 半導體吸收層，與半導體窗口層相鄰；以及 接合點，形成在半導體吸收層和透明導電氧化物層之間。
2.如權利要求I所述的光伏裝置，其中，半導體窗口層提供了對相鄰的透明導電氧化物層的20%至80%的覆蓋。
3.如權利要求2所述的光伏裝置，其中，半導體窗口層提供了對相鄰的透明導電氧化物層的30%至70%的覆蓋。
4.如權利要求I所述的光伏裝置，其中，與被構造為與透明導電氧化物層不具有接合點的相同的吸收層相比，所述半導體吸收層多吸收5%至45%的波長小于520nm的光子。
5.如權利要求4所述的光伏裝置，其中，與被構造為與透明導電氧化物層不具有接合點的相同的吸收層相比，所述半導體吸收層多吸收10%至25%的波長小于520nm的光子。
6.如權利要求I所述的光伏裝置，其中，與被構造為與透明導電氧化物層不具有接合點的相同的吸收層相比，所述半導體吸收層多吸收至少10%的藍光。
7.如權利要求I所述的光伏裝置，其中，半導體窗口層的等效均勻厚度小于1200埃。
8.如權利要求7所述的光伏裝置，其中，半導體窗口層的等效均勻厚度在400埃至1200埃的范圍內。
9.如權利要求8所述的光伏裝置，其中，半導體窗口層的等效均勻厚度在200埃至2500埃的范圍內。
10.如權利要求I所述的光伏裝置，其中，基底包括玻璃。
11.如權利要求I所述的光伏裝置，其中，半導體窗口層包括硫化鎘。
12.如權利要求I所述的光伏裝置，其中，半導體窗口層包括硫化鋅。
13.如權利要求I所述的光伏裝置，其中，半導體窗口層包括硫化鎘與硫化鋅的合金。
14.如權利要求I所述的光伏裝置，其中，半導體吸收層包括碲化鎘。
15.如權利要求I所述的光伏裝置，其中，半導體吸收層包括碲化鎘鋅。
16.如權利要求I所述的光伏裝置，所述光伏裝置還包括位于基底和透明導電氧化物層之間的阻擋層。
17.如權利要求16所述的光伏裝置，其中，阻擋層包括氧化硅。
18.如權利要求I所述的光伏裝置，所述光伏裝置還包括位于透明導電氧化物層和半導體窗口層之間的緩沖層。
19.如權利要求18所述的光伏裝置，其中，緩沖層包括氧化錫。
20.如權利要求18所述的光伏裝置，其中，緩沖層包括氧化鋅。
21.如權利要求18所述的光伏裝置，其中，緩沖層包括氧化鋅錫。
22.如權利要求18所述的光伏裝置，其中，緩沖層包括氧化鎘鋅。
23.如權利要求I所述的光伏裝置，其中，透明導電氧化物層包括氧化鋅。
24.如權利要求I所述的光伏裝置，其中，透明導電氧化物層包括氧化錫。
25.如權利要求I所述的光伏裝置，其中，透明導電氧化物層包括錫酸鎘。
26.一種光伏裝置，所述光伏裝置包括 基底； 透明導電氧化物層，與基底相鄰； 不連續的半導體窗口層，與透明導電氧化物層相鄰；以及 半導體吸收層，包括摻雜劑，其中，摻雜劑能夠與相鄰的半導體窗口層反應并使相鄰的半導體窗口層流動。
27.如權利要求26所述的光伏裝置，其中，摻雜劑包括硅。
28.如權利要求26所述的光伏裝置，其中，摻雜劑包括鍺。
29.如權利要求26所述的光伏裝置，其中，摻雜劑包括氯。
30.如權利要求26所述的光伏裝置，其中，摻雜劑包括鈉。
31.如權利要求26所述的光伏裝置，其中，半導體吸收層的摻雜劑濃度在IO15至IO18個原子/cm3的范圍內。
32.如權利要求26所述的光伏裝置，其中，半導體吸收層的摻雜劑濃度在IO16至IO17個原子/cm3的范圍內。
33.如權利要求26所述的光伏裝置，其中，摻雜劑積累在吸收層與窗口層之間的界面處。
34.如權利要求26所述的光伏裝置，所述光伏裝置還包括位于半導體吸收層和透明導電氧化物層之間的一個或更多個接合點。
35.如權利要求26所述的光伏裝置，其中，半導體窗口層提供了對相鄰的透明導電氧化物層的20%至80%的覆蓋。
36.如權利要求34所述的光伏裝置，其中，摻雜劑能夠電鈍化位于透明導電氧化物層與半導體吸收層接合點之間的所述接合點，以維持開路電壓(V。。)和填充系數(FF)。
37.如權利要求34所述的光伏裝置，其中，與被構造為與透明導電氧化物層不具有接合點的相同的吸收層相比，所述半導體吸收層多吸收5%至45%的波長小于520nm的光子。
38.如權利要求34所述的光伏裝置，其中，與被構造為與透明導電氧化物層不具有接合點的相同的吸收層相比，所述半導體吸收層多吸收10%至25%的波長小于520nm的光子。
39.如權利要求34所述的光伏裝置，其中，與被構造為與透明導電氧化物層不具有接合點的相同的吸收層相比，所述半導體吸收層多吸收至少10%的藍光。
40.如權利要求26所述的光伏裝置，其中，半導體吸收層的厚度在0.5微米至7微米的范圍內。
41.如權利要求26所述的光伏裝置，其中，半導體窗口層的等效均勻厚度小于1200埃。
42.如權利要求26所述的光伏裝置，其中，半導體窗口層的等效均勻厚度在400埃至1200埃的范圍內。
43.如權利要求26所述的光伏裝置，其中，半導體窗口層的等效均勻厚度在200埃至2500埃的范圍內。
44.如權利要求26所述的光伏裝置，其中，基底包括玻璃。
45.如權利要求26所述的光伏裝置，其中，半導體窗口層包括硫化鎘。
46.如權利要求26所述的光伏裝置，其中，半導體窗口層包括硫化鋅。
47.如權利要求26所述的光伏裝置，其中，半導體窗口層包括硫化鎘與硫化鋅的合金。
48.如權利要求26所述的光伏裝置，其中，半導體吸收層包括碲化鎘。
49.如權利要求26所述的光伏裝置，其中，半導體吸收層包括碲化鎘鋅。
50.如權利要求26所述的光伏裝置，所述光伏裝置還包括位于透明導電氧化物層和半導體窗口層之間的緩沖層。
51.如權利要求50所述的光伏裝置，其中，緩沖層包括氧化錫。
52.如權利要求50所述的光伏裝置，其中，緩沖層包括氧化鋅。
53.如權利要求50所述的光伏裝置，其中，緩沖層包括氧化鋅錫。
54.如權利要求50所述的光伏裝置，其中，緩沖層包括氧化鎘鋅。
55.如權利要求26所述的光伏裝置，其中，透明導電氧化物層包括氧化鋅。
56.如權利要求26所述的發光裝置，其中，透明導電氧化物層包括氧化錫。
57.如權利要求26所述的光伏裝置，其中，透明導電氧化物層包括錫酸鎘。
58.一種制造光伏裝置的方法，所述方法包括 與基底相鄰地沉積透明導電氧化物層； 與透明導電氧化物層相鄰地形成不連續的半導體窗口層； 與窗口層相鄰地沉積半導體吸收層；以及 在吸收層和透明導電氧化物層之間形成接合點。
59.如權利要求58所述的方法，其中，形成接合點的步驟包括在吸收層和透明導電氧化物層之間形成多個接合點。
60.如權利要求58所述的方法，其中，形成接合點的步驟包括對基底退火。
61.如權利要求60所述的方法，其中，退火溫度在300攝氏度至500攝氏度的范圍內。
62.如權利要求60所述的方法，其中，退火溫度在400攝氏度至450攝氏度的范圍內。
63.如權利要求60所述的方法，其中，對基底退火的步驟包括在包含氯化鎘的環境下對基底退火。
64.如權利要求58所述的方法，其中，沉積半導體吸收層包括氣相傳輸沉積。
65.如權利要求58所述的方法，其中，半導體吸收層包括摻雜劑。
66.如權利要求65所述的方法,其中，摻雜劑包括娃。
67.如權利要求65所述的方法，其中，摻雜劑包括鍺。
68.如權利要求65所述的方法，其中，摻雜劑包括氯。
69.如權利要求65所述的方法，其中，摻雜劑包括鈉。
70.如權利要求65所述的方法，其中，半導體吸收層的摻雜劑濃度在IO15至IO18個原子/cm3的范圍內。
71.如權利要求65所述的方法，其中，半導體吸收層的摻雜劑濃度在IO16至IO17個原子/cm3的范圍內。
72.如權利要求58所述的方法，其中，位于吸收層和透明導電氧化物層之間的接合點能夠提高光的藍色光譜中的量子效率，并因此增大所述光伏裝置的短路電流。
73.如權利要求58所述的方法，其中，沉積半導體窗口層包括濺射工藝。
74.如權利要求58所述的方法,其中,沉積半導體窗口層包括氣相傳輸沉積。
75.—種制造光伏裝置的方法，所述方法包括以下步驟 與基底相鄰地沉積透明導電氧化物層；與透明導電氧化物層相鄰地形成不連續的半導體窗口層，其中，半導體窗口層包括對相鄰的透明導電氧化物層的多斑點覆蓋；以及 與半導體窗口層相鄰地沉積半導體吸收層。
76.如權利要求75所述的方法，其中，半導體窗口層能夠提供對相鄰的透明導電氧化物層的20%至80%的覆蓋。
77.如權利要求75所述的方法，其中，能夠通過用摻雜劑摻雜半導體吸收層并使摻雜劑擴散到窗口層與吸收層的界面以使窗口層部分流走，來形成對相鄰的透明導電氧化物層的多斑點覆蓋。
78.如權利要求75所述的方法，其中，對相鄰的透明導電氧化物層的多斑點覆蓋能夠導致透明導電氧化物層與吸收層之間的接合點，允許更多的能量高于窗口層材料的帶隙的光子被吸收。
79.如權利要求77所述的方法，其中，摻雜劑的擴散能夠電鈍化位于透明導電氧化物層與吸收層結合點之間的所述接合點，以維持開路電壓(V。。)和填充系數(FF)。
80.如權利要求75所述的方法，其中，對相鄰的透明導電氧化物層的多斑點覆蓋能夠提高光的藍色光譜的吸收，并因此提高所述光伏裝置的短路電流。
81.如權利要求77所述的方法，其中，摻雜劑包括硅。
82.如權利要求77所述的方法，其中，摻雜劑包括鍺。
83.如權利要求77所述的方法，其中，摻雜劑包括氯。
84.如權利要求77所述的方法，其中，摻雜劑包括鈉。
85.如權利要求77所述的方法，其中，摻雜半導體吸收層的步驟包括摻雜半導體吸收層以使摻雜劑濃度在IO15至IO18個原子/cm3的范圍內。
86.如權利要求77所述的方法，其中，摻雜半導體吸收層的步驟包括摻雜半導體吸收層以使摻雜劑濃度在IO16至IO17個原子/cm3的范圍內。
87.如權利要求75所述的方法，其中，沉積半導體窗口層包括濺射工藝。
88.如權利要求75所述的方法,其中,沉積半導體窗口層包括氣相傳輸沉積。
89.如權利要求75所述的方法，其中，沉積半導體吸收層包括氣相傳輸沉積。
90.如權利要求77所述的方法，其中，能夠通過在氣相傳輸沉積工藝中注入粉體來摻雜半導體吸收層，其中，粉體包括混合的碲化鎘粉體和硅粉體，摻雜劑/吸收層之比達lOOOOppma。
91.如權利要求77所述的方法，其中，摻雜半導體吸收層的步驟包括在形成半導體吸收層之后摻雜半導體吸收層。
92.如權利要求77所述的方法，所述方法還包括退火以促進摻雜劑擴散。
93.如權利要求92所述的方法，其中，退火溫度能夠在大約400攝氏度至大約450攝氏度的范圍內。
94.如權利要求92所述的方法，其中，退火的步驟包括在包含氯化鎘的環境下對基底退火。
全文摘要
不連續的或厚度減小的窗口層可以提高基于CdTe或其他類型的太陽能電池的效率。
文檔編號H01L31/00GK102656701SQ201080057316
公開日2012年9月5日 申請日期2010年12月9日 優先權日2009年12月15日
發明者伊格爾·桑金, 熊剛, 瑞克·C·鮑威爾, 瓦勒爾·帕瑞克, 艾姆仁·科瀚, 邊雅敏·布魯爾, 阿諾德·阿萊林克, 馬克思·格魯克勒爾 申請人:第一太陽能有限公司