薄膜太阳能电池中CIGS吸收层的基于金属的溶液处理制造技术

一种制造薄膜太阳能电池器件的方法包括在衬底上形成背部接触层，在背部接触层上形成CIGS吸收层，用基于金属的碱性溶液处理CIGS吸收层，以及在CIGS吸收层上形成缓冲层，其中，CIGS吸收层的处理改进CIGS吸收层和缓冲层之间的粘附性，而且还改进CIGS吸收层/缓冲层界面处的p-n结的质量。本发明专利技术还提供了薄膜太阳能电池中CIGS吸收层的基于金属的溶液处理。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术通常涉及薄膜太阳能电池制造工艺。
技术介绍
在基于黄铜矿的薄膜太阳能电池中，通常通过化学浴沉积(CBD)制备N型缓冲层而没有进行其他处理。缓冲层沉积在吸收层上，而诸如氧化物或其他颗粒的杂质将直接被缓冲层覆盖。ZnO层沉积在缓冲层上方，并且在ZnO沉积和层压之后，这些杂质将导致吸收层和缓冲层之间的不良粘附性，从而导致分层。另外，在CBD工艺中，沿着划线从玻璃衬底浸出的基于钠的化合物扩散穿过吸收层并倾向于沿着划线聚集。这导致沿着划线在CIGS吸收层上形成大颗粒杂质。这种颗粒对基于黄铜矿的太阳能电池的性能和其外观不利。在硒化或硫化之后，薄氧化物层通常形成在吸收层的表面上。该氧化物层使p-n结的质量劣化，从而导致电池效率下降。
技术实现思路
为了解决现有技术中所存在的缺陷，根据本专利技术的一方面，提供了一种用于制造薄膜太阳能电池器件的方法，包括以下步骤：(a)在衬底上形成背部接触层；(b)在所述背部接触层上形成CIGS吸收层；(c)用基于金属的溶液处理所述CIGS吸收层；以及(d)在所述CIGS吸收层上形成缓冲层。在该方法中，所述基于金属的溶液的浓度为0.001M～10M。在该方法中，步骤(c)是在所述CIGS层上形成缓冲层的步骤的原位工艺。在该方法中，用温度为15℃至90℃的所述基于金属的溶液处理所述CIGS吸收层。在该方法中，用温度为40℃至80℃的所述基于金属的溶液处理所述CIGS吸收层。在该方法中，用所述基于金属的溶液处理所述CIGS吸收层5至30分钟。在该方法中，所述基于金属的溶液是Cd(OH)2、Zn(OH)2或In(OH)3的溶液。根据本专利技术的另一方面，提供了一种用于制造薄膜太阳能电池器件的方法，包括以下步骤：(a)在衬底上形成背部接触层；(b)在所述背部接触层上形成CIGS吸收层；(c)用基于金属的碱性溶液处理所述CIGS吸收层；以及(d)在所述CIGS吸收层上形成缓冲层。在该方法中，所述基于金属的碱性溶液的浓度为0.001M～10M。在该方法中，在共同的环境中原位执行步骤(c)和步骤(d)。在该方法中，用温度为15℃至90℃的所述基于金属的碱性溶液处理所述CIGS吸收层。在该方法中，用温度为40℃至80℃的所述基于金属的碱性溶液处理所述CIGS吸收层。在该方法中，用所述基于金属的碱性溶液处理所述CIGS吸收层5至30分钟。在该方法中，所述基于金属的碱性溶液是Cd(OH)2、Zn(OH)2或In(OH)3的溶液。根据本专利技术的又一方面，提供了一种CIGS太阳能电池制造工艺工具，包括：装载站，装载其上形成有CIGS吸收层的衬底；CIGS预处理容器站，用基于金属的溶液对所述衬底上的所述CIGS吸收层进行预处理；CBD容器站，用于在所述CIGS吸收层上沉积缓冲层，从而形成中间太阳能电池结构；以及一个或多个水容器站，用于清洗所述中间太阳能电池结构，在共同的环境中设置所述CIGS预处理容器站和所述CBD容器站，从而允许CIGS预处理和缓冲层沉积作为原位工艺被实施。在该CIGS太阳能电池制造工艺工具中，所述基于金属的溶液是基于金属的碱性溶液。在该CIGS太阳能电池制造工艺工具中，所述基于金属的碱性溶液是Cd(OH)2、Zn(OH)2或In(OH)3的溶液。在该CIGS太阳能电池制造工艺工具中，所述基于金属的碱性溶液的温度为15℃至90℃。在该CIGS太阳能电池制造工艺工具中，所述基于金属的碱性溶液的温度为40℃至80℃。在该CIGS太阳能电池制造工艺工具中，用所述基于金属的碱性溶液处理所述CIGS吸收层5至30分钟。附图说明图1示出了CIGS薄膜太阳能电池结构。图2示出了根据本专利技术的实施例的方法的流程图。图3示出了CBD工具被修改为包含本专利技术的CIGS吸收层处理工艺的结构的实例。图4、图5和图6示出了说明根据本专利技术的CIGS吸收层处理工艺的优势的CIGS薄膜部分结构。具体实施方式预期结合附图一起阅读示例性实施例的这种描述，所述附图被认为是整个书面说明书的一部分。在说明书中，诸如“下”、“上”、“水平”、“垂直”、“上方”、“下方”、“向上”、“向下”、“顶部”和“底部”空间相对位置的术语及其派生词(例如，“水平地”、“向下地”、“向上地”等)应该被解释为是指如随后所述的或者如论述中的附图所示的定向。这些空间相对位置的术语是为了便于描述，并不要求以特定定向构造或操作装置。参考图1，CIGS薄膜太阳能电池结构形成在玻璃衬底10上。太阳能电池结构包括形成在玻璃衬底10上的背部接触层20，背部接触层20是由诸如Mo的导电材料制成的第一电极层。CIGS吸收层30形成在背部接触层20上。接下来，N型缓冲层40通过CBD沉积在CIGS吸收层30上。然后，第二电极层50的层沉积在缓冲层40上。然而，诸如氧化物或其他颗粒的杂质通常在CIGS吸收层30和缓冲层40之间被捕获。处于CIGS吸收层30和缓冲层40之间的界面处的这种杂质会导致CIGS吸收层30和缓冲层40之间的不良粘附性，从而导致界面处的层分层。另外，在沉积N型缓冲层40的CBD工艺中，来自玻璃衬底(通常由钠玻璃制成)的Na+离子沿着划线扩散穿过CIGS吸收层30。然后Na+离子在缓冲层40中形成沿着划线所聚集的基于钠的化合物(诸如硫化钠或氰化钠)的大颗粒污染物。因为缓冲层40中的这种基于钠的化合物颗粒污染物对于CIGS薄膜太阳能电池的性能和外观是不利的，所以不期望缓冲层40中的这种基于钠的化合物颗粒污染物。另外，在硒化和/或硫化工艺步骤之后，薄氧化物层35形成在吸收层30的表面上。氧化物层35倾向于使p-n结的质量劣化并降低太阳能电池器件结构的效率，因此不期望氧化物层35。通过本专利技术提出的方法可以消除或基本上最小化这些顾虑。根据本发明的用于制造薄膜太阳能电池器件的方法包括：在衬底上形成背部接触层，在背部接触层上形成GIGS吸收层，用基于金属的碱性溶液处理CIGS吸收层，以及在CIGS吸收层上形成缓冲层，其中，CIGS吸收层的处理改进了CIGS吸收层和缓冲层之间的粘附性，而且还改进了CIGS吸收层/缓冲层界面处的p-n结的质量。该处理可以是缓冲层的形成的原位工艺或非原位工艺。优选地，该处理是在图3所示的相同工具的不同容器中的缓冲层的形成的原位工艺。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于制造薄膜太阳能电池器件的方法，包括以下步骤：(a)在衬底上形成背部接触层；(b)在所述背部接触层上形成CIGS吸收层；(c)用基于金属的溶液处理所述CIGS吸收层；以及(d)在所述CIGS吸收层上形成缓冲层。

【技术特征摘要】
2012.11.13 US 13/675,0171.一种用于制造薄膜太阳能电池器件的方法，包括以下步骤：
(a)在衬底上形成背部接触层；
(b)在所述背部接触层上形成CIGS吸收层；
(c)用基于金属的溶液处理所述CIGS吸收层；以及
(d)在所述CIGS吸收层上形成缓冲层。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述基于金属的溶液的浓度为
0.001M～10M。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤(c)是在所述CIGS层上
形成缓冲层的步骤的原位工艺。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，用温度为15℃至90℃的所述
基于金属的溶液处理所述CIGS吸收层。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，用温度为40℃至80℃的所述
基于金属的溶液处理所述CIGS吸收层。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，用所述基于金属的溶液处理所
述CIGS吸收层5至30分钟。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述基于金...

【专利技术属性】
技术研发人员：林志清，詹永平，童凯瑜，李承道，
申请(专利权)人：台积太阳能股份有限公司，
类型：发明
国别省市：台湾;71