本发明专利技术涉及一种制造具有光伏特性的I-III-VI2层的方法，包括：金属在衬底上的沉积以形成接触层，光伏层的前体在接触层上的沉积，以及添加了元素VI的前体的热处理以形成I-III-VI2层。元素VI通常在热处理过程中扩散到接触层(MO)中并且与金属结合在接触层上形成表面层(SUP)。在本发明专利技术的方法中，金属沉积包括一个步骤，在该步骤中，一种添加元素被添加到金属中以在接触层上形成一种化合物(MO-EA)，作为元素VI的扩散阻挡层，从而能够精确地控制表面层的特性，特别是其厚度。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】光伏电池中1-M 1-Vl2层和背接触层之间的改良界面现在有很多包括电能存储系统的电力系统本专利技术涉及一种具有光伏特性的1-1I1-VI2层的制造，特别是但不限于在太阳能电池中的应用。一种具有与以光吸收薄膜形式存在的1-1I1-VI2相似或相同的化学计量的材料适于应用在这种电池中。元素I可以例如是铜Cu(周期分类中的第I栏)。元素III可以是铟In，镓Ga或者铝Al (周期分类中的第III栏)。元素VI可以例如是硫S或者硒Se (周期分类中的第VI栏)。1-1I1-VI2合金通常被称为CIGS (C指铜，I指铟，G指镓以及S指硫和/或硒)。在一种经济而且能够简单地工业化实施的有利方法中，元素I和III作为前体,例如通过电解或溅射沉 积在一种通常是钥Mo (以下通称为“金属”)的薄金属电接触层上。这种接触层事先，例如通过溅射沉积在一种金属衬底或玻璃衬底(以下通称为“衬底”)上。然后例如在一个具有硫和/或硒环境的炉中，通过和1-1II前体的高温反应加入元素VI。这一步骤被称为“硫化”或者“硒化”。获得的微晶态合金是合成物1-1I1-VI2并且具有黄铜矿结构；这种合成物的形成以下被称为“硫族元素化(chalcogenization) ”。这种合金有利地具有光伏特性并且其作为一种薄膜的集成使其成为一种光电池制造的所选材料。在形成光伏合金的硒化和/或硫化步骤中，可以观察到由于在接触层的金属以及在该步骤中添加的元素VI 二者的结合而自发形成的一层合成物自然层。例如，在接触层的金属为钥并且元素VI是硒的例子中，可以在硒与接触层的Mo金属反应的硒化过程中，在接触层的钥以及上述CIGS之间的界面观察到MoSe2层的自然形成。如此元素VI可以在热处理过程中扩散到接触层，通过与金属结合在接触层上形成一表面层。由于许多原因，这个表面层(以MoSe2作为非限定性例子)是有益的。例如，这个表面层有利地促进了 1-1I1-VI2层和接触层的金属之间的准欧姆电接触。通过控制表面层的厚度和形态，特别是其结晶方向可以确定1-1I1-VI2层与接触层之间界面的结合性能以及电性能。它也在激光蚀刻工艺的优化过程中起作用，特别是1-1I1-VI2层的优化。该表面层的性能需要得到控制，特别是形态和/或厚度，来确保表面层平面内的这些特性的同一性(在平面(x，Y)上的同一性，Z轴为这些层的生长轴)。本专利技术改善了现状。它提出了一种制造具有光伏特性的1-1I1-VI2层的方法，包括:-金属沉积在衬底上以形成接触层，-光伏层的前体沉积在接触层上，以及-前体的热处理中加入元素VI以形成1-1I1-VI2层。如上所述，元素VI在热处理过程中扩散到接触层中并且与金属结合在接触层上形成上述类型的表面层。在本专利技术的方法中，金属沉积包括一个步骤，在该步骤中一种添加元素被添加到金属中以在接触层上形成一种化合物，作为元素VI扩散的阻挡物，特别是为了控制有关厚度和/或形态的表面层特性。本专利技术的一个优点包括元素VI扩散的阻挡物，其实际上在通常的金属沉积操作过程中以一种简单的方式形成。例如，当金属沉积发生在一个真空室中时，在金属沉积步骤中的一个步骤中添加元素结合到金属层中，无需暴露到大气中也没有改变室。正如下面给出的几个例子中可以看到的，在阻挡层沉积步骤过程中可非常简便地将添加元素引入到相同的室中。例如，金属沉积可以通过利用载气(通常是氩气)溅射靶材的技术在真空下发生。这种技术通常被称为溅射或PVD(物理气相沉积)。在一个添加元素为，例如，氮(或者作为一种变体，氧)的实施例中，能够将添加元素添加到载有等离子体的气体中。这被称为金属靶材的反应溅射。在沉积阻挡层的上述步骤中，在等离子气体中的混合物包括:_IS 以及-例如氮(例如比例为10~50%，尤其是15~25%范围内的氮)。 要注意的是作为一种变体，也能够直接在靶材中提供添加元素，从而沉积在带金属的衬底上，典型地是按照通过靶材的合成物确定的金属/添加元素的比例。以更通用的术语来说，通过溅射含有所述金属的溅镀靶材沉积金属，然后通过一种含有所述添加元素的等离子体实施溅射以形成阻挡层并且，在一个变体中，在形成阻挡层的所述步骤中，溅射含有钥和添加元素(例如诸如钛的另一种金属，在与钥结合之后也形成了硒的阻挡物)的溅镀靶材。在一个可能的实施例中，沉积阻挡层的步骤之后可以为不具有添加元素的金属沉积，以控制表面层的特性。在一个变体中，沉积阻挡层的步骤结束了接触层的一般沉积。这种变体将表面层限制在一个非常小的厚度(在MoSe2的特定例子中仅为几钠米)。优选地，所述沉积阻挡层的步骤之前是无所述添加元素的金属沉积，特别是为了确保接触层拥有优良的传导特性。例如，衬底无需离开真空室并多次通过同一金属靶材前或一次通过在多个金属靶材，则金属可以通过溅射沉积在衬底上。例如，在金属靶材前的倒数第二次或最后一次通过可以利用反应溅射发生来形成阻挡层。在一个具体方案实施例中，接触层的金属可以是钥(沉积在玻璃衬底或金属衬底上)。然而其他变体也是可以的。例如，金属衬底的情况下，可以选择一种镍的适配层，那么所述接触层的金属则为镍。在其他变体中，可以使用钛，铬，金和/或钌(以形成这些金属的氮化物和/或氧化物，作为阻挡材料)。添加元素可以是以下元素的至少一种:-氮，以形成一种作为阻挡材料的氮化物防止元素VI的扩散，-氧，以形成一种作为阻挡材料的氧化物防止元素VI的扩散，以及-一种金属(例如钛或铬，或其他)以形成一种作为防护材料的合金防止元素VI的扩散。如上所述,元素VI可以是硒(或者硫或者二者的混合物)。金属可以，例如，通过在真空中溅射靶材而沉积。在添加元素为氮(或氧)的示例性情况中，如上所述，等离子气体(通常为氩)可以包含一定比例的氮(或氧)，比例范围例如为10~50% (例如在15~25%的范围内的大约20% )。例如，如果通常一个衬底连续在金属溅射靶材前通过多次，这些不同的通过仅在氩气等离子体中进行，除了例如在倒数第二次通过期间，该次通过在所述金属靶材前进行，该靶材在含有例如氩和氮的混合物的等离子体中溅射。于是形成“叠层”，其包括:-一相对较厚的金属层，例如钥的金属层，为将来的光伏电池确保良好的背接触，-一氮化钥薄层，形成防止元素VI的扩散的阻挡物，位于厚层之上，以及-另一层纯钥的薄层，用途是与元素VI反应以形成所述表面层(例如MoSe2，如果元素VI是硒)。这个薄层之后被称为“牺牲层”。通常基于元素I和III的前体，可以通过电解沉积。例如一项技术包括沉积一铜层，然后沉积一层或多层元素III (铟和/或镓)，并且在元素VI的环境中热处理该叠层。然而，一种可能的变体包括通过溅射沉积前体，最好在相同的用于获得接触层的沉积室中(再一次无需暴露在 空气中且无需随后安放在第二个真空室中)。当然应该阐明，在溅射室中无法获得绝对真空。“在真空环境中溅射”这句话是指在形成过程中放置在足够避免金属层的污染的真空环境中(在小于10_5巴的室内的压力)。如此阻挡层在光电池中构成了本专利技术实施方法的一个性能特点并且特别地本专利技术也涉及这种光电池，包括:-一元素I，III和VI的合金层，该层具有光伏特性，以及-—接触层，由在光电层下的一种金属构成。一中间层，位于光电层和接触层之间，包括本文档来自技高网...
【技术保护点】
用于制作具有光伏特性的I‑III‑VI2层的方法，包括：‑将金属沉积在衬底上以形成接触层，‑将光电层的前体沉积在接触层上，以及‑前体的热处理中加入元素VI以形成I‑III‑VI2层，元素VI在热处理过程中扩散到接触层并且与金属结合从而在接触层上形成一表面层(SUP)，其特征在于，金属沉积包括一个步骤，在该步骤中，添加元素被添加到金属中以在接触层上形成化合物(MO‑EA)，所述化合物作为元素VI扩散的阻挡物。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.12.05 FR 11611721.用于制作具有光伏特性的1-1I1-VI2层的方法，包括: -将金属沉积在衬底上以形成接触层， -将光电层的前体沉积在接触层上，以及 -前体的热处理中加入元素VI以形成1-1I1-VI2层， 元素VI在热处理过程中扩散到接触层并且与金属结合从而在接触层上形成一表面层(SUP)， 其特征在于，金属沉积包括一个步骤，在该步骤中，添加元素被添加到金属中以在接触层上形成化合物(MO-EA)，所述化合物作为元素VI扩散的阻挡物。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤之后是无所述添加元素的金属沉积。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤终止了接触层的沉积。4.根据以上权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，所述步骤之前是无所述添加元素的所述金属的沉积。5.根据以上权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，通过溅射含有所述金属的靶材(CT)沉积金属，...
【专利技术属性】
技术研发人员：斯蒂芬妮·安格尔，卢多维克·帕里西，
申请(专利权)人：耐克西斯公司，
类型：发明
国别省市：法国;FR
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