本发明专利技术提供了一种制造太阳能电池中的CIGS吸收层的装置和方法，该方法包括在太阳能电池衬底的底电极的表面上方形成多个前体层。形成步骤包括：利用溅射源或蒸发源在该表面的至少一部分上方沉积包含镓和铟中的至少一种、硒和铜的第一层，第一层具有第一铜浓度；在该至少部分表面上方沉积包含由铜、镓和铟组成的组中的至少一种以及硒的第二层，第二层具有低于第一铜浓度的第二铜浓度；然后对前体层进行退火以形成吸收层。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供了一种制造太阳能电池中的CIGS吸收层的装置和方法，该方法包括在太阳能电池衬底的底电极的表面上方形成多个前体层。形成步骤包括：利用溅射源或蒸发源在该表面的至少一部分上方沉积包含镓和铟中的至少一种、硒和铜的第一层，第一层具有第一铜浓度；在该至少部分表面上方沉积包含由铜、镓和铟组成的组中的至少一种以及硒的第二层，第二层具有低于第一铜浓度的第二铜浓度；然后对前体层进行退火以形成吸收层。【专利说明】制造太阳能电池中的CIGS吸收层的装置及方法
本专利技术总体涉及光电领域，更具体地，涉及制造太阳能电池中的铜铟镓硒(CIGS)吸收层的装置及方法。
技术介绍
铜铟镓硒(CIGS)是薄膜太阳能电池里常用的吸收层。CIGS薄膜太阳能电能在实验环境下已获得了卓越的转换效率(> 20%)。大多数传统的CIGS沉积是通过以下两种方法中的一种来完成:共蒸或硒化。共蒸涉及同时蒸发铜、铟、镓、硒。四种元素的熔点不同使得控制在大衬底上形成定比化合物变得很困难。此外，在使用共蒸方法时，很难获得良好的膜粘合性。硒化涉及两步工艺。首先，将铜、镓和铟的前体溅射到衬底上。然后，通过使前体在500摄氏度以上的温度下与有毒的H2Se/H2S发生反应来进行硒化。
技术实现思路
根据本专利技术的一个方面，提供了一种形成太阳能电池的吸收层的方法，包括:在太阳能电池衬底的底电极的表面上方形成多个前体层，其中形成步骤包括利用溅射源或蒸发源在至少部分表面上方沉积包含镓和铟中的至少一种、硒和铜的第一层，第一层具有第一铜浓度，以及在至少部分表面上方沉积包含由铜、镓和铟组成的组中的至少一种、和硒的第二层，第二层具有比第一铜浓度低的第二铜浓度；以及对前体层进行退火以形成吸收层。 优选地，该方法还包括:利用另一个溅射源在吸收层上方沉积缓冲层。 优选地，吸收层具有约0.85至约0.95之间的铜镓铟比率。 优选地，第二层包括以下组合中的至少一种组合:铜、铟、镓和硒，或铜、镓和硒，或铟和硒，或铟、镓和硒。 优选地，该方法还包括:在沉积第一层和沉积第二层之前，沉积第三层，第三层包括由铟和镓组成的组中的至少一种以及硒。 优选地，该方法还包括:在沉积第一层和沉积第二层之前，沉积第三层，第三层包括以下组合中的至少一种组合:铜、铟、镓和硒,或铜、镓和硒,或铟和硒,或铟、镓和硒。 优选地，该方法还包括:在第一层或第二层之后，沉积第三层，第三层包括镓和铟中的至少一种、硒和铜。 优选地，该方法还包括:在第二层上方沉积硒层。 优选地，沉积第一层和第二层的步骤包括溅射铜-镓、铟或铜中的至少两种并且蒸发镓和硒。 优选地，沉积第一层和第二层的步骤包括溅射铟和铜并且蒸发镓和硒。 优选地，沉积步骤按照以下顺序包括:从铟源、镓源和硒源中提供材料；从铜源中提供材料；以及从铟源和镓源中提供材料。 优选地，第一层具有至少为1.0的铜镓铟比率。 优选地，第二层具有低于0.7的铜镓铟比率。 优选地，第一层具有至少为1的铜镓铟比率，而第二层具有低于0.7的铜镓铟比率，使得吸收层具有约0.85至约0.95之间的铜镓铟比率。 根据本专利技术的另一方面，提供了一种在太阳能电池衬底上形成前体层堆叠件从而形成吸收层的方法，包括:在太阳能电池衬底的底电极的至少部分表面上方沉积包含镓和铟中的至少一种、硒和铜的第一层，所述第一层具有第一铜浓度；以及在至少部分表面上方沉积包含由铜、镓和铟组成的组中的至少一种以及硒的第二层，第二层具有比第一铜浓度低的第二铜浓度。 根据本专利技术的又一方面，提供了一种形成太阳能电池的吸收层的方法，包括:在太阳能电池衬底的底电极表面上方形成多个前体层，形成步骤包括利用溅射源或蒸发源在至少部分表面上方沉积包含镓和铟中的至少一种以及硒的第一层，在所述至少部分表面上方沉积包含由镓和铟组成的组中的至少一种、硒和铜的第二层，在至少部分表面上方沉积包含由镓和铟组成的组中的至少一种以及硒的第三层；以及对前体层进行退火以形成吸收层。 优选地,第一层包含硒、镓和铟，第二层包含铜和硒，而第三层包含硒、镓和铟。 优选地，沉积第一层和第三层的步骤包括溅射铟并且蒸发镓和硒。 优选地，沉积所述第二层的步骤包括溅射铜并且蒸发硒。 优选地，吸收层具有约0.85至约0.95之间的铜镓铟比率。 【专利附图】【附图说明】 通过参看以下具体描述，连同考虑所附的示例性非限制的实施例，本专利技术的各方面对本领域技术人员来说都是或都将变得显而易见的。 图1是示出了根据本专利技术实施例的太阳能形成装置的实例的俯视示意图； 图2A至2E是示出了根据一些实施例的用来形成吸收层的各种前体层化合物组成的不意图； 图3是示出了根据一些实施例的太阳能电池形成装置的实例的简化的俯视示意图； 图4是示出了根据一些实施例的另一个太阳能电池形成装置的实例的俯视示意图； 图5是示出了根据本专利技术实施例的用于通过使用图4的太阳能电池形成装置而形成的吸收层的前体层化合物组成的示意图； 图6是示出了根据本专利技术实施例的在衬底上形成太阳能电池吸收层的方法的流程图； 图7是示出了根据本专利技术实施例的在衬底上形成太阳能电池吸收层的另一个方法的流程图；以及 图8是示出了根据本专利技术实施例的形成太阳能电池的方法的流程图。 【具体实施方式】 参见附图，其中类似的元件已被赋予类似的数字标示以便于理解附图，描述了多栅半导体器件及其制造方法的各个实施例。附图没有按比例绘制。 以下描述作为对一组有代表性的实例的说明而提供。可对本专利技术所述的实施例作出许多改变而仍旧获得有益效果。可以通过选择本专利技术讨论的一些部件或步骤而无需利用其它的部件或步骤来获得下面讨论的一些期望的效果。因此，在某些情况下，许多改变和替代以及在本专利技术所述的部件和步骤的子集都是可能的甚至是令人满意的。因此，以下描述仅用于说明而不是限制。 对说明性实施例的描述旨在结合附图进行阅读，而附图被认为是整个书面说明的一部分。在对本专利技术公开的实施例的描述中，任何时候提到方向或方位都仅出于描述的方便而不以任何形式限制本专利技术的范围。相关术语，诸如“下部”、“上部”、“水平的”、“垂直的”、“在…以上”、“在…以下”、“上”、“下”、“顶部”和“底部”以及其派生词(如“水平地”、“向下”或“向上”等)应该被解释为是指在讨论的附图中所述或所示的方位。这些相关术语仅为描述的方便而不要求装置按照特定方位进行构造或操作。除非另有说明，否则诸如“附接”、“附着”、“连接”和“互连”的术语是指结构直接地或通过中间结构间接地固定或附接至另一结构的关系，包括可移动或固定的连接或关系。本专利技术中用以描述结构/组件之间关系的术语“相邻”包括提到的相应结构/组件之间直接接触以及相应结构/组件之间存在其他中间结构/组件。 除非在上下文中已明白无误的指明，否则在本专利技术中与对象结合使用的诸如“一”、“一个”和“这个”的单数冠词并不排除冠词所指代的对象是多个的情况。 提供了制造薄膜太阳能电池或用于薄膜太阳能电池的吸收层的改进的装置和工艺。通过把蒸发与溅射工艺组合到制造薄膜太阳能电池的装置和/或方法中，可实现对吸收层原子混合的改进同时可易于实现批量生产的扩充。促进或加速原子扩散本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种形成太阳能电池的吸收层的方法，包括：在太阳能电池衬底的底电极的表面上方形成多个前体层，形成步骤包括：利用溅射源或蒸发源在至少部分表面上方沉积包含镓和铟中的至少一种、硒和铜的第一层，所述第一层具有第一铜浓度；在所述至少部分表面上方沉积包含由铜、镓和铟组成的组中的至少一种、和硒的第二层，所述第二层具有比所述第一铜浓度低的第二铜浓度；以及对所述前体层进行退火以形成吸收层。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈世伟，许丽，
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：中国台湾;71
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