用来调理CdTe薄层太阳能电池的CdTe层的方法技术

本发明专利技术涉及一种用来调理CdTe薄层太阳能电池的CdTe层的方法。本发明专利技术的主题是一种处理基材上置式薄层太阳能电池半成品的CdTe层的方法，该薄层太阳能电池半成品具有作为最表面覆层的CdTe层。根据现有技术，这些表面经受NP腐蚀并且接着被涂镀。然而在NP腐蚀时产生的碲氧化物被证实对于随后的涂镀步骤是不利的。因此提出了，存在的碲氧化物在进一步的加工中借助于还原剂还原为碲。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及一种。本专利技术的主题是一种处理基材上置式薄层太阳能电池半成品的CdTe层的方法，该薄层太阳能电池半成品具有作为最表面覆层的CdTe层。根据现有技术，这些表面经受NP腐蚀并且接着被涂镀。然而在NP腐蚀时产生的碲氧化物被证实对于随后的涂镀步骤是不利的。因此提出了，存在的碲氧化物在进一步的加工中借助于还原剂还原为碲。【专利说明】
本专利技术的主题是一种，由此实现 了背接触层序列的更好的接触。
技术介绍
根据现有技术，基材上置（Superstrat-Konfiguration)式CdTe薄层太阳能电池 以如下方式制造：把透明的前接触层（TC0,透明导电氧化物)涂覆到基材(优选玻璃)上。在 前接触层上沉积由纯的或改性的CdS (硫化镉）构成的层。改性的CdS (硫化镉）在以下理 解为，带有掺杂剂、晶体形状变更或晶粒尺寸变更的CdS或CdS与其他原料的混合物。将碲 化镉（CdTe)层涂覆到在CdS层之上。再将背接触层或背接触层序列沉积到CdTe层上。 在此问题是，在CdTe上涂布金属的接触层是不容易实现的，因为这会导致产生整 流的肖特基（Schottky)接触。然而所希望的是产生欧姆接触。层序列的任务是，使各个层 材料的能级如此地实现调整，即，生成欧姆接触，其中，优选金属层作为最表面的背接触层。 在制造过程中，优选在CdTe的涂覆之后借助于CdCl2和加热进行CdTe的活化。 出自现有技术的方法设置为，碲化镉层接着经受湿法化学腐蚀。此外CdTe太阳能 电池被浸入到所谓的NP腐蚀液中。NP腐蚀液是不同无机酸的水溶液，优选（HN03(0. 5%-5%) /H3P04 (50%-85%)/H20 (15%-45%)(总计 100%)。这在室温（18°C到约 80°C)的温度范围中 进行。腐蚀时间优选为在5s到60s的范围中。NP腐蚀的结果是，产生厚度在lnm到300nm 的范围中的富碲层。 基于HN03的作用，NP腐蚀导致CdTe氧化成无定形的、元素Te，其结晶并且构成富 碲层。然而氧化不停止于元素Te的阶段。不期望地，现有的Te的部分还被氧化成碲氧化 物(例如Te02)。这些氧化物在很大程度上残留在富碲层中，并且特别是在CdTe/Te过渡区 的晶界楔区（Korngrenzenzwickeln)(未受干扰的CdTe层到富締层的过渡区域）那里。 另外，富碲层容易发生通过空气中的氧进行的氧化。这种额外地氧化使Te层的p 型导电性以及相对CdTe层的导电性变差。除此之外，氧化区域导致对于次级背接触层(例 如层序列Sb2Te3、Mo、Ni:V)的接触变差。 存在一系列的建议，如腐蚀CdTe表面以及改进CdTe层在NP腐蚀之后的状态。 因此，在US 2011/0117696A1中提出了用来产生富碲和无氧化的层的、变化了的 腐蚀过程，其中，借助由有机酸构成的混合物、氧化剂以及配位剂工作。公知的酸是：葡萄糖 酸、醋酸、柠檬酸以及它们的混合物。作为氧化剂提及过氧化氢。配位剂应当优选能够配位 铜。然而在腐蚀剂本身的研究中，证明了所提出的腐蚀剂对于富碲层的生产是低效的，特别 是证明了对工业化的太阳能电池制造是不适合的。 在US 4 456 630中描述了其他的设置方式。在此，CdTe层通过强的、优选氧化性 的酸腐蚀。对此，特别提及硫酸、硝酸、盐酸和氢氟酸。随后，表面层通过氧化剂处理，优选 通过重铬酸盐或过氧化物处理。随后借助强碱性化学试剂来还原/去除所产生的氧化物。 指定使用联氨或碱金属氢氧化物溶液。在该文献中，通过氧化性酸的腐蚀时间指定为例如 2s (第2栏第61行)。这种类型的短暂的腐蚀时间难以掌握，并且可以导致强烈的质量波 动。此外，对于碱金属氢氧化物溶液如NaOH或KOH的使用，其特征是，碲氧化物由所处理的 富碲表面被析取出。后者可能对富碲层的厚度产生负面的影响。除此之外，在使用联氨作 为还原性试剂时，必需接触剧毒的致癌物。这种方法因此是时间要求极其严格的，并且需要 接触强酸、碱和/或有毒物质。 因此，提出了如下任务：使NP腐蚀过程或过程序列如此地进一步改进，从而在富 碲层中使氧化碲化合物最小化，然而其中应当不使用高危险性的化学试剂。
技术实现思路
根据本专利技术，所提出的任务通过根据权利要求1的方法解决。优选实施方式在相 关从属权利要求中公开。 根据现有技术来提供基材上置式薄层太阳能电池半成品。这种半成品优选具有基 材、布置在其上的前接触层、以及布置在前接触层上的、由纯的或改性的CdS构成的层。在 CdS层上涂覆CdTe层。CdTe层经受NP腐蚀，从而CdTe层的最表面的层为富碲的，也就是 说，该层含有化学计量上非常多的的Te。 根据本专利技术设置，根据现有技术良好地掌握的NP腐蚀，在NP腐蚀之后补充以额外 的还原步骤。这种还原处理的目标是，在很大程度上消除在富碲层中的氧化碲化合物。为 此，在大气条件下适当的化学试剂的水溶液与表面，特别是富碲层的表面，相接触。这优选 地借助根据现有技术的浸液方法在湿性工作台中发生。适合的化学试剂为： _连二亚硫酸钠（Na2S204)，在中性或弱酸性的溶液中（0. 01到1摩尔每升）；或者， -氯化亚锡（SnCl2)，在HC1酸溶液中（0.005到1摩尔每升）；或者 -硼氢化钠（NaBH4)，在中性或弱碱性的溶液中（0? 001到2摩尔每升） 在以浸液方法处理时，太阳能电池半成品在以上提到的溶液中浸泡1秒钟到30分 钟。这在优选15°C到30°C的温度区间中进行。接着太阳能电池半成品通过去离子水冲洗， 干燥并且导向进一步的加工(涂覆背接触层序列）。 用于根据本专利技术的、使通过NP腐蚀液（HN03)的作用部分被氧化的富碲层的还原的 特别优选的实施方式为： (i)连二亚硫酸钠Na2S204的水溶液：0. 01到1摩尔每升的溶液(优选范围：约 0? 03-0. 04摩尔每升） (ii)弱酸性Na2S204溶液，例如通过以柠檬酸或EDTA (乙二胺四乙酸）酸化。 根据（i)和（ii)的还原优选在大约20°C的溶液温度的情况下实行。优选地，溶液 规律性地重新配制或更新，因为可以预期到，连二亚硫酸钠在水中缓慢分解。还原的持续时 间优选在l〇s_300s之间，特别优选的在30s-120s之间。 (iii)借助于氯化亚锡的酸性水溶液：0. 005到1摩尔每升，通过稀释过的HC1 弱酸化(优选范围：约0.02-0. 05摩尔每升)。溶液温度在约20°C，还原的持续时间优选 10s_120s。 (iv)借助于硼氢化钠水溶液：优选0. 001到2摩尔每升，（特别优选浓度范围 0.04-0. 8摩尔每升)。溶液的温度为优选在15°C和30°C之间的温度范围之间。处理持续时 间优选在l〇s_300s之间，特别优选地在30s-60s之间。 在NP腐蚀之后，富集碲的表面层优选具有lnm到300nm的厚度，特别优选地为 50nm到150nm。通过根据本专利技术的额外的还原步骤该厚度不发生改变或者仅发生不重要的 改变。 根据本专利技术的通过还原性化学试剂的处理导致，碲氧化物将所结合的氧送给化本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种处理基材上置式薄层太阳能电池半成品的CdTe层的方法，所述薄层太阳能电池半成品具有作为最表面覆层的CdTe层，其特征在于，所述CdTe层由具有富碲的表面层，并且将其通过如下方式在很大程度上清除那里存在的碲氧化物，即，将碲氧化物借助于还原剂还原成碲。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：克里斯蒂安·德罗斯特，贝蒂娜·斯帕特，彭寿，
申请(专利权)人：中国建材国际工程集团有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31