【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种p-掺杂cdte基薄膜太阳能电池装置的制备方法。
技术介绍
1、cdte基薄膜太阳能电池装置通常用cu进行p掺杂。但cu作为掺杂元素还存在一些缺点，如降低长期稳定性和降低太阳能电池效率。因此，需要一种用替代掺杂元素对cdte基薄膜太阳能电池装置进行p掺杂的方法。在研究中，as显示出了克服cu所带来缺点的巨大潜力。
2、目前，as如何结合到cdte基的吸收层中还是一个未解决的问题。传统的铜掺杂技术包括铜涂层步骤及后续的扩散步骤，但是此技术不能够使砷离子扩散到cdte基的吸收层中。还有其他方法使用气相传输沉积(vapour-transport-deposition,vtd)，通过在气流中升华原材料并将掺杂元素添加到气流中。此外，还可以使用预掺杂的原材料，但仅适用于特殊的涂层工艺，以确保能够长时间保持恒定的掺杂剂浓度。
3、wo 2017/081477 a1公开了一种制备cu掺杂cdte基薄膜太阳能电池的方法，其中在吸收层和背接触之间施加连续有机层。通过热蒸发或通过用cu处理有机层的表面将cu提供到cdte吸收层上，从而将铜结合到cdte吸收层中。
4、wo 2017/100393 a2公开了一种用于制造高效光伏器件的工艺。半导体层堆叠内的吸收层可以例如由cdte或cd(s、se、te)形成。cu可以包含在背接触层中，或者吸收层可以直接掺杂cu，但其中没有清楚地描述如何进行掺杂。如果背接触层包含铜，在吸收层和背接触层之间形成的氧化物层会限制cu从背接触扩散到吸收层中。
6、us 2019/0341506 a1描述了用氯化铜掺杂铜。然而，其中虽然提到了砷作为另外的或替代的掺杂剂，但并没有描述掺杂方法。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种p-掺杂cdte基薄膜太阳能电池装置的制备方法，以及提供一种p掺杂cdte基薄膜太阳能电池装置。
2、通过权利要求书中独立权利要求所限定的方法能够实现本专利技术的目的。从属权利要求中提供了优选的实施方案。
3、本专利技术提供一种覆板配置的p掺杂cdte基薄膜太阳能电池装置的制备方法，至少包括以下步骤：提供衬底，形成前电极，形成吸收层和形成背电极。形成吸收层的步骤至少包括：交替沉积第一吸收层材料和第二吸收层材料的层，其中cdse沉积为第一吸收层材料并且cdte沉积为第二吸收层材料。掺杂源层包括至少一种第一掺杂元素，所述第一掺杂元素选自v族元素，所述掺杂源层沉积在第一和第二吸收层材料的至少一个界面处。p-掺杂的材料沉积为背电极。
4、可以通过任何已知方法来进行形成前电极、形成吸收层和形成背电极的过程，例如升华、蒸发、溅射沉积、湿法沉积、化学沉积等。
5、覆板配置是指薄膜太阳能电池装置具有按如下顺序分布的结构：前电极沉积在衬底上，然后沉积吸收层和背电极。在一些实施方案中，该方法还包括沉积一些现有技术已知的中间层，例如，在衬底与前电极之间、前电极与吸收层之间，以及吸收层与背电极之间。在覆板配置中，所述衬底通常为透明衬底，且前电极为透明前电极。不言自明，前电极和背电极可以沉积为现有技术已知的层堆叠。
6、交替沉积是指交替沉积多层第一和第二吸收层材料，其中所述的多层是指至少两层第一吸收层材料和至少两层第二吸收层材料。最终形成交替沉积的吸收层堆叠，其中包括以下顺序的层：第一吸收层材料的第一层、第二吸收层材料的第一层、第一吸收层材料的第二层、第二吸收层材料的第二层，依此类推。即，首先第一步，沉积第一吸收层材料的第一层；随后第二步，沉积第二吸收层材料的第一层，依此类推。在一些实施方案中，将第一步和第二步重复1次至5次。最终，交替沉积的吸收层堆叠进一步包括至少一个掺杂源层，所述掺杂源层如下所述，所述吸收层堆叠具有500nm至1μm范围内的厚度。
7、在一些实施方案中，第一吸收层材料的层以每层20nm至150nm的厚度沉积，所有第一吸收层材料的层中，可以至少有两层彼此厚度不同。例如，第一吸收层材料的第一层的厚度可以为第二层的厚度的一半，另外，如果适用的话，可以为第一吸收层材料的后续各层的厚度的一半。此外，所有第一吸收层材料的层中，可以至少有两层或者可以所有层的厚度相同。
8、在一些进一步的实施方案中，第二吸收层材料的层以每层20nm至3000nm，优选每层50nm至500nm的厚度沉积。第二吸收层材料的每个单独层的厚度可以为相邻的第一吸收层材料的层厚度的1至5倍。同样，所有第二吸收层材料的层中，可以至少有两层彼此厚度不同，和/或，可以至少有两层厚度相同。在一个实施方案中，交替沉积的吸收层堆叠内，第二吸收层材料的所有层的沉积厚度都相同。
9、在进一步的实施方案中，形成吸收层的步骤还包括，在交替沉积的吸收层堆叠上，沉积第二吸收层材料的层。有利地，吸收层的最终厚度为2.5μm至4μm。
10、在进一步的实施方案中，形成吸收层的步骤还包括，在交替沉积的吸收层堆叠进行沉积之前，沉积第二吸收层材料的附加层。在一些进一步的实施方案中，在交替沉积的吸收层堆叠进行沉积之前，这种第二吸收层材料的附加层具有10nm至1500nm，优选25nm至250nm范围内的厚度。
11、第一吸收层材料的所有沉积可以在相同的处理条件下进行，从而导致沉积层在晶粒尺寸、密度或其他方面的性质基本相同。对于第二吸收层材料的所有沉积也是如此。然而，也可以在不同的处理条件下沉积第一或第二吸收层材料的各个层，以实现各个层的所需的不同特性。
12、上述方法能够用于制造cdsete吸收层。cdsete是指cdsexte1-x，其中0≤x≤0.6，优选0≤x≤0.4，x可以随吸收层的厚度而变化。通过选择第一吸收层材料的各个层和第二吸收层材料的各层的厚度和特性，进一步处理薄膜太阳能电池装置，吸收层内的se含量和由进一步处理产生的、在吸收层的最终厚度方向上的se梯度可以根据需要精确和精细地定义。本领域技术人员已知如何获得所需的cdsete吸收层的组成。
13、在一些实施方案中，cdsete吸收层内的se梯度可以是指，相对于朝向薄膜太阳能电池装置的背电极的浓度而言，靠近前电极的部分se浓度较高。在一些进一步的实施方案中，cdsete吸收层内的se梯度包括，靠近前电极的se含量为至多30at.-％se(x≤0.6)，和靠近背电极的se含量为至多10at.-％se(x≤0.2)；优选地，靠近前电极的se含量为至多13at-％，靠近背电极的se含量为至多1at-％。
14、根据本专利技术，在第一和第二吸收层材料的至少一个界面处沉积掺杂源层。这意味着在沉积第一吸收层材料的层之后，且在沉积第二吸收层本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种覆板配置的p-掺杂CdTe基薄膜太阳能电池装置的制备方法，其至少包括：提供衬底、形成前电极、形成吸收层和形成背电极，
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，通过近空间升华沉积所述第一吸收层材料的层、所述第二吸收层材料的层和所述掺杂源层。
3.如权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，在沉积所述第一吸收层材料的层、所述第二吸收层材料的层和所述掺杂源层之后，进行退火处理。
4.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述退火处理作为一种活化处理。
5.如前述任一权利要求所述的制备方法，其特征在于，p-掺杂ZnTe沉积为背电极材料。
6.一种p-掺杂CdTe基薄膜太阳能电池装置，其至少包括：
7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述p-掺杂背电极包括p-掺杂ZnTe，其中所述第二掺杂元素选自N、Ag、Cu、Au、Li、Na、K、Rb、V、Cd、Nb和Ta。
【技术特征摘要】
1.一种覆板配置的p-掺杂cdte基薄膜太阳能电池装置的制备方法，其至少包括：提供衬底、形成前电极、形成吸收层和形成背电极，
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，通过近空间升华沉积所述第一吸收层材料的层、所述第二吸收层材料的层和所述掺杂源层。
3.如权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，在沉积所述第一吸收层材料的层、所述第二吸收层材料的层和所述掺杂源层之后，进行退火处理。
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【专利技术属性】
技术研发人员：彭寿，殷新建，傅干华，马立云，巴斯蒂安·希普欣，
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：
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