【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种覆板结构的cdte薄膜太阳能电池装置的制备方法，还涉及一种薄膜太阳能电池装置。
技术介绍
1、太阳能电池的性能很大程度上取决于应用材料的组合及其产生的晶格结构所形成的能级。太阳能电池中各层能级的调整首先可以提高吸收光量，并且可以支持优化的电荷载流子提取。对于第一个目标，带隙的调整，尤其是不同带隙大小的组合，有利地导致入射光的不同光谱区域的吸收。为了改进太阳能电池，能级的调控是必不可少的，并且可以通过掺杂工艺或通过在太阳能电池的吸收层内诱导能带分级来实现。
2、可以选择不同种类的掺杂工艺。其中一种是本征掺杂，其中可以对本征材料进行不同比例的掺杂。目前已知的cdte(碲化镉)层可以是p型或n型，这取决于cd(镉)和te(碲化物)的量(kendre,v,v evani,m khan,v palekis,s vatavu,d morel,and cferekides.2013.“cdte films by elemental vapor transport.”dans:2013ieee 39thphotovoltaic specialists confer-ence(pvsc).p.1-4)。或者，可以通过外在掺杂来控制电子特性，即可以插入掺杂材料来改变相关的能级。因此，太阳能电池的能级由化学计量值控制，即层内元素的比例。因此，精确控制每一层内材料的成分至关重要。
3、高效生产薄膜太阳能电池的方法是近空间升华(close space sublimation,css)，其中材料蒸发到衬底上，所述衬
4、然而，使用这种方法进行成分控制的一个挑战是在蒸发过程之后出现原子扩散，特别是在热活化过程中。在体块和晶界都存在扩散，例如碲化镉(cdte)中的锑(sb)。(colegrove,eric,steven p harvey,ji-hui yang,james m burst,joel n duenow,davids albin,su-huai wei,and wyatt k metzger.2017.“antimony diffusion in cdte.”ieee journal of photovoltaics.vol.7,n°3,p.870-873.)
5、不利之处在于，这种扩散破坏了相关层的精度。材料扩散到相邻层中，改变了装置的化学计量分布，从而导致装置性能的显著改变。
6、目前已知的可能影响浓度分布方法，例如在wo 2017210280 a1中，跨吸收层的梯度的产生是通过多层不同材料和活化实现的，即为热处理的过程。然而，这些层仍然没有很好的明确边界，因为并没有控制梯度的分布。
7、us 2012/0052620 a1描述了沉积在cdte太阳能电池中的多个n型层。其中主要公开了衬底的导电氧化物层、这些层顶部的阻挡层，以及cds(硫化镉)和氧化镉层在堆叠中的使用。尽管溅射技术可以避免强混合的影响，但仍有多余的升华和活化过程。特别是，使用cdcl2的基本活化过程会导致不同层的混合，因此阻碍了材料化学计量的精确调整。
技术实现思路
1、为克服现有技术中的缺陷，本专利技术提供了一种调整薄膜太阳能电池合金化和化学计量分布的方法。
2、第一方面，本专利技术提供了一种覆板结构的cdte薄膜太阳能电池装置的制备方法，至少包括以下步骤：
3、a)提供衬底，所述衬底包括导电氧化物层和相邻阻挡层；
4、b)形成吸收层；和
5、c)形成背电极。
6、因此，形成吸收层的步骤包括第一材料的厚层沉积，以及，在第一材料的厚层沉积之前或之后的，第一材料和第二材料的至少两个薄层的一系列重复堆叠沉积。所得到的层数包括偶数和奇数；因此，可以有五个、六个、七个或更多数量的所得层形成吸收层。
7、根据本专利技术，cdte太阳能电池为根据传统技术制备的太阳能电池。这种cdte太阳能电池包括cdte作为吸收材料，但也可以另外使用其他吸收材料，例如znte和/或cdse。
8、这种类型的太阳能电池还可以包括含硒层，硒具有较低的带隙并能够吸收近红外光谱区域的光，从而能够增强太阳能电池的吸收光谱并提高其效率。在cdte太阳能电池中，也经常应用cdsete层，其带隙可以通过改变其中元素的化学计量比来调节。在cdsete层中，能带分级取决于se的含量。通过调整含se层的厚度，可以控制cdse的分级值(gradingvalues)值并相应地控制带隙。
9、因此，第一材料为一种吸收材料，其在成品薄膜太阳能电池装置的吸收层内形成合金，厚层的厚度至少为1μm，薄层的最小厚度为5nm，最大厚度为100nm。因此，第一材料的薄层作为第二材料层之间的夹层。与另一种材料形成合金的材料会产生与原始材料相比具有不同特性的合金材料，尤其适用于合金的带隙。合金的性能还取决于合金中材料的比例。诸如znte、cdse、cdte或hgtg等材料可以形成具有不同材料比例的合金。
10、术语“沉积”是指用于在表面施加薄膜的任何技术。沉积还包括升华和任何溅射技术。
11、“重复堆叠”是指由若干层的序列组成的堆叠，其中重复特定层的排列。
12、如果先前沉积了重复排列的至少两种材料的至少两个薄层，则在前触点和厚吸收层之间存在至少四个层。术语“前触点”包括导电氧化物层和相邻的阻挡层。
13、使用具有较小带隙的吸收材料作为第二材料，可以收集更长波长的光，例如红色或近红外光。
14、有利地，由两种材料形成吸收层的步骤包括如下机制，通过在其它材料制成的层之间插入由一种材料制成的中间层，从而形成层材料的交替，尤其是一系列不同材料层的重复堆叠，来控制蒸发材料的扩散。尽管由于沉积和随后的激活过程(通常是使用cdcl2)而发生扩散，但使用本专利技术的方法可以对材料的分布进行调节。因此，本专利技术的方法可以控制薄膜光电半导体装置，尤其是太阳能电池装置的吸收层内的两种或多种材料的浓度分布。
15、在相邻于一个厚层的位置沉积由两种不同材料制成的一系列层的堆叠，能够改变层序列中的扩散行为，其中所述厚层是由所述两种材料中的一种制成。通过引入第一材料的夹层，出人意料地减少了在热活化过程之后该区域中第一材料的最终量。化学计量分布的改变导致了扩散的反压力。堆叠层可能的有益效果包括：在激活后，中间有间隔层的两个薄层与单个厚层具有不同的材料分布。因此，较薄的纯净材料层可以建立“扩散反压”并限制某些物质的远距离扩散，还能够比单层更好地定位化学计量分布，并在沉积中对物质进行混合。
16、由于与厚层内相反浓度梯度，插入厚层中的薄层可显著改变层内的浓度分布。
17、本专利技术所提供的方法还具有其它优势。在本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种覆板结构的CdTe薄膜太阳能电池装置的制备方法，其包括：
2.如权利要求1所述的制备方法，其中，所述形成吸收层(3)的步骤进一步包括：沉积第一材料的厚层(4)，和
3.如权利要求1或2所述的制备方法，其中所述的层是通过近空间升华及之后的热活化制备。
4.如前述任一权利要求所述的制备方法，其中至少两个薄层的序列中的至少两个层具有相等或不相等的厚度。
5.如前述任一权利要求所述的制备方法，其中，所述重复堆叠(5、5.1和5.2)中的至少一个或两个重复堆叠包括至少两个重复的所述薄层的序列。
6.如前述任一权利要求所述的制备方法，其中，至少一个或所有所述薄层具有至少20nm的厚度。
7.如前述任一权利要求所述的制备方法，其中，所述第一材料为CdTe，和/或，所述第二材料为CdSe、掺杂Cu或Ag的ZnTe、Te、Se或Cd3As2。
8.如前述任一权利要求所述的制备方法，其中，形成所述吸收层(3)的步骤进一步包括：沉积第一材料的厚层(4)；以及，在沉积第一材料的厚层(4)之后，沉积至少包含第一材料
9.一种通过近空间升华和随后的热活化制备的薄膜太阳能电池装置，包括衬底、前电极、吸收层(3)和背电极，
10.如权利要求9所述的薄膜太阳能电池装置，其中，所述薄膜太阳能电池装置是通过权利要求1至8中任一项所述的方法制备。
11.如权利要求9所述的薄膜太阳能电池装置，其中所述吸收层(3)包括与所述厚层(4)相邻的第一重复堆叠(5.1)，其中所述厚层(4)与第二重复堆叠(5.2)相邻，
12.如权利要求8至10中任一项所述的薄膜太阳能电池装置，其中，所述第一材料为CdTe或CdSe。
13.如权利要求8至11中任一项所述的薄膜太阳能电池装置，其中，所述第二材料包括Te、Se、Cd、As、Bi、Sb、V、Zn、Mg、O、Mn、Mo、Ag、Cu、P,N或Sn。
...【技术特征摘要】
1.一种覆板结构的cdte薄膜太阳能电池装置的制备方法，其包括：
2.如权利要求1所述的制备方法，其中，所述形成吸收层(3)的步骤进一步包括：沉积第一材料的厚层(4)，和
3.如权利要求1或2所述的制备方法，其中所述的层是通过近空间升华及之后的热活化制备。
4.如前述任一权利要求所述的制备方法，其中至少两个薄层的序列中的至少两个层具有相等或不相等的厚度。
5.如前述任一权利要求所述的制备方法，其中，所述重复堆叠(5、5.1和5.2)中的至少一个或两个重复堆叠包括至少两个重复的所述薄层的序列。
6.如前述任一权利要求所述的制备方法，其中，至少一个或所有所述薄层具有至少20nm的厚度。
7.如前述任一权利要求所述的制备方法，其中，所述第一材料为cdte，和/或，所述第二材料为cdse、掺杂cu或ag的znte、te、se或cd3as2。
8.如前述任一权利要求所述的制备方法，其中，形成所述吸收...
【专利技术属性】
技术研发人员：彭寿，殷新建，傅干华，马立云，克里什纳库马·维拉潘，
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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