用于薄膜光伏的层和由此制造的太阳能电池制造技术

提供光伏器件。该光伏器件包括吸收层，其包括ｐ型半导体，其中至少一层设置在该吸收层之上。该至少一层是具有比该吸收层的载流子密度高的载流子密度的半导体。该至少一层包括硅。该至少一层包括ｐ＋型半导体。该吸收层基本上没有硅。提供形成该光伏器件的方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术基本上涉及光伏领域。特别地，本专利技术涉及在光伏器件中使用的层和由此 制造的太阳能电池板。
技术介绍
在世界的许多地方全年太阳能是很丰富的。遗憾地是，可用的太阳能通常没有有 效地用于生产电力。常规的太阳能电池和由这些电池产生的电力的成本通常非常高。例如， 典型的太阳能电池达到小于20%的转换效率。此外，太阳能电池典型地包括衬底上形成的 多个层，从而太阳能电池制造典型地要求大量的处理步骤。结果，大量的处理步骤、层、界面 和复杂性增加了制造这些太阳能电池需要的时间和金钱。因此，仍需要对于低效和复杂的太阳能转换器件和制造的方法的长期存在的问题 的改进方案。
技术实现思路
在一个实施例中，提供光伏器件。该光伏器件包括吸收层，其包括P型半导体，其 中至少一层设置在该吸收层上。该至少一层是具有比该吸收层的载流子密度更高的载流子 密度的半导体。该至少一层包括硅。该至少一层包括P+型半导体。该吸收层基本上没有娃。另一个实施例是光伏器件。该器件包括吸收层，其中该吸收层包括包含碲的II-VI 半导体。该至少一层设置在该吸收层之上。该至少一层是P+型半导体，其包括硅。另一个实施例是光伏器件。该器件包括吸收层，其中该吸收层包括P型的包含碲 的^工半导体。该至少一层设置在该吸收层之上。该至少一层是P+型半导体，其包括娃。再另一个实施例是光伏器件。该器件包括吸收层，其中该吸收层包括P型碲化镉。 至少一层设置在该吸收层之上，其中该至少一层包括P+型氢化非晶硅。再另一个实施例是光伏器件。该器件包括吸收层，其中该吸收层包括P型碲化镉。 至少一层设置在该吸收层之上，其中该至少一层包括P+型氢化非晶硅碳。仍然再另一个实施例是方法。该方法包括在光伏器件中提供吸收层的第一步骤。 该吸收层被处理以增加它的的载流子密度。此外，该吸收层被腐蚀以提供化学计量吸收层。 该吸收层包括P型半导体。该吸收层基本上没有硅。至少一层设置在该吸收层之上。该至 少一层是具有比吸收层的载流子密度高的载流子密度的半导体。该至少一层包括P+型半 导体。该至少一层包括硅。附图说明当下列详细说明参照附图(其中相似的符号在整个附图中代表相似的部件)阅读 时，本专利技术的这些和其他的特征、方面和优势将变得更好理解，其中图1图示根据本专利技术的一个实施例的光伏器件的示意图；图2图示根据本专利技术的某些实施例制造如在图1中示出的光伏器件的层的方法的 流程图；图3图示根据本专利技术的某些实施例制造如在图1中示出的光伏器件的层的方法的 示意图。具体实施方式 本领域内已知的基于碲化镉(CdTe)的太阳能器件典型地显示出相对低的功率转 换效率，其可归因于与材料的带隙相关的相对低的开路电压(U。对于改进CdTe太阳能 电池的电池效率的另外的问题包括CdTe的高功函数。CdTe的高功函数限制了可以被采用 以形成与CdTe层的欧姆接触的金属的狭窄选择。该金属包括钼和金，其是用于低成本大规 模生产CdTe太阳能电池商业上不切实可行的金属。然而，尽管可采用像钼、镍、铬等的其他 金属，它们形成势垒，例如在P型CdTe的情况下，空穴将需要隧穿通过势垒区域。由于CdTe 具有在IxlO14和IxlO15每立方厘米之间的典型的载流子密度，该势垒可是相对大的。已经 发现在没有CdTe层的背面的正确处理的情况下，与背接触层的电阻是可观的并且该器件 的填充因子减小，从而降低该器件的效率。改进背接触电阻的一个方法包括增加靠近CdTe 层和背接触层的接触点的区域中的载流子浓度，其中背接触层是金属层。例如，对于P型 CdTe材料，增加载流子浓度意味着增加CdTe材料中的ρ型载流子以在与背接触层接触的 CdTe层的背面上形成“P+层”。如在本文中使用的短语“载流子密度”指在材料中的空穴和 电子的浓度。如在本文中使用的短语“更高的载流子密度”意味着在使用P+层形成的至少 一层中的P型电荷载流子的浓度比在吸收层中的P型电荷载流子的浓度高。形成具有大于 或等于IxIO17每立方厘米的载流子密度的高掺杂区域可帮助降低与背接触层的接触电阻。用于形成高掺杂区域的各种方法在本领域内已知。一个方法包括用铜或金来处理 将与背接触层接触的CdTe吸收层的背面。铜原子或金原子在晶格中取代镉原子，从而形成 靠近背接触的附加受主态(acceptor state)。另一个方法包括在CdTe层的背面上形成异 相材料的薄层，例如碲化汞(HgTe)、碲化锌(ZnTe)、碲化铜(CuxTe)、碲化砷(As2Te3)或碲化 锑(Sb2Te3)。价带排列(valence band alignment)通过阴离子规则获得。形成这样的层 的一个方法包括在CdTe层的背面上形成富碲层，其使用氯化镉(CdCl2)处理以增加CdTe层 中的载流子密度。在某些实施例中，铜层沉积在CdCl2处理过的CdTe层上以形成CuxTe相， 由此形成P+型层。ρ+型层具有明显的缺点。当使用金和铜时，已知的是在器件的寿命期间金和铜都 扩散通过材料，其导致显著的退化。HgTe具有由于汞污染导致的一些环境问题。碲化铜 (CuxTe)和碲化锌(ZnTe)提供由于形成的膜的多晶性质而导致的限制在最大IO18每立方厘 米的最大电荷密度。从而，通过由铜和锌取代镉形成的P+层可不具有足够高的空穴载流子 浓度，其意味着空穴的浓度可能低于IO18每立方厘米。本文提供备选的层和方法以更好克服在吸收层和至少一层的界面处的电荷密度 的差别，其提供与吸收层材料(例如CdTe)相容的材料。该备选层可用作吸收层和背接触 层之间的界面，其具有可以等于或超过IxlO18每立方厘米的载流子密度的载流子密度，这 是与器件内的其他电阻相比最小化背接触层的串联电阻所需要的。该方法包括采用另一层即备选层与CdTe层结合。该备选层是P+层，其具有当与吸收层的载流子密度比较时的更 高的载流子密度，本文描述的P+层从而具有比如本领域内目前已知的可以在典型的P+型 材料中获得的更高的载流子密度。在一个实施例中，该层可具有大于约切1017每立方厘米 (如目前用于CdTe类型器件的)的空穴载流子密度。在另一个实施例中，该层可具有大于 约IOw每立方厘米的空穴载流子密度。在另一个实施例中，该层可具有大于约每立 方厘米的空穴载流子密度。该层的载流子密度越高，最小化该层和吸收层的功函数的间隙 的该层的能力越好。本文描述的本专利技术的实施例解决目前技术发展水平的所指出的缺点。器件包括吸 收层(其包括P型半导体)和设置在该吸收层之上的含硅的至少一层。另外，该至少一层是 具有比吸收层的载流子密度高的载流子密度的P+型半导体。该吸收层和P+层成分上不同， 其中该吸收层基本上没有硅。如本文使用的，短语“基本上没有硅”指的是包含多达约百万 分之100份的硅作为杂质的半导体材料。同样，意味着存在的硅量在CdTe和铜-铟-镓-硒 (CIGS)型材料中存在的硅的典型杂质水平附近。也就是说，短语“基本上没有硅”意味硅不 是该膜的主要成分，然而它可以作为污染物或掺杂剂在吸收层中出现。例如，微量的硅可 存在于CdTe中，该微量的硅是由于用于形成器件的高处理温度所引起的从用作衬底的二 氧化硅玻璃中析出的。在某些实施例中，该至少一层也具有比吸收层大的带隙。在一些实施例中，该层具 有本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光伏器件，其包括：吸收层，其包括ｐ型半导体，其中至少一层设置在所述吸收层之上；其中所述至少一层是具有比所述吸收层的载流子密度高的载流子密度的半导体，其中所述至少一层包括硅；其中所述至少一层包括ｐ＋型半导体；其中所述吸收层基本上没有硅。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：BA科尔瓦尔，YA奚，FR艾哈迈德，JN约翰逊，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：US