用于薄膜光伏器件的层和由其制成的太阳能电池制造技术

本发明专利技术提供一种包含层的光伏器件。所述层包含由晶粒间界分隔的许多晶粒，其中晶粒为ｐ型或ｎ型。晶粒间界包含活性掺杂剂。晶粒间界中活性掺杂剂浓度高于晶粒中的有效掺杂剂浓度。晶粒和晶粒间界可以为相同类型或相反类型。另外，在晶粒间界为ｎ型时，晶粒间界的底部可以为ｐ型。本发明专利技术还公开一种制备层的方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一般涉及光伏器件领域。具体地讲，本专利技术涉及用于太阳能电池的层和由 其制成的太阳能电池。
技术介绍
在世界很多地区太阳能全年都很丰富。遗憾的是，可利用的太阳能一般不能有效 地产生电。常规太阳能电池和由这些电池产生的电的成本一般很高。例如，一般太阳能电 池达到小于20%转换效率。另外，太阳能电池一般包括在基片上形成的多个层，因此太阳能 电池制造一般需要大量处理步骤。因此，大量处理步骤、层、界面和复杂性增加制造这些太 阳能电池需要的时间和金钱量。因此，仍需要低效和复杂太阳能转换器件和制造方法的长期问题的改善解决方法。
技术实现思路
在一个实施方案中，本专利技术提供一种光伏器件。所述器件包括层。所述层包含由 晶粒间界分隔的许多晶粒，其中晶粒为P型或n型。晶粒间界包含活性掺杂剂。晶粒间界 中活性掺杂剂浓度高于晶粒中的有效掺杂剂浓度。在另一个实施方案中，本专利技术提供一种光伏器件。所述器件包括吸收层。吸收层 包含碲化镉。吸收层包含由晶粒间界分隔的许多晶粒，其中晶粒为P型。晶粒间界包含活 性掺杂剂。活性掺杂剂的量足以使晶粒间界为n型。在另一个实施方案中，本专利技术提供一种光伏器件。所述器件包括窗层，其中窗层包 含硫化镉。窗层包含由晶粒间界分隔的许多晶粒，其中晶粒为n型。晶粒间界包含活性掺 杂齐U。活性掺杂剂的量足以使晶粒间界为n型，并且与晶粒中n型的有效掺杂剂浓度比较， 晶粒间界具有更高n型活性掺杂剂浓度。在另一个实施方案中，本专利技术提供一种光伏器件。所述器件包括层，其中层包含由 晶粒间界分隔的许多晶粒。晶粒为P型或n型。晶粒间界包含活性掺杂剂。晶粒间界中活 性掺杂剂的量足以产生与层中晶粒类型相反类型的晶粒间界。同样，接近层底部区域的晶 粒间界中活性掺杂剂的量足以使底部区域中的晶粒间界保持与晶粒类型相似的类型，同时 与晶粒中的有效掺杂剂浓度比较，具有更高活性掺杂剂浓度。在另一个实施方案中，本专利技术提供一种光伏器件。所述器件包括吸收层，其中吸收 层包含碲化镉。吸收层包含由晶粒间界分隔的许多晶粒。晶粒为P型。晶粒间界包含活性 掺杂剂。活性掺杂剂的量足以使晶粒间界为n型。同样，接近层底部区域的晶粒间界中活 性掺杂剂的量足以使底部区域中的晶粒间界保持P型，同时与晶粒中的有效掺杂剂浓度比 较，具有更高活性掺杂剂浓度。在另一个实施方案中，本专利技术提供一种方法。所述方法包括提供光伏器件中的层。 所述层包含由晶粒间界分隔的许多晶粒。晶粒为P型或n型。晶粒间界包含活性掺杂剂。4晶粒间界中活性掺杂剂浓度高于晶粒中的有效掺杂剂浓度。 附图说明通过阅读以下详述并参考附图，本专利技术的这些和其他特征、方面和优点将变得更 好理解，其中在全部附图中相似的数字代表相似的元件，其中图1显示光伏器件的示意图；图2显示根据本专利技术的某些实施方案的光伏器件的层；图3显示根据本专利技术的某些实施方案的光伏器件的层；图4显示根据本专利技术的某些实施方案的光伏器件的层；图5显示根据本专利技术的某些实施方案的光伏器件的层；图6显示制造本专利技术的某些实施方案的图2所示光伏器件的层的方法的示意图； 并且图7显示制造本专利技术的某些实施方案的图5所示光伏器件的层的方法的示意图。 具体实施例方式在本领域已知的碲化镉(CdTe)基太阳能器件一般显示相对较低功率转换效率， 这可归因于与物质带隙相关的较低开路电压(V。。)。这是由于CdTe中的有效载流子浓度太 低。传统上，CdTe基器件的性能已由赋予CdTe体性质解释。然而，越来越有迹象表明，器 件性能主要由晶粒间界的性质控制，因此，体性质只表现形成太阳能电池的整体薄膜的有 效集合值。本文所述本专利技术的实施方案解决目前发展水平的所提到缺点。本文所述器件利用 掺杂方法满足上述需要，所述掺杂方法允许活性掺杂剂加到晶粒间界，晶粒间界产生具有 控制晶粒间界掺杂的层，并因此得到更高V。。，从而提高器件效率。应理解，这些掺杂层实际 在整个薄膜作为微型结(结形成于晶粒间界和晶粒之间)，并且改变如何能够改进这些器 件的观念。以下描述本专利技术的一个或多个具体实施方案。为了简明说明这些实施方案，实际 实施方案的所有特征可能未全部在说明书中描述。应理解，在任何此类实际实施方案的研 发中，如在任何工程或设计项目中那样，必须作出许多实施方案具体决定，以达到研发者的 具体目标，如与系统相关和行业相关限制相符，这可从一个实施方案到另一个实施方案变 化。另外，应理解，这种研发努力可能复杂而且耗时，但对本领域的技术人员而言仍为进行 具有本公开益处的设计、装配和制造的例行程序。在介绍本专利技术的不同实施方案的要素时，冠词“一”(a)、“一”(an)、“所述”(the)和 “所述”(said)旨在意味有一个或多个要素。术语“包括”、“包含”和“具有”旨在为包含性， 并且意味可有不同于所列要素的另外要素。另外，“顶部”、“底部”、“在. 之上”、“在...之 下”及这些术语的变型是为了方便使用的，除非另外说明，不需要任何具体元件定位。本文 所用术语“布置于...上”或“沉积于...上”或“布置于...之间”是指直接与中间层接触 和间接在其间具有中间层固定或布置。如图1所示，在一个实施方案中，本专利技术提供一种光伏器件100。器件100包括层， 如一个或多个层110、112、114、116和118。所述层包括半导体物质，半导体物质包含由晶粒间界分隔的许多晶粒，其中晶粒为P型或n型。晶粒间界包含活性掺杂剂。晶粒间界中活 性掺杂剂浓度高于晶粒中的有效掺杂剂浓度。本文所用术语“活性掺杂剂”是指所用掺杂剂包含不同于含晶粒的物质的外来物 质。可将外来物质认为是有意引入晶粒间界中的杂质。本领域的技术人员应理解，晶粒在 晶粒间界包含内在制造缺陷，晶粒间界中的这些缺陷也可作为掺杂剂。然而，在本公开的情 况下，不将这些缺陷认为是“活性掺杂剂”。如上提到，活性掺杂剂即为在晶粒间界中加入以 活性掺杂晶粒间界的外来物质。层中的活性掺杂剂使晶粒间界为P型或n型。本文所用术 语“活性掺杂剂浓度”是指由于层中存在的各种类型缺陷和有意引入杂质存在于层中的受 体态和给体态两者为基础的层的所得掺杂浓度。在一个实施方案中，缺陷为基于制造方法 的层所固有，而杂质可在本文讨论的制造过程中引入层中。另外，本文所用术语“有效掺杂 剂浓度”是指由于层中存在的各种类型缺陷存在于层中的受体态和给体态两者为基础的层 的所得掺杂浓度。在一个实施方案中，晶粒间界中活性掺杂剂浓度足以使晶粒间界为与层中晶粒类 型相反的类型。在一个实施方案中，晶粒为P型，晶粒间界为n型。在另一个实施方案中， 晶粒为n型，晶粒间界为p型。或者，在一些实施方案中，晶粒和晶粒间界为相同类型(p或 n) 0在一个实施方案中，层为吸收层116。一般在光照在太阳能电池100上时，吸收层 116中的电子从较低能量“基态”(其中电子被约束到固体中的具体原子)激发到较高“激 发态”(其中它们能够移动通过固体)。由于日光和人造光中的大部分能量在电磁辐射的可 见范围，太阳能电池吸收剂应有效吸收那些波长的辐射。在一个实施方案中，吸收层116包 含P型晶粒和n型晶粒间界。在另一个实施方案中，吸收层116包含n型晶粒和p型晶粒 间界。在另一个实施方案中，吸收层116包含p型晶粒和p型晶粒间界。在一个实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光伏器件，所述光伏器件包括：层，其中层包含由晶粒间界分隔的许多晶粒；其中晶粒为ｐ型或ｎ型；其中晶粒间界包含活性掺杂剂；并且其中晶粒间界中活性掺杂剂浓度高于晶粒中的有效掺杂剂浓度。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：BA科列瓦尔，FR艾哈迈德，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]