本发明专利技术一般提供在基体(12)上形成导电氧化物层(14)的方法。在一个具体实施方案中，所述方法可包括在包含镉的溅射气氛用靶在基体(12)上溅射透明导电氧化物层(14)(例如，包含锡酸镉)。可在高于约100℃至约600℃的溅射温度溅镀透明导电氧化物层(14)。本发明专利技术也一般提供制备基于碲化镉的薄膜光伏器件(10)的方法。
【技术实现步骤摘要】
本文公开的主题一般涉及形成导电透明氧化物膜层。更特别是，本文公开的主题涉及形成用于碲化镉薄膜光伏器件的导电透明氧化物膜层的方法。
技术介绍
基于碲化镉(CdTe)与硫化镉(CdS)作为光敏成分配对的薄膜光伏(PV)模块(也被称为“太阳电池板”)在工业上得到广泛的接受和关注。CdTe为具有特别适用于太阳能转化成电的性质的半导体材料。例如，CdTe具有约1.45eV能带隙，这使得与过去在太阳能电池应用中使用的较低带隙半导体材料(例如对于硅约1. IeV)比较，能够从太阳光谱转化更多能量。此外，与较低带隙材料比较，CdTe在较低或漫射光条件转化辐射能，因此与其他常规材料比较在一整天或阴天条件具有较长的有效转化时间。在CdTe PV模块曝露于光能时，如日光，η型层和ρ型层的结一般担负产生电压和电流。特别是，碲化镉(CdTe)层和硫化镉(CdS)形成ρ-η异质结，其中CdTe层作为ρ型层(即，正的电子接受层)，CdS层作为 η型层(即，负的给电子层)。透明导电氧化物(“TC0”)层一般用于窗玻璃和结形成层之间。例如，可通过两种方法任一种热溅射或冷溅射从锡酸镉(即，Cd2SnO4)靶溅镀TCO层。在热溅射时，一般在一步溅射方法中在高于约200°C的溅射温度沉积TCO层。在冷溅射时(例如，在约室温)， 必须在层溅镀后在第二步骤使TCO层退火(annealed)，以使层从无定形层转化成结晶层。尽管热溅射法更精简(即，只需要单一步骤)，但热溅射TCO层一般具有比冷溅射 TCO层更高的电阻率-甚至在溅镀相同材料(例如，锡酸镉)时-这使热溅射TCO层对最终用途不太有吸引力。虽然，不希望受任何具体理论限制，相信热溅射层和冷溅射层之间的这种电阻率差异可能源于原沉积化学计量的差异。例如，在从锡酸镉靶溅镀时，目前相信冷溅射产生具有化学计量Cd2SnO4的层，这是锡酸镉的所需化学计量。然而，存在的其他处理问题是妨碍冷溅射形成TCO层的可行性，尤其是从锡酸镉靶。首先，退火处理可能使镉原子升华出TCO层，改变TCO层的化学计量，尤其是沿着其外表面。其次，退火处理可导致TCO层在基体上裂纹和/或脱层，在使基体温度从溅射温度升高到退火温度，在从退火温度冷却返回到室温时和/或从非晶到结晶相变(也可导致密度/体积变化)时这些都可能形成。这两个处理问题可导致所得PV器件TCO层的稳定性问题，而这些问题在用热溅射形成的TCO 层制成的PV器件中不存在。另一方面，目前相信从锡酸镉靶热溅射产生具有CdSn03+Sn02K学计量的层。因此，与化学计量的锡酸镉比较，TCO层包含不足量镉。相信原沉积化学计量的这种变化是镉原子在热溅射过程中升华出基体表面的结果。因此，需要一种TCO层，该TCO层具有那些冷溅射层的电导率和在那些热溅射层中发现的处理和器件稳定性。
技术实现思路
本专利技术的各方面和优点将部分在以下描述中阐述，或者可从描述中明显看到，并且可通过实施本专利技术认识。本专利技术一般提供在基体上形成导电氧化物层的方法。在一个具体实施方案中，所述方法可包括用靶在基体上溅射透明导电氧化物层(例如包含锡酸镉)，所述靶包含高于其标准化学计量量的化学计量的锡酸镉。透明导电氧化物层可在高于约100°C至约600°C 的溅射温度溅镀。本专利技术也一般提供制备基于碲化镉的薄膜光伏器件的方法。例如，所述方法的一个具体实施方案可包括用靶在基体上溅射透明导电氧化物层(例如包含锡酸镉)，所述靶包含高于其标准化学计量量的化学计量的锡酸镉。透明导电氧化物层可在高于约100°c至约600°C的溅射温度溅镀。可在透明导电氧化物层上形成阻性透明缓冲层，并且可在阻性透明层上形成硫化镉层。可在硫化镉层上形成碲化镉层。通过参考以下描述和附加权利要求，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。附图结合到本说明书并形成本说明书的一部分，阐述本专利技术的实施方案，并与文字描述一起用于解释本专利技术的原理。附图说明本专利技术的完全和确保公开内容，包括其最佳方式(针对本领域的技术人员)，参考附图阐述于本说明书，其中图1显示根据本专利技术的一个实施方案的示例性碲化镉薄膜光伏器件的一般横截面示意图；图2显示制备光伏模块的示例性方法的流程图，所述光伏模块包括碲化镉薄膜光伏器件；和图3显示根据本专利技术的一个实施方案的示例性DC溅射室的一般横截面示意图。在本说明书和附图中参考字符的重复使用将表示相同或类似的特征或元件。具体实施例方式现在详细论述本专利技术的实施方案，其中一个或多个实例在附图中说明。各实例通过本专利技术的解释提供，不是本专利技术的限制。实际上，对本领域的技术人员显而易见，可在不脱离本专利技术的范围或精神下在本专利技术中作出各种修改和变化。例如，作为一个实施方案的部分说明或描述的特征可与另一个实施方案一起使用，以得到更进一步的实施方案。因此，本专利技术将覆盖附加权利要求书及其等同权利要求范围内的这些修改和变化。在本公开中，在将一个层描述为在另一个层或基体“上”或“之上”时，应理解，这些层可直接相互接触，或在层间具有另一个层或特征。因此，这些术语简单描述层的相互相对位置，并且不一定指“在...顶上”，因为之上或之下的相对位置取决于器件相对于观察者的方向。另外，虽然本专利技术不限于任何具体膜厚度，但描述光伏器件的任何膜层的术语“薄” 一般指小于约10微米(“微米”或“μπι”)厚度的膜层。应理解，本文提到的范围和限度包括在规定限度内的所有范围(S卩，子范围)。例如，范围约100至约200也包括范围110至150、170至190、153至162和145. 3至149. 6。另外，最高约7的限度也包括最高约5、最高3、最高约4. 5的限度和在此限度内的各范围， 例如约1至约5和约3. 2至约6. 5。一般地讲，本专利技术一般公开一些方法，所述方法用靶在基体上热溅射透明导电氧化物层(“TC0层”)，所述靶包含高于锡酸镉标准化学计量量的化学计量的镉。形成TCO层的溅射温度相对较高，因此，可将此溅射方法称为“热溅射”。例如，基体的溅射温度可以为约100°C至约600°C，例如约150°C至约400°C。在一个具体实施方案中，溅射温度可以为约 200°C至约 300°C。不希望受任何具体理论限制，相信靶中另外的镉可提高热溅射形成的原沉积TCO 层中镉的化学计量，以便经沉积的层包含接近锡酸镉化学计量(例如，Cd2SnO4)的物质。例如，靶中增加量的镉(与锡酸镉靶中镉比锡比例为21的标准化学计量比较)可将增加化学计量的镉提供到溅射室，这有助于增加原沉积热溅射TCO层的镉含量。因此，原沉积TCO 层可具有镉比锡比例为至少约1 1的化学计量，例如镉比锡的比例为约2 约1。根据靶的类型(即，金属、陶瓷等)，溅射气氛可包含惰性气体(例如，氩气等)和 /或反应气体(例如，氧气、氮气、氟等及其混合物)。在溅镀期间溅射气氛的总压力可以为约1毫托至约100毫托(例如，约2毫托至约20毫托，例如约1毫托至约10毫托)。镉可组成适合在TCO层沉积期间抑制镉升华出基体表面的总溅射压力的任何部分。例如，镉可占溅射气氛的约0. 至约25%体积，例如溅射气氛的约至约15%体积。溅射沉积一般涉及从为材料源的靶喷射材料，并使喷射的材料沉积于基体上，以形成膜。DC溅射一般涉及将直电流施加到溅射室内本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种在基体上形成导电氧化物层的方法，所述方法包括：用靶（６４）在基体（１２）上溅镀透明导电氧化物层（１４），所述靶包含高于锡酸镉标准化学计量量的化学计量的镉，其中在高于约１００℃至约６００℃，优选约１５０℃至约５００℃的溅射温度溅镀所述透明导电氧化物层（１４）。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：S·D·费尔德曼皮博迪，
申请(专利权)人：初星太阳能公司，
类型：发明
国别省市：US
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。