制作薄膜太阳能电池的过程制造技术

提供制作薄膜太阳能电池部件的过程。该过程包括下列顺序的制作上述部件的步骤：在透明衬底上沉积吸收层，在吸收层上沉积背接触层且活化吸收层。吸收层包含碲。还呈现制作薄膜太阳能电池的过程。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一般涉及光伏领域或太阳能电池领域。具体地说，本专利技术涉及在太阳能电 池设备和由此制成的太阳能面板中使用的背接触(back contact)。
技术介绍
太阳能在世界上许多地方一年中都是充足的。遗憾的是，可用的太阳能一般不能 有效地用于发电。传统的太阳能电池，以及由这些电池产生的电的成本通常非常高。例如， 典型的太阳能电池达到的转换效率低于约百分之二十。并且，太阳能电池通常包含衬底上 形成的多个层，因而太阳能电池的制造过程通常也需要相当多数量的处理步骤。因此，高数 目的处理步骤、层、界面和复杂性增加了制造这些太阳能电池所需的时间和金钱的数量。相应地，一直存在对于解决低效且复杂的太阳能转换设备以及制造方法的长期存 在问题的改进技术方案的需要。
技术实现思路
本专利技术的实施例针对在薄膜太阳能电池上制作背接触的工艺。根据本专利技术的一个实施例，提供一种制作薄膜太阳能电池的部件的工艺。此工艺 包括按以下顺序制作该部件的步骤在透明衬底上沉积吸收层，在吸收层上沉积背接触层， 以及活化该吸收层。吸收层包含碲。在另一实施例中，制作薄膜太阳能电池的部件的过程包括以下顺序的步骤在透 明衬底上沉积吸收层，在吸收层上沉积背接触层并且实施氯化镉处理。吸收层包含碲化镉。 实施氯化镉处理以用以活化吸收层。另一实施例是制作薄膜太阳能电池的过程。该过程包含以下描述的顺序的步骤。 首先，一层透明的导电氧化物沉积在透明衬底上；下一步骤中，窗口层沉积在透明导电氧化 层上，然后吸收层在接下来的步骤中沉积在窗口层上。吸收层包括碲。下一步，背接触层沉 积在吸收层上。该过程包含活化吸收层的另一步骤。在又另一实施例中，提供了制作一种薄膜太阳能电池的过程。该过程包含按以下 描述的顺序的步骤。首先，一层透明导电氧化物沉积在透明衬底上；下一步骤中，硫化镉层 沉积在透明导电氧化层上，以及在接下来的步骤中，碲化镉吸收层沉积在硫化镉层上。该过 程还包含在碲化镉吸收层上沉积背接触层的步骤以及然后是实施氯化镉处理的步骤。该过 程的最后一步包括在背接触层上沉积金属接触。附图说明本专利技术的这些和其他特征，方面以及优点当参照附图阅读了下面详细的描述时可 以被更好地理解，其中图1图示了根据本专利技术的某些实施例，在制作薄膜太阳能电池的部件的过程的流 程图。3图2图示了根据本专利技术的某些实施例，在制作薄膜太阳能电池的过程的流程图。 具体实施例方式在本说明书和权利要求书中全文使用的大概性语言，可以用于修饰任何可以在容 许范围内变动的数量表述，而不影响其所关联的基本功能的改变。相应地，一个数值被一个 术语或者几个术语修饰，例如“大约”，其并不限制于指定的精确数值。在某些情况下，大概 性语言对应于测量数值的仪器的精确度。在接下来的说明书和权利要求书里，单数形式“一”和“该”包含了复数个所指物， 除非上下文另有明确的说明。术语“包含”，“包括”和“具有”意指包含的，且意味着除了列 出来的元件之外还可能存在其他的元件。并且，“顶部”，“底部”，“在上面”，“在下面”，以及 这些词的变化形式的使用是为了方便，而不要求任何特别的部件取向，除非另有强调。如在本文使用的，术语“沉积在......上”或者“沉积在......之上”指的是直接与之接触地固定或者设置以及通过在其之间介入层的非直接式固定或设置。本文使用的术语“可以”和“可以是”表明了一组情况中出现的可能性、具有指定性 能、特征或者功能，和/或限制修饰另外的动词(通过表达关联该限制修饰的动词的一种或 多种能力、性能或者可能性)。相应地，“可以”和“可以是”的使用表明了被修饰的词语显然 是对指定的性能，功能或者功用是恰当的，能够的或者适合的，同时也考虑了在某些情况下 修饰的词有时候是不恰当的，不能的或者不适合的。例如，在某些情形下，一个事件或者能 力可以被预期，然而在其他情形下该事件或者能力不能发生-这种差别通过该术语“可以” 和“可以是”来记载。基于碲化镉(CdTe)的太阳能电池设备典型地表现出相对低的功率转换效率，该 低功率转换效率的原因可以是相对低的开路电压(V。。)。CdTe材料的高功函数是在CdTe吸 收层和背接触之间达到良好欧姆接触的最主要的势垒之一。P型CdTe通常具有大约5. 5电 子伏特或者更高的功函数，这取决于电荷载流子的浓度或者电荷载流子的密度。本文使用 的短语“载流子密度”涉及材料中主要的电荷载流子的浓度，在P型CdTe中空穴代表大多数 的电荷载流子。P型CdTe材料的平均载流子密度在每立方厘米IX IO14和IX IO15之间变 化。没有金属或者合金有如此高的功函数，因此对于金属以及合金与P型CdTe形成良好的 欧姆接触变得非常困难。这种功函数的错配在金属或合金接触和P型CdTe层之间的结处 形成了势垒。该势垒阻碍了大多数电荷载流子的输运，进而降低了电池的填充因子(FF)。填充因子在太阳能电池技术的上下文中被定义为实际最大可获得的功率与理论 功率(非实际获得的)的比率(通常以百分比来给出)。这是评价太阳能电池性能的一个 关键参数。通常，太阳能电池具有的填充因子在大约0. 7与大约0之间。通常，本领域内已知有两种方法用以克服以上讨论的接触问题，以便实现良质的 欧姆接触。一种方法包括在CdTe吸收层背面形成薄层的拥有比ρ型CdTe高的功函数的半 导体材料，比如碲化汞(HgTe)，碲化锌(ZnTe)，碲化铜(CuxTe)，碲化砷(As2Te3)，或者碲化 锑(Sb2Te3)。另一种方法是通过在CdTe吸收层中反应或者扩散入掺杂剂材料，来在背接触 下面形成P+层。本文使用的“P+层”指的是一种高掺杂的半导体层，其中具有比吸收层中P 型电荷载流子浓度更高的P型电荷载流子浓度。典型地，P+层的载流子密度大于或者等于 大约IX IO17每立方厘米。这些方法帮助减少上述ρ型CdTe层和背接触之间势垒的影响。因此，背接触通常 包含主接触(通常是P+层)和次接触(其是电流传输导体或者金属接触)。在次接触附近 以较高的载流子密度形成高掺杂层，可以帮助降低与P型CdTe吸收层的接触电阻，这是因 为更高数量的大多数电荷载流子。当金属被用作金属接触，众所周知地金属会在该设备的寿命期间扩散通过ρ型 CdTe层，导致相当大的降级。例如，铜(Cu)典型地用于金属接触并且是基于CdTe的太阳能 电池设备降级的众所周知的来源。另一种备选技术出现了，即在CdTe吸收层上制造镍金属接触，用以提供可接受的 机械和电性能。该方法涉及镍-磷合金涂层的退火处理。这些涂层在CdTe吸收层中扩散入 磷，以及增加CdTe层的电荷载流子密度。增加的电荷载流子密度导致了上述势垒的减少。作为对上述问题的补充，CdTe膜的表面形态和晶粒特性是影响CdTe太阳能电池 性能的重要参数。例如，由于在晶粒边界的势垒(potential barrier)，CdTe膜或层的横向 电阻率通常非常高，为IO5-IO8欧姆厘米。应该注意的是，晶界势垒高度可以通过改变晶粒 大小以及通过沿晶粒边界扩散合适杂质而被改变。因此在电池制作的典型步骤中有一步是 P型CdTe吸收层的处理。该步骤通常涉及暴露于CdCl2和氧气中，接着是高温退火，并且一 般被称作"CdCl2处理”。CdCl2处理在ρ型CdTe本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制作薄膜太阳能电池部件的过程，该过程包括采用以下顺序的步骤：在透明衬底上沉积含碲的吸收层，在吸收层上沉积背接触层；以及活化所述吸收层。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：B·A·科雷瓦尔，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：US