本发明专利技术名称为溅射用于基于碲化镉的光伏器件的RTB薄膜的方法。公开了用于在衬底上沉积电阻透明缓冲薄膜层的方法。所述方法能够包括：在按照体积包括约0.01％到约5％的水蒸汽(例如，按照体积约0.05％到约1％的水蒸汽)的溅射气氛中，在衬底上冷溅射(例如，在约10℃到约100℃的溅射温度)电阻透明缓冲层。然后能够在约450℃到约700℃的退火温度退火电阻透明缓冲层。在衬底上沉积电阻透明缓冲薄膜层的方法能够用在制造镉薄膜光伏器件的方法中，其中通过在电阻透明缓冲层上形成硫化镉层并且在硫化镉层上形成碲化镉层来制造镉薄膜光伏器件。
【技术实现步骤摘要】
本文公开的主题一般地涉及电阻透明缓冲薄膜层的沉积方法。更具体的是，本文公开的主题涉及用于在碲化镉薄膜光伏器件中使用的电阻透明缓冲薄膜层的沉积方法。
技术介绍
基于碲化镉(CdTe)与硫化镉(CdS)配对作为光反应成分的薄膜光伏(PV)模块 (也称为“太阳能电池板”)在工业中正获得广泛接受和关注。CdTe是一种具有尤其适合于将太阳能转换成电能的性能的半导体材料。例如，CdTe具有约1. 45eV的能量带隙，这使得它与先前在太阳能电池应有中使用的较低带隙半导体材料(例如，对于硅约1. IeV)相比能够从太阳谱转换更多的能量。此外，与较低带隙材料相比，CdTe在较低或漫射的光条件下转换辐射能量，且因而与其它常规材料相比，在白天期间或多云条件下具有较长的有效转换时间。当CdTe PV模块暴露于光能(例如太阳光)时，η型层和ρ型层的结通常负责生成电位和电流。特别是，碲化镉(CdTe)层和硫化镉(CcK)层形成ρ-η异质结，其中CdTe层用作P型层(即正电子接受层(electron accepting layer))，并且CdS层充当η型层(即负电子施予层(electron donating layer))。自由载流子对由光能创建且然后由p_n异质结分离以产生电流。在能量作用于碲化镉层之前，减小窗口玻璃和碲化镉层之间的层(例如，透明导电层，硫化镉层及其之间的任何缓冲层)的厚度能够减小器件对辐射能量(例如，太阳能) 的吸收量。因而，能够改进器件的整体转换效率。此外，减小硫化镉层的厚度能够允许更多的较短波长辐射(例如，蓝光)到达碲化镉层，这同样改进器件的整体转换效率。然而，减小硫化镉层以及玻璃和碲化镉层之间的任何其它层的厚度能够形成可能对器件性能有害的其它问题。例如，相对薄的硫化镉层能导致界面缺陷(例如针孔)，这些缺陷在透明导电氧化层和碲化镉层之间创建局部化的结。这些缺陷会降低器件的开路电压 (Voc)且减小器件的填充因子(fill factor) 0因而，存在对于通过窗口玻璃和碲化镉层之间层的减小厚度而具有改进的能量转换效率和/或器件寿命、且同时减小典型地与那些层的减小厚度相关联的副作用的碲化镉光伏器件的需要。
技术实现思路
本专利技术的方面和优点将部分地在下面的描述中陈述，或者可从描述中显而易见， 或者可通过实践本专利技术而了解。方法一般被提供以用于在衬底上沉积电阻透明缓冲薄膜层。所述方法能够包括 在按照体积包括约0. 01 %到约5 %的水蒸气(例如，按照体积约0. 05 %到约1 %的水蒸气) 的溅射气氛中，在衬底上冷溅射(例如，在约10°C到约100°C的溅射温度)电阻透明缓冲层。然后能够在约450°C到约700°C的退火温度退火电阻透明缓冲层。3在衬底上沉积电阻透明缓冲薄膜层的方法能够用在制造镉薄膜光伏器件的方法中，其中通过在电阻透明缓冲层上形成硫化镉层并且在硫化镉层上形成碲化镉层来制造镉薄膜光伏器件。参考下面的描述和所附权利要求，本专利技术的这些和其它特征、方面以及优点将变得更好理解。结合在本说明书中并构成其一部分的附图示出本专利技术的实施例，以及与描述一起，用来解释本专利技术的原理。附图说明对本领域普通技术人员的、本专利技术的完整和使能性的公开(包括其最佳模式)，在参考附图的说明书中陈述，在附图中图1示出根据本专利技术的一个实施例的示例碲化镉薄膜光伏器件的截面图的概图；图2示出根据本专利技术的一个实施例的示例DC溅射室的截面图的概图；以及，图3示出制造包括碲化镉薄膜光伏器件的光伏模块的示例方法的流程图。本说明书和附图中重复使用的引用字符旨在表示相同或相似的特征或要素。具体实施例方式现在将对本专利技术的实施例进行详细参考，其一个或多个示例在图中示出。每个示例被提供以作为本专利技术的解释，而不是本专利技术的限制。事实上，它将对于本领域的技术人员是明白的，并且在不脱离专利技术的范围和精神的情况下，能在本专利技术中进行各种修改和变化。 例如，作为一个实施例的部分来描述或示出的特征能够与另一个实施例一起使用以产生又一另外的实施例。因而，本专利技术旨在覆盖在所附权利要求及其等同的范围内的此类修改和变化。在此公开中，当层被描述为在另一层或衬底“上”或“上方”时，要理解所述层能彼此直接接触，或者具有层之间的另一层或特征。因而，这些术语简单描述层彼此之间的相对位置，而不一定意味着“在……之上”，因为上面或下面的相对位置依赖于器件对观察者的朝向。另外，尽管专利技术不限于任何具体的膜厚度，但是描述光伏器件任何膜层的术语“薄”一般是指具有小于约10微米(“百万分之一米”或“μ m”)的厚度的膜层。要理解，本文提到的范围和限制包括位于规定限制之内的所有范围(即，子范围)。例如，从约100到约200的范围也包括了从110到150、170到190、153到162、以及 145. 3到149. 6的范围。此外，直到约7的限制也包括了直到约5、直到3、以及直到约4. 5 的限制，以及包括了在该限制之内的范围，例如从约1到约5，和从约3. 2到约6. 5。一般来说，方法公开用于溅射电阻透明缓冲层，尤其是包含在基于碲化镉的薄膜器件中的电阻透明缓冲(RTB)层。电阻透明缓冲层通常在包含水蒸气的溅射气氛中溅射到衬底上。例如，溅射气氛能够包含约0. 01%至约5%体积的水蒸气，例如约0. 05%至约体积的水蒸气。这些溅射方法特别有用于跟随有沉积态(as-d印osited)层的退火的“冷溅射”。例如，RTB层能够在含有水蒸气的溅射气氛中、在约10°C至约100°C的溅射温度来溅射，例如约20°C至约50°C (例如，约20°C至25°C的室温)。将水蒸气添加到溅射室中能够减小能够容易监控的溅射阴极(即靶)的电压。此外，已经发现溅射气氛中的少量水蒸气(例如，约0.01%至约5%体积)能够改进薄膜层在它正在被沉积时到衬底的粘合。最后，在退火前，由于在溅射气氛中存在水蒸气，显示出改进了沉积态RTB层。 在冷溅射后，能够在约450 V至约700 V (例如，约500 V至约650 V )的退火温度退火RTB层。RTB层能够在退火温度对于约5分钟至约5小时来退火，例如对于约15分钟至约1小时。在不希望由任何特定理论来束缚的情况下，认为退火RTB层能够将沉积态分子(例如，锡锌氧化物原子)再结晶为衬底上的更均勻的薄膜层。此外，退火过程能够从沉积态RTB层上差不多去除所有水以便退火的RTB层基本上没有水分子。在本文中使用时， 术语“基本上没有”意味着没有多于可忽略的痕量存在以及涵盖完全没有(例如，0摩尔％ 直到0. 0001摩尔％ )。溅射沉积通常涉及从作为材料源的靶喷射材料，且将喷射的材料沉积到衬底上以形成膜。DC溅射通常涉及将直流施加到安置在溅射室内衬底(即，阳极)附近的金属靶 (1Φ，阴极)以形成直流放电。除了含有水蒸气外，溅射气氛还能包含在金属靶和衬底之间形成等离子场的惰性气体(例如氩等)和/或反应气体(例如氧气氛、氮气氛等)。溅射气氛的压力对于磁控溅射能够在约ImTorr和约20mTorr之间，并且对于二极管溅射能够更高(例如，从约25mTorr 至约lOOmTorr)。当施加电压使金属原子从靶释放时，金属原子沉积到衬底的表面上。例如，当气氛中含有氧时，从金属靶上释放的金属原子能够在衬底上形成金属氧本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种用于在衬底（１２）上沉积电阻透明缓冲薄膜层（１６）的方法，所述方法包括：在按照体积包括约０．０１％到约５％的水蒸气的溅射气氛中，在约１０℃到约１００℃的溅射温度将电阻透明缓冲层（１６）溅射在衬底（１２）上；以及在约４５０℃到约７００℃的退火温度退火所述电阻透明缓冲层（１６）。
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：P·L·奥基夫，
申请(专利权)人：初星太阳能公司，
类型：发明
国别省市：US
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