光伏器件制造技术

提供光伏器件。该器件包括透明导电层。p型半导体窗口层设置在该n型透明导电层之上。n型半导体层设置在该p型半导体窗口层之上。n型碲化镉吸收层设置在该p型半导体窗口层和该n型半导体层之间。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术大体上涉及光伏领域。特别地，本专利技术涉及在太阳能电池中使用的一组层和由此制造的太阳能电池。
技术介绍
在世界的许多地方太阳能全年是很丰富的。遗憾地是，可用的太阳能一般没有高效地用于生产电力。常规的太阳能电池和由这些电池产生的电力的成本一般非常高。例如， 典型的太阳能电池达到小于百分之20的转换效率。此外，太阳能电池典型地包括在衬底上形成的多个层，从而太阳能电池制造典型地需要大量的处理步骤。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资金量。因此，仍然需要有针对低效和复杂的太阳能转换器件和制造方法的长期存在的问题的改进技术方案。
技术实现思路
在一个实施例中，提供光伏器件。该器件包括透明导电层。P型半导体窗口层设置在该透明导电层之上。η型半导体层设置在该ρ型半导体窗口层之上。η型碲化镉吸收层设置在该P型半导体窗口层和该η型半导体层之间。在一个实施例中，提供光伏器件。该器件包括η型透明导电层。P型半导体窗口层设置在该η型透明导电层之上。η型半导体层设置在该ρ型半导体窗口层之上。η型碲化镉吸收层设置在该P型半导体窗口层和该η型半导体层之间。在另一个实施例中，提供光伏器件。该器件包括η型透明导电层。P型透明导电层设置在该η型透明导电层之上。ρ型碲化镁窗口层设置在该ρ型透明导电层之上。具有大于大约1X IO17每立方厘米的掺杂剂密度的η型碲化镉层设置在该ρ型透明导电层之上。 具有在大约1 X IO15每立方厘米至大约1 X IO16每立方厘米的范围中的掺杂剂密度的η型碲化镉吸收层设置在该P型碲化镁层和该具有大于大约1X IO17每立方厘米的掺杂剂密度的 η型碲化镉层之间。在再另一个实施例中，提供光伏器件。该器件包括η型透明导电层。具有大于大约IX IO18每立方厘米的掺杂剂密度的ρ型半导体窗口层设置在该η型透明导电层之上。 具有大于大约1 X IO17每立方厘米的掺杂剂密度的η型半导体层设置在该P型半导体窗口层之上。具有在大约1 X IO15每立方厘米至大约1 X IO16每立方厘米的范围中的掺杂剂密度的η型碲化镉吸收层设置在该P型半导体窗口层和该具有大于大约IX IO17每立方厘米的掺杂剂密度的η型层之间。在再另一个实施例中，提供光伏器件。该器件包括第一 η型透明导电层。具有大于大约1 X IO18每立方厘米的掺杂剂密度的P型半导体窗口层设置在该第一 η型透明导电层之上。第二 η型透明导电层设置在该P型半导体窗口层之上。具有在大约IXlO15每立方厘米至大约1X IO16每立方厘米的范围中的掺杂剂密度的η型碲化镉吸收层设置在该ρ型半导体窗口层和该第二η型透明导电层之间。在再另一个实施例中，提供光 伏器件。该器件包括P型透明导电层。P型半导体窗口层设置在该P型透明导电层之上。η型半导体层设置在该P型半导体窗口层之上。η型碲化镉吸收层设置在该P型半导体窗口层和该η型半导体层之间。附图说明当下列详细说明参照附图(其中类似的符号在整个附图中代表类似的部件)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一个实施例的光伏器件的示意图；图3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4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5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6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7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8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9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10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11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12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13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14图示根据本专利技术的某些实施例的制造如在图4中示出的光伏器件的层的方法的示意图；图15图示根据本专利技术的某些实施例的制造如在图7中示出的光伏器件的层的方法的示意图。具体实施例方式本专利技术大体上涉及光伏领域。特别地，本专利技术涉及在太阳能电池中使用的一组层和由此制造的太阳能电池。尽管重大学术和工业研究和开发努力，对于碲化镉光伏器件所报告的最佳效率已经停滞在大约百分之16大约十年。用这样的碲化镉光伏器件制作并且设计成提供有用量的电力(例如，用于家庭应用)的碲化镉光伏器件模块的效率可能明显较低。已经估计可以获得超出大约百分之20的碲化镉光伏器件效率。然而，在设法获得大约百分之20的效率中存在几个挑战。这些挑战中的一个包括通过使用本征或非本征掺杂剂在P型碲化镉中获得高空穴载流子浓度。此外，由于P型碲化镉的大功函数，它到目前为止仍然是在电池的背部形成稳定和低接触电阻接触的严峻挑战。另外的挑战可与典型与ρ型碲化镉吸收层结合采用的硫化镉窗口层关联。硫化镉 /碲化镉的光伏操作的常规说明基于在η型硫化镉和ρ型碲化镉之间的界面处的结形成。 遗憾地是，由于许多二次效应的存在，例如从硫化镉的硫扩散、压电效应的存在、晶格失配、碲化镉和硫化镉之间不同的晶体取向和在界面处缺陷态的存在，可导致不良的结，其转化成低于从理论计算预期的开路电压。 本文描述的本专利技术的实施例解决指出的目前技术发展水平的缺点。本文描述的器件通过采用η型碲化镉层填充上文描述的需要，该η型碲化镉层将允许向该层添加活性掺杂剂(active dopant)并且因此导致更高的开路电压，由此提供具有提高的效率的器件。在一个实施例中，该器件包括设置在P型半导体窗口层和η型半导体层之间的η型碲化镉吸收层。意识到该组层在该器件中形成需要的结改变了人们可以怎样改进这些器件的概念。本专利技术的一个或多个特定实施例将在下文描述。为了提供这些实施例的简洁说明，可不在该说明书中描述实际实现的所有特征。应该意识到在任何这样的实际实现的开发中，如在任何工程或设计项目中，必须做出许多实现特定的决定以达到开发者的特定目标，例如遵守系统相关和业务相关的约束等，其可在实现之间变化。此外，应该意识到这样的开发努力可是复杂并且耗时的，但对于享有该公开的利益的那些普通技术人员仍将是设计、制作和制造的例行任务。当介绍本专利技术的各种实施例的元件时，冠词“一”、“该”和“所述”意在表示存在元件中的一个或多个。术语“包括”、“包含”和“具有”意为包括的并且表示除了列出的元件可存在另外的元件。此外，术语“顶部”、“底部”、“上面”、“下面”和这些术语的变化形式的使用为了方便做出，而不要求部件的任何特别取向，除非另外陈述。如本文使用的，术语“设置在之上”或“沉积在之上”或“设置在之间，，指直接接触地和通过在其之间具有插入层而间接地固定或设置。如在图1中图示的，在一个实施例中，提供光伏器件100。该器件100包括透明导电层110。P型半导体窗口层112设置在该透明导电层110之上。η型半导体层114设置在该P型半导体窗口层112之上。η型碲化镉吸收层116设置在该ρ型半导体窗口层112和该η型半导体层114之间。光118通过该透明导电层110和该ρ型半导体窗口层112进入该器件100。使用η型碲化镉吸收材料可以是有利的。如本领域内已知的，η本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种光伏器件，包括：透明导电层；设置在所述透明导电层之上的ｐ型半导体窗口层；设置在所述ｐ型半导体窗口层之上的ｎ型半导体层；以及设置在所述ｐ型半导体窗口层和所述ｎ型半导体层之间的ｎ型碲化镉吸收层。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：F·R·艾哈迈德，B·A·科列瓦尔，J·W·布雷，W·K·梅茨格尔，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：US