一种用于形成薄膜光伏装置的方法，包括，提供包括表面区域的透明基板，并形成覆盖表面区域的第一电极层。另外，该方法包括，通过至少溅射包括铟铜材料的靶以形成包括在约１．３５∶１至约１．６０∶１范围内的Ｃｕ∶Ｉｎ原子比的铜铟材料。该方法进一步包括，使铜铟材料在包含含硫物质的环境中经受热处理工艺。此外，该方法包括，至少由铜铟材料的热处理工艺形成铜铟二硫化物材料，并将铜铟二硫化物材料与电极之间的界面区域保持为基本上没有具有与铜铟二硫化物材料不同的半导体特性的金属二硫化物层。此外，该方法包括形成覆盖铜铟二硫化物材料的窗口层。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术的实施方式总体涉及光伏材料和制造方法。更具体地，本专利技术提供了一种 用于制造高效率薄膜光伏电池的方法和结构。仅通过举例，本专利技术的方法和材料包括由铜 铟二硫化物(铜铟二硫，二硫化铟铜)物质、铜锡硫化物、二硫化铁、或用于单结电池或多结 电池的其它材料制成的吸收剂材料。
技术介绍
从一开始，人类就已经应对挑战来寻找开发能量的方式。能量来自例如，石化产 品、水力发电、核能、风、生物质、太阳能的形式，以及更原始(基本)的形式，例如，木材和 煤。在过去的一个世纪中，现代文明已依赖于作为重要的能源的石化能量。石化能量包括 天然气和石油。天然气包括更轻的形式，例如，丁烷和丙烷，通常用于加热住宅并用作用于 烹饪的燃料。天然气还包括通常用于运输目的的汽油、柴油和喷气燃料。石化产品的更重 的形式也可以用来加热某些地方的住宅。不幸地，石化燃料的供应是有限的，并且基于在行 星-地球上可获得的量基本上是固定的。另外，由于更多的人以增长的量使用石油产品，所 以使其迅速地变成稀缺资源，其随着时间将最终变得被耗尽。最近，已经期望环境上清洁且可再生的能量源。清洁能量源的一个实例是水电力。 水电力来自由水坝例如在内华达州的胡佛水坝(Hoover Dam)产生的水流驱动的发电机。所 产生的电力用来对在加利福尼亚州洛杉矶市的大部分城市供电。清洁且可再生的能量源还 包括风能、波能、生物质能等。也就是说，风车将风能转化成更有用形式的能量，例如电能。 清洁能源的其它类型还包括太阳能。在整个本专利技术背景，更具体地在以下内容中可以发现 太阳能的具体细节。太阳能技术通常将来自太阳的电磁辐射转化成其它有用形式的能量。这些其它形 式的能量包括热能和电力。对于电力应用，经常使用太阳能电池。虽然太阳能在环境上是清 洁的并且已在某种程度上是成功的，但是，在将其广泛应用于全世界之前，仍留下许多限制 以待解决。作为一个实例，一种类型的太阳能电池使用来自半导体材料锭的晶体材料。这 些晶体材料可用来制造包括将电磁辐射转化成电力的光伏装置和光电二极管装置的光电 装置。然而，晶体材料经常是昂贵的并且难以大规模制造。另外，由这样的晶体材料制造的装置经常具有较低的能量转换效率。其它类型的太阳能电池使用“薄膜”技术来形成待用 于将电磁辐射转化成电力的光敏材料的薄膜。在使用薄膜技术制造太阳能电池时，存在类 似的限制。也就是说，效率经常较低。另外，薄膜的可靠性经常较差，并且在传统的环境应 用中不能长时间使用。通常，薄膜难以彼此机械地结合。在整个本说明书中更具体地在以 下内容中，可以发现这些传统技术的这些和其它限制。根据上述，可以看出，期望用于制造光伏材料和所得到的装置的改善的技术。
技术实现思路
根据本专利技术的实施方式，提供了一种用于形成用于光伏应用的薄膜半导体材料的 方法和结构。更具体地，本专利技术提供了一种用于形成用于制造高效率光伏电池的半导体材 料的方法和结构。仅通过举例，本专利技术的方法和材料包括由铜铟二硫化物物质、铜锡硫化 物、二硫化铁、或用于单结电池或多结电池的其它材料制成的吸收剂材料。在一种具体实施方式中，本专利技术提供了一种用于形成薄膜光伏装置的方法。该方 法包括，提供包括表面区域的透明基板，并形成覆盖该表面区域的第一电极层。在一种具体 实施方式中，该方法包括，形成覆盖第一电极层的阻挡层，以在第一电极层与铜层之间形成 界面区域。在一种具体实施方式中，该方法还形成覆盖阻挡层的铜层，并形成覆盖铜层的铟 层，以形成多层结构。在一种具体实施方式中，该方法包括，至少使该多层结构在包含含硫 物质的环境中经受热处理工艺。该方法包括，至少由多层结构的处理工艺形成铜铟二硫化 物材料。铜铟二硫化物材料包括在约1. 35 1至约1.60 1范围内的铜铟原子比。该方 法保持界面区域基本上没有具有与铜铟二硫化物材料不同的半导体特性的金属二硫化物 层。在一种具体实施方式中，该方法还包括，形成覆盖铜铟二硫化物材料的窗口层。在一种 优选的实施方式中，所得的太阳能电池具有至少10%或更高，11%或更高，13%或更高，以 及高于15%的效率。当然，可以存在其它变型、修改和替代方式。在一种可替换的具体实施方式中，本专利技术提供了一种用于形成薄膜光伏装置的可 替换方法。该方法包括，提供包括表面区域的透明基板，并形成覆盖该表面区域的第一电极 层。该方法还包括，通过至少溅射包括铟铜材料的靶，形成包括在约1.35 1至约1.60 1 范围内的Cu 的原子比的铜铟材料。该方法包括，使铜铟材料在包含含硫物质的环境 中经受热处理工艺，并至少由铜铟材料的热处理工艺来形成铜铟二硫化物材料。在一种具 体实施方式中，该方法包括，保持覆盖表面区域的第一电极层与铜铟二硫化物材料之间的 界面区域基本没有具有与铜铟二硫化物材料不同的半导体特性的金属二硫化物层(例如， 二硫化钼)。该方法还包括，形成覆盖铜铟二硫化物材料的窗口层。在一种具体实施方式 中，界面区域的特征在于，表面形态基本上防止具有约5nm至IOnm厚度的金属二硫化物层 的任何形成。在一种具体实施方式中，该方法还包括，至少300°C和更高的低温热处理，以防 止二硫化钼层的任何形成。在另一具体实施方式中，本专利技术提供了一种用于形成薄膜光伏装置的方法。该方 法包括，提供包括表面区域的基板，并形成覆盖该表面区域的第一电极层。另外，该方法包 括，形成覆盖第一电极层的阻挡层以形成界面区域，并形成覆盖阻挡层的铜层。该方法进一 步包括，形成覆盖铜层的铟层以形成多层结构。此外，该方法包括，至少使多层结构在包含 含硫物质的环境中经受热处理工艺。该方法进一步包括，至少由多层结构的处理工艺形成铜铟二硫化物材料，该铜铟二硫化物材料包括在1 μ m到2 μ m范围的厚度以及约1. 4 1 至约1.6 1的铜铟原子比。此外，该方法包括，保持第一电极层与铜铟二硫化物材料之间 的界面区域基本上没有具有与铜铟二硫化物材料不同的半导体特性的金属二硫化物层，并 形成覆盖铜铟二硫化物材料的窗口层。在一种实施方式中，铜铟二硫化物材料形成光伏装 置的吸收剂层，其特征在于，在标准测试条件下具有约10%和更高的效率。在又一具体实施方式中，本专利技术还提供了 一种薄膜光伏装置。该装置包括包含表 面区域的基板和覆盖该表面区域的第一电极层。该装置进一步包括，覆盖第一电极层以形 成界面区域的阻挡层。另外，该装置包括覆盖阻挡层的吸收剂层。吸收剂层包括铜铟二硫 化物材料，其特征在于具有在Iym到2μπι范围的厚度以及在约1.4 1至约1.6 1范 围的铜铟原子比，并且第一电极层与吸收剂层之间的界面区域基本上没有具有与铜铟二硫 化物材料不同的半导体特性的金属二硫化物层。此外，该薄膜光伏装置包括覆盖吸收剂层 的窗口层以及约10%和更高的能量转换效率的特性。在又一种实施方式中，本专利技术提供了一种薄膜光伏装置。该装置包括包含表面区 域的透明基板和覆盖该表面区域的第一电极层。该装置进一步包括，覆盖第一电极层以形 成界面区域的阻挡层。另外，该薄膜光伏装置包括在第一电极层上的并至少由多层结构的 处理工艺转变的铜铟二硫化物材料，该多层结构包括覆盖第一电极层的铜层和覆盖铜层的 铟层。铜铟二硫化物材料的特征在于在约1. 35 1至约1.60 1本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于形成薄膜光伏装置的方法，所述方法包括： 提供包括表面区域的透明基板； 形成覆盖所述表面区域的第一电极层； 形成覆盖所述第一电极层的阻挡层以形成界面区域； 形成覆盖所述阻挡层的铜层； 形成覆盖所述铜层的铟层以形成多层结构；至少使所述多层结构在包含含硫物质的环境中经受热处理工艺； 至少由所述多层结构的处理工艺形成铜铟二硫化物材料，所述铜铟二硫化物材料包括在约１．３５∶１至约１．６０∶１范围内的铜与铟原子比； 保持所述界面区域基本上没有具有与所述铜铟二硫化物材料不同的半导体特性的金属二硫化物层； 形成覆盖所述铜铟二硫化物材料的窗口层。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：霍华德·W·H·李，
申请(专利权)人：思阳公司，
类型：发明
国别省市：US
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