本发明专利技术提供了一种多结光伏电池装置。该装置包括下电池和上电池，该上电池可操作性地连接至下电池。在一个具体实施方式中，下电池包括下玻璃基板材料，例如，透明玻璃。下电池还包括覆盖玻璃材料的由反射材料制成的下电极层。下电池包括覆盖下电极层的下吸收剂层。在一个具体实施方式中，吸收剂层由具有在Ｅｇ＝０．７ｅＶ至１ｅＶ范围内的带隙能量的半导体材料制成，但是也可以是其它材料。在一个具体实施方式中，下电池包括覆盖下吸收剂层的下窗口层以及覆盖下窗口层的下透明导电氧化物层。上电池包括覆盖下透明导电氧化物层的ｐ＋型透明导体层。在一个优选的实施方式中，ｐ＋型透明导体层由穿过在至少从约７００纳米至约６３０纳米波长范围内的电磁辐射并过滤在从约４９０纳米至约４５０纳米波长范围内的电磁辐射来表征。在一个具体实施方式中，上电池具有覆盖ｐ＋型透明导体层的上ｐ型吸收剂层。在一个优选的实施方式中，由半导体材料制成的ｐ型导体层具有在Ｅｇ＝１．６ｅＶ至１．９ｅＶ范围内的带隙能量，但也可以是其它带隙能量。上电池还具有覆盖上ｐ型吸收剂层的上ｎ型窗口层、覆盖上ｎ型窗口层的上透明导电氧化物层、以及覆盖上透明导电氧化物层的上玻璃材料。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术总体上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 高效率多结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，copper indium disulfide)物质、铜锡硫化物、二硫化铁、 或用于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利用自然能量的方式。能量来自于例如，以 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，所以其迅速 地变成稀缺资源，其随着时间将最终变得被耗尽。更近地，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(水力发电)。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。清洁能源还有的其它类型包括太阳能。在整个本专利技术背景并且更具体 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 有待解决。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 晶体材料可以用来制造包括将电磁辐射转化成电力的光伏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。在整个本说明书并且更具体地在以下内 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制造高效率多结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物质、铜锡硫化物、二硫化铁、或 用于多结电池的其它材料制成的吸收剂材料。在一个具体实施方式中，本专利技术提供了一种多结光伏电池装置。该装置包括下电 池(下部电池)和上电池(上部电池)，所述上电池可操作性地连接至下电池。在一个具 体实施方式中，下电池包括下玻璃基板材料，例如，透明玻璃。下电池还包括覆盖玻璃材料 的由反射材料制成的下电极层。下电池包括覆盖下电极层的下吸收剂层。在一个具体实施 方式中，吸收剂层由具有在Eg = 0. 7eV至IeV范围内的带隙能量的半导体材料制成，但是 可以是其它材料。在一个具体实施方式中，下电池包括覆盖下吸收剂层的下窗口层以及覆 盖该下窗口层的下透明导电氧化物层。该上电池包括覆盖该下透明导电氧化物层的P+型 透明导体层。在一个优选的实施方式中，P+型透明导体层由穿过(横过)在至少从约700 纳米至约630纳米波长范围内的电磁辐射并过滤在从约490纳米至约450纳米波长范围内 的电磁辐射来表征。在一个具体实施方式中，该上电池具有覆盖该P+型透明导体层的上P 型吸收剂层。在一个优选的实施方式中，由半导体材料制成的该P型导体层具有在Eg = 1. 6eV至1. 9eV范围内的带隙能量，但也可以是其它带隙能量。上电池还具有覆盖该上P型 吸收剂层的上η型窗口层、覆盖该上η型窗口层的上透明导电氧化物层、以及覆盖该上透明 导电氧化物层的上玻璃材料。当然，可以存在其它变型、修改和替换。通过本专利技术可以获得许多益处。例如，本专利技术使用商购的原材料来形成覆盖合适 的基板构件(衬底构件)的含半导体材料的薄膜。可以进一步处理该含半导体材料的薄膜 以形成具有期望的特性，例如，原子化学计量、杂质浓度、载体浓度、掺杂等的半导体薄膜材 料。在一个具体实施方式中，上电池被构造成选择性地过滤一些波长，同时允许其它波长通 过并且在下电池中被处理。在一个优选的实施方式中，上电池构造利用优选的电极层产生， 其可以被组合或改变。在一个优选的实施方式中，本专利技术的构造会代替经常作为η+型材料 的TC0，该η+型材料相对于产生限制的ρ型吸收剂而形成，例如，第二结。在一个优选的实 施方式中，本专利技术的电池构造和相关的方法至少在来自下电池的η+型TCO与来自上电池的 P型吸收剂之间形成P+型缓冲层。再次在一个优选的实施方式中，本专利技术的电池构造和相 关的方法使用在太阳光的波长范围内完全不透明(透过)但选择性地允许在红光范围内的 波长通过的P+型透明导体，其可以被用于下电池中。在一个优选的实施方式中，P+型透明 导体材料通过与吸收剂层大约相同的带隙来表征并且改善了上电池的效率。另外，本专利技术的方法使用比其它薄膜光伏材料相对毒性更小的环境友好的材料。取决于该实施方式，可 以获得一种或多种益处。在整个本说明书并且尤其是在以下内容中，将更详细地描述这些 和其它益处。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。根据具体实施方式也可以 使用其它材料。附图说明图1是根据本专利技术的一个实施方式的四端子多结光伏电池的简化图；图2是根据本专利技术的一个实施方式的多结光伏电池的截面视图的简化图；以及图3是示出了根据本专利技术的一个具体实施方式的选择性过滤方法的简化图。具体实施例方式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制造高效率多结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物质、铜锡硫化物、二硫化铁、或 用于多结电池的其它材料制成的吸收剂材料。图1是根据本专利技术的一个实施方式的四端子多结光伏电池的简化图100。该图仅 是一个示例，不应不适当地限制本申请中的权利要求的范围。本领域普通技术人员会认识 到其它变型、修改和替换。如所示出的，本专利技术提供了一种多结光伏电池装置100。该装置 包括下电池103和上电池101，该上电池101可操作性地连接至下电池。在一个具体实施方 式中，术语下(下部)和上(上部)并不用于限制而是应当由本领域普通技术人员通过普 通含义来解释。通常，上电池比下电池更接近于电磁辐射的源，所述下电池接收穿本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种多结光伏电池装置，包括：下电池，包括：下玻璃基板材料；由反射材料制成的下电极层，覆盖玻璃材料；下吸收剂层，覆盖所述下电极层，所述吸收剂层由具有在Ｅｇ＝０．７ｅＶ至１ｅＶ范围内的带隙能量的半导体材料制成；下窗口层，覆盖所述下吸收剂层；下透明导电氧化物层，覆盖所述下窗口层；上电池，可操作性地连接至所述下电池，所述上电池包括：ｐ＋型透明导体层，覆盖所述下透明导电氧化物层，所述ｐ＋型透明导体层通过穿过在至少从约７００纳米至约６３０纳米波长范围内的电磁辐射并过滤在从约４９０纳米至约４５０纳米波长范围内的电磁辐射来表征；上ｐ型吸收剂层，覆盖所述ｐ＋型透明导体层，所述ｐ型导体层由具有在Ｅｇ＝１．６ｅＶ至１．９ｅＶ范围内的带隙能量的半导体材料制成；上ｎ型窗口层，覆盖所述上ｐ型吸收剂层；上透明导电氧化物层，覆盖所述上ｎ型窗口层；以及上玻璃材料，覆盖所述上透明导电氧化物层。
【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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