本发明专利技术的实施方式大体涉及光伏器件，且更具体地涉及布置在诸如光伏电池的光伏器件上的金属触点，以及涉及形成这样的金属触点的制造工艺。金属触点包含在退火工艺期间在低温下形成的钯锗合金。在一些实施方式中，在退火工艺期间，可将光伏电池加热到约20℃至约275℃范围内的温度，例如在约150℃下持续约30分钟。在其他实施方式中，在退火工艺期间，可将光伏电池加热到约150℃至约275℃范围内的温度，持续至少约0.5分钟的时间段。
【技术实现步骤摘要】
光伏器件的金属触点及其低温制造工艺专利技术背景专利
本专利技术的实施方式大体涉及诸如太阳能电池的光伏器件，以及制备这样的光伏器件的方法。相关技术描述因为化石燃料正以日益增长的速率耗尽，所以对替代能源的需要变得越来越明显。源自风、源自太阳及源自流水的能量提供对诸如煤、石油和天然气的化石燃料的可再生的、环境友好的替代物。由于太阳能在地球上的几乎任何地方都容易得到，所以太阳能可能有朝一日成为可行的替代物。为了利用来自太阳的能量，太阳能电池的结吸收光子以产生电子-空穴对，这些电子-空穴对被结的内部电场分离以产生电压，从而将光能转化为电能。所产生的电压可通过串联连接太阳能电池而增加，且电流可通过并联连接太阳能电池而增加。太阳能电池可在太阳电池板上组合在一起。逆变器可耦接至若干太阳电池板以将直流功率转换为交流功率。然而，生产太阳能电池的当前高成本相对于当代器件的低效率水平阻止太阳能电池成为主流能源，并且限制太阳能电池可适合的应用。在光伏器件的常规制造工艺期间，金属触点常常通过气相沉积工艺沉积，并且在热退火工艺期间，通常被加热到高于300°C的温度。这些高温过程由于过度消耗时间和能量而往往是昂贵的。此外，高温过程经常破坏光伏器件内包含的敏化材料。因此，存在对具有提高的效率的光伏器件以及以与常规太阳能电池相比降低的成本来制造这样的光伏器件的方法的需求。专利技术概述本专利技术的实施方式大体涉及诸如光伏器件的光电子半导体器件，且更具体地涉及布置在诸如光伏电池的光伏器件上的金属触点，以及涉及形成这样的金属触点的制造工艺。在一个实施方式中，提供了一种布置在诸如光伏电池的光伏器件上的金属触点， 且该金属触点包含布置在光伏电池的吸收层(absorber layer)上的钯锗合金层，及布置在钯锗合金层上的金属覆盖层。例如，覆盖层可包含布置在钯锗合金层上的粘附层和布置在粘附层上的导电层。在一些实施例中，钯锗合金层可具有约100 A至约1,000 A范围内的厚度，例如约300 A至约600 A。粘附层可具有至少约20 A范围内的厚度。导电层可具有至少约1,000 A的厚度。在另一个实施方式中，提供了一种在光伏器件上形成金属触点的方法，且该方法包括在光伏电池的吸收层上沉积钯层，在钯层上沉积锗层，在锗层上沉积金属覆盖层，并且在退火工艺期间，将光伏电池加热到约20°C至约275°C范围内的温度。例如，沉积覆盖层可包括在锗层上沉积粘附层，并且在粘附层上沉积导电层。钯层和锗层形成布置在吸收层和粘附层之间钯锗合金。在一些实施例中，在退火工艺期间，可将光伏电池加热到约20°C 至约175°C范围内的温度，持续约5分钟至约60分钟范围内的时间段，例如从约100°C至约 150°C ；或加热到约150°C至约275°C范围内的温度，并且持续至少约0. 5分钟的时间段。钯层可具有约50 A至约300 A范围内的厚度，并且在沉积工艺期间，可在约20°c 至约200°c范围内的温度下沉积。锗层可具有约100 A至约1000 A范围内的厚度，并且在沉积工艺期间，可在约20°C至约200°C范围内的温度下沉积。在一些实施例中，粘附层包含钛或钛合金，且具有至少约20 A的厚度。在其他实施例中，导电层包含金或金合金，且具有至少约1,000 A的厚度。在其他方面，光伏电池的吸收层通常包含η-型砷化镓材料，而金属触点层可沉积在光伏电池的背面。附图简述因此，可详细理解本专利技术的上述特征的方式，上文简要概述的本专利技术的更具体的描述可参照实施方式进行，一些实施方式在附图中示出。然而，应注意，附图仅示出本专利技术的典型实施方式，且因此不应被视为其范围的限制，因为本专利技术可允许其它同等有效的实施方式。附图说明图1Α-1Β描绘了根据本文描述的一个实施方式的光伏单元的横截面视图；图2描绘了根据本文描述的一些实施方式的双面光伏电池的横截面视图；图3描绘了根据本文描述的其他实施方式的单面光伏电池的横截面视图；以及图4Α和4Β描绘了根据本文描述的一些实施方式的金属触点的横截面视图。详述本专利技术大体涉及光伏器件和工艺，且更具体地涉及光伏电池、形成在光伏电池上的金属触点以及形成这样的光伏电池和金属触点的制造工艺。一些制造工艺包括外延生长薄膜型砷化镓材料，该薄膜型砷化镓材料通过外延层剥离(ELO)工艺被进一步处理。本文描述的金属触点的实施方式包含在退火工艺期间在低温下形成的钯锗合金。 在一些实施方式中，可将光伏电池加热到约20°C至约275°C范围内的温度。例如，在退火工艺期间，可将电池加热到约20°C至约175°C范围内的温度和/或加热约5分钟至约60分钟的时间段；例如在约150°C下持续约30分钟。在其他实施方式中，在退火工艺期间，可将光伏电池加热到约150°C至约275°C范围内的温度，持续至少约0. 5分钟的时间段；例如在约 250°C下持续约1分钟。在本文的实施方式中描述了与金属触点使用的合适的光伏电池的一些实施方式。 光伏电池可包括砷化镓基电池，其包含布置在P-型膜堆栈(p-type film stack)上的η-型膜堆栈，使得η-型膜堆栈面向正面，而ρ-型膜堆栈在电池的背面上。在一个实施方式中，光伏电池为双面光伏电池，且具有布置在正面上的η-金属触点，而ρ-金属触点布置在电池背面上。在另一个实施方式中，光伏电池为单面光伏电池，且具有布置在电池背面上的η-金属触点和P-金属触点。本专利技术的一些实施方式提供了以大于5 μ m/hr例如约10 μ m/hr或更大、约20 μ m/ hr或更大、约30 μ m/hr或更大、例如约60 μ m/hr或更大包括约100 μ m/hr或更大或约 120 μ m/hr或更大的高生长速率外延生长第III-V族材料的工艺。第III-V族材料为薄膜型外延生长层，该薄膜型外延生长层包含砷化镓、砷化铝镓、磷化铝镓铟、磷化铝镓或其组合。在一些实施方式中，金属触点可包含在低温下例如低于300°C且在一些实施例中在低于250°C或低于200°C例如从约20°C (或约室温)至约150°C下形成的钯锗合金。这样的创新可使本光伏器件的效率和韧性强于常规太阳能电池。图IA图示了含砷化镓基电池140的光伏单元90的横截面视图，砷化镓基电池140 与生长晶片101通过布置在其间的牺牲层104连接。在光伏单元90内沉积含不同组成的多层外延材料，包括缓冲层102、牺牲层104及包含在砷化镓基电池140内的许多层。可通过沉积工艺例如化学气相沉积(CVD)工艺、金属有机化学气相沉积(MOCVD)工艺或分子束外延(MBE)工艺来生长或以其他方式来形成多层外延材料。在本文描述的另一个实施方式中，光伏单元90可暴露于湿蚀刻溶液，以在外延层剥离(ELO)工艺期间，蚀刻牺牲层104并且将砷化镓基电池140与生长晶片101分离。湿蚀刻溶液通常包含氢氟酸，并且还可包含各种添加剂、缓冲剂和/或表面活性剂。湿蚀刻溶液选择性地蚀刻牺牲层104，而保留砷化镓基电池140和生长晶片101。一旦分离，如图IB 所描述的，则可进一步处理砷化镓基电池140，以形成各种光伏器件，包括光伏电池和模块， 如通过本文若干实施方式所描述的。第III-V族材料为薄膜型外延生长层，其可包含砷化镓、砷化铝镓及其他。一些层例如窗口层可包含包本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：布兰登·M·卡耶斯，伊西克·C·奇吉尔亚里，聂辉，美利莎·J·艾契尔，
申请(专利权)人：奥塔装置公司，
类型：发明
国别省市：
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