本发明专利技术的一个方面提供制造膜的方法。该方法包含：在无氧环境中提供包括硫化物的靶；将多个直流脉冲施加到靶以生成脉冲直流等离子体；用脉冲DC等离子体对硫化物靶进行溅射以将包括硫的材料喷射到等离子体中；以及将包括所喷射材料的膜沉积到支撑上。本发明专利技术的另一个方面提供制造光伏装置的方法。
【技术实现步骤摘要】
一般来说，本专利技术涉及通过脉冲直流磁控管溅射来制造用于光电装置中的半导体膜的方法。具体地说，本专利技术涉及通过脉冲直流磁控管溅射来制造硫化镉膜的方法及由此制造的光伏装置。
技术介绍
改进能量转换效率(从电磁能到电能或者反之亦然)是光伏装置领域中的主要关注点之一。在世界的很多地方太阳能常年都是丰富的。遗憾的是，这些可用的太阳能一般 未被有效地用于产生电力。光伏(“PV”)装置将光直接转化为电力。光伏装置用在许多应用中，从用于计算器和手表的小型能量转换装置到用于家庭、公共设施以及卫星的大型能量转换装置。常规的光伏电池或太阳能电池以及由这些电池生成的电カ的成本一般比较高。例如，典型的太阳能电池实现低于20%的转换效率。而且，太阳能电池通常包含形成在基板上的多个层，因此太阳能电池的生产通常需要大量的エ艺步骤。结果，大量的エ艺步骤、层、界面以及复杂性使生产这些太阳能电池所需的时间量和金钱量增加。光伏装置常常由于通过例如反射和吸收导致光的损耗而遭受下降的性能。因此，这些装置的光学设计的研究包含光收集和捕获、光谱匹配吸收和上/下光能转换。在光伏电池中使损耗最小化的方法之一就是结合窗ロ层(window layer)。现有技术中众所周知，窗ロ层的设计和工程技术应具有尽可能高的带隙以使吸收损耗最小化。此外，为了提高太阳能电池的性能，希望制造具有好的电学和光学性质以及热和化学稳定性的窗ロ层。窗ロ层也应与吸收体层在材料上兼容，以使吸收体层和窗ロ层之间的界面含有可忽略的界面缺陷状态。通常，硫化镉(CdS)已用于制造光伏电池(例如碲化镉(CdTe)和ニ硒化铜铟镓(CIGS)太阳能电池)中的窗ロ层。硫化镉的ー个主要缺点在于其相对低的带隙，这导致装置中的电流损耗。在光伏装置中采用硫化镉薄层以帮助减小由吸收导致的光学损耗。然而，由于薄硫化镉层的存在，在光伏装置中存在诸如吸收体层和透明导电氧化物(TCO)之间的分流的问题。为了克服以上缺点，可能希望使薄硫化镉层更致密和更好地結晶。另外，制造例如包含碲化镉的装置的一些光伏装置的エ艺条件较苛刻，并且这些层暴露在高温中，因此这些层在高温下的热稳定性是重要的标准。硫化镉膜通常通过射频(RF)磁控管溅射或化学浴槽沉积来生长。使用这些方法，硫化镉薄膜通常生长成具有较差结晶度的菜花型的形态。此外，所沉积的硫化镉膜可能不具有所希望的电学和光学性质，以及可能需要后续的处理步骤。大尺度的硫化镉膜的RF溅射可能进ー步提出挑战，诸如，例如可能难以在大面积上实现均匀RF等离子体的空间控制，对大于I米的磁控管阴极缩放RF功率可能很昂贵，以及RF溅射的磁控管阴极可能必须特别设计。因此，仍然需要解决该长期存在的低效和复杂的太阳能转换装置及生产方法的问题的改进方案。此外，需要用于制造具有希望的结晶度和形态的硫化镉层的改进的方法以及由此生产的光伏装置。
技术实现思路
在ー个方面，提供ー种方法。该方法包含在无氧环境中提供包括半导体硫化物的靶；将多个直流脉冲施加到靶以生成脉冲直流等离子体；用脉冲直流等离子体对靶进行溅射以将包括硫的材料喷射到等离子体中；以及将包括所喷射材料的膜沉积到支撑上。在另ー个方面，提供制造光伏装置的方法。该方法包含在支撑上设置透明窗ロ层；以及在透明窗ロ层上设置半导体层，其中设置透明窗ロ层包括在无氧环境中提供包括半导体硫化物的靶；将多个直流脉冲施加到靶以生成脉冲直流等离子体；用脉冲直流等离子体对靶进行溅射以将包括硫的材料喷射到等离子体中；以及将包括所喷射材料的膜沉积到支撑上。在又ー个方面，提供制造光伏装置的方法。该方法包含在支撑上设置透明导电层；在透明导电层上设置透明窗ロ层；以及在透明窗ロ层上设置第一半导体层，其中设置透明窗ロ层包括在无氧环境中提供包括有包括镉和硫的半导体材料的靶；将多个直流脉冲施加到靶以生成脉冲直流等离子体；用脉冲直流等离子体对靶进行溅射以将包括镉和硫的材料喷射到等离子体中；以及将包括所喷射材料的膜沉积到透明导电氧化物层上。附图说明本专利技术的这些和其它特征、方面以及优点在通过參考附图来阅读以下的详细描述时将变得更好理解，其中，贯穿所有附图，相同的符号表示相同的部件，其中图I示出根据本专利技术的一实施例的制造膜的方法的流程图。图2示出根据本专利技术的一实施例的光伏装置的示意图。图3示出根据本专利技术的另ー实施例的光伏装置的示意图。图4示出根据本专利技术的一实施例的膜的X射线衍射。附图标记说明10制造薄膜的方法的流程图；12方法中的步骤；14方法中的步骤；16方法中的步骤；18方法中的步骤；20方法中的步骤；100光伏装置；110支撑；112透明导电层；114透明窗ロ层；116半导体层；118背接触层；119背支撑；120光；200光伏装置。具体实施例方式如下面详细描述的，提供使用脉冲直流(DC)磁控管溅射来沉积硫化物膜的方法。相比于常规的RF或DC磁控管溅射，脉冲溅射有利地对硫化物膜的沉积提供受控的相组成(phase composition)以及可调整的膜微结构。此外，使用脉冲直流派射，甚至在降低的支撑温度下也能够实现具有低缺陷密度的硫化物膜。在一些实施例中，通过脉冲磁控管溅射法沉积的硫化物薄膜与通过RF磁控管溅射沉积的硫化物膜相比，具有改进的结晶度、光学和电学性质。虽然本文仅示出和描述了本专利技术的某些特征，然而本领域技术人员将想到许 修改和改变。因此应理解的是，所附的权利要求意在覆盖落入本专利技术真实精神的所有这种修改和改变。在说明书和权利要求书中，将提及许多术语，其具有以下的含义。単数形式的“一 (a, an)”和“该(the) ”包含多个指代物，除非上下文清楚地另外指示。如本文贯穿说明书和权利要求书中所使用的，近似语言可以应用于修饰任何定量的表示，该定量表 示允许变化而且不会导致与其相关的基本功能的改变。因此，由诸如“大约”的术语修饰的值并不限定于特定的精确值。在一些情形下，近似语言可能与用于测量数值的设备的精度对应。类似的，“无(free)”可以与术语结合使用，并且可以包含非实质性的数字或者痕量，而仍然被认为无所修饰的术语。如本文所使用的，术语“可以(may) ”和“可以是”指示在一组情况中发生的可能性；拥有特定的特性、特点或功能；和/或可以通过表达与另ー动词相关的能力、性能或可能性的一个或更多个来限定所限定的动词。因此，“可以”和“可以是”的使用指示所修饰的术语显然适当、能够或适合用于所指示的能力、功能或用处，同时考虑到在一些情况下所修饰的术语可能有时不适当，不能够或不适合。例如，在一些情况中，能期待事件或能力，而在其它情况中，事件或能力不能发生，这种区别由术语“可以”和“可以是”来记录。“可选的(optional) ”或“可选地”意味着后续所描述的事件或情况可以发生，或者可以不发生，以及描述包含发生事件的情形和事件不发生事件的情形。术语“包括”、“包含”以及“具有”意在是包含的，并且意味着除了所列出的単元外还可能有附加的単元。而且，当本专利技术的具体特征描述为由一组的许多単元中的至少ー个及其组合构成时，可以理解为，该特征可以包括该组的任何单元或由其构成，或者单独地构成或者与该组的任何其它单元组合而构成。还可以理解的是，诸如“顶部”、“底部”、“外部”、“内部”等的术语为便利性的词语，并且并不解释为限制本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：D·钟，G·帕塔萨拉蒂，R·A·小纳迪，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：
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