具有反射增强层的光伏装置制造方法及图纸

提供了光伏装置(10)。所述光伏装置(10)包括含有硫属化物材料的吸收层(20)。所述光伏装置(10)进一步包括背接触(40)和放置在吸收层(20)与背接触(40)之间的反射增强层(30)。

【技术实现步骤摘要】

概括地讲，本专利技术涉及光伏装置，并且更具体地讲，涉及在光伏装置的背接触(back contact)增强反射。
技术介绍
PV(或太阳能)电池用于将太阳能转换成电能。通常，以其基本形式，PV电池包括由放置在衬底层上的二或三层制成的半导体结，和用于以电流形式将电能传递至外电路的两接触层(导电层)。此外，另外的层通常用于增强PV装置的转换效率。对于PV电池存在多种候选材料系统,其每一种具有一定优点和缺点。CdTe为突出的多晶薄膜材料，其具有约1.45-1.5电子伏的接近理想的带隙。CdTe也具有非常高的吸收性，并且CdTe膜可使用低成本技术制造。铜铟镓硒化物(Copper Indium Gallium Selenide) (CIGS)和铜锌锡硫化物(Copper Zinc Tin Sulfide) (CZTS)分别由于其高转换效率和丰富性而为用于PV电池的其它有前景的候选材料系统。目前，CdTe光伏装置具有钥或石墨背接触。用这些材料，在背接触的反射较差。目前，CdTe装置中吸收层的厚度近似约3微米。因为这明显厚于λ〈800 nm的辐射吸收深度，所以吸收层入射的大部分光的吸收不成问题。然而，从碲可用性的角度来看和因为具有n-i-p配置的光伏装置的增加，期望使用更薄的吸收层。然而，由于在背接触反射较差，一些光将通过吸收剂而不被吸收，因此降低短路电流密度(Js。)。因此期望提供具有改进的背接触反射的光伏装置。
技术实现思路
本专利技术的一个方面在于光伏装置，其包括含有硫属化物材料的吸收层。所述光伏装置进一步包括背接触和放置在所述吸收层与所述背接触之间的反射增强层。本专利技术的另一个方面在于光伏装置，其包括含有镉和碲的吸收层。所述光伏装置进一步包括背接触和放置在所述吸收层与所述背接触之间的反射增强层。所述反射增强层包含至少一种透明导电材料。所述光伏装置进一步包括中间层。所述吸收层放置在所述中间层与所述反射增强层之间。所述中间层包含选自以下的材料硫化镉(CdS)、硫化铟(III) (In2S3)、硫化锌(ZnS)、碲化锌(ZnTe)、硒化锌(ZnSe)、碲化镉镁(cadmiummagnesium telluride) (CdMgTe)、硒化镉(CdSe)、含氧的硫化镉(CdS:0)、氧化铜(Cu2O)、无定形或微晶硅和Ζη(0，H)及其组合。本专利技术的又另一个方面在于光伏装置，其包括含有硫属化物材料的吸收层，其中所述硫属化物材料包含由下式表示的掺杂或未掺杂的组合物(composition)CUhlnhGaxSe^Se，其中O兰x兰1;0兰y兰0.3和O兰z兰2。所述光伏装置进一步包括背接触和放置在所述吸收层与所述背接触之间的反射增强层。所述反射增强层包含至少一种透明导电材料。附图说明当参照附图阅读以下详细描述时，本专利技术的这些和其它特征、方面和优势将变得更好理解，其中在整个附图中，同样的字符代表同样的部件，其中 图I为本专利技术各种实施方案具有顶衬配置(superstrate configuration)并包括反射增强层的实例光伏电池的横断面示意图；和 图2为本专利技术各种实施方案具有底衬配置(substrate configuration)并包括反射增强层的实例光伏电池的横断面示意 图3为具有放置在反射增强层与吸收层之间的缓冲层的图I中所示的实例光伏电池的横断面示意 图4为具有放置在反射增强层与吸收层之间的缓冲层的图2中所示的实例光伏电池的横断面示意图； 图5为具有放置在反射增强层与吸收层之间的p+层的图I中所示的实例光伏电池的横断面示意图；和 图6为具有放置在反射增强层与吸收层之间的p+层的图2中所示的实例光伏电池的横断面示意图。具体实施例方式本文术语“第一”、“第二”等不表示任何顺序、量或重要性，而是用于区别一个元素与另一个元素。本文术语“a”和“an”不表示量的限制，而是表示存在至少一个所指项目。与数量联合使用的修饰语“约”包括所指明的数值并具有上下文指定的含义(例如包括与具体数量的测量相关的误差度)。另外，术语“组合”包括共混物、混合物、合金、反应产物坐寸ο另外，在该说明书中，后缀“(S) ”通常打算包括其修饰的术语的单数和复数两者，从而包括一个或更多个所述术语。遍及说明书提到“一个实施方案”或“另一个实施方案”、“实施方案”等等意指连同该实施方案描述的具体元素(例如特征、结构和/或特性)包括在本文描述的至少一个实施方案中，并且可能或者可能不存在于其它实施方案中。类似到，提到“具体配置”意指连同该配置描述的具体元素(例如特征、结构和/或特性)包括在本文描述的至少一个配置中，并且可能或者可能不存在于其它配置中。另外，应该理解所描述的本专利技术特征可以任何合适的方式组合于各个实施方案和配置中。本专利技术的光伏装置10实施方案参照图1-6来描述。如在图I和2中指明的那样，所述光伏装置(PV) 10包括含有硫属化物材料的吸收层20。硫属化物包括至少一种硫属元素离子和至少一种更加阳电性的元素，并且包括硫化物、硒化物和碲化物。合适的硫属化物的非限定性实例包括碲化镉、碲化锌、铜铟镓硒化物(CIGS)和铜锌锡硫化物(CZTS)。下文提供其它实例。应该指出术语“层”包括平面和非平面层两者。纹理层为非平面层的一个非限定性实例。实例硫属化物材料包括多种碲化物以及CIGS，其将在下文讨论。对于具体配置，所述硫属化物材料包括II-VI化合物。II-VI化合物的非限定性实例材料包括碲化锌(ZnTe)、CdTe、碲化镁(MgTe)、碲化锰(MnTe)、碲化铍(BeTe)、碲化汞(HgTe)、碲化铜(CuxTe)及其组合。这些材料也应理解为包括其合金。例如，CdTe可与锌、镁、锰和/或硫合金化以形成碲化镉锌、碲化镉铜、碲化镉锰、碲化镉镁及其组合。这些材料可有活性地掺杂为P-型。合适的掺杂剂基于半导体材料变化。对于CdTe，合适的P-型掺杂剂非限制地包括铜、金、氮、磷、锑、砷、银、铋和钠。参照图I和2，所述光伏装置10进一步包括背接触40和放置在吸收层20与背接触40之间的反射增强层30。所述背接触40和所述反射增强层30在下文描述。对于在图I和2中所示的布置，所述光伏装置10进一步包括中间层50。如在图I和2中指明的那样，所述吸收层20放置在所述中间层50和所述反射增强层30之间。有益地，反射层30增强在背接触40的光反射。这种增强的反射便于使用更薄的吸收层20。目前，CdTe装置中吸收层的厚度近似约3微米。然而，对于以上描述的PV装置10，吸收层20的厚度可小于约2微米，并且更特别地小于约I. 5微米，并且还更特别地小于约I微米。对于PV装置10的其它配置，可采用更厚的吸收层20。例如，吸收层20可小于约3微米。通过增强背接触的光反射，由这些较薄的吸收层20吸收的光增加，使得对于这些较薄的吸收层20可得到较高的短路电流密度(Js。)。对于具体配置，所述硫属化物材料包含II-VI化合物，并且更具体地讲包括镉和·碲，例如CdTe或其合金。CdTe装置通常以顶衬配置形成，如对于图I中的实例所示的那样。然而，更一般地，所述光伏装置10可以底衬(图2)或顶衬(图I)配置形成。实例CdTe光伏装置10进一步包括中间层50。如以上指明的那样，吸收层2本文档来自技高网...

【技术保护点】
光伏装置(10)，其包括：含有硫属化物材料的吸收层(20)；背接触(40)；和放置在所述吸收层(20)与所述背接触(40)之间的反射增强层(30)。

【技术特征摘要】
2011.06.14 US 13/159,5581.光伏装置(10)，其包括 含有硫属化物材料的吸收层(20)； 背接触(40);和 放置在所述吸收层(20)与所述背接触(40)之间的反射增强层(30)。2.权利要求I的光伏装置(10)，其进一步包括中间层(50)，其中所述吸收层(20)放置在所述中间层(50)与所述反射增强层(30)之间。3.权利要求I的光伏装置(10)，其中所述吸收层(20)包括镉和碲，所述光伏装置(10)进一步包括中间层(50)，其中所述吸收层(20)放置在所述中间层(50)与所述反射增强层(30)之间，和 其中所述中间层(50)包含选自以下的材料硫化镉(CdS)、硫化铟(III) (In2S3)、硫化锌(ZnS)、碲化锌(ZnTe)、硒化锌(ZnSe)、碲化镉镁(CdMgTe)、硒化镉(CdSe)、含氧的硫化镉(CdSiO)、氧化铜(Cu2O)、无定形或微晶硅和Ζη(0，H)及其组合。4.权利要求3的光伏装置(10)，其中所述吸收层(20)的厚度小于约2微米。5.权利要求I的光伏装置(10)，其中所述反射增强层(30)包含至少一种透明导电材料，并且其中所述透明导电材料具有大于所述吸收层(20)的光学带隙的光学带隙。6.权利要求5的光伏装置(10)，其中所述反射增强层(30)的厚度t在约50-300nm范围内，并且其中所述透明导电材料选自BaCuSF、BaCuSeF、BaCuTeF、LaCuOS、LaCuOS、(LaSr)CuOS,LaCuOSe,LaCuOSe:Mg,LaCuOTe,LaCuOSeO:6TeO:4、BiCuOSe,(BiCa)CuOSe, PrCuOSe,NdCuOS、其中 x+y+z=3 的 CoxZnyNizO4 及其组合。7.权利要求I的光伏装置(10)，其中所述硫属化物材料包含由下式表示的掺杂或未掺杂的组合物=C...

【专利技术属性】
技术研发人员：BA科雷瓦尔，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：