制造光伏器件的方法和光伏器件技术

本发明专利技术涉及制造光伏器件的方法和光伏器件。本发明专利技术的一个方面包括制造光伏器件的方法。该方法包括在窗口层上设置吸收体层，其中该吸收体层包括第一区域和第二区域。该方法包括在包括处于第一分压的氧的第一环境中邻近该窗口层设置该第一区域，并且在包括处于第二分压的氧的第二环境中在该第一区域上设置该第二区域，其中该第一分压大于该第二分压。本发明专利技术的一个方面包括光伏器件。

【技术实现步骤摘要】
制造光伏器件的方法和光伏器件
本专利技术大体上涉及光伏器件和制造光伏器件的方法。更具体地，本专利技术涉及包括吸收体层的光伏器件和制造包括吸收体层的光伏器件的方法。
技术介绍
薄膜太阳能电池或光伏器件典型地包括多个设置在透明衬底上的半导体层，其中一层充当窗口层，并且第二层充当吸收体层。该窗口层允许太阳能辐射穿透到该吸收体层，其中光能被转换成可用的电能。基于碲化镉/硫化镉（CdTe/CdS）异质结的光伏电池是薄膜太阳能电池的一个这样的示例。基于碲化镉（CdTe）的光伏器件典型地展示出相对低的功率转换效率，这可归因于与该材料的带隙有关的相对低的开路电压（Voc），其部分由于CdTe中的低有效载流子浓度和短少数载流子寿命引起。改进吸收体材料中的少数载流子寿命可以是可取的。此外，导致改进的性能的在CdS层上沉积CdTe层的改进方法可以是可取的。
技术实现思路
一个实施例是制造光伏器件的方法。该方法包括在窗口层上设置吸收体层，其中该吸收体层包括第一区域和第二区域。该方法包括在包括处于第一分压的氧的第一环境中邻近该窗口层设置该第一区域，并且在包括处于第二分压的氧的第二环境中在该第一区域上设置该第二区域，其中该第一分压大于该第二分压。一个实施例是制造光伏器件的方法。该方法包括在窗口层上设置吸收体层，其中该吸收体层包括第一区域和第二区域。该方法包括在包括氧的第一环境中邻近该窗口层设置该第一区域，并且控制氧在该第一环境中的分压处于第一分压。该方法进一步包括改变氧在该第一环境中的分压到第二分压来形成第二环境并且在该第二环境中在该第一区域上设置该第二区域，其中该第一分压大于该第二分压。一个实施例是光伏器件。该光伏器件包括窗口层和设置在该窗口层上的吸收体层。该吸收体层包括邻近该窗口层设置的第一区域，该第一区域包括处于第一浓度的氧，以及设置在该第一区域上的第二区域，该第二区域包括处于第二浓度的氧。该第一浓度对该第二浓度的比大于大约10。附图说明当下列详细说明参照附图阅读时，本专利技术的这些和其他特征、方面和优势将变得更好理解，其中：图1是根据本专利技术的一个实施例的用于沉积吸收体层的腔室的示意图。图2是根据本专利技术的一个实施例的用于沉积吸收体层的腔室的示意图。图3是根据本专利技术的一个实施例的用于沉积吸收体层的腔室的示意图。图4是根据本专利技术的一个实施例的用于沉积吸收体层的腔室的示意图。图5是根据本专利技术的一个实施例的光伏器件的示意图。图6是根据本专利技术的一个实施例的光伏器件的示意图。图7是根据本专利技术的一个实施例的吸收体层的示意图。图8A是根据本专利技术的示范性实施例的吸收体层中的氧的浓度分布的图示。图8B是根据本专利技术的示范性实施例的吸收体层中的氧的浓度分布的图示。图9是根据本专利技术的一个实施例的用于沉积吸收体层的腔室的示意图。具体实施方式在氧的存在下在CdS上沉积CdTe可是可取的，因为氧在CdTe/CdS界面处可提供改进的界面特性（更小的晶粒尺寸和更低的针孔密度），其可导致更高的器件效率和增强的器件稳定性。然而，因为沉积速率在氧的存在下典型地显著更低，用于在生长过程中氧的存在下沉积CdTe的典型方法可不利地影响CdTe材料利用和生产量。如在下文详细论述的，本专利技术的实施例中的一些包括制造光伏器件的方法，这些器件包括在氧的存在下设置的吸收体层。此外，本专利技术的实施例中的一些包括制造光伏器件的方法，其包括采用逐级方式在窗口层上设置吸收体层，其中该吸收体层包括第一区域和第二区域。在一个实施例中，该方法包括在包括处于第一分压的氧的第一环境中邻近该窗口层设置该第一区域，使得该第一区域（在该窗口和吸收体层之间的界面处）包括氧。没有被任何理论限制的情况下，认为氧在该窗口和吸收体层（例如，CdS/CdTe）之间的界面处提供改进的界面性质（例如，更小的晶粒尺寸、更低的针孔密度或层构成元素之中增强的合金化），允许在与该窗口层接触的界面处的高少数载流子寿命。该方法进一步包括在包括处于第二分压的氧的第二环境中在第一区域上设置第二区域，使得氧在第一环境中的分压大于氧在该第二环境中的分压。此外，在本专利技术的某些实施例中，该第二环境大致上没有氧并且吸收体层的该第二区域大致上没有氧。没有被任何理论限制的情况下，认为采用可控逐级方式沉积吸收体层的方法实现在窗口和吸收体层之间的界面处改进的组成和结构性质。此外，在一些实施例中，该方法有利地允许沉积吸收体层，其中吸收体层的主体大致上没有氧。没有被任何理论限制的情况下，认为氧在吸收体层的主体中可不利地影响吸收体层（例如，CdTe）的性质。如在本文中在说明书和权利要求书中使用的近似语言可应用于修饰任何定量表示，其可以获准地改变而不导致与之有关的基本功能中的变化。因此，由例如“大约”等术语或多个术语修饰的值不限于规定的精确值。在一些实例中，该近似语言可对应于用于测量该值的仪器的精确度。在下列说明书和权利要求书中，单数形式“一”和“该”包括复数个指代物，除非上下文清楚地另外指明。如本文使用的术语“透明区域”和“透明层”指允许入射电磁辐射平均透射至少80%的区域或层，该电磁辐射具有在从大约300nm至大约850nm的范围中的波长。如本文使用的，术语“设置在…上”指层直接互相接触设置或通过在其之间具有插入层而间接设置，除非另外具体指明。如本文使用的，术语“在….上设置”指将层直接互相接触设置或通过在其之间具有插入层间接设置的步骤，除非另外具体指明。一个实施例包括制造光伏器件的方法。该方法参照图1-6描述。如指示的，例如在图1-6中，该方法包括在窗口层130上设置吸收体层160，其中该吸收体层160包括第一区域140和第二区域150。在一个实施例中，如在图1中指示的，该方法包括在包括处于第一分压的氧的第一环境201中邻近该窗口层130设置该第一区域140。在一个实施例中，如在图2中指示，该方法进一步包括在包括处于第二分压的氧的第二环境202中在第一区域140上设置第二区域150，其中第一分压大于该第二分压。如在该上下文中使用的术语“邻近”意思是第一区域140与窗口层130直接接触。如本文使用的术语“分压”意思是气体混合物中的气体（例如，氧）如果它单独占用由该混合物占用的整个体积则将施加的压强。在第一环境201仅仅包含氧的实施例中，术语分压指由氧在第一环境201中施加的压强。如本文使用的术语“窗口层”指是大致上透明的并且与吸收体层160形成异质结的半导体层。在一些实施例中，窗口层130包括n型半导体材料。在这样的实施例中，吸收体层160可掺杂成p型，并且窗口层130和吸收体层160可形成“n-p”异质结。窗口层130的非限制性示范性材料包括硫化镉（CdS）、硫化铟Ⅲ（In2S3）、硫化锌（ZnS）、碲化锌（ZnTe）、硒化锌（ZnSe）、硒化镉（CdSe）、充氧硫化镉（CdS:O）、氧化铜（Cu2O）、氢氧化锌（ZnO,H）或其组合。在特别实施例中，窗口层130包括CdS。如在该上下文中使用的术语“吸收体层”指其中吸收太阳能辐射的半导体层。典型地，当太阳能辐射10入射在光伏器件100上时，吸收体层160中的电子从较低能量的“基态”（其中电子被约束于固体中的特定原子）激发到较高的“激发态”（其中电子可以移动通过固体）。在一个实施例中，吸收体层160包括p型半导本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造光伏器件（100）的方法，其包括：在窗口层（130）上设置吸收体层（160），其中所述吸收体层包括第一区域（140）和第二区域（150）；其中设置所述吸收体层（160）包括：在包括处于第一分压的氧的第一环境（201）中邻近所述窗口层（130）设置所述第一区域（140）；以及在包括处于第二分压的氧的第二环境（202）中在所述第一区域（140）上设置所述第二区域（150），其中所述第一分压大于所述第二分压。

【技术特征摘要】
2011.06.21 US 13/165,2981.一种制造光伏器件（100）的方法，其包括：在窗口层（130）上设置吸收体层（160），其中所述吸收体层包括第一区域（140）和第二区域（150）以及插入在所述第一区域（140）和所述第二区域（150）之间的过渡区域（145）；其中设置所述吸收体层（160）包括：在包括处于第一分压的氧的第一环境（201）中与所述窗口层（130）直接接触地设置所述第一区域（140）；在包括处于第二分压的氧的第二环境（202）中在所述第一区域（140）上设置所述第二区域（150）；以及在包括处于第三分压的氧的第三环境（203）中在所述第一区域（140）和所述第二区域（150）之间插入所述过渡区域（145），其中所述第一分压大于所述第二分压。2.如权利要求1所述的方法，其中与所述窗口层（130）直接接触地设置所述第一区域（140）包括控制氧在所述第一环境（201）中的分压处于所述第一分压。3.如权利要求2所述的方法，其中控制氧在所述第一环境（201）中的分压处于所述第一分压包括连续提供氧给所述第一环境（201）。4.如权利要求1所述的方法，其中在所述第一区域（140）上设置所述第二区域（150）包括停止氧流。5.如权利要求1所述的方法，进一步包括：在所述第一环境（201）中与所...

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