一种制造太阳能电池的方法，包括在结配对层上电镀IIB-VIA族材料作为第一层或子层，和然后在该子层上方形成也是由IIB-VIA族材料构成的第二层。所述子层和第二层都包含Te。在相对低的温度下执行电镀，例如低于100℃。通过低温电镀形成子层产生小晶粒的密实膜，该密实膜在第二层的形成期间保护子层和结匹配物之间的界面。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术的实施方案总体涉及用于制备辐射检测器和光伏应用的IIB-VIA族化合物半导体薄膜的制备方法。
技术介绍
太阳能电池和模块是将太阳光能转化为电能的光伏(PV)装置。最常见的太阳能电池材料是硅(Si)。然而，可以采用薄膜生长技术来制备更低成本的PV电池，所述薄膜生长技术可以利用低成本方法在大面积衬底上沉积太阳能电池品质的多晶化合物吸收材料。 包含周期表IIB族(Cd、Zn、Hg)和 VIA族(0、S、Se、Te、Po)材料中的一些的 IIB-VIA族化合物半导体是用于薄膜太阳能电池结构的优异吸收材料。特别是CdTe已经证实是能够用于以低于I美元/瓦的成本制造高效率的太阳能电池板的材料。图IA和IB示出了在CdTe基太阳能电池中采用的两种不同的装置结构。图IA是“顶衬”(super-strate)结构，其中光通过制造在其上的透明片材进入装置。图IB描绘了“底衬”(sub-strate)结构，其中光通过沉积在CdTe吸收体上的透明传导层进入装置，所述CdTe吸收体生长在衬底上方。在制造图IA的“顶衬”结构10中，透明传导层(TCL) 12首先沉积在透明片材11上。然后结配对层13沉积在TCL 12上方。CdTe吸收膜14形成在结配对层13上。然后欧姆接触层15沉积在CdTe吸收膜14上，从而完成太阳能电池。如图IA中的箭头18所示，光通过透明片材11进入该装置。在图IA的“顶衬”结构10中，透明片材11可以是玻璃或在太阳光的可见光谱内具有高的光传输(例如高于80%)的高温材料(例如高温聚合物，如聚酰亚胺)。TCL 12通常为包括下述中的任一种的透明传导氧化物(TCO)层锡-氧化物、镉-锡-氧化物、锌-锡-氧化物、铟-锡-氧化物、和锌-氧化物,它们可被掺杂以增加其传导性。在TCL 12中也可以利用这些TCO材料以及它们的合金或混合物的多重层。结配对层13典型为CdS层。欧姆接触15由高传导金属例如C、Mo、Ni、Cr，它们的氮化物或掺杂的透明传导氧化物制成。整流结(其为该装置的核心)位于CdTe吸收膜14与结配对层13之间的界面19附近。在图IB的“底衬”结构17中，欧姆接触层15首先沉积在片状衬底16上，然后CdTe吸收膜14形成在欧姆接触层15上。随后，在CdTe吸收膜14上沉积结配对层13和透明传导层(TCL) 12。如图IB中的箭头18所示，光通过TCL 12进入该装置。TCL 12上还可存在手指型图案(未示出)以降低太阳能电池的串联电阻。在此情形中片状衬底16不必是透明的。因而，片状衬底16可以包括金属、玻璃或聚合物材料的片材或箔片。图IA和IB中的CdTe吸收膜14可以利用多种方法形成。例如，授予B. M. Basol等人的美国专利US4，388，483描述了 CdS/CdTe太阳能电池的制造，其中在低的电解质温度下通过阴极化合物电沉积技术来获得薄CdTe膜，然后通过高温退火步骤将沉积态的η型CdTe膜类型转变为P型，以形成具有下层CdS层的整流结。化合物电沉积或电镀技术典型使用酸性含水电解质并且在类型转变步骤之后形成高品质整流结，从而产生具有超过10%的转化效率的高品质太阳能电池和模块(D. Cunningham等人,“CdTe PV module manufacturingat BP solar”，Progress in Photovoltaics,第 10 卷，159 页(2002))。CdTe形成的一种替代性方法是物理气相沉积(PVD)，其可以是一种近距离升华方法或蒸气传输方法。在这种技术中，CdTe颗粒在高温(大于600°C)下从源中蒸发，并且如此获得的蒸气被导向基底的表面，在此它们凝结并形成CdTe层。在该工艺期间基底典型保持在超过500°C的高温且其上沉积CdTe层的基底表面包括结配对层例如CdS层。在这些方法中沉积速率是非常高的，达到且甚至超过I微米/分钟的水平。然而与电沉积技术相比，这些高温方法使用大量的电能并且高效太阳能电池制造要求使用较厚的CdTe层(通常大于3微米的厚度)。实际上，利用PVD方法制造的最高效率的太阳能电池具有大于5微米的CdTe厚度。在称为“二阶段”方法的又一方法中，可以通过首先在基底上沉积前体层，和然后通过使该前体层退火或反应从而形成结晶CdTe化合物层来形成CdTe层，所述结晶CdTe化合物层本质上为多晶。例如，可使用丝网印刷或油墨沉积技术在涂覆CdS的衬底上以前体层的形式沉积糊料或油墨，其包含CM和Te的纳米颗粒或CdTe纳米颗粒。此前依层是多孔的并且由于其不是具有良好晶粒结构的良好融合CdTe化合物膜，因此其不能以其沉积态形式来制造太阳能电池。在该工艺的第二阶段中，将前体层加热至高温以促使Cd和Te颗粒物质之间的反应或促进前体层内的CdTe颗粒之间的烧结和晶粒生长。氯化镉(CdCl2)通常用作烧结剂以便在该退火或烧结步骤期间或之后增强晶粒生长。作为现有的二阶段技术的又一实例，美国专利US4，950，615公开了一种方法，包括在工艺的第一阶段期间，在CdS膜的表面上电沉积Te层，然后在Te层表面上电沉积Cd层。在第二阶段期间，加热这两个层且使其反应以获得CdTe并且形成CdTe/CdS整流结。图2描绘了示例性现有技术“二阶段”工艺的第一通常步骤，其中在结配对层13 (如CdS层)上沉积包含颗粒的粒状前体层20，以形成叠层21。如上所述，现有技术前体层可以含有下列之一 i)Cd和Te的纳米颗粒的混合物，ii)CdTe纳米颗粒，以及iii)包含Te层和Cd层的Te/Cd叠层。在所述工艺的第二阶段期间，加热叠层21至400-600°C的温度以便将粒状前体层20转化为融合多晶CdTe层。由于CdTe层形成，其还在图IA所示的界面19处与结配对层13形成整流结。二阶段方法中所面临的一个问题是在该工艺的第二阶段期间，结配对层13的表面暴露于粒状前体层20中存在的各种杂质和助熔剂(例如CdCl2),因为CdTe化合物在高温下形成。等到P型CdTe层完全形成并且在CdTe层和结配对层13之间于界面19附近建立整流结，这使得界面19的品质劣化。低品质的界面19降低整流结的电子品质和结构品质，并且因此降低太阳能电池的效率，尤其是降低它们的电压和填充因子值。正如以上综述所证实，需要开发用于处理具有高品质整流结的CdTe基太阳能电池的低成本方法。所述的实施方案提供了一种用于形成薄IIB-VIA族化合物吸收体的廉价方法，以及提供了利用这些化合物吸收层加工太阳能电池的方法。附图简述图IA是具有“顶衬结构”的现有技术CdTe太阳能电池的截面图。图IB是具有“底衬结构”的现有技术CdTe太阳能电池的截面图。图2是包括沉积在CdS膜上的粒状前体层的现有技术叠层的截面图。图3A是利用电沉积CdTe吸收层的太阳能电池的截面图。图3B是利用物理气相沉积CdTe吸收层的太阳能电池的截面图。图4A是描绘叠层的示意图的截面图。图4B示出了在图4A的叠层上电沉积的薄CdTe子层。图4C示出了在电沉积CdTe子层上沉积第二 CdTe层之后形成的太阳能电池的截面图。图5A示出了涂覆有化合物中间层的基底的截面图，该基底包括衬底和接触膜。图5B示出了在图5A的化合物中间层上方生长II本文档来自技高网...
【技术保护点】
【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：B·M·巴索尔，
申请(专利权)人：安可太阳能股份有限公司，
类型：
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。