公开了一种在光伏装置中使用的结构，所述结构包括基板、缓冲材料、与基板接触的阻挡材料以及位于缓冲材料和阻挡材料之间的透明导电氧化物。缓冲材料包括CdZnO和SnZnO中的至少一种。可以在光伏装置中包括所述结构。还公开了形成所述结构的方法。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及光伏结构、装置及其形成方法。
技术介绍
例如太阳能电池的光伏装置可以包括半导体，该半导体吸收光并将光转换为电子-空穴对。半导体结(例如，p-n结)使光生载流子(电子和空穴)分开。接触件允许电流流到外部电路。最近，光伏装置已经使用导电透明薄膜以从入射光产生电荷。存在着对改善这种薄膜光伏装置的性能的持续的需求。附图说明图1描绘了根据实施例的基板结构。图2描绘了根据实施例的装置。图3和图3B描绘了图1的基板结构的形成。图4A描绘了包括图2的装置的太阳能模块。图4B描绘了包括图4A的模块的太阳能阵列。具体实施例方式在下面详细的描述中，参照了形成其一部分的附图，在附图中通过图示可以实施的具体实施例的方式进行了示出。应当理解，在所有的附图中同样的标号表示同样的元件。足够详细地描述了这些示例实施例以使本领域技术人员能够实施这些示例实施例。将理解的是，可以利用其它实施例，并且可以做出结构、材料和电气方面的改变，下面仅针对其中一些进行了详细的讨论。针对用于薄膜光伏装置的基板结构的构造由沉积在玻璃材料上方的多个层组成。在图1中示出了示例性的基板结构100，其包括基板10、一层或多层阻挡材料20、一层或多层透明导电氧化物(TC0)30以及一层或多层缓冲材料40。TCO材料30 (单独地或者与其它材料、层或膜相组合地)可以用作第一接触件。这些材料(10、20、30、40)均可以包括一个或多个层或膜、一种或多种不同类型的材料和/或具有不同组成的相同类型的材料。例如，基板10可以是玻璃，如钠钙玻璃、低Fe玻璃、太阳能浮法玻璃或其它适合的玻璃。阻挡材料20可以是硅氧化物、硅铝氧化物、锡氧化物或其它适合的材料或者它们的组合。TCO材料30可以是氟掺杂锡氧化物、镉锡氧化物、镉铟氧化物、铝掺杂锌氧化物或其它透明导电氧化物或者它们的组合。下面对缓冲材料40进行更详细的描述。基板结构 100可以被包括在如图2所示的装置200中，例如，被包括在例如太阳能电池的光伏装置中。另外，装置200包括窗口材料50、半导体材料60和第二接触件70。这些材料(50、60、70)均可以包括一个或多个层或膜、一种或多种不同类型的材料和/或具有不同组成的相同类型的材料。窗口材料50可以是半导体材料，例如CdS、ZnS、CdZnS, ZnMgO, Zn (O, S)或其它适合的光伏半导体材料。半导体材料60可以是CdTe、CIGS、非晶硅或任何其它适合的光伏半导体材料。第二接触件70可以是金属或其它高度导电的材料，例如钥、铝或铜。虽然材料10、20、30、40、50、60、70被示出为与处于底部上的基板10堆叠，但是材料10、20、30、40、50、60、70可以被倒置使得第二接触件70处于底部或者布置在水平方向上。可选地，可以在基板结构100或装置200中包括另外的材料、层和/或膜，例如其它层中的AR涂层、颜色抑制层。直接接触半导体材料60的缓冲材料40对于装置200的性能和稳定性是重要的。例如，在使用CdTe (或类似的材料)作为半导体材料60的装置200中，缓冲材料40与TCO材料30相比是相对电阻性的材料，并且缓冲材料40为窗口材料50和TCO材料30提供界面。在太阳能电池性能参数中，开路电压(Voc)和短路电导率(Gsc)与缓冲材料40的设计有着紧密的关系。根据一个实施例，缓冲材料40包括GZnO单层，其中，G为Cd或Sn。在另一实施例中，缓冲材料40包括GZnO层和任何其它透明导电材料的层。在另一实施例中，缓冲材料40包括GZnO层和SnOx层。缓冲材料40的厚度可以为大约0.1nm至大约IOOOnm或者大约0.1nm 至大约 300nm。在一个实施例中，装置200包括玻璃10、SiAlOx阻挡材料20 (大约2000A)、CdStTCO材料30 (大约2000人)、GZnO缓冲材料40 (大约750A) CdS窗口材料50 (大约750A)、CdTe半导体材料60 (大约3 μ m)和高度导电材料(例如，钥、铝或铜)的第二接触件。在另一实施例中，装置200包括玻璃10、包括SnOx层和SiAlOx层(总共大约500A)的阻挡材料20、SnO2: F TCO材料30 (大约4000A )、GZnO缓冲材料40 (大约750A )、CdS窗口材料50 (大约750A)、CdTe半导体材料60 (大约3 μ m)和高度导电材料(例如，钥、铝或铜)的第二接触件。在上面描述的每个实施例中，G与Zn之比可以为大约1:100至100:1。可以对GZnO材料或整个缓冲材料40进行掺杂。掺杂剂可以用来实现缓冲材料40与TCO材料30相比所期望的导电率。在一个实施例中，缓冲材料40的导电性不如TCO材料30。掺杂剂可以是η型元素或P型元素。例如，第I主族元素(例如，L1、Na和K)和第V主族元素(例如，N、P、As、Sb和Bi)是P型备选元素,第III主族元素(例如，B、Al、Ga和In)和第VII主族元素(例如，F、Cl、Br、I和At)是η型备选元素。在一个实施例中，缓冲材料40中(或GZnO材料中)的掺杂剂的有效浓度在大约I X IO14个原子/cm3至大约I X IO20个原子/cm3之间。缓冲材料40提供TCO材料30 (高度导电)和窗口材料50 (相对电阻性)之间的界面。为了使该界面达到最佳，TCO材料30和窗口材料50之间应当具有良好的能带排列。这点可以通过调整对缓冲材料40的掺杂来得以实现。例如，如果CdS窗口材料50薄，则CdS窗口材料50会变得不共形并且一部分缓冲材 料40将与半导体材料60 (例如，CdTe)直接接触，这将会改变能带排列。因此，根据CdS窗口材料50的厚度或掺杂水平，选择对缓冲材料40的掺杂以在TCO材料30和窗口材料50之间提供良好的能带排列。可选择地，可以通过控制低价氧化物的缺氧来实现缓冲材料40的期望的导电率。例如，可以通过改变在如下文更详细地描述的反应溅射工艺期间的氧/氩比来改变缺氧的量。图3A和图3B描绘了图1的基板结构100的形成。如图3A所示，提供基板10。在基板10上方形成阻挡材料20和TCO材料30。可以通过已知的工艺来形成这些材料20、30中的每个材料。例如，可以通过物理气相沉积工艺、化学气相沉积工艺或其它适合的工艺来形成阻挡材料20和TCO材料30。如图3B所示，在TCO材料30上方形成缓冲材料40。可以通过物理沉积、化学沉积或任何其它沉积方法(例如，常压化学气相沉积、蒸发沉积、溅射和MOCVD、DC脉冲溅射、RF溅射或AC溅射)来沉积缓冲材料40。如果使用溅射工艺，则靶可以是陶瓷靶或金属靶。此夕卜，可以利用预合金化的靶或通过对G靶和Zn靶进行共溅射来执行溅射。箭头33描绘了对缓冲材料40掺杂的可选步骤，可以以任何适合的方式来完成这一步骤。在一个实施例中，以期望的浓度将掺杂剂引入到溅射靶中。可以通过铸造、烧结或各种热喷涂方法来制备溅射靶。在一个实施例中，通过反应溅射工艺由包括掺杂剂的预合金靶形成缓冲材料40。在一个实施例中，溅射靶的掺杂剂浓度为大约IXlO17个原子/cm3至大约I X IO18个原子/cm3之间。在一个实施例中，使用Cd-Zn或Sn-Zn的靶和含有掺杂剂的靶通过溅本文档来自技高网...
【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：李青浩，赵志波，本雅明·布勒，邵锐，
申请(专利权)人：第一太阳能有限公司，
类型：
国别省市：
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