用于处理包括半导体材料的半导体层的方法技术

本发明专利技术提供一种用于处理包括半导体材料的半导体层的方法。所述方法包括使所述半导体材料的至少一部分与钝化剂接触。所述方法进一步包括通过将掺杂剂引入所述半导体材料中而在所述半导体层中形成第一区域；以及形成富含硫族元素的区域。所述方法进一步包括在所述半导体层中形成第二区域，所述第二区域包括掺杂剂，其中所述第二区域中掺杂剂的平均原子浓度大于所述第一区域中掺杂剂的平均原子浓度。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供一种。所述方法包括使所述半导体材料的至少一部分与钝化剂接触。所述方法进一步包括通过将掺杂剂引入所述半导体材料中而在所述半导体层中形成第一区域；以及形成富含硫族元素的区域。所述方法进一步包括在所述半导体层中形成第二区域，所述第二区域包括掺杂剂，其中所述第二区域中掺杂剂的平均原子浓度大于所述第一区域中掺杂剂的平均原子浓度。【专利说明】
本专利技术总体上涉及用于处理半导体层的方法。确切地说，本专利技术涉及用于处理薄膜光伏装置中所用的半导体层的方法。
技术介绍
薄膜光伏装置通常包括安置在透明基片上的多个半导体层，其中第一半导体层用作窗口层，而第二半导体层用作吸收层。所述窗口层允许太阳辐射穿透到吸收层，其中光能转换为可用的电能。在特定配置中，薄层光伏装置可以进一步包括安置在窗口层与吸收层之间的额外半导体层，此半导体层可以用作本征层。基于碲化镉/硫化镉(CdTe/CdS)异质结的光伏装置就是一种此类薄膜太阳能电池的实例，其中基于碲化镉(CdTe)的半导体层可以用作本征层或吸收层。但是，基于CdTe的光伏装置通常呈现出相对较低的能量变换效率，原因可能在于相对于材料的带隙而言，开路电压(V。。)相对较低，而它的原因部分在于CdTe中有效的载流子浓度较低且少数载流子的寿命较短。CdTe的有效载流子浓度可以通过掺杂P型掺杂剂而提闻。要提高CdTe太阳能电池的装置效率，还需要解决的进一步问题包括:CdTe的功函数较高，并且CdTe与基于金属的背接触层之间界面处的背接触电阻较高。背接触电阻可以通过增加背部界面上的载流子浓度来提高。例如，对于P型CdTe材料而言，即增加载流子浓度量以增加CdTe材料中的P型载流子量，从而在CdTe层的背部形成“欧姆接触层”，该层与背接触层接触。用于形成欧姆层或用于掺杂吸收层的典型方法包括蚀刻CdTe层，以及将铜集成到吸收层的线路处理的后端。但是，在使用典型的CdTe处理方法时，可能难以控制集成到基本部分和背部界面中的铜的量。此外，使用典型方法制造的光伏装置在背部界面上可能包括高铜含量，而这可能对长期稳定性造成不利影响。此外，使用传统蚀刻剂对CdTe层进行蚀刻可能导致CdTe材料与表面脱离，以及对晶粒边界进行选择性地蚀刻，导致缺陷数量增加。因此，需要对半导体层的处理方法做出改进。此外，还需要对包括半导体层的光伏装置配置做出改进。
技术实现思路
本专利技术的实施例用于满足这些和其他需求。一个实施例是一种，其中所述半导体材料包括硫族化物。所述方法包括使所述半导体材料的至少一部分与钝化剂接触。所述方法进一步包括通过将掺杂剂引入所述半导体材料中而在所述半导体层中形成第一区域；以及形成富含硫族元素的区域。所述方法进一步包括在所述半导体层中形成第二区域，所述第二区域包括掺杂剂，其中所述第二区域中掺杂剂的平均原子浓度大于所述第一区域中掺杂剂的平均原子浓度。根据该实施例，步骤(a)、(b)、(C)和(d)中的两个或更多个步骤同时执行。根据该实施例，步骤(a)、(b)、(C)和(d)中的两个或更多个步骤按顺序执行。根据该实施例，步骤(b)包括使所述半导体材料的至少一部分与包括所述掺杂剂的金属盐接触。根据该实施例，第一区域中的所述掺杂剂包括铜、银、金或其组合。根据该实施例，步骤(a)和(b)同时执行。根据该实施例，步骤(a)在所述步骤(b)之后执行。根据该实施例，其进一步包括对所述半导体材料的至少一部分进行热处理。根据该实施例，钝化剂包括氯化镉。根据该实施例，步骤(C)包括使所述半导体材料的至少一部分与化学试剂接触。根据该实施例，化学试剂包括氧化剂、酸、金属卤化物，或者其组合。根据该实施例，化学试剂包括碘、硫酸、盐酸、氯化锰、氯化锌、氯化铵，或者其组八口 ο根据该实施例，步骤(C)包括在所述半导体层上沉积出富含硫族元素的区域。根据该实施例，步骤(C)包括形成富碲区域。根据该实施例，富碲区域中碲与镉的原子比约比2大。根据该实施例，富碲区域中碲与镉的原子比约比10大。根据该实施例，富含硫族元素的区域具有约10纳米至约1000纳米的厚度。根据该实施例，步骤(C)和⑷同时执行。根据该实施例，步骤(C)和⑷按顺序执行。根据该实施例，步骤(b)、(C)和⑷同时执行。根据该实施例，第二区域中的所述掺杂剂包括铜、银、金或其组合。根据该实施例，步骤(d)包括使所述半导体材料的至少一部分与所述掺杂剂的浓度小于IOppm左右的接触混合物接触。根据该实施例，步骤(d)包括使所述半导体材料的至少一部分与所述掺杂剂的浓度在约IOppb至约IOOOppb之间的接触混合物接触。根据该实施例，第二区域中的所述掺杂剂的平均原子浓度与所述第一区域中的所述掺杂剂的平均原子浓度之间的比率约比10大。根据该实施例，第二区域中的所述掺杂剂的平均原子浓度在约5xl018个原子/cm3以上。根据该实施例，半导体材料包括碲化镉、碲化镁、碲化汞、碲化铅、碲化锌、硒化镉、硒化萊、硒化铅、硒化锌、硫化镉、硫化萊、硫化锌、硫化铅、締化镉锌、硫締化镉、締化镉猛、碲化镉镁或其组合。一个实施例是一种，其中所述半导体材料包括硫族化物。所述方法包括使所述半导体材料的至少一部分与钝化剂接触。所述方法进一步包括通过将铜引入所述半导体材料中而在所述半导体层中形成第一区域；以及形成富含硫族元素的区域。所述方法进一步包括在所述半导体层中形成第二区域，所述第二区域包括铜，其中所述第二区域中铜的平均原子浓度大于所述第一区域中铜的平均原子浓度。根据该实施例，步骤(a)、(b)、(C)和(d)中的两个或更多个步骤同时执行。根据该实施例，步骤(a)、(b)、(C)和(d)中的两个或更多个步骤按顺序执行。根据该实施例，步骤(a)在所述步骤(b)之后执行。根据该实施例，步骤(C)包括使所述半导体材料的至少一部分与化学试剂接触，所述化学试剂包括氧化剂、酸、金属齒化物或其组合。根据该实施例，化学试剂包括碘、硫酸、盐酸、氯化锰、氯化锌、氯化铵，或者其组口 ο根据该实施例，步骤(C)包括形成富碲区域。一个实施例是一种，其中所述半导体材料包括硫族化物。所述方法包括使所述半导体材料的至少一部分与钝化剂接触。所述方法进一步包括通过将掺杂剂引入半导体材料中在所述半导体层中形成第一区域。所述方法进一步包括通过使半导体材料的至少一部分与化学试剂接触来形成富含硫族元素的区域，其中所述化学试剂包括碘。所述方法进一步包括在所述半导体层中形成第二区域，所述第二区域包括掺杂剂，其中所述第二区域中掺杂剂的平均原子浓度大于所述第一区域中掺杂剂的平均原子浓度。根据该实施例，步骤(a)、(b)、(C)和(d)中的两个或更多个步骤同时执行。根据该实施例，步骤(a)、(b)、(C)和(d)中的两个或更多个步骤按顺序执行。根据该实施例，步骤(a)在所述步骤(b)之后执行。根据该实施例，第一区域中的所述掺杂剂包括铜、银、金或其组合。根据该实施例，步骤(C)包括形成富碲区域。根据该实施例，第二区域中的所述掺杂剂包括铜、银、金或其组合。一个实施例是一种，其中所述半导体材料包括硫族化物。所述方法包括使所述半导体材料的至少一部分与钝化剂接触。所述方法进一步包括通过将铜引入半导体材料中在所述半导体层中形成第一区域。所述方法进一步包本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于处理包括半导体材料的半导体层的方法，所述方法包括：（a）使所述半导体材料的至少一部分与钝化剂接触，其中所述半导体材料包括硫族化物；（b）通过将掺杂剂引入所述半导体材料中，在所述半导体层中形成第一区域；（c）形成富含硫族元素的区域；以及（d）在所述半导体层中形成第二区域，所述第二区域包括掺杂剂；其中所述第二区域中的所述掺杂剂的平均原子浓度大于所述第一区域中的所述掺杂剂的平均原子浓度。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：DF富斯特，RA加伯，WK梅茨格尔，R舒巴，曹洪波，SD菲尔德曼皮博迪，LA克拉克，单英辉，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国;US