專利名稱：用于太陽能電池的層系統(tǒng)的制作方法
用于太陽能電池的層系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng) 域本發(fā)明涉及一種根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分所述的尤其是用于薄層太陽能電池、 太陽能模塊等等的層系統(tǒng)，以及具有該層系統(tǒng)的太陽能電池或太陽能電池模塊。
背景技術(shù)：
用于太陽能電池和太陽能模塊的薄層系統(tǒng)是充分公知的，并且根據(jù)襯底和所施加 的材料以不同的實施方式存在于市場上。所述材料被選擇為使得最大化地利用入射的太陽 光譜。目前可以從商業(yè)上獲得由半導體材料構(gòu)成的薄層電池，例如由碲化鎘(CdTe)、或者 銅銦(鎵)硫硒化合物(Cudn/Ga) (Se/S))構(gòu)成的被稱為CIS或CIGS電池的薄層電池，其 中在此根據(jù)電池類型，S可以表示硫和/或硒。最經(jīng)常的是將非晶硅(a:Si:H)用于薄層電 池。如今，CIS薄層電池達到與由多晶硅構(gòu)成的模塊近似相同的效率。當前的基于Cu(In，Ga) (S，Se)2的薄層太陽能電池和太陽能模塊在ρ導通的 Cu (In,Ga) (S，Se)2吸收體與通常包括氧化鋅(ZnO)的η導通的前電極之間需要緩沖層。根 據(jù)當前的認識，該緩沖層使得能夠在吸收材料與前電極之間進行電匹配。此外，該緩沖層提 供保護以免在通過DC磁控管濺射的前電極沉積的后續(xù)工藝步驟中受到濺射損害。附加地， 該緩沖層通過在P型與η型半導體之間構(gòu)造高歐姆的中間層防止了從電良好區(qū)域到電不良 區(qū)域中的電流流出。迄今為止最經(jīng)常的是將硫化鎘(CdS)用作緩沖層。為了能夠產(chǎn)生電池的良好效 率，迄今為止以CBD工藝(化學浴工藝)以濕化學方式來沉積CdS。但是與此相關(guān)的缺點是， 濕化學工藝不能良好地適應于當前生產(chǎn)Cu(In，Ga) (S，Se)2薄層太陽能電池的工藝過程。CdS緩沖層的另一缺點是，其含有有毒的重金屬鎘。由此出現(xiàn)較高的生產(chǎn)費用，因 為在生產(chǎn)工藝中-例如在清除廢水時-必須滿足提高的安全措施。對產(chǎn)物的清除也可能在 某些情況下給客戶造成較高的費用，因為制造商可能根據(jù)地方性的關(guān)于產(chǎn)物的回收、清除 或者再利用的法規(guī)而受到限制，并且由此出現(xiàn)的費用可能被轉(zhuǎn)移給客戶。因此，由CdS構(gòu)成的各種緩沖替代方案已經(jīng)針對由Cu (In，Ga) (S，Se)2半導體族 構(gòu)成的不同吸收體被測試；例如濺射的ZuMgO，通過CBD沉積的Zn(S，0H)，通過CBD沉積 的 Ιη(0，OH)，以及通過 ALD (AtomicLayer D印osition (原子層沉積))、ILGAR(Ion Layer GasDeposition (離子層氣相沉積))、噴霧熱解或者PVD (Physical VaporD印osition (物理 氣相沉積))方法-例如熱蒸發(fā)或濺射_所沉積的硫化銦。但是這些材料仍然不適于作為用于基于Cu(In，Ga) (S，Se)2的供商業(yè)應用的太陽 能電池的緩沖體，因為這些材料不能達到與具有CdS緩沖層的材料相同的效率(太陽能電 池的入射功率與所產(chǎn)生的電功率的比例)，其中具有CdS緩沖層的材料的效率對于小面積 上的實驗室電池為大致接近20%以及對于大面積模塊為10%至12%之間。此外，這些材料 在受到光、熱和/或潮氣時顯示出過大的不穩(wěn)定性、滯后效應、或者效率的退化。CdS的另一缺點 在于，CdS是具有大致2. 4eV的直接電子帶隙的直接半導體，并且 因此在Cu (In，Ga) (S，Se)2/CdS/Zn0太陽能電池中，入射光在CdS層厚度為幾十nm的情況下就已經(jīng)被吸收。因為在異質(zhì)結(jié)的該區(qū)域中和在緩沖材料中存在許多晶體缺陷，也就是說， 存在復合中心，因此所產(chǎn)生的載流子在該層中立刻再次復合。因此，在緩沖層中所吸收的光 對于電力產(chǎn)出來說被丟棄，也就是說，太陽能電池的效率變得更小，這對于薄層電池是不利 的
發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的任務是提供一種尤其是用于太陽能電池、太陽能模塊等等的具有 緩沖層的基于Cu(In，Ga) (S，Se)2的層系統(tǒng)，該層系統(tǒng)具有高效率和高穩(wěn)定性，其中制造將 是低成本并且對環(huán)境無害的。該任務根據(jù)本發(fā)明通過根據(jù)權(quán)利要求1所述的層系統(tǒng)以及根據(jù)權(quán)利要求11所述 的太陽能電池或太陽能電池模塊來解決。本發(fā)明的有利擴展方案從從屬權(quán)利要求中得出。本發(fā)明的特點在于，該層系統(tǒng)包括由具有黃銅礦結(jié)構(gòu)(CU(In，Ga) (Si_y，Sey)2，其中 有1成立)的化合物半導體構(gòu)成的吸收層、以及第一緩沖層，其中第一緩沖層包括 In2 (Sn，SeJ 3+δ (硫硒化銦)并且有0彡χ彡1和-1彡δ彡1成立(因此χ和δ也可以 為0)。此外，In2(S1^x, Sex)3+δ緩沖層被構(gòu)造為非晶的。用該層系統(tǒng)制造的太陽能電池在同時具有高度的長時間穩(wěn)定性的情況下顯示出 高效率。由于現(xiàn)在不再使用有毒物質(zhì)，因此該制造方法是對于環(huán)境更加無害的和更廉價的， 并且也不像在CdS緩沖層情況下那樣造成后續(xù)費用。具體而言，已經(jīng)令人意想不到地顯示出利用根據(jù)本發(fā)明的層系統(tǒng)，可以實現(xiàn)與在 常規(guī)CdS緩沖層中所存在的太陽能電池特性一樣良好的太陽能電池特性。也就是說，利用 根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)造可以實現(xiàn)12. 2%至14. 3%的高效率。在本發(fā)明的情形下，“非晶”是指在X射線結(jié)構(gòu)研究中，反映晶體結(jié)構(gòu)的信號低于 指示極限。此外，所述層的拉曼光譜(在488nm激勵波長下)在220CHT1至380CHT1波數(shù)的 范圍中顯示出在290cm—1處具有最大值的寬帶，其中不再能分辨單線。在本發(fā)明所基于的研 究中已經(jīng)顯示玻璃襯底上的硫化銦層通常以非晶的形式生長。在吸收層上，所述硫化銦層 根據(jù)工藝條件要么是非晶的、要么是晶體的。令人意想不到的是，僅在硫化銦層在吸收體上 以非晶形式生長的情況下，所述層系統(tǒng)才得出大于12%的特別良好的效率。具有晶體硫化 銦的層得出6至12%的效率。優(yōu)選地，第一緩沖層不含雜質(zhì)，也就是說，第一緩沖層不是有意地配備有另外的元 素_如氧、碳或者氯，并且第一緩沖層含有最高在制造技術(shù)的范圍內(nèi)不可避免的小于等于 IMol%的濃度。由此可以保證高效率。有利地，被稱為“ δ ”的與化學計量的偏差處于-0.5至+0.5之間、優(yōu)選處于-0.2 至0之間。在此，優(yōu)選大致處于δ =-0.1的值，因為利用稍微富含銦的組成可以實現(xiàn)最佳 的電池。通過第一緩沖層的非晶構(gòu)造，基本上確定了高效率。也就是說，研究顯示出效率與 在此所使用的層和沉積方法的晶體性之間的倒數(shù)關(guān)聯(lián)。晶體性越小，也就是說，結(jié)構(gòu)的非晶 性越大，則對效率越有利。此外，非晶層可以在較低的溫度下制造，由此避免元素在緩沖體 與吸收體之間的大量相互擴散，并且大體上使得易于進行制造。在太陽能電池中，非晶半導 體層迄今為止僅僅用在非晶硅鍺層系統(tǒng)中以及用在由晶體硅和非晶硅構(gòu)成的異質(zhì)結(jié)中。對于黃銅礦半導體而言，具有非晶緩沖體或非晶前電極的組合迄今為止是未知的。根據(jù)本發(fā)明的層系統(tǒng)的另一優(yōu)點在于，該電池對溫度、光、潮氣、以及機械應力和 電應力具有較高的穩(wěn)定性。也就是說，在迄今為止的以黃銅礦為基礎(chǔ)的太陽能電池中常常 觀測到滯后效應效率可能由于熱和/或潮氣的影響而退化。但是通過照射可以部分地恢 復效率。但是在不利的情況下留下不可逆的損失。在許多情況下，效率在電池被制造以后 才通過長時間的照射(Light Soaking(光浸))而產(chǎn)生。而在利用根據(jù)本發(fā)明的層系統(tǒng)制 造的太陽能電池的情況下，在潮熱(85%相對濕度，85°C溫度)下對老化效應的測量顯示 未封裝或經(jīng)過封裝的電池與具有CdS緩沖層和ZnO前電極的電池相比表現(xiàn)相同或更好。對 根據(jù)本發(fā)明的電池的光照也導致小的效率改變、即小于5%的效率改變，這是對層系統(tǒng)的穩(wěn) 定性的顯著改善。借助于Tauc圖，通過與玻璃上的I n2(S1YSex)M層的波長有關(guān)地對光透射進行測 量，可以確定第一緩沖層的帶隙EG處于2. 0至2. 2eV之間。雖然該帶隙小于CdS的帶隙， 但是CdS是直接半導體，而對Tauc圖的分析顯示所使用的In2(S1YSex)3ts層具有直接的 以及不被允許的或間接的帶隙性質(zhì)，由此在類似層厚度的緩沖層中能夠較少地吸收光。但 是較少的光吸收導致光到電功率的轉(zhuǎn)換的更高效率。優(yōu)選地，硒含量χ處于0至0. 5之間、優(yōu)選0至0. 1之間。最小的硒含量χ可以是 適宜的,例如其中χ = 0.08，χ = 0.05，χ = 0.03，χ = 0. 01或者χ = 0.001。實際上，硒含 量也可以為χ = 0。通過改變硒含量，可以進行第一緩沖層的帶隙及其與由Cu(ImGa) (Si_y， Sey) 2構(gòu)成的吸收層的帶匹配，其中在該硒含量的情況下，效率最高。因此，通過調(diào)節(jié)硒含量， 可以相對于In2(Sh，Sex) 3+δ精細協(xié)調(diào)帶隙和帶匹配，由此可以附加地提高效率。在本發(fā)明的一個有利的實施方式中，吸收層包括Cu(In，Ga) (S，Se)2，所述Cu(In， Ga) (S，Se)2所具有的在吸收層表面處的摩爾濃度比例[S]/([Se] + [S])為10%至90%之 間、尤其是20%至65%、以及優(yōu)選35%，由此硫被嵌入到黃銅礦結(jié)構(gòu)的陰離子晶格中。由此 也可以實現(xiàn)相對于InJSh，Sex)3+δ對帶隙和帶匹配的精細協(xié)調(diào)?？梢源_定緩沖層與吸收層的組合取決于對吸收體中的硫含量和對緩沖體中的硒 含量的正確調(diào)節(jié)。本發(fā)明的另一優(yōu)點在于該附加的自由度。為了調(diào)節(jié)異質(zhì)結(jié)處的最優(yōu)電子 結(jié)構(gòu)，不需要高溫來通過互擴散引起正確的組成。在一個優(yōu)選的實施方式中，吸收體中的硫濃度從表面-即指向第一緩沖層的界 面-到吸收體內(nèi)部具有下降的梯度，由此效率同樣受到正面影響。在CIS吸收體的制造工 藝中，可以通過合適的溫度和氣體時間分布對金屬層進行硒化工藝和硫化工藝來調(diào)節(jié)硫梯 度。摩爾比例S/(Se+S)例如從表面的20%至60%降低到吸收層內(nèi)部的相差5-10%的值， 使得該比例S/(Se+S)整體上比表面處明顯更小。朝著背接觸部，該比例S/(Se+S)也可以 再次增加。硫的梯度導致帶隙中的梯度。從不同的太陽能電池技術(shù)中公知的是，太陽能電 池基體中的下降的帶隙梯度可以導致改善的效率。但是在根據(jù)本發(fā)明的與非晶硫化銦層的 組合中，該梯度附加地允許將帶結(jié)構(gòu)與硫化銦/Cu (In，Ga) (S，Se) 2層系統(tǒng)的異質(zhì)結(jié)相匹配。有利地，In2 (Sn，Sex) 3+δ層厚度為IOnm至200nm之間、尤其是40nm至140nm之 間、優(yōu)選60nm，因為由此由In2(Sh，Sex)3+δ層造成的光吸收是小的。有利地，根據(jù)本發(fā)明的層系統(tǒng)包括第二緩沖層，所述第二緩沖層優(yōu)選地布置在 第一緩沖層與前電極之間。優(yōu)選地，施加在第一緩沖層上的第二緩沖層包括未摻雜的ZrvzMgzO，其中0彡ζ彡1。該第二緩沖層的層厚度適宜地為至多200nm、尤其是20nm至 140nm、優(yōu)選 60nm。有利地設(shè)置有包括透明導電氧化物(TCO)的前電極。該前電極尤其是包括銦錫氧 化物(ITO)和/或ZnO，其中優(yōu)選摻雜的ZnO、尤其是Al或Ga摻雜的ZnO。作為根據(jù)本發(fā)明的層系統(tǒng)中的載體，優(yōu)選地設(shè)置金屬、玻璃、塑料或陶瓷襯底，其 中優(yōu)選玻璃。但是也可以使用其它透明載體材料、尤其是塑料。在吸收體之下優(yōu)選地設(shè)置有例如包括鉬(Mo)或其它金屬的背電極。在背電極的 一個有利的擴展方案中，該背電極具有與吸收體鄰接的鉬部分層、以及與鉬部分層鄰接的 氮化硅部分層(SiN)。要求對具有根據(jù)本發(fā)明的層系統(tǒng)的太陽能電池以及對含有該太陽能電池的太陽 能電池模塊進行獨立的保護。適宜地進行用于制造這樣的層系統(tǒng)的方法，使得至少第一緩沖層的沉積在真空中 進行，其中優(yōu)選整個層系統(tǒng)的生產(chǎn)都在真空中進行。該真空工藝的優(yōu)點在于由此一方面實現(xiàn)較高的材料產(chǎn)出。此外，與濕法沉積不 同，真空工藝對環(huán)境更加無害，因為例如與由CdS構(gòu)成的緩沖層的化學浴沉積不同，不產(chǎn)生 污染的廢水。最后，可以在設(shè)備中將不同的真空工藝以及未摻雜的第二 ZnO緩沖層或者摻 雜的ZnO前電極的制造相聯(lián)系，由此可以成本更低地進行制造。根據(jù)用于制造吸收體的工 藝的擴展方案，也可以設(shè)想在沒有空氣暴露的情況下與吸收體工藝相組合。另一優(yōu)點在于，通過真空方法避免弓I入氧或氫氧化物。也就是說，緩沖層中的氫氧 化物成分疑似對熱和光影響下的效率的瞬變負有責任。有利地，緩沖層的施加在溫度小于等于150°C、尤其是小于等于130°C、以及優(yōu)選 在50°C至100°C之間的條件下進行。由此可以降低真空設(shè)備的費用。與此不同的是，例如 不含硫的Cu (In，Ga) Se2上的硫化銦緩沖體要么必須在高于150°C的溫度下被沉積，要么整 個電池構(gòu)造必須在沉積ZnO前電極以后在較高溫度下退火。在本發(fā)明中，對層進行制造的 溫度可以明顯小于150°C，并且電池構(gòu)造不必后退火。這可能是由于根據(jù)本發(fā)明的吸收層/ 緩沖層構(gòu)造中的Cu(In，Ga) Se2的含硫表面已經(jīng)具有正確的與緩沖體的帶匹配。適宜地，以Avancis RTP ( "rapid thermal processing(快速熱處理)”)工藝來
施加吸收層。在此，首先將前體層(Vorlauferschicht )施加到具有背電極的襯底上 通過濺射來施加元素Cu、In和Ga以及通過熱蒸發(fā)來施加非晶硒。在這些工藝中，襯底溫 度低于100°c，使得層基本上以未反應的形式保持為金屬合金加上元素硒。接著，該前體層 以快速溫度方法(RTP rapid thermal processing)在含硫氣氛中反應生成Cu(In，Ga) (S， Se) 2黃銅礦半導體。 有利地，第一緩沖層在高真空中被熱蒸發(fā)，其中優(yōu)選地將工藝條件選擇為使得該 緩沖層以非晶形式沉積在吸收層上。因此對根據(jù)本發(fā)明的層系統(tǒng)重要的是，在多晶吸收體 上生長非晶層。由于薄層在不同襯底上不同地生長，因此通過掠入入射方式的X射線衍射 以及借助于拉曼光譜，僅能在實際的層系統(tǒng)吸收體/緩沖體上或者在完整的太陽能電池 中、但不能在證實玻璃(ZeugenglSser)(控制樣本)上進行證明。也可以設(shè)想，第一 以及第二緩沖層在其投入使用時借助于高頻濺射(RF濺射)來施加。前電極又優(yōu)選地以DC 磁控管濺射方法來施加。


本發(fā)明的其它細節(jié)和優(yōu)點結(jié)合附圖從下面的描述中得出。在此圖1示出根據(jù)本發(fā)明的層系統(tǒng)的示意性截面圖；圖2示出具有硫硒化銦緩沖體的32個電池的效率分布的圖形表示；圖3示出具有非晶硫硒化銦緩沖層(水平軸)的薄層電池處的拉曼光譜(垂直 軸)的結(jié)果；圖4示出具有晶體硫硒化銦緩沖層(水平軸)的薄層電池處的拉曼光譜(垂直 軸)的結(jié)果，其中繪出了在CuInSe2相、CuInS2相、ZnO相和In2S3相的位置處附加計算出的 線.
一入 ，圖5示出在326CHT1 (垂直軸)處的峰的拉曼線寬與立方體硫硒化銦(水平軸)的 (111)反射的線寬之間的相關(guān)性；以及

圖6示出326CHT1 (水平軸)處的峰的拉曼線寬與效率之間的關(guān)聯(lián)。
具體實施例方式根據(jù)圖1，下面首先深入探討根據(jù)本發(fā)明的層系統(tǒng)及其制造方法。圖1純粹示意性地以截面圖示出根據(jù)本發(fā)明的層系統(tǒng)1的優(yōu)選實施例。層系統(tǒng)1 包括襯底2、背電極3、吸收層4、第一緩沖層5、第二緩沖層6和前電極7。制造方法通常始于在玻璃襯底2上熱沉積由Mo構(gòu)成的背接觸層3。替代于由Mo構(gòu) 成的背電極3，也可以使用由施加在玻璃襯底上的第一 SiN部分層和施加在其上的第二 Mo 部分層構(gòu)成的經(jīng)過鍍層的電極，這改善了該背接觸部的特性。在另一步驟中，由CU(In，Ga) (S，Se)2構(gòu)成的吸收層4被施加在背電極3上。然后，在另一步驟中制造由In2 (S1YSex)3ts 構(gòu)成的第一緩沖層5、由未摻雜的ZnO構(gòu)成的第二緩沖層6，并且接著制造由摻雜有鋁的ZnO 構(gòu)成的前電極7。在此使用下列參數(shù)。由鉬構(gòu)成的背電極3具有400nm的層厚度。吸收層4被利用 AVANCIS RTP工藝以1. 5μπι的厚度來制造。吸收層4的表面具有大約35%的陰離子組成 [S]/([Se] + [S])。鎵濃度在表面處在以下。In2(S1^Sex)W緩沖層5在高真空下被以 熱方式蒸發(fā)。緩沖層χ的硒含量處于0至3%。化學計量偏差δ為大致-0.1(這對應于 In2S2.9)。第一緩沖層的層厚度為80nm。作為第二緩沖層，通過RF濺射工藝沉積60nm未摻 雜的ZnO。作為前電極，利用DC磁控管濺射沉積1200nm的Ζη0:Α1。在沉積吸收層4和后 面的層5、6、7時的工藝溫度明顯低于150°C、即70°C。在圖2中，以三維方式示出同時被一起施加在大小為IOX IOcm2 (孔徑面積1. 4cm2) 的玻璃襯底上的32個太陽能電池的效率分布。這32個太陽能電池含有上述的根據(jù)本發(fā)明 的層系統(tǒng)，并且具有效率平均值13. 2 %。最大值為14. 0 %。在圖3和圖4中示出對完成的太陽能電池部件的拉曼光譜研究的結(jié)果。該拉曼 光譜是在室溫下用氬原子激發(fā)激光器在波長為488nm的情況下分別對于具有非晶In2 (S1^x, Sex) 3+δ層(圖3)和晶體In2 (S1YSex)3^層(圖4)的太陽能電池所測得的。晶體In2 (Sh， Sex)3+δ層的特點是結(jié)構(gòu)化的光譜，在所述結(jié)構(gòu)化的光譜中，能夠良好地辨認β-In2S3光 譜的多個位置處的單線。所觀測的拉曼模式可以按下面的方式被分配給起作用的相CuInSe2,CuInS2Un2S3和ZnO 將179CHT1處的線和相鄰的處于210至220CHT1處的第二模式 (Nebenmode)分配給相 CuInSe2 ；將 190CHT1 處的線分配給相 CuInS2 ；將 189、244、266、306、 326和367CHT1處的線分配給相In2S3 ；以及將430和570CHT1處的線，包括朝向較小波數(shù)的 邊緣，分配給相ZnO。該層在X射線衍射(XRD)的情況下顯示出立方體的In2S3的衍射圖， 這同樣證明了樣本的晶體性質(zhì)。而在圖3中的非晶InJSh，Sex)3+δ層的情況下，在拉曼光 譜中可以在晶體硫化銦的信號同樣所位于的波數(shù)范圍中、尤其是在220至380CHT1的范圍中 看到非結(jié)構(gòu)化的峰。對于該樣本也不能辨認出X射線衍射中的可以被分配給硫化銦相的反 射。圖5示出326cm-1處的峰的拉曼線寬與In2 (S1^x, Sex) 3+δ層的XRD(Ill)反射的線 寬之間的關(guān)聯(lián)。在衍射圖中能夠辨認出硫化銦反射的情況下，拉曼線的寬度良好地與來自 X射線衍射衍射圖(Rontgenbeugungsdiffraktogramm )的(ill)反射的寬度 相關(guān)。(ill)反射的線越寬，則拉曼線越寬，并且樣本的結(jié)構(gòu)的非晶性越強。在圖5中還以 公式形式說明了兩個線寬之間的所確定的關(guān)聯(lián)。拉曼線的寬度是通過使高斯-洛倫茲線 (Gau^-Lorentzlinie)與所繪出In2S3的線位置相匹配而確定的。 圖6又示出326CHT1處的峰的拉曼線寬與Ir^S^，Sex)3+δ層的效率之間的關(guān)聯(lián)。 可以認識到的是，拉曼線越寬，也就是說，結(jié)構(gòu)的非晶性越強，則層的效率越高。這意味著， 在此處所研究的工藝參數(shù)和所使用的吸收體的情況下，非常好的太陽能電池、即具有高效 率的電池的特點是非結(jié)構(gòu)化的拉曼光譜、高度展寬的拉曼線以及缺少硫化銦層的晶體X射 線衍射反射。在圖6中還以公式的形式說明了 326CHT1處的峰的拉曼線寬與效率之間的所 確定的關(guān)聯(lián)。在非晶性強的層的情況下，線寬的確定變得不精確。具有完全非結(jié)構(gòu)化的光 譜的層導致最佳的太陽能電池效率。從前述實施方式中變得清楚的是，通過本發(fā)明可以克服薄層太陽能電池中的迄今 為止所使用的CdS緩沖層或替代的緩沖層的缺點，其中由此所產(chǎn)生的太陽能電池的效率和 穩(wěn)定性同樣非常好。同時，該制造方法是低成本的、有效的和對環(huán)境無害的。
權(quán)利要求
1.一種用于薄層太陽能電池、太陽能模塊等等的層系統(tǒng)(1)，該層系統(tǒng)(1)包括吸收層 (4)和第一緩沖層(5)，其中吸收層(4)基于CU(In，Ga) (S1+Sey) 2化合物半導體材料形成， 其中0彡y彡1成立，其特征在于，第一緩沖層(5)包括1112(31_!￡，5。3+8，其中有0彡1彡1和-1彡δ彡1成立，其中第 一緩沖層( 是非晶的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的層系統(tǒng)(1)， 其特征在于，硒含量為0彡χ彡0. 5、優(yōu)選0彡χ彡0. 1。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的層系統(tǒng)(1)， 其特征在于，吸收層的朝向第一緩沖層(5)的表面處的摩爾濃度的比例[S]/(Be] + [S])為 10%至90%之間、尤其是20%至65%、優(yōu)選；35%。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的層系統(tǒng)(1)， 其特征在于，吸收體中的硫濃度具有梯度，并且更確切地為從朝向第一緩沖層(5)的表面向吸 收體內(nèi)部下降的梯度。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的層系統(tǒng)(1)， 其特征在于，與化學計量的偏差為-0. 5 < δ <+0.5，優(yōu)選為-0.2 < δ ^ O0
6.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的層系統(tǒng)(1)， 其特征在于，第一緩沖層(5)的層厚度處于IOnm至200nm之間、尤其是40nm至140nm之間、優(yōu)選 80nmo
7.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的層系統(tǒng)(1)， 其特征在于，附加地設(shè)置第二緩沖層(6)，第二緩沖層(6)被優(yōu)選地布置在第一緩沖層( 上。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的層系統(tǒng)(1)， 其特征在于，第二緩沖層(6)包括未摻雜的SvzMgzO，其中0彡ζ彡1。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的層系統(tǒng)(1)， 其特征在于，第二緩沖層的層厚度為至多200nm、尤其是IOnm至140nm、優(yōu)選60nm
10.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的層系統(tǒng)(1)， 其特征在于，在第一緩沖層( 之上布置有前電極(7)，前電極(7)由透明導電氧化物(TCO)、優(yōu)選 Al或( 摻雜的ZnO構(gòu)成。
11.一種太陽能電池或者太陽能電池模塊， 其特征在于根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的層系統(tǒng)(1)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于薄層太陽能電池和太陽能模塊的基于CIS吸收體的層系統(tǒng)(1)。根據(jù)本發(fā)明的層系統(tǒng)(1)具有由In2(S1-x，Sex)3+δ制成的緩沖層(4)，其中有0≤x≤1和-1≤δ≤1成立。此外第一緩沖層(5)被構(gòu)造為非晶的。利用該緩沖層(5)克服了迄今為止常用的CdS緩沖體的缺點、即毒性和不良的工藝結(jié)合，其中除了高效率以外同時還實現(xiàn)高度的長時間穩(wěn)定性，并且因此進而不存在從常規(guī)緩沖層到CdS替換緩沖層的缺點。
文檔編號H01L31/032GK102099929SQ200980128365
公開日2011年6月15日 申請日期2009年5月19日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月19日
發(fā)明者J·帕爾姆 申請人:法國圣戈班玻璃廠有限公司