專利名稱：光伏器件和制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體上涉及光伏器件。更具體地，本發(fā)明涉及光伏器件的改進的界面。
背景技術(shù)：
薄膜太陽能電池或光伏器件典型地包括多個設(shè)置在透明襯底上的半導(dǎo)體層，其中一層充當窗口層，并且第二層充當吸收體層。該窗口層允許太陽能輻射穿透到該吸收體層，其中光能被轉(zhuǎn)換成可用的電能?；陧诨k/硫化鎘(CdT·e/CdS)異質(zhì)結(jié)的光伏電池是薄膜太陽能電池的一個這樣的示例。基于碲化鎘(CdTe)的光伏器件典型地展示出相對低的功率轉(zhuǎn)換效率，其可歸因于與該材料的帶隙有關(guān)的相對低的開路電壓(V。。)，其部分由于CdTe中的低有效載流子濃度和短少數(shù)載流子壽命造成。由于碲的低可獲得性以及還由于增加的對具有“n-i-p”配置的光伏器件的興趣，還存在增加的減小CdTe層的厚度的動力。然而，當前的CdTe器件在CdS和CdTe之間的前界面處可具有顯著的電子空穴對復(fù)合。此外,較薄的CdTe也可導(dǎo)致電子空穴對在CdTe光伏器件的背接觸處的復(fù)合。電子空穴對的復(fù)合可導(dǎo)致較低的開路電壓以及從而造成較低的效率。從而，在薄膜CdTe光伏電池中的前界面和背界面中的一個或兩者處最小化電子/空穴對的復(fù)合，這可是可取的。從而，存在提供具有期望的短路電流(Jsc)、開路電壓值(Vqc)、填充因數(shù)(FF)和效率值的改進的光伏器件配置的需要。

發(fā)明內(nèi)容
提供本發(fā)明的實施例來滿足這些和其他需要。一個實施例是光伏器件。該光伏器件包括透明層；設(shè)置在該透明層上的第一多孔層，其中該第一多孔層包括多個延伸通過該第一多孔層的厚度的孔；設(shè)置在該多個孔中的第一半導(dǎo)體材料，用于形成圖案化的第一半導(dǎo)體層；以及設(shè)置在該第一多孔層和該圖案化的第一半導(dǎo)體層上的第二半導(dǎo)體層，其中該圖案化的第一半導(dǎo)體層是大致上透明的。一個實施例是方法。該方法包括在支撐物上設(shè)置透明層；在該透明層上設(shè)置第一多孔層，其中該第一多孔層包括多個延伸通過該第一多孔層的厚度的孔；在該多個孔中設(shè)置第一半導(dǎo)體材料來形成圖案化的第一半導(dǎo)體層；并且在該第一多孔層和該圖案化的第一半導(dǎo)體層上設(shè)置第二半導(dǎo)體層，其中該圖案化的第一半導(dǎo)體層是大致上透明的?！獋€實施例是光伏器件。該光伏器件包括透明層；設(shè)置在該透明層上的第一半導(dǎo)體層；設(shè)置在該第一半導(dǎo)體層上的第二半導(dǎo)體層；設(shè)置在該第二半導(dǎo)體層上的第二多孔層，其中該第二多孔層包括多個延伸通過該第二多孔層的厚度的孔；以及設(shè)置在該第二多孔層上的金屬層。一個實施例是方法。該方法包括在支撐物上設(shè)置透明層；在該透明層上設(shè)置第一半導(dǎo)體層；在該第一半導(dǎo)體層上設(shè)置第二半導(dǎo)體層；在該第二半導(dǎo)體層上設(shè)置第二多孔層，其中該第二多孔層包括多個延伸通過該第二多孔層的厚度的孔；并且在該第二多孔層上設(shè)置金屬層。另一個實施例是光伏器件。該光伏器件包括透明層；設(shè)置在該透明層上的第一多孔層，其中該第一多孔層包括多個延伸通過該第一多孔層的厚度的孔；設(shè)置在該多個孔中的第一半導(dǎo)體材料，用于形成圖案化的第一半導(dǎo)體層，其中該圖案化的第一半導(dǎo)體層是大致上透明的；設(shè)置在該第一多孔層和該圖案化的第一半導(dǎo)體層上的第二半導(dǎo)體層；設(shè)置在該第二半導(dǎo)體層上的第二多孔層，其中該第二多孔層包括多個延伸通過該第二多孔層的厚度的孔；設(shè)置在該第二多孔層中的多個孔中的P+型半導(dǎo)體材料，用于形成圖案化的P+型半導(dǎo)體層；以及設(shè)置在該第二多孔層和該圖案化的P+型半導(dǎo)體層上的金屬層。


當下列詳細說明參照附圖閱讀時，本發(fā)明的這些和其他特征、方面和優(yōu)勢將變得更好理解，其中
圖I是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的光伏器件的示意圖。圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的光伏器件的示意圖。圖3是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的光伏器件的示意圖。圖4是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的光伏器件的示意圖。圖5是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的光伏器件的示意圖。圖6是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的光伏器件的示意圖。圖7是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的光伏器件的示意圖。圖8是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的光伏器件的示意圖。圖9是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的光伏器件的示意圖。圖10是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的光伏器件的示意圖。圖11是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的光伏器件的示意圖。圖12是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的光伏器件的示意圖。圖13是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的光伏器件的示意圖。圖14是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的光伏器件的示意圖。圖15是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的光伏器件的示意圖。圖16是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的光伏器件的示意圖。
具體實施例方式如下文詳細論述的，本發(fā)明的實施例中的一些提供光伏器件中改進的界面。在一些實施例中，提供改進的前界面。在某些示范性實施例中，改進的前界面包括設(shè)置在前TCO(透明導(dǎo)電氧化物)層和吸收體層(例如，CdTe)之間的多孔層。該多孔層中的孔用窗口層材料(例如，CdS)填充來形成圖案化的窗口層。因此，在這樣的實施例中，該圖案化的窗口層包括窗口材料的不連續(xù)區(qū)域，其可起用于電荷收集的點接觸的作用。與接觸于該吸收體層的窗口層材料的連續(xù)層相反，根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，圖案化的窗口層可有利地用于最小化界面復(fù)合。此外，窗口層和吸收體層之間減少的接觸面積和較低的界面復(fù)合可也引起較低的漏電流密度。較低的漏電流密度可有利地導(dǎo)致該光伏器件的開路電壓(Vqc)增加。此外，薄圖案化的窗口層可允許更多的光傳遞到該吸收體層，其可導(dǎo)致更高的短路電流密度(Jsc)。在一些其他實施例中，提供改進的背界面。在某些示范性實施例中，改進的背界面包括設(shè)置在吸收體層(例如，CdTe)和背接觸層(例如，金屬)之間的多孔層，其中該多孔層中的孔用P+型半導(dǎo)體材料填充。因此，在這樣的實施例中，該圖案化的P+型半導(dǎo)體層包括P+型材料的不連續(xù)區(qū)域，從而減少該P+型和背接觸層之間的接觸面積。P+型材料的不連續(xù)區(qū)域可起用于電荷收集的點接觸的作用，并且最小化在該背接觸處的界面復(fù)合。此外，在該背接觸處減少的接觸面積和較低的界面復(fù)合可引起較低的漏電流密度。較低的漏電流密度可有利地導(dǎo)致該光伏器件的開路電壓(Vre)增加。在特別實施例中，提供具有改進的前和背界面兩者的光伏器件配置。如在本文中在說明書和權(quán)利要求書中使用的近似語言可應(yīng)用于修飾任何定量表示，其可以獲準地改變而不引起它與之有關(guān)的基本功能中的變化。因此，由例如“大約”等術(shù)語或多個術(shù)語修飾的值不限于規(guī)定的精確值。在一些實例中，該近似語言可對應(yīng)于用于測量該值的儀器的精確度。 在下列說明書和權(quán)利要求書中，單數(shù)形式“一”和“該”包括復(fù)數(shù)個指代物，除非上下文清楚地另外指明。如本文使用的術(shù)語“透明區(qū)域”和“透明層”指允許入射電磁輻射平均透射至少80%的區(qū)域或?qū)?，該電磁輻射具有在從大約300nm至大約850nm的范圍中的波長。如本文使用的，術(shù)語“設(shè)置在. 上”指層直接互相接觸設(shè)置或通過在其之間具有插入層而間接設(shè)置，除非另外具體指明。如下文詳細論述的，本發(fā)明的一些實施例針對光伏器件中改進的界面。在一個實施例中，提供具有改進的前界面的光伏器件。如本文使用的，“前界面”指第一半導(dǎo)體層(例如，CdS)和第二半導(dǎo)體層(例如，CdTe)之間的界面。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的光伏器件100在圖1-3中圖示。如在圖1-3中示出的，該光伏器件100包括透明層120，和設(shè)置在該透明層120上的第一多孔層140。在一個實施例中，該透明層120設(shè)置在支撐物110上。此外，如在圖I中指示的，該第一多孔層140包括多個延伸通過該第一多孔層140的厚度的孔142。在一個實施例中，如在圖2中指示的，第一半導(dǎo)體材料設(shè)置在該多個孔142中來形成圖案化的第一半導(dǎo)體層150。在一個實施例中，該光伏器件100進一步包括設(shè)置在該第一多孔層140和該圖案化的第一半導(dǎo)體層150上的第二半導(dǎo)體層160，如在圖2中指示的。圖案化的第一半導(dǎo)體層150是大致上透明的。如較早提到的，大致上透明意思是圖案化的第一半導(dǎo)體層150允許入射電磁輻射平均透射至少80%到第二半導(dǎo)體層160，該電磁輻射具有在從大約300nm至大約850nm的范圍中的波長。在一些實施例中，圖案化的第一半導(dǎo)體層150和第二半導(dǎo)體層160可用p型摻雜劑或n型摻雜劑摻雜來形成異質(zhì)結(jié)。如在該上下文中使用的，異質(zhì)結(jié)是半導(dǎo)體結(jié)，其由具有不相似半導(dǎo)體材料的層構(gòu)成。這些材料通常具有不相等的帶隙。作為示例，異質(zhì)結(jié)可以通過一個導(dǎo)電性類型的層或區(qū)域與相反導(dǎo)電性的層或區(qū)域之間的接觸形成，例如“P_n”結(jié)。在一些實施例中，多孔層140、圖案化的第一半導(dǎo)體層150和第二半導(dǎo)體層160的組合可有利地提供光伏器件100中改進的前界面。如在圖1-3中指示的，透明層120進一步設(shè)置在支撐物110上。如在圖3中圖示的，在這樣的實施例中，太陽能輻射10從該支撐物110進入，并且在通過透明層120、第一多孔層140和圖案化的第一半導(dǎo)體層150后進入第二半導(dǎo)體層160，其中發(fā)生入射光(例如，陽光)的電磁能到電子空穴對(即，到自由電荷)的轉(zhuǎn)換。在一個實施例中，支撐物110在所期望的通過支撐物110的透射的波長范圍上是透明的。在一個實施例中，支撐物Iio可對于具有在從大約400nm至大約IOOOnm的范圍中的波長的可見光是透明的。在一些實施例中，支撐物110包括能夠耐受大于大約600°C的熱處理溫度的材料，例如硅石或硼硅酸鹽玻璃等。在一些其他實施例中，支撐物110包括具有低于600°C的軟化溫度的材料，例如鈉鈣玻璃或聚酰亞胺等。在一些實施例中，某些其他層可設(shè)置在透明層120和支撐物110之間，例如抗反射層或阻擋層(沒有示出)等。在一個實施例中，透明層120包括設(shè)置在支撐物110上的導(dǎo)電層(或前接觸層)132。在一些實施例中,第一多孔層140直接設(shè)置在該導(dǎo)電層132上。在備選實施例中，如在圖3中指示的，透明層120包括設(shè)置在支撐物110上的導(dǎo)電層132，并且另外的緩沖層134插入該導(dǎo)電層132和圖案化的第一半導(dǎo)體層150之間。在這樣的實施例中，第一多孔 層140可設(shè)置在緩沖層134上。在一個實施例中，透明層120具有在從大約100納米至大 約600納米的范圍中的厚度。 在一個實施例中，導(dǎo)電層132包括透明導(dǎo)電氧化物(TCO)。透明導(dǎo)電氧化物的非限制性示例包括氧化鎘錫(CTO)、氧化銦錫(ITO)、摻氟氧化錫(SnO:F或FT0)、摻銦氧化鎘、錫酸鎘(Cd2SnO4或CT0)以及摻雜氧化鋅(ZnO)，例如摻鋁氧化鋅(ZnO: Al或AZ0)、氧化銦鋅(IZ0)、以及氧化鋅錫(ZnSnOx)或其組合。依賴于采用的特定TCO及它的薄層電阻，在一個實施例中導(dǎo)電層132的厚度可在從大約50nm至大約600nm的范圍中。在一些實施例中，如較早提到的，光伏器件100進一步包括緩沖層(可選的)，也叫做高電阻透明(HRT)層134，如在圖3中指示的，其插入第一多孔層140和導(dǎo)電層132之間。在一個實施例中，該緩沖層134的厚度在從大約50nm至大約200nm的范圍中。該緩沖層134的適合材料的非限制性示例包括二氧化錫(SnO2)、氧化鋅錫(ZTO)、摻鋅的氧化錫(SnO2 = Zn)、氧化鋅(ZnO)、氧化銦(In2O3)或其的組合。在一些其他實施例中，緩沖層134可設(shè)置在第一多孔層140的孔內(nèi)，并且第一半導(dǎo)體材料可設(shè)置在第一多孔層140的孔內(nèi)的緩沖層134上(沒有示出)。在這樣的實施例中，透明層120包括導(dǎo)電層132，并且第一多孔層140設(shè)置在該導(dǎo)電層132上。如較早提到的，光伏器件100包括第一多孔層140，其具有多個延伸通過該第一多孔層的厚度的孔142，如在圖I中圖示的。在一個實施例中，該第一多孔層140是大致上透明的。在一個實施例中，該第一多孔層140包括絕緣材料。在一個實施例中，該第一多孔層140包括具有對第二半導(dǎo)體材料的鈍化性質(zhì)的材料，即不允許在該第一多孔層140和第二半導(dǎo)體層160之間的界面處的電子空穴復(fù)合的材料。在一些實施例中，該第一多孔層140或鈍化層具有小于大約lX105cm/s的表面/界面復(fù)合速度。在一個實施例中，該第一多孔層140包括具有對碲化鎘的鈍化性質(zhì)的材料。在一個實施例中，該第一多孔層140包括從由氧化硅、氧化鈦、氮化硅和其的組合構(gòu)成的組選擇的材料。此外，如在圖2中圖示的，第一多孔層140具有與第二半導(dǎo)體層160的第二表面163接觸的第一表面141。此外，第一多孔層140具有與透明層120的第一表面121接觸的第二表面143。在一些實施例中，第一多孔層140的第一表面141鄰接第二半導(dǎo)體層160的第二表面163設(shè)置。此外,第一多孔層140的第二表面143鄰接透明層120的第一表面121設(shè)置。在一個實施例中，第一多孔層140設(shè)置在透明層120上使得在第一多孔層140和透明層120之間沒有插入層。沒有被任何理論約束情況下，認為可對電荷收集優(yōu)化第一多孔層140中的孔與孔之間的距離和孔的大小，電荷收集可取決于CdTe中的局部場強、電流集聚和電荷載流子的擴散長度。在一個實施例中，多個孔142具有在小于大約1000納米的范圍中的平均直徑。在另一個實施例中，多個孔142具有在小于大約500納米的范圍中的平均直徑。在再另一個實施例中，多個孔142具有在小于大約100納米的范圍中的平均直徑。在特別實施例中，多個孔142具有在從大約100納米至大約1000納米的范圍中的平均直徑。在一個實施例中，孔與 孔之間的平均距離在小于大約1000納米的范圍中。在另一個實施例中，孔與孔之間的平均距離在小于大約500納米的范圍中。在再另一個實施例中，孔與孔之間的平均距離在小于大約100納米的范圍中。在特別實施例中，孔與孔之間的平均距離在從大約100納米至大約1000納米的范圍中。第一多孔層的厚度可由多個孔142的期望深度以及圖案化的第一半導(dǎo)體層150的期望厚度確定。在一個實施例中，第一多孔層具有在從大約25納米至大約250納米的范圍中的厚度。在另一個實施例中，第一多孔層具有在從大約50納米至大約200納米的范圍中的厚度。在特別實施例中，第一多孔層具有在從大約50納米至大約100納米的范圍中的厚度。在一個實施例中，多個孔142具有環(huán)形形狀，其具有垂直側(cè)壁，如在圖I中圖示的。然而，孔142的形狀沒有被限制，并且孔可包括任何適合的形狀。例如，孔142可具有橢圓形或具有圓角的正方形，或另一個更復(fù)雜的形狀。在另一個實施例中，多個孔142可具有錐形側(cè)壁。如較早提到的，第一半導(dǎo)體材料設(shè)置在第一多孔層140的多個孔142中來形成圖案化的第一半導(dǎo)體層150，如在圖2和3中指示的。圖5進一步圖示根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例的第一多孔層140和該圖案化的第一半導(dǎo)體層150的頂視圖。如在圖5中圖示的，第一多孔層140包括多個孔142，并且第一半導(dǎo)體材料設(shè)置在該多個孔142中。如本文使用的術(shù)語“圖案化的第一半導(dǎo)體層”指設(shè)置在第一多孔層140的多個孔142內(nèi)的第一半導(dǎo)體材料的多個不連續(xù)區(qū)域150，如在圖5中指示的。應(yīng)該進一步注意到，術(shù)語“圖案化的”不應(yīng)該解釋成將該層限制于任何特別的配置(例如，隨機與非隨機)或制造方法。在圖5中，多個不連續(xù)區(qū)域150指示為環(huán)形形狀并且具有一致的形狀和大小。然而，在一些其他實施例中，圖案化的半導(dǎo)體層150可包括多個不連續(xù)區(qū)域，其中這些區(qū)域可具有不同的形狀或大小。從而，通過示例在一些實施例中，圖案化的半導(dǎo)體層150可包括多個圖案化的區(qū)域，使得該多個區(qū)域的橫截面積可在區(qū)域之間變化。在一些其他實施例中，圖案化的半導(dǎo)體層150可包括多個圖案化的區(qū)域，其具有大致上相同的橫截面積。在一個實施例中，如在圖5中圖示的，圖案化的第一半導(dǎo)體層150可包括多個具有環(huán)形形狀的不連續(xù)區(qū)域。然而，這些區(qū)域的形狀沒有被限制，并且這些區(qū)域可包括任何適合的形狀。例如，區(qū)域150可具有橢圓形或具有圓角的正方形，或另一個更復(fù)雜的形狀。在一個實施例中，圖案化的第一半導(dǎo)體層中的區(qū)域的形狀和平均大小可由第一多孔層中的多個孔的形狀和大小、沉積方法或兩者確定。在一些實施例中，多個圖案化的區(qū)域150可進一步特征在于本文中限定為厚度對平均直徑的比例的長寬比。在一個實施例中，多個圖案化的區(qū)域150具有小于大約I. 5的長寬比。在另一個實施例中，多個圖案化的區(qū)域150具有小于大約1.0的長寬比。在另一個實施例中，多個圖案化的區(qū)域具有小于大約0.5的長寬比。在再另一個實施例中，多個圖案化的區(qū)域150具有小于大約0. 05的長寬比。在一個實施例中，第一半導(dǎo)體材料設(shè)置在多個孔142中使得第一半導(dǎo)體材料與透明層120接觸。如圖3中指示的，圖案化的第一半導(dǎo)體層150具有第一表面151和第二表面153。在一個實施例中，圖案化的第一半導(dǎo)體層150的第二表面153與透明層120的第一表面121接觸。在一些實施例中，第一半導(dǎo)體材料設(shè)置在多個孔142中使得第一半導(dǎo)體材料與導(dǎo)電層132接觸。在一些其他實施例中，其中使用可選的緩沖層134，第一半導(dǎo)體材料設(shè)置在多個孔中使得第一半導(dǎo)體材料與該緩沖層134接觸。在一個實施例中，第一半導(dǎo)體材料填充第一多孔層140的孔。在一個實施例中，圖案化的半導(dǎo)體層150的厚度可被有利地控制使得第一半導(dǎo)體材料僅設(shè)置在多個孔142內(nèi)。 在一個實施例中，第一半導(dǎo)體材料設(shè)置在多個孔142內(nèi)使得圖案化的第一半導(dǎo)體層150不在孔外延伸。在一個實施例中，第一半導(dǎo)體材料設(shè)置在多個孔142中來形成圖案化的第一半導(dǎo)體層150，該圖案化的第一半導(dǎo)體層150具有小于第一多孔層140的厚度或與其大致上相同的厚度。與其中第一半導(dǎo)體材料是連續(xù)膜并且第一多孔層140不存在的第一半導(dǎo)體層相反，本發(fā)明的圖案化的第一半導(dǎo)體層150有利地允許更多太陽能輻射通過它。此外，與其中第一半導(dǎo)體材料設(shè)置在多個孔142中并且還在第一多孔層140的孔外延伸的第一半導(dǎo)體層相反，本發(fā)明的圖案化的第一半導(dǎo)體層150有利地允許更多太陽能輻射通過它。沒有被任何理論約束的情況下，認為圖案化的第一半導(dǎo)體層150減小的厚度可允許更多的太陽能輻射通過并且實現(xiàn)光伏器件100中更高的Js。。在一個實施例中，圖案化的第一半導(dǎo)體層150具有在從大約30nm至大約150nm的范圍中的厚度。此外，在一個實施例中，多個孔142的平均直徑大于圖案化的第一半導(dǎo)體層150的厚度。在一個實施例中，多個孔142可進一步特征在于本文中限定為厚度對平均直徑的比例的長寬比。在一個實施例中，多個孔142具有小于大約I. 5的長寬比。在另一個實施例中，多個孔142具有小于大約I. 0的長寬比。在另一個實施例中，多個孔142具有小于大約0.5的長寬比。在再另一個實施例中，多個孔142具有小于大約0.05的長寬比。再次參照圖3，在一個實施例中，圖案化的第一半導(dǎo)體層150具有第二表面153使得該第二表面153與第二半導(dǎo)體層160的第一表面161接觸。因此，大致上透明的、圖案化的第一半導(dǎo)體層150允許太陽能輻射從透明層120傳遞到第二半導(dǎo)體層160并且提供電接觸。在一些實施例中，如在圖3中指示的，圖案化的第一半導(dǎo)體層150可起窗口層的作用。即，對于圖2和3中示出的配置，圖案化的第一半導(dǎo)體層或該窗口層150是光伏器件100的結(jié)形成層。在一些實施例中，圖案化的第一半導(dǎo)體層150中的不連續(xù)區(qū)域150可起用于電荷收集的點接觸的作用。在一個實施例中，與接觸于第二半導(dǎo)體層160的第一半導(dǎo)體材料的連續(xù)層相反，根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，不連續(xù)的圖案化的第一半導(dǎo)體層150可有利地用于最小化在第一半導(dǎo)體層150和第二半導(dǎo)體層160之間的界面處的界面復(fù)合。沒有被任何理論約束的情況下，進一步認為如在圖2和3中指示的，當?shù)谝缓偷诙雽?dǎo)體層之間的接觸面積降低時發(fā)生漏電流的總面積可減小。較低的界面復(fù)合和減小的接觸面積可導(dǎo)致較低的漏電流密度。較低的漏電流密度可有利地導(dǎo)致光伏器件100的開路電壓(Vre)中的增加。在一些實施例中，第一半導(dǎo)體材料包括n型半導(dǎo)體材料。在這樣的實施例中，第二半導(dǎo)體層160可摻雜為p型，并且圖案化的第一半導(dǎo)體層150和第二半導(dǎo)體層160可形成“n-p”異質(zhì)結(jié)。第一半導(dǎo)體材料的非限制性示范性材料包括硫化鎘(CdS)、硫化銦III (In2S3)、硫化鋅(ZnS)、碲化鋅(ZnTe)、硒化鋅(ZnSe)、硒化鎘(CdSe)、充氧硫化鎘(CdS:0)、氧化銅(Cu2O)、氫氧化鋅(ZnO，H)及其組合。在特別實施例中，第一半導(dǎo)體材料包括 CdS。在一個實施例中，圖案化的第一半導(dǎo)體層150可跨該第一半導(dǎo)體層150的厚度在成分上漸變。如本文使用的，術(shù)語“在成分上漸變”意思是該圖案化的第一半導(dǎo)體層150的成分可從第一表面151 (與透明層接觸)變化到第二表面153 (與第二半導(dǎo)體層接觸)。在一個實施例中，圖案化的第一半導(dǎo)體層150的材料成分可跨圖案化的第一半導(dǎo)體層150的
厚度連續(xù)變化。 在另一個實施例中，如在圖4中指示的，第二半導(dǎo)體層160的一部分可進一步設(shè)置在多個孔142中來形成與圖案化的第一半導(dǎo)體層150的接觸。在這樣的實施例中，第一半導(dǎo)體材料和第二半導(dǎo)體材料可一起填充第一多孔層140的孔。在一個實施例中，該第一半導(dǎo)體材料可設(shè)置在第一多孔層140的多個孔142中達到預(yù)定的厚度，并且隨后該第二半導(dǎo)體材料可設(shè)置在該第一半導(dǎo)體材料上面。在某些實施例中，對于在圖4中示出的配置，該第一半導(dǎo)體材料和第二半導(dǎo)體材料的成分可在第一和第二半導(dǎo)體層之間的界面處連續(xù)變化。如較早提到的，較薄的圖案化第一半導(dǎo)體層150可允許更多的光傳遞到第二半導(dǎo)體層160，其可導(dǎo)致更高的Js。。在一些實施例中，第二半導(dǎo)體層160包括吸收體層。典型地，當太陽能輻射10 A射在光伏器件100上時，吸收體層160中的電子從較低能量的“基態(tài)”(其中電子被約束于固體中的特定原子)激發(fā)到較高的“激發(fā)態(tài)”(其中電子可以移動通過固體)。在一個實施例中，第二半導(dǎo)體層160包括p型半導(dǎo)體材料。在一個實施例中，第二半導(dǎo)體層160具有在從大約IxlO13每立方厘米至大約IxlO16每立方厘米的范圍中的載流子密度。如本文使用的，術(shù)語“載流子密度”指材料中空穴和電子的濃度。在這樣的實例中，圖案化的第一半導(dǎo)體層150可摻雜成n型，并且第二半導(dǎo)體層160和圖案化的第一半導(dǎo)體層150可形成如上文提及的“ p-n ”或“ n-p ”結(jié)。在一個實施例中，光敏材料用于形成第二半導(dǎo)體層160。適合的光敏材料包括碲化鎘(CdTe)、碲化鎘鋅(CdZnTe)、碲化鎘鎂(CdMgTe)、碲化鎘錳(CdMnTe)、碲化鎘硫(CdSTe)，碲化鋅(ZnTe)、硫化銅銦(CIS)、硒化銅銦鎵(CIGS)、硫化銅鋅錫(CZTS)和其的組合。上文提及的光敏半導(dǎo)體材料可獨自或組合使用。此外，這些材料可在超過一層中存在，每層具有不同類型的光敏材料或具有分開的層中的材料的組合。在一個特別實施例中，第二半導(dǎo)體層160包括碲化鎘(CdTe)。在一個特別實施例中，第二半導(dǎo)體層160包括p型碲化鎘(CdTe)。在一個實施例中，第二半導(dǎo)體層160具有在從大約IOOOnm至大約3000nm的范圍中的厚度。在特別實施例中，第二半導(dǎo)體層160具有在從大約1500nm至大約2000nm的范圍中的厚度。如較早提到的，根據(jù)本發(fā)明的一些實施例的第一多孔層140和圖案化第一半導(dǎo)體層150的使用有利地提供CdS和CdTe之間改進的界面，提供采用薄CdTe層(例如具有在小于大約2微米的范圍中的厚度)的光伏器件的低復(fù)合前界面。在一個實施例中，光伏器件100進一步包括設(shè)置在第二半導(dǎo)體層160上的p+型半導(dǎo)體層180，如在圖3中指示的。如本文使用的術(shù)語“p+型半導(dǎo)體層”指具有與第二半導(dǎo)體層160中的p型電荷載流子或空穴密度相比過量的移動p型載流子或空穴密度的半導(dǎo)體層。在一個實施例中，P+型半導(dǎo)體層具有在大于大約IxlO17每立方厘米的范圍中的p型載流子密度。在另一個實施例中，P+型半導(dǎo)體層具有在大于大約5xl017每立方厘米的范圍中的P型載流子密度。在再另一個實施例中，P+型半導(dǎo)體層具有在大于大約IO18每立方厘米的范圍中的P型載流子密度。在特別實施例中，P+型半導(dǎo)體層具有在從大約IO17每立方厘米至大約102°每立方厘米的范圍中的p型載流子密度。在一些實施例中，p+型半導(dǎo)體層180可用作第二半導(dǎo)體層160和金屬層或背接觸層190之間的界面。與器件內(nèi)的其他電阻相比，p+型半導(dǎo)體層180的較高載流子密度可最小化背接觸層的串聯(lián)電阻。在一個實施例中，P+型半導(dǎo)體層180具有在從大約50nm至大 約200nm的范圍中的厚度。在一個實施例中，P+型半導(dǎo)體層180包括從由非晶Si:H、非晶SiC:H、結(jié)晶Si、微晶 Si:H、微晶 SiGe = HjheH SiGe:H、非晶 Ge、微晶 Ge、GaAs, BaCuSF、BaCuSeF, BaCuTeF,LaCuOS, LaCuOSe, LaCuOTe, LaSrCuOS, LaCuOSe06Te0.4, BiCuOSe, BiCaCuOSe, PrCuOSe,NdCuOS, Sr2Cu2ZnO2S2, Sr2CuGaO3S和其的組合構(gòu)成的組選擇的重摻雜p型材料。在另一個實施例中，p+型半導(dǎo)體層180包括從由碲化鋅、碲化鎂、碲化錳、碲化鈹、碲化汞、碲化砷、碲化銻、碲化銅和其的組合構(gòu)成的組選擇的重摻雜P+摻雜材料。在一些實施例中，P+摻雜的材料進一步包括從由銅、金、氮、磷、鋪、砷、銀、秘、硫、鈉和其的組合構(gòu)成的組選擇的摻雜劑。在一個實施例中，光伏器件100進一步包括金屬層，也叫做背接觸層190。在一些實施例中，該金屬層190直接設(shè)置在第二半導(dǎo)體層160(沒有示出)上。在一些其他實施例中，如在圖3中指示的，該金屬層190設(shè)置在p+型半導(dǎo)體層180上，該p+型半導(dǎo)體層180設(shè)置在第二半導(dǎo)體層160上。在一些實施例中，p+型半導(dǎo)體層180可提供該金屬層190和第二半導(dǎo)體層160之間改進的擴散性質(zhì)。因此，在一些實施例中，可選擇具有期望的導(dǎo)電性和反射率的任何適合的金屬作為該背接觸層190。在一個實施例中，該金屬層190包括金、鉬、鑰、鎢、鉭、鈀、鋁、鉻、鎳或銀。在某些實施例中，例如鋁的另一個金屬層(沒有示出)可設(shè)置在該金屬層190上來提供到外部電路的橫向?qū)щ?。在一個實施例中，提供具有改進的“背界面”的光伏器件。如本文使用的，“背界面”指第二半導(dǎo)體層(例如，CdTe)和背接觸層之間的界面。在圖6-10中圖示根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的具有改進的背界面的光伏器件200。如在圖6-10中示出的，該光伏器件200包括透明層220和設(shè)置在該透明層220上的第一半導(dǎo)體層250。在一個實施例中，該透明層220設(shè)置在支撐物210上。此外，如在圖6中指示的，第二半導(dǎo)體層260設(shè)置在該第一半導(dǎo)體層250上。如在圖6中指示的，第二多孔層270設(shè)置在該第二半導(dǎo)體層260上，其中該第二多孔層270包括多個延伸通過該第二多孔層270的厚度的多個孔272。在一個實施例中，金屬層290設(shè)置在該第二多孔層上。在一個實施例中，如在圖7中指示的，金屬層290設(shè)置在第二多孔層270上，其中該金屬層的一部分292延伸通過第二多孔層270中的多個孔272來與第二半導(dǎo)體層260接觸。此外，如在圖7中圖示的，該金屬層290的選擇部分292與第二半導(dǎo)體層260接觸。在這樣的實施例中，第二多孔層270和金屬層290可提供光伏器件200中改進的背界面。在另一個實施例中，如在圖8中指示的，p+型半導(dǎo)體層280插入第二半導(dǎo)體層260和第二多孔層270之間。此外，在一些實施例中，如在圖8中圖示的，金屬層290設(shè)置在第二多孔層270上，其中該金屬層的一部分292延伸通過第二多孔層270中的多個孔272來與P+型半導(dǎo)體層280接觸。在這樣的實施例中，第二多孔層270、p+型半導(dǎo)體層280和金屬層290可提供光伏器件200中改進的背界面。如在圖8中圖示的，金屬層290的選擇部分292與P+型半導(dǎo)體層280接觸。在一些實施例中，與P+型半導(dǎo)體層280接觸的金屬層的這些部分292可起用于電荷收集的點接觸的作用。在一個實施例中，與接觸于P+型半導(dǎo)體層的連續(xù)金屬層相反，根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，不連續(xù)的金屬層290可有利地用于最小化在背界面處的界面復(fù)合。沒有被任何 理論約束的情況下，認為如在圖8中指示的，當?shù)诙雽?dǎo)體層和背接觸層之間的接觸面積降低時在界面處發(fā)生漏電流的總面積可減小。較低的界面復(fù)合和減小的接觸面積可導(dǎo)致整個面積上較低的漏電流密度。較低的漏電流密度可有利地導(dǎo)致光伏器件200的開路電壓(Voc)中的增加。在備選實施例中，如在圖9中圖示的，光伏器件200包括設(shè)置在第二半導(dǎo)體層260上的第二多孔層270，其中該第二多孔層包括延伸通過該第二多孔層270的厚度的多個孔272。p+型半導(dǎo)體材料設(shè)置在該第二多孔層270的該多個孔272中來形成圖案化的p+型半導(dǎo)體層282。如在圖9中圖示的，金屬層290設(shè)置在該第二多孔層270和該圖案化的p+型半導(dǎo)體層282上。在這樣的實施例中，該第二多孔層270、圖案化的p+型半導(dǎo)體層282和金屬層290可提供光伏器件200中改進的背界面或背接觸。如本文使用的術(shù)語“圖案化的p+型半導(dǎo)體層”指設(shè)置在第二多孔層270的多個孔內(nèi)的P+型半導(dǎo)體材料的多個不連續(xù)區(qū)域282，如在圖11中指示的。在圖11中，多個不連續(xù)區(qū)域282指示為環(huán)形形狀并且具有一致的形狀和大小。然而，在一些其他實施例中，圖案化的P+型半導(dǎo)體層282可包括多個不連續(xù)區(qū)域，其中這些區(qū)域可具有不同的形狀或大小。從而，通過示例在一些實施例中，圖案化的P+型半導(dǎo)體層282可包括多個圖案化的區(qū)域使得該多個區(qū)域的橫截面積可在區(qū)域與區(qū)域之間變化。在一些其他實施例中，圖案化的P+型半導(dǎo)體層282可包括多個圖案化的區(qū)域，其具有大致上相同的橫截面積。在一個實施例中，如在圖11中圖示的，圖案化的P+型半導(dǎo)體層282可包括多個具有環(huán)形形狀的不連續(xù)區(qū)域。然而，這些區(qū)域的形狀沒有被限制，并且這些區(qū)域可包括任何適合的形狀。例如，區(qū)域282可具有橢圓形或具有圓角的正方形，或另一個更復(fù)雜的形狀。在一個實施例中，圖案化的P+型半導(dǎo)體層中的區(qū)域的形狀和平均大小可由第二多孔層中的多個孔的形狀和大小、沉積方法或兩者確定。在一個實施例中，p+型半導(dǎo)體材料設(shè)置在多個孔中使得P+型半導(dǎo)體材料與第二半導(dǎo)體層260接觸。在一個實施例中，p+型半導(dǎo)體材料填充第二多孔層270的孔272。在一個實施例中，圖案化的P+型半導(dǎo)體層282的厚度可被有利地控制使得p+型半導(dǎo)體材料僅設(shè)置在多個孔272內(nèi)。在一個實施例中，p+型半導(dǎo)體材料設(shè)置在多個孔272中使得形成圖案化的P+型半導(dǎo)體層282，該圖案化的p+型半導(dǎo)體層282具有小于第二多孔層270的厚度或與其大致上相同的厚度。如較早提到的，在一些實施例中，圖案化的P+型半導(dǎo)體層282中的不連續(xù)區(qū)域282可起用于電荷收集的點接觸的作用。在一個實施例中，與接觸于第二半導(dǎo)體層260的p+型半導(dǎo)體材料的連續(xù)層相反，根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，不連續(xù)的圖案化的P+型半導(dǎo)體層282可有利地用于最小化在背界面處的界面復(fù)合。沒有被任何理論約束的情況下，認為如在圖9中指示的，當層與層之間的接觸面積降低時在界面處發(fā)生漏電流的總面積可減小。較低的界面復(fù)合和減小的接觸面積可導(dǎo)致整個面積上較低的漏電流密度。較低的漏電流密度可有利地導(dǎo)致光伏器件200的開路電壓(Vtje)中的增加。此外，在一些實施例中，第二多孔層240和圖案化p+型半導(dǎo)體282的使用有利地提供CdTe層260和背接觸層290之間改進的界面，提供采用薄CdTe層(例如具有在小于大約2微米的范圍中的厚度)的光伏器件的低復(fù)合背界面。在一個實施例中，圖案化的P+型半導(dǎo)體層282可跨圖案化的P+型半導(dǎo)體層282的厚度在成分上漸變。如本文使用的，術(shù)語“在成分上漸變”意思是該圖案化的第一半導(dǎo)體·層的成分可從第一表面(與第二半導(dǎo)體層接觸)變化到第二表面(與金屬層接觸)。在一個實施例中，圖案化的P+型半導(dǎo)體層282的材料成分可跨圖案化的p+型半導(dǎo)體層282的
厚度連續(xù)變化。在一些其他實施例中，如在圖10中指示的，金屬層的一部分可進一步設(shè)置在第二多孔層270中的多個孔272中來形成與圖案化的P+型半導(dǎo)體層282的接觸。在這樣的實施例中，圖案化的P+型半導(dǎo)體材料和金屬可一起填充第二多孔層的孔。在一個實施例中，圖案化的P+型半導(dǎo)體層282可設(shè)置在第二多孔層的多個孔中達到預(yù)定的厚度，并且隨后該金屬可設(shè)置在該圖案化的P+型半導(dǎo)體層282的上面。在某些實施例中，對于在圖10中示出的配置，該P+型半導(dǎo)體材料和金屬的成分可在界面處連續(xù)變化。在一個實施例中，第二多孔層270包括絕緣材料。在一個實施例中，第二多孔層270包括具有對第二半導(dǎo)體材料的鈍化性質(zhì)的材料，即不允許在第二多孔層和第二半導(dǎo)體層之間的界面處的電子空穴復(fù)合的材料。在一個實施例中，該第二多孔層270包括具有對碲化鎘的鈍化性質(zhì)的材料。在一個實施例中，第二多孔層270包括從由氧化硅、氧化鈦、氮化硅和其的組合構(gòu)成的組選擇的材料。沒有被任何理論約束的情況下，認為可對電荷收集優(yōu)化孔與孔之間的距離和孔的大小，電荷收集可取決于CMTe中的局部場強、電流集聚和電荷載流子的擴散長度。在一個實施例中，第二多孔層270中的多個孔272具有在小于大約1000納米的范圍中的平均直徑。在另一個實施例中，第二多孔層270中的多個孔272具有在小于大約500納米的范圍中的平均直徑。在再另一個實施例中，第二多孔層270中的多個孔272具有在小于大約100納米的范圍中的平均直徑。在特別實施例中，第二多孔層270中的多個孔272具有在從大約100納米至大約1000納米的范圍中的平均直徑。在一個實施例中，第二多孔層270中的孔272與孔272之間的平均距離在小于大約1000納米的范圍中。在另一個實施例中，孔與孔之間的平均距離在小于大約500納米的范圍中。在再另一個實施例中，孔與孔之間的平均距離在小于大約100納米的范圍中。在特別實施例中，孔與孔之間的平均距離在從大約100納米至大約1000納米的范圍中。第二多孔層270的厚度可由多個孔272的期望深度以及背接觸的期望厚度確定。在一個實施例中，第二多孔層270具有在從大約10納米至大約200納米的范圍中的厚度。在另一個實施例中，第二多孔層270具有在從大約20納米至大約150納米的范圍中的厚度。在一個實施例中，多個孔272具有環(huán)形形狀，其具有垂直側(cè)壁，如在圖6中圖示的。然而，孔272的形狀沒有被限制，并且孔可包括任何適合的形狀。例如，孔272可具有橢圓形或具有圓角的正方形，或另一個更復(fù)雜的形狀。在另一個實施例中，孔272可具有錐形側(cè)壁。支撐物210、透明層220、圖案化的第一半導(dǎo)體層250和第二半導(dǎo)體層260可包括如本文較早描述的材料和配置。P+型半導(dǎo)體層280、圖案化的p+型半導(dǎo)體層282和金屬層290可包括如本文較早描述的材料。在一個實施例中，提供具有改進的前和背界面的光伏器件。在圖12-16中圖示根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的光伏器件300。如在圖12-16中示出的，該光伏器件300包括透明層320和設(shè)置在該透明層320上的第一多孔層340。在一個實施例中，該透明層320設(shè)置在支撐物310上。此外，如在圖12中指示的，該第一多孔層340包括多個延伸通過該第一多孔層340的厚度的多個孔342。在一個實施例中，如在圖12中指示的，第一半導(dǎo)體材料設(shè)置在該多個孔342中來形成圖案化的第一半導(dǎo)體層350。在一個實施例中，如在圖12中指示的，該光伏器件300進一步包括設(shè)置在該第一多孔層340和該圖案化的第一半導(dǎo)體層350上的第二半導(dǎo)體層360。如較早提到的，該第一多孔層340、圖案化的第一半導(dǎo)體層350 和第二半導(dǎo)體層360可提供改進的前界面。此外，在一個實施例中，P+型半導(dǎo)體層380設(shè)置在第二半導(dǎo)體層360上，并且第二多孔層370設(shè)置在該p+型半導(dǎo)體層380上。如在圖12中指示的，該第二多孔層包括多個延伸通過該第二多孔層370的厚度的多個孔372。此外，在一個實施例中，如在圖13中圖示的，金屬層390設(shè)置在第二多孔層370上，其中該金屬層的一部分392延伸通過第二多孔層370中的多個孔372來與p+型半導(dǎo)體層380接觸。在這樣的實施例中，第二多孔層370、p+型半導(dǎo)體層380和該金屬層390可提供光伏器件300中改進的背界面。在備選實施例中，如在圖14中圖示的，光伏器件300包括設(shè)置在第二半導(dǎo)體層360上的第二多孔層370，其中該第二多孔層包括延伸通過該第二多孔層370的厚度的多個孔372。此外，如在圖15中指示的，p+型半導(dǎo)體材料設(shè)置在該第二多孔層370的該多個孔372中來形成圖案化的P+型半導(dǎo)體層382。如在圖15中圖示的，金屬層390進一步設(shè)置在該第二多孔層370和該圖案化的p+型半導(dǎo)體層382上。在這樣的實施例中，該第二多孔層370、圖案化的P+型半導(dǎo)體層382和金屬層390可提供光伏器件300中改進的背界面或背接觸。在一個實施例中，圖案化的第一半導(dǎo)體層350可跨圖案化的第一半導(dǎo)體層350的厚度在成分上漸變。在一些其他實施例中，如在圖16中指示的，第二半導(dǎo)體層360的一部分可進一步設(shè)置在第二多孔層340中的多個孔342中來形成與該圖案化的第一半導(dǎo)體層350的接觸。在另一個實施例中，圖案化的P+型半導(dǎo)體層382可跨圖案化的P+型半導(dǎo)體層382的厚度在成分上漸變。在一些其他實施例中，如在圖16中指示的，金屬層390的一部分可進一步設(shè)置在第二多孔層370中的多個孔372中來形成與該圖案化的p+型半導(dǎo)體層382的接觸。支撐物310、透明層320、第一多孔層340、圖案化的第一半導(dǎo)體層350和第二半導(dǎo)體層360可包括如本文較早描述的材料和配置。p+型半導(dǎo)體層360、第二多孔層370、圖案化的P+型半導(dǎo)體層382和金屬層390可包括如本文較早描述的材料。在一個特別 實施例中，提供具有如在圖15中指示的配置的光伏器件。參照圖15，該光伏器件300包括透明層320以及設(shè)置在該透明層320上的第一多孔層340，其中該第一多孔層340包括多個延伸通過該第一多孔層340的厚度的孔342。第一半導(dǎo)體材料設(shè)置在該第一多孔層340中的該多個孔342中來形成大致上透明的、圖案化的第一半導(dǎo)體層350。第二半導(dǎo)體層360設(shè)置在該第一多孔層340和該圖案化的第一半導(dǎo)體層350上。該光伏器件300進一步包括設(shè)置在該第二半導(dǎo)體層360上的第二多孔層370，其中該第二多孔層370包括多個延伸通過該第二多孔層370的厚度的孔372。p+型半導(dǎo)體材料設(shè)置在該第二多孔層370的多個孔372中來形成圖案化的p+型半導(dǎo)體層382，并且金屬層390設(shè)置在該第二多孔層370和該圖案化的p+型半導(dǎo)體層382上。在一些實施例中，提供制造具有改進的前界面的光伏器件的方法。參照圖3，在一些實施例中，該方法包括通過任何適合的技術(shù)(例如濺射、化學氣相沉積、旋涂、噴涂或浸涂等)在支撐物110上設(shè)置導(dǎo)電層132來形成透明層120。參照圖3，在一些實施例中，可選的緩沖層134可使用例如濺射而沉積在該導(dǎo)電層132上來形成透明層120。參照圖3，第一多孔層140進一步設(shè)置在透明層120上。在其中使用緩沖層134的一些實施例中，該第一多孔層140設(shè)置在該緩沖層134上。在一些其他實施例中，該第一多孔層140直接設(shè)置在導(dǎo)電層132上。在一個實施例中，該第一多孔層140通過任何適合的技術(shù)(例如濺射、化學氣相沉積、旋涂、噴涂或浸涂等)以期望的厚度沉積適合的絕緣材料層而設(shè)置在透明層120上。參照圖1，在一些實施例中，多個孔142通過遮蔽和蝕刻法在該沉積層中形成，來形成該第一多孔層140。在這樣的實施例中，多個孔142可通過化學蝕刻、等離子蝕刻或光刻中的一個或多個形成。再次參照圖3，該方法進一步包括在多個孔中設(shè)置第一半導(dǎo)體材料來形成圖案化的第一半導(dǎo)體層150 (窗口層)。該第一半導(dǎo)體材料(例如，CdS)選擇性地沉積在孔中使得CdS與透明層120接觸，并且僅沉積在孔內(nèi)而不沉積在孔142外。在一個實施例中，CdS可例如通過濺射沉積，并且剝離工藝(lift-off process)可去除沉積在第一多孔層140的孔外的CdS。在備選實施例中，CdS可優(yōu)選地使用例如電化學沉積而沉積在孔內(nèi)。在一些實施例中，該方法進一步包括在第一多孔層140和圖案化的第一半導(dǎo)體層150上設(shè)置第二半導(dǎo)體層(吸收體層)160。在一個實施例中，該第二半導(dǎo)體層160可通過采用從近空間升華(CSS)、氣相傳輸法(VTM)、離子輔助物理氣相沉積(IAPVD)、射頻或脈沖磁控濺射(RFS或PM)、等離子體增強化學氣相沉積(PECVD)、(MOCVD)和電化學沉積(ECD)中選擇的一個或多個方法沉積。在一個實施例中，當?shù)诙雽?dǎo)體層160是p型碲化鎘層時，第二半導(dǎo)體層160可用氯化鎘處理。在一個實施例中，第二半導(dǎo)體層160可用CdCl2鹽的溶液處理。在另一個實施例中，第二半導(dǎo)體層160可用CdCl2蒸氣處理。已知用CdCl2的處理將增加第二半導(dǎo)體層160的載流子密度。用氯化鎘的處理可后跟蝕刻或沖洗步驟。在一個實施例中，蝕刻可使用適合的酸進行。在其他實施例中，CdCl2可從表面被沖洗掉，在界面處產(chǎn)生化學計量比的碲化鎘，主要從表面去除氧化鎘和CdCl2殘留物，在表面處留下大約I的鎘碲比率。蝕刻通過去除工藝期間在表面形成的非化學計量比材料起作用。也可采用本領(lǐng)域內(nèi)已知的可在背界面處產(chǎn)生化學計量比的碲化鎘的其他蝕刻技術(shù)。參照圖3，在一個實施例中，p+型半導(dǎo)體層180可進一步通過使用任何適合的技術(shù)(例如PECVD)沉積p+型材料而設(shè)置在第二半導(dǎo)體層160上。在備選實施例中，p+型半導(dǎo)體層180可通過化學處理第二半導(dǎo)體層160而設(shè)置在第二半導(dǎo)體層160上來增加第二半導(dǎo)體層160的背側(cè)(與金屬層接觸并且在與第一半導(dǎo)體層相對的側(cè))上的載流子密度。在一個實施例中，光伏器件100可通過在該p+型半導(dǎo)體層上沉積背接觸層( 例如，金屬層190)而完成。在一些實施例中，提供制造具有改進的背界面的光伏器件200的方法。參照圖6，該方法包括使用如較早描述的適合的技術(shù)在支撐物210上設(shè)置透明層220。該方法進一步包括在該透明層220上設(shè)置第一半導(dǎo)體層250。該第一半導(dǎo)體層250的沉積方法的非限制性示例包括近空間升華(CSS)、氣相傳輸法(VTM)、濺射、電化學浴沉積(ECD)或化學浴沉積(CBD)中的一個或多個。該方法進一步包括使用如較早描述的適合的技術(shù)在該第一半導(dǎo)體層250上設(shè)置第二半導(dǎo)體層260。該方法進一步包括在該第二半導(dǎo)體層260上設(shè)置第二多孔層270以及在該第二多孔層270上設(shè)置金屬層290。參照圖8，在一個實施例中，該方法進一步包括在設(shè)置第二多孔層270之前在第二半導(dǎo)體層上設(shè)置P+型半導(dǎo)體層280。在一個實施例中，p+型半導(dǎo)體層280可通過使用任何適合的技術(shù)(例如PECVD)沉積p+型材料而設(shè)置在第二半導(dǎo)體層260上。在備選實施例中，P+型半導(dǎo)體層280可在設(shè)置第二多孔層270之前通過化學處理第二半導(dǎo)體層260而設(shè)置在第二半導(dǎo)體層260上來增加第二半導(dǎo)體層260的背側(cè)(與金屬層接觸并且在與第一半導(dǎo)體層相對的側(cè))上的載流子密度。在一個實施例中，第二多孔層270通過任何適合的技術(shù)(例如濺射、化學氣相沉積、旋涂、噴涂或浸涂等)以期望的厚度沉積適合的絕緣材料層而設(shè)置在第二半導(dǎo)體層260或P+型半導(dǎo)體層280上。參照圖6，在一些實施例中，多個孔272通過遮蔽和蝕刻法在該沉積層中形成，來形成該第二多孔層270。在這樣的實施例中，該多個孔272可通過化學蝕刻、等離子蝕刻或光刻中的一個或多個形成。在一個實施例中，光伏器件可通過在第二多孔層270上沉積背接觸層(例如，金屬層290)而完成。參照圖7，在一些實施例中，該金屬層采用該金屬層的一部分292延伸通過第二多孔層270中的多個孔272來接觸第二半導(dǎo)體層260這樣的方式沉積。參照圖8，在一些其他實施例中，該金屬層采用該金屬層的一部分292延伸通過第二多孔層270中的多個孔272來接觸p+型半導(dǎo)體層280這樣的方式沉積。在備選實施例中，如在圖9中指示的，該方法包括在第二多孔層270中的多個孔272中設(shè)置p+型半導(dǎo)體材料來形成圖案化的p+型半導(dǎo)體層282。該p+型半導(dǎo)體材料選擇性地沉積在孔中使得該P+型半導(dǎo)體材料與第二半導(dǎo)體層260接觸，并且僅沉積在孔內(nèi)而不沉積在孔272外。在一個實施例中，該p+型半導(dǎo)體材料例如通過第二多孔層270選擇性地化學處理第二半導(dǎo)體層260而設(shè)置在多個孔272中來增加第二半導(dǎo)體層260的選擇區(qū)域中的載流子密度。在一個實施例中，如在圖9中指示的，光伏器件200可通過在第二多孔層270和圖案化的p+型半導(dǎo)體層282上沉積背接觸層(例如，金屬層290)而完成，。
在一些實施例中，提供制造具有改進的前和后界面的光伏器件300的方法。參照圖12，在一些實施例中，該方法包括在支撐物310上設(shè)置透明層320。參照圖12，該方法包括在該透明層320上設(shè)置第一多孔層340。在其中使用緩沖層的一些實施例中，該第一多孔層340設(shè)置在該緩沖層(沒有示出)上。在一些其他實施例中，該第一多孔層340直接設(shè)置在導(dǎo)電層(沒有示出)上。該方法進一步包括在第一多孔層340中的多個孔中設(shè)置第一半導(dǎo)體材料來形成圖案化的第一半導(dǎo)體層350。在一些實施例中，該方法進一步包括在第一多孔層340和該圖案化的第一半導(dǎo)體層350上設(shè)置第二半導(dǎo)體層(吸收體層)360。參照圖13，在一個實施例中，該方法進一步包括在第二半導(dǎo)體層360上設(shè)置p+型半導(dǎo)體層380以及在該p+型半導(dǎo)體層380上設(shè)置第二多孔層370。該方法進一步包括在該第二多孔層370上設(shè)置金屬層390，使得該金屬層的一部分392延伸通過該第二多孔層370中的多個孔來接觸P+型半導(dǎo)體層380以完成光伏器件300。參照圖14和15，在備選實施例中，該方法包括在第二半導(dǎo)體層360上設(shè)置第二多孔層370以及在該第二多孔層370中的多個孔372中設(shè)置p+型半導(dǎo)體材料來形成圖案化 的P+型半導(dǎo)體層382。該方法進一步包括在該第二多孔層370和該圖案化的p+型半導(dǎo)體層382上設(shè)置金屬層390來完成光伏器件300。可使用較早描述的適合的技術(shù)沉積透明層320、第一多孔層340、圖案化的第一半導(dǎo)體層350、第二半導(dǎo)體層360、p+型半導(dǎo)體層380、圖案化的P+型半導(dǎo)體層382、第二多孔層370和金屬層390。附上的權(quán)利要求意在如它已經(jīng)設(shè)想的那樣寬泛地要求保護本發(fā)明并且本文呈現(xiàn)的示例說明從所有可能實施例的集合中選擇的實施例。因此，申請者的意圖是附上的權(quán)利要求不受到用于說明本發(fā)明的特征的示例選擇的限制。如在權(quán)利要求中使用的，詞“包括”和它的語法變化形式還在邏輯上對應(yīng)于并且包括變化和不同程度的短語，例如但不限于“基本上包含”和“包含”。在必要的情況下，已經(jīng)提供范圍；那些范圍包括其之間的所有子范圍。預(yù)計的到，這些范圍中變化形式將為本領(lǐng)域內(nèi)以及還未致力于公眾的地方的普通技術(shù)人員所想起，如可能的話那些變化形式應(yīng)該解釋為由附上的權(quán)利要求涵蓋。還預(yù)期科學和技術(shù)的進步將使由于語言的不精確而現(xiàn)在未預(yù)想的等同物和替代成為可能，并且如可能，這些變化形式還應(yīng)該解釋為由附上的權(quán)利要求涵蓋。部件列表
權(quán)利要求
1.一種光伏器件(100)，其包括 透明層(120)； 設(shè)置在所述透明層(120)上的第一多孔層(140)，其中所述第一多孔層(140)包括多個延伸通過所述第一多孔層(140)的厚度的孔(142)； 設(shè)置在所述多個孔(142)中的第一半導(dǎo)體材料，用于形成圖案化的第一半導(dǎo)體層(150);以及 設(shè)置在所述第一多孔層(140)和所述圖案化的第一半導(dǎo)體層(150)上的第二半導(dǎo)體層(160)， 其中所述圖案化的第一半導(dǎo)體層(150)是大致上透明的。
2.如權(quán)利要求I所述的光伏器件(100)，其中所述圖案化的第一半導(dǎo)體層(150)的厚 度小于所述第一多孔層(140)的厚度或與其大致上相同。
3.如權(quán)利要求I所述的光伏器件(100)，其中所述多個孔(142)的平均直徑大于所述圖案化的第一半導(dǎo)體層(150)的厚度。
4.如權(quán)利要求I所述的光伏器件(100)，進一步包括 設(shè)置在所述第二半導(dǎo)體層(160)上的p+型半導(dǎo)體層(180)； 設(shè)置在所述P+型半導(dǎo)體層(180)上的第二多孔層(170)，其中所述第二多孔層(170)包括多個延伸通過所述第二多孔層(140)的厚度的孔(172);以及 設(shè)置在所述第二多孔層(170)上的金屬層(190)，其中所述金屬層的一部分(192)延伸通過所述第二多孔層(170)中的所述多個孔(172)來接觸所述p+型半導(dǎo)體層(180)。
5.如權(quán)利要求I所述的光伏器件(100)，進一步包括 設(shè)置在所述第二半導(dǎo)體層(160)上的第二多孔層(170)，其中所述第二多孔層(170)包括多個延伸通過所述第二多孔層(170)的厚度的孔(172)； 設(shè)置在所述第二多孔層(170)中的所述多個孔(172)中的p+型半導(dǎo)體材料，用于形成圖案化的P+型半導(dǎo)體層(182);以及 設(shè)置在所述第二多孔層(170)和所述圖案化的p+型半導(dǎo)體層(182)上的金屬層(190)。
6.一種方法，其包括 在支撐物(110)上設(shè)置透明層(120)； 在所述透明層(120)上設(shè)置第一多孔層(140)，其中所述第一多孔層(140)包括多個延伸通過所述第一多孔層(140)的厚度的孔(142)； 在所述第一多孔層(140)中的所述多個孔(142)中設(shè)置第一半導(dǎo)體材料來形成圖案化的第一半導(dǎo)體層(150);以及 在所述第一多孔層(140)和所述圖案化的第一半導(dǎo)體層(150)上設(shè)置第二半導(dǎo)體層(160)， 其中所述圖案化的第一半導(dǎo)體層(150)是大致上透明的。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，進一步包括 在所述第二半導(dǎo)體層(160)上設(shè)置p+型半導(dǎo)體層(180)； 在所述P+型半導(dǎo)體層(180)上設(shè)置第二多孔層(170)，其中所述第二多孔層(170)包括多個延伸通過所述第二多孔層(170)的厚度的孔(172);以及在所述第二多孔層(170)上設(shè)置金屬層(190)使得所述金屬層的一部分(192)延伸通過所述第二多孔層(170)中的所述多個孔(172)來接觸所述p+型半導(dǎo)體層(180)。
8.如權(quán)利要求6所述的方法，進一步包括 在所述第二半導(dǎo)體層(160)上設(shè)置第二多孔層(170)，其中所述第二多孔層(160)包括多個延伸通過所述第二多孔層(170)的厚度的孔(172)； 在所述第二多孔層(170)中的所述多個孔(172)中設(shè)置p+型半導(dǎo)體材料來形成圖案化的P+型半導(dǎo)體層(182);以及 在所述第二多孔層(170)和所述圖案化的p+型半導(dǎo)體層(182)上設(shè)置金屬層(190)。
9.一種光伏器件(200)，其包括 透明層(210)； 設(shè)置在所述透明層(210)上的第一半導(dǎo)體層(220)； 設(shè)置在所述第一半導(dǎo)體層(220)上的第二半導(dǎo)體層(260)； 設(shè)置在所述第二半導(dǎo)體層(260)上的第二多孔層(270)，其中所述第二多孔層(270)包括多個延伸通過所述第二多孔層(270)的厚度的孔(272);以及設(shè)置在所述第二多孔層(270)上的金屬層(290)。
10.如權(quán)利要求9所述的光伏器件(200)，進一步包括插入所述第二半導(dǎo)體層(260)和所述第二多孔層(270)之間的p+型半導(dǎo)體層(280)， 其中所述金屬層的一部分(292)延伸通過所述第二多孔層中的所述多個孔(272)來接觸所述P+型半導(dǎo)體層(280)。
11.如權(quán)利要求9所述的光伏器件(200)，進一步包括 設(shè)置在所述多個孔(272)中的p+型半導(dǎo)體材料，用于形成圖案化的p+型半導(dǎo)體層(282);以及 所述金屬層(290)設(shè)置在所述第二多孔層(270)和所述圖案化的p+型半導(dǎo)體層(282)上。
12.—種方法，其包括 在支撐物(210)上設(shè)置透明層(220)； 在所述透明層(220)上設(shè)置第一半導(dǎo)體層(250)； 在所述第一半導(dǎo)體層(250)上設(shè)置第二半導(dǎo)體層(260)； 在所述第二半導(dǎo)體層(260)上設(shè)置第二多孔層(270)，其中所述第二多孔層(270)包括多個延伸通過所述第二多孔層(270)的厚度的孔(272);以及在所述第二多孔層(270)上設(shè)置金屬層(290)。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，進一步包括 在設(shè)置所述第二多孔層(270)之前在所述第二半導(dǎo)體層(260)上設(shè)置p+型半導(dǎo)體層(280)，其中所述金屬層的一部分(292)延伸通過所述第二多孔層中的所述多個孔(272)來接觸所述P+型半導(dǎo)體層(280)。
14.如權(quán)利要求12所述的方法，進一步包括 在所述第二多孔層中的所述多個孔(272)中設(shè)置p+型半導(dǎo)體材料來形成圖案化的p+型半導(dǎo)體層(282);以及 在所述第二多孔層(270)和所述圖案化的p+型半導(dǎo)體層(282)上設(shè)置所述金屬層(290)。
15.一種光伏器件(300)，其包括 透明層(320)； 設(shè)置在所述透明層(330)上的第一多孔層(340)，其中所述第一多孔層(340)包括多個延伸通過所述第一多孔層(340)的厚度的孔(342)； 設(shè)置在所述第一多孔層(340)中的所述多個孔(342)中的第一半導(dǎo)體材料，用于形成圖案化的第一半導(dǎo)體層(350)，其中所述圖案化的第一半導(dǎo)體層(350)是大致上透明的； 設(shè)置在所述第一多孔層(340)和所述圖案化的第一半導(dǎo)體層(350)上的第二半導(dǎo)體層(360)； 設(shè)置在所述第二半導(dǎo)體層(360)上的第二多孔層(370)，其中所述第二多孔層(370)包括多個延伸通過所述第二多孔層(370)的厚度的孔(372)； 設(shè)置在所述第二多孔層(370)中的所述多個孔(372)中的p+型半導(dǎo)體材料，用于形成圖案化的P+型半導(dǎo)體層(382);以及 設(shè)置在所述第二多孔層(370)和所述圖案化的p+型半導(dǎo)體層(382)上的金屬層(390)。
全文摘要
本公開涉及光伏器件和制造方法。在本發(fā)明的一個方面，提供光伏器件。該光伏器件包括透明層；設(shè)置在該透明層上的第一多孔層，其中該第一多孔層包括多個延伸通過該第一多孔層的厚度的孔；設(shè)置在該多個孔中來形成圖案化的第一半導(dǎo)體層的第一半導(dǎo)體材料；以及設(shè)置在該第一多孔層和該圖案化的第一半導(dǎo)體層上的第二半導(dǎo)體層，其中該圖案化的第一半導(dǎo)體層是大致上透明的。也提供制造光伏器件的方法。
文檔編號H01L31/18GK102751347SQ20121013417
公開日2012年10月24日 申請日期2012年4月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月18日
發(fā)明者B·A·科列瓦爾, F·R·艾哈邁德, R·M·惠特尼 申請人:通用電氣公司