包括耐熱緩沖層的光伏器件及其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了包括耐熱緩沖層的光伏器件及其制造方法，其中，該光伏器件包括襯底、設(shè)置在襯底之上的背面接觸層、設(shè)置在背面接觸層之上的包括吸收材料的吸收層、以及設(shè)置在吸收層之上的緩沖層。緩沖層包括包含摻鋅的吸收材料的第一層以及包含含鋅化合物和含鎘化合物的第二層。
【專利說明】包括耐熱緩沖層的光伏器件及其制造方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明總體涉及光伏器件，更具體地，涉及包括緩沖層的光伏器件及其制造工藝。

【背景技術(shù)】
[0002]光伏器件(也被稱為太陽能電池)吸收太陽光并將光能轉(zhuǎn)換成電能。光伏器件及其制造方法不斷發(fā)展以提供更高的轉(zhuǎn)換效率和更薄的設(shè)計。
[0003]薄膜太陽能電池基于一層或多層沉積在襯底上的光伏材料的薄膜。光伏材料的膜厚介于幾納米和幾十微米之間。這種光伏材料的實例包括碲化鎘(CdTe)、銅銦鎵硒(CIGS)和非晶硅(α-Si)。將這些材料用作吸光層。光伏器件還可以包括諸如緩沖層、背面接觸層和正面接觸層的其他薄膜。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種光伏器件，包括:襯底；背面接觸層，設(shè)置在襯底之上；吸收層，設(shè)置在背面接觸層之上并且包括吸收材料；以及緩沖層，設(shè)置在吸收層之上，其中，緩沖層包括包含摻鋅的吸收材料的第一層以及包含含鋅化合物和含鎘化合物的第二層。
[0005]優(yōu)選地，該光伏器件還包括:設(shè)置在緩沖層上方的透明導(dǎo)電層。
[0006]優(yōu)選地，緩沖層的第一層包含摻雜有0.1原子百分比至5原子百分比的鋅的銅銦鎵硒(CIGS)。
[0007]優(yōu)選地，緩沖層的第一層的厚度介于Inm和10nm之間。
[0008]優(yōu)選地，緩沖層的第一層還摻有鎘。
[0009]優(yōu)選地，緩沖層的第二層具有雙層結(jié)構(gòu)，雙層結(jié)構(gòu)包括包含含鋅化合物的含鋅層以及包含含鎘化合物的含鎘層。
[0010]優(yōu)選地，含鋅層的厚度介于Inm和60nm之間，而含鎘層的厚度介于Inm和10nm之間。
[0011]優(yōu)選地，緩沖層的第二層具有單層結(jié)構(gòu)，并且包括設(shè)置在緩沖層的第一層上方的含鋅化合物和包圍含鋅化合物的含鎘化合物。
[0012]優(yōu)選地，緩沖層的第二層中的含鋅化合物的形狀選自由不規(guī)則粒子、管狀和球形粒子組成的組中。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種光伏器件，包括:襯底；背面接觸層，設(shè)置在襯底之上；吸收層，設(shè)置在背面接觸層之上并且包括吸收材料；以及緩沖層，設(shè)置在吸收層之上，其中，緩沖層包括包含摻鋅的吸收材料的第一層、包含含鋅化合物的第二層以及包含含鎘化合物的第三層。
[0014]優(yōu)選地，緩沖層的第一層包含摻雜有0.1原子百分比至5原子百分比的鋅的銅銦鎵硒(CIGS)。
[0015]優(yōu)選地,緩沖層的第一層的厚度介于5nm和20nm之間。
[0016]優(yōu)選地，第二層包括硫化鋅和硒化鋅中的至少一種，并且第二層的厚度介于5nm和20nm之間；以及第三層包括硫化鎘，并且第三層的厚度介于5nm和60nm之間。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了一種制造光伏器件的方法，包括:在襯底之上形成背面接觸層；在背面接觸層之上形成包括吸收材料的吸收層；形成緩沖層的第一層，第一層包括摻鋅的吸收材料；以及在第一層之上形成緩沖層的第二層，第二層包括含鋅化合物和含鎘化合物。
[0018]優(yōu)選地，通過將鋅摻入吸收層的頂面來形成緩沖層的第一層。
[0019]優(yōu)選地，形成緩沖層的第二層的步驟包括:形成包括含鋅化合物的含鋅層；以及形成包括含鎘化合物的含鎘層。
[0020]優(yōu)選地，形成緩沖層的第二層的步驟包括:在緩沖層的第一層上方沉積含鋅化合物，并且形成包圍含鋅化合物或設(shè)置在含鋅化合物上方的含鎘化合物，其中，緩沖層的第二層中的含鋅化合物的形狀選自由不規(guī)則粒子、管狀和球形粒子組成的組中。
[0021 ] 優(yōu)選地，含鋅層和含鎘層是兩個不同的層。
[0022]優(yōu)選地，形成含鋅層和含鎘層的步驟包括使用化學(xué)浴沉積(CBD)法。
[0023]優(yōu)選地，該方法還包括:在緩沖層上方形成透明導(dǎo)電層。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]當(dāng)結(jié)合附圖進(jìn)行閱讀時，根據(jù)下面詳細(xì)的描述可以更好地理解本發(fā)明。應(yīng)該強調(diào)的是，根據(jù)普通實踐，對附圖中的各種部件不必按比例繪制。相反，為了清楚起見，各種部件的尺寸可以被任意增大或縮小。在整個說明書和附圖中，相似的參考數(shù)字代表相似的部件。
[0025]圖1A至圖1F是根據(jù)一些實施例的處于制造期間的示例性光伏器件的一部分的截面圖；
[0026]圖2是示出了根據(jù)一些實施例的制造示例性光伏器件的方法的流程圖；
[0027]圖3是示出了根據(jù)一些實施例的在制造示例性光伏器件期間形成緩沖層的第二層的方法的流程圖；
[0028]圖4A和4B是示出了根據(jù)一些實施例的在緩沖層的第二層中具有不同形狀的含鋅化合物的示例性緩沖層的光伏器件的一部分的截面圖；
[0029]圖5A至圖5C是示出了根據(jù)一些實施例的在緩沖層的第二層中具有含鋅化合物和含鎘化合物的示例性光伏器件的一部分的截面圖；
[0030]圖6是示出了根據(jù)一些實施例的制造圖5C的示例性光伏器件的方法的流程圖；
[0031]圖7A和至圖7D是根據(jù)一些實施例的具有三層結(jié)構(gòu)的緩沖層的示例性光伏器件的一部分的截面圖；以及
[0032]圖8是示出了根據(jù)一些實施例的制造圖7D的示例性光伏器件的方法的流程圖。

【具體實施方式】
[0033]對示例性實施例的描述旨在結(jié)合附圖來閱讀，所述附圖被認(rèn)為是整個書面描述的一部分。在說明書中，相對術(shù)語，諸如“下”、“上”、“水平的”、“垂直的”、“上方”、“下方”、“向上”、“向下”、“頂部”和“底部”及其派生詞(例如，“水平地”、“向下地”、“向上地”等)應(yīng)該被解釋為是指如隨后所述的或者如論述中的附圖所示的方位。這些相對術(shù)語是為了便于描述，并不要求在具體方位上構(gòu)造或操作裝置。除非另有明確描述，關(guān)于接合、連接等的術(shù)語(諸如“連接的”和“互連的”)是指其中一個結(jié)構(gòu)直接地或通過中介結(jié)構(gòu)間接地固定至或接合至另一結(jié)構(gòu)的關(guān)系以及兩者都是可移動的或剛性的接合或關(guān)系。
[0034]結(jié)晶多元金屬硫?qū)倩锝M合物特別有利于光伏器件的發(fā)展。薄膜光伏器件通常將諸如CdTe或銅銦鎵硫/硒(CIGS)的半導(dǎo)體用作用于吸收光子的吸收材料。由于鎘的毒性和銦的供應(yīng)量有限，也可以使用諸如銅錫硫(Cu2SnS3或“CTS”)和銅鋅錫硫(Cu2ZnSnS4或“CZTS”)的替代物?；诮Y(jié)構(gòu)，這些材料中的一部分屬于黃銅礦族(例如，CIGS)或銅錫鋅硫族(例如，BZnSnS 和 CZTS )。
[0035]在薄膜光伏器件中，在一些實施例中，在吸收層之上設(shè)置包括諸如單層CdS的適合材料的緩沖層以提供至少兩種功能。首先，均包括半導(dǎo)體材料的緩沖層和吸收層提供p-n結(jié)或n-p結(jié)。其次，光伏器件通常包括由導(dǎo)電材料制成的正面接觸層和背面接觸層。如果由于薄膜的缺陷使正面接觸層和背面接觸層無意中連接，將會導(dǎo)致不期望的短路(分流電路)。這種現(xiàn)象劣化了光伏器件的性能，并且會使器件無法在規(guī)定內(nèi)正常工作。吸收層可以防止這種否則可能會發(fā)生的短路。
[0036]然而，在一些實施例中，通過使用具有一層結(jié)構(gòu)的緩沖層不易并且不能單獨地控制這些雙功能。同時，在包括CdS的光伏器件中，由于Cd的擴(kuò)散會出現(xiàn)器件性能的長期退化和熱降解。電荷載體的再結(jié)合(recombinat1n)是決定光伏器件的轉(zhuǎn)換效率損失的另一個主要因素。
[0037]本發(fā)明提供了一種光伏器件及其制造方法。根據(jù)一些實施例，光伏器件包括襯底、設(shè)置在襯底之上的背面接觸層、設(shè)置在背面接觸層之上的包括吸收材料的吸收層、以及設(shè)置在吸收層之上的緩沖層。緩沖層包括至少兩層。在一些實施例中，緩沖層包括含有摻鋅吸收材料的第一層、以及包括含鋅化合物和含鎘化合物的第二層。在一些實施例中，光伏器件還包括設(shè)置在緩沖層上方的透明導(dǎo)電層。具有至少兩層的緩沖層提供改進(jìn)的耐熱性和降低的再結(jié)合。因此，所得到的光伏器件具有極佳的光伏效率。本發(fā)明的方法和器件適用于任何包括結(jié)晶多元金屬硫?qū)倩锝M合物，特別是黃銅礦族或銅錫鋅硫礦族材料的光伏器件。
[0038]除非另有說明，否則本發(fā)明所提及的“CIGS”將被理解為包括含有銅銦鎵硫化物和/或硒化物(例如，銅銦鎵硒、銅銦鎵硫和銅銦鎵硫化物/硒化物)的材料。硒化物材料可包括硫化物，或者硒化物可完全被硫化物取代。同樣，提到“黃銅礦族”材料或“類黃銅礦”材料應(yīng)被理解為包括具有黃銅礦結(jié)構(gòu)類型(例如，CIGS)的一族或一類材料。提到“銅錫鋅硫礦族”或“類銅錫鋅硫礦”的材料應(yīng)被理解為包括具有銅錫鋅硫礦結(jié)構(gòu)類型(例如，BZnSnS和CZTS)的一族或一類材料。
[0039]在圖1A至圖1D、圖4A至圖4B、圖5A至圖5C和圖7A至圖7D中，相似的參考數(shù)字代表相似的項目，并且為了簡明起見，不再對上文中參考前述附圖所提供的結(jié)構(gòu)的描述進(jìn)行重復(fù)。參考圖1A至圖1D描述的示例性結(jié)構(gòu)對圖2和圖3所述的方法進(jìn)行描述。參考圖5A至圖5C和圖7A至圖7D中所述的示例性結(jié)構(gòu)分別對圖6和圖8所述的方法進(jìn)行描述。
[0040]圖2是根據(jù)一些實施例的制造示例性光伏器件100的方法200的流程圖。圖1A至圖1F是根據(jù)一些實施例的處于制造期間的示例性光伏器件100的一部分的截面圖。
[0041]在步驟202中，在襯底102之上形成背面接觸層104。在步驟204中，在背面接觸層104之上形成包括吸收材料的吸收層106。圖1A示出了形成的部分光伏器件100的結(jié)構(gòu)。
[0042]襯底102和背面接觸層104由適于薄膜光伏器件的任何材料形成。適用于襯底102的材料實例包括但不限于玻璃(諸如鈉鈣玻璃)、聚合物(例如，聚酰亞胺)膜和金屬箔(諸如不銹鋼)。襯底102的膜厚度介于任何合適的范圍內(nèi)，例如，在一些實施例中，介于0.1_至5mm之間。
[0043]用于背面接觸層104的適合材料的實例包括但不限于銅、鎳、鑰(Mo)或其他任何金屬或?qū)щ姴牧?。可以基于薄膜光伏器件的類型來選擇背面接觸層104。例如，在CIGS薄膜光伏器件中，在一些實施例中背面接觸層104是Mo。在CdTe薄膜光伏器件中，在一些實施例中背面接觸層104是銅或鎳。背面接觸層104的厚度在納米級或微米級，例如，介于100納米至20微米的范圍內(nèi)。在一些實施例中，背面接觸層104的厚度介于200納米和10微米之間。也可蝕刻背面接觸層104以形成圖案。
[0044]在背面接觸層104之上形成用于吸收光子的吸收層106。吸收層106是p型和η型半導(dǎo)體材料。適用于吸收層106的材料實例包括但不限于碲化鎘(CdTe)、銅銦鎵硒(CIGS)、非晶硅(α -硅)。吸收層106可以包括黃銅礦族材料(例如，CIGS)或銅錫鋅硫礦族材料(例如，BZnSnS和CZTS)。在一些實施例中，吸收層106是諸如CuInxGa(1_x)Se2的包括銅、銦、鎵和硒的半導(dǎo)體，其中，X介于0和1之間。在一些實施例中，吸收層106是包括銅、銦、鎵和硒的P型半導(dǎo)體。吸收層106的厚度在納米或微米級，例如，0.5微米至10微米。在一些實施例中，吸收層106的厚度介于500納米和2微米之間。
[0045]可以根據(jù)諸如濺射、化學(xué)汽相沉積、印刷、電沉積等的方法來形成吸收層106。例如，首先通過濺射含有特定比例的銅、銦、鎵和硒的金屬膜，然后將氣態(tài)的硒或含硒的化學(xué)物質(zhì)引入到金屬膜的硒化工藝來形成CIGS。在一些實施例中，通過蒸發(fā)物理汽相沉積(PVD)來沉積硒。
[0046]在步驟206中，形成緩沖層110的第一層107。第一層107包括摻鋅的吸收材料。圖1B示出了在步驟206之后的制造期間形成的光伏器件100的一部分的結(jié)構(gòu)。在一些實施例中，在吸收層106上方直接形成作為單獨層的第一層107。在一些實施例中，通過將諸如鋅離子的鋅摻入吸收層106的頂面內(nèi)而形成緩沖層110的第一層107。例如，緩沖層110的第一層107包括摻雜有0.1至5的原子百分比的鋅的銅銦鎵硒(CIGS)。吸收層106的銅銦鎵硒(CIGS)還可以包括少量的銅銦鎵硫。在一些實施例中，銅銦鎵硫可以是吸收材料。緩沖層110的第一層107是摻鋅的銅銦鎵硫。在一些實施例中，吸收層106由p型半導(dǎo)體形成并且包括CIGS。第一層107是摻鋅的CIGS，其為η型半導(dǎo)體。在一些實施例中，緩沖層110的第一層107還摻雜有鎘。緩沖層110的第一層107的厚度介于lnm和lOOnm之間，例如，介于5nm至20nm之間。
[0047]在圖2的步驟208中，在第一層107之上形成緩沖層110的第二層111。圖1E示出了在步驟208之后形成的光伏器件100的結(jié)構(gòu)。緩沖層110的第二層111包括含鋅化合物和含鎘化合物。緩沖層110的第二層111可以具有不同的結(jié)構(gòu)并且可以通過不同的方法來形成。圖3示出了根據(jù)一些實施例的形成緩沖層110的第二層111的示例性方法的流程圖。
[0048]在圖3的步驟302中，形成包括含鋅化合物的含鋅層108。圖1C示出了形成的結(jié)構(gòu)。在一些實施例中，形成含鋅層108的步驟包括在緩沖層110的第一層107上方沉積含鋅化合物。通過諸如濺射、化學(xué)氣相沉積或化學(xué)浴沉積法(CBD)的適合工藝來形成含鋅層108。含鋅化合物的實例包括但不限于ZnS、ZnO、Zn (OH)2, ZnSe, ZnS (O, OH)和ZnSe (0，OH)以及它們的組合。也可以使用ZnS、ZnO和Zn(OH)2的混合物、以及ZnSe、ZnO和ZnOH的混合物。在一些實施例中，可以在溶液中通過水熱反應(yīng)或化學(xué)浴沉積法(CBD)來沉積這些材料。用于CBD沉積的合適化學(xué)物包括但不限于ZnSO4、氨和硫脲。例如，可以在溶液中通過水熱反應(yīng)或化學(xué)浴沉積來制備ZnO。該溶液包括含鋅鹽和堿性化學(xué)物質(zhì)。任意的含鋅鹽可以是硝酸鋅、乙酸鋅、氯化鋅、硫酸鋅、它們的組合和水合物。水合物的一個實例是六水合硝酸鋅、硝酸鋅或乙酸鋅。溶液中的堿性化學(xué)物質(zhì)可以是諸如KOH或NaOH的強堿或諸如氨或胺的弱堿。
[0049]緩沖層110的第二層111中的這種含鋅化合物可以是任何形狀，例如，其形狀選自由不規(guī)則粒子、管、立方體和球形粒子組成的組。圖1C至圖1F示出了不規(guī)則粒子形或管狀的含鋅化合物。圖4A和4B分別示出了示例性光伏器件300和400中的球形粒子或珠狀的含鋅化合物。在一些實施例中，含鋅層108可以在單獨的層中。
[0050]在步驟304中，在一些實施例中可以選擇使用退火工藝。圖1D中示出了所得到的結(jié)構(gòu)。可以在升高的溫度條件下實施退火。在退火工藝期間，含鋅層108中的鋅離子能擴(kuò)散到吸收層106內(nèi)。這個工藝可以使得緩沖層110的第一層107的厚度增加。
[0051]在步驟306中，形成包括含鎘化合物的含鎘(Cd)層109。圖1E中示出了所得到的結(jié)構(gòu)。在一些實施例中，形成含鎘(Cd)層109的步驟包括在含鋅層108的上方沉積含Cd化合物。通過諸如濺射、化學(xué)汽相沉積或化學(xué)浴沉積(CBD)的合適工藝來形成含Cd層109。在一些實施例中，在溶液中可通過水熱反應(yīng)或化學(xué)浴沉積法(CBD)來沉積CdS、CdO、CdOH, CdS(0,0H)或CdS、CdO和CdOH的混合物。用于這種CBD沉積的適合化學(xué)物包括但不限于適當(dāng)?shù)暮珻d鹽以及諸如氨和硫脲的堿性化學(xué)物。在一些實施例中，使用化學(xué)浴沉積法(CBD)形成含鋅層108或/和含鎘層109。
[0052]在一些實施例中，如圖1E所示，含鎘層109中的含鎘化合物可以包圍含鋅層108中的含鋅化合物或位于其上方。在一些實施例中，緩沖層I1的第二層111包括含鋅層108和含鎘層109，并且可被認(rèn)為是單層結(jié)構(gòu)。在一些實施例中，含鋅層108和含鎘層109是緩沖層的第二層中的兩個不同的層。具有單層結(jié)構(gòu)的緩沖層110的第二層111的厚度可以介于Inm和200nm之間，例如，介于5nm和80nm之間。
[0053]返回參考圖2，在步驟210中，在緩沖層110上方形成透明導(dǎo)電層112。圖1F示出了在步驟210之后的制造期間所形成的光伏器件100的一部分的結(jié)構(gòu)。
[0054]在光伏(PV)器件中使用透明導(dǎo)電層112具有兩個功能:將光透射至吸收層，同時也用作運送光生電荷以形成輸出電流的正面接觸件。在一些實施例中，透明導(dǎo)電氧化物(TCO)用作正面接觸件。具有TCO的透明導(dǎo)電層的高導(dǎo)電性和高透光性對于提高光伏效率是需要的。
[0055]用于透明導(dǎo)電層112的適合材料的實例包括但不限于透明導(dǎo)電氧化物，諸如氧化銦錫(ITO)、摻氟氧化錫(FTO)、摻鋁氧化鋅(AZO)、摻鎵ZnO (GZO)、共摻鋁鎵的ZnO (AGZO)、摻硼ZnO (BZO)以及它們的任意組合。用于透明導(dǎo)電層112的合適材料也可以是包括至少一種透明導(dǎo)電氧化物(TCO)和另一種導(dǎo)電材料的復(fù)合材料，這不會顯著降低透明導(dǎo)電層112的導(dǎo)電性和透光性。透明導(dǎo)電層112的厚度在納米級或微米級，例如，在一些實施例中，厚度介于0.3nm和2.5 μ m之間。
[0056]圖6示出了根據(jù)一些實施例的包括形成緩沖層110的第二層111的制造示例性光伏器件500的另一個示例性方法600。圖5A至圖5C示出了該器件的結(jié)構(gòu)。
[0057]在步驟602中，在第一層107上方形成緩沖層110的第二層109(109-1和109_2)。層109-1是可選的，并且可以僅包括含鋅化合物。層109-2包括通過包括上述步驟302和306的工藝(例如，CBD工藝)同時形成的含鋅化合物和含鎘化合物。
[0058]在步驟604中，可選擇使用與所述步驟304相同的退火工藝。在退火工藝期間，層109-1和109-2中的鋅離子可以擴(kuò)散到吸收層106中以增加緩沖層110的第一層107的厚度。層109-1和109-2中的鋅離子和鎘離子還可以擴(kuò)散到吸收層106中以形成包括摻鋅和摻鎘的吸收層106的吸收材料的增厚層109-1。
[0059]在步驟604之后，可以使用所述步驟210在緩沖層110上方形成透明導(dǎo)電層112。圖5C示出了形成的光伏器件500的結(jié)構(gòu)。
[0060]圖8示出了根據(jù)一些實施例的制造圖7D的示例性光伏器件700的另一種示例性方法800。除了所得到的緩沖層110具有三層結(jié)構(gòu)之外，方法800與方法200相類似。
[0061]在方法800中，步驟802、804和806分別與步驟302、304和306相同。在步驟802中，如圖3中的步驟302所述，在緩沖層110的第一層107的上方形成包括含鋅化合物的含鋅層108。圖7A示出了所得到的結(jié)構(gòu)。在步驟804中，如圖3中的步驟304所述，在一些實施例中可選擇使用退火工藝以增加緩沖層110的第一層107的厚度。圖7B示出了所得到的結(jié)構(gòu)。在步驟806中，如圖3中的步驟306所述，形成包括含鎘化合物的含鎘(Cd)層109。圖7C示出了所得到的結(jié)構(gòu)。
[0062]在步驟806之后，在一些實施例中，緩沖層110具有三層結(jié)構(gòu)，包括第一層111和第二層107。在一些實施例中，緩沖層110的第一層107包括摻雜有0.1原子百分比至5原子百分比的鋅的銅銦鎵硒(CIGS)。緩沖層110的第一層107的厚度介于5nm和20nm之間。緩沖層110的第二層111具有雙層結(jié)構(gòu)，包括含有含鋅化合物的含鋅層108和含有含鎘化合物的含鎘層109。在一些實施例中，含鋅層108的厚度介于lnm和60nm之間(例如，介于5nm和20nm之間)，而含鎘層的厚度介于lnm和lOOnm之間(例如，介于5nm和60nm之間)。換句話說，緩沖層110包括包含摻鋅吸收材料的第一層107、包含含鋅化合物的第二層108以及包含含鎘化合物的第三層109。
[0063]在其他一些實施例中，第二層108包括硫化鋅和硒化鋅中的至少一種，并且其厚度介于5nm和20nm之間，而第三層109包括硫化鎘，并且其厚度介于5nm和60nm之間
[0064]在步驟810中，可以使用上述步驟210在緩沖層110上方形成透明導(dǎo)電層112。圖7D示出了所得到的光伏器件700的結(jié)構(gòu)。
[0065]如上所述，一方面，本發(fā)明提供了一種光伏器件。光伏器件的實例包括但不限于如圖1F、圖4A、圖4B、圖5C和圖7D中分別所述的示例性器件100、300、400、500和700。示例性的器件還可以包括諸如劃線的其它部件。
[0066]本發(fā)明提供了一種光伏器件及制造這種光伏器件的方法。根據(jù)一些實施例，一種光伏器件包括:襯底、設(shè)置在襯底之上的背面接觸層、設(shè)置在背面接觸層之上的包括吸收材料的吸收層、以及設(shè)置在吸收層之上的緩沖層。緩沖層包括包含摻鋅的吸收材料的第一層以及包括含鋅化合物和含鎘化合物的第二層。在一些實施例中，光伏器件還包括設(shè)置在緩沖層上方的透明導(dǎo)電層。
[0067]在一些實施例中，緩沖層的第一層包括摻雜有0.1原子百分比至5原子百分比的鋅的銅銦鎵硒(CIGS)。緩沖層的第一層的厚度介于Inm和10nm之間，例如，介于5nm和20nm之間。在一些實施例中，緩沖層的第一層還摻有鎘。在一些實施例中，緩沖層的第二層具有雙層結(jié)構(gòu)，包括包含含鋅化合物的含鋅層和包含含鎘化合物的含鎘層。在一些實施例中，含鋅層的厚度介于Inm和60nm之間(例如，介于5nm和20nm之間)，而含鎘層的厚度介于Inm和10nm之間(例如，介于5nm和60nm之間)。在其他一些實施例中，緩沖層的第二層具有單層結(jié)構(gòu)，并且包括設(shè)置在緩沖層的第一層上方的含鋅化合物以及包圍含鋅化合物的含鎘化合物。緩沖層的第二層中的含鋅化合物的形狀選自由不規(guī)則粒子、管狀和球形粒子組成的組中。具有單層結(jié)構(gòu)的緩沖層的第二層的厚度介于Inm和200nm之間，例如，介于5nm和80nm之間。
[0068]一些實施例也提供了一種光伏器件，其包括:襯底、設(shè)置在襯底之上的背面接觸層、設(shè)置在背面接觸層之上的包括吸收材料的吸收層、以及設(shè)置在吸收層之上的緩沖層。緩沖層包括包含摻鋅的吸收材料的第一層、包含含鋅化合物的第二層以及包含含鎘化合物的第三層。在一些實施例中，緩沖層的第一層包括摻雜有0.1原子百分比至5原子百分比的鋅的銅銦鎵硒(CIGS)。緩沖層的第一層的厚度介于5nm和20nm之間。在一些實施例中，第二層包括硫化鋅和硒化鋅中的至少一種，并且其厚度介于5nm和20nm之間，而第三層包括硫化鎘并且其厚度介于5nm和60nm之間。
[0069]另一方面，本發(fā)明還提供一種制造光伏器件的方法。該方法包括:在襯底之上形成背面接觸層；在背面接觸層之上形成包括吸收材料的吸收層；形成緩沖層的第一層，第一層包括摻鋅的吸收材料；以及在第一層之上形成緩沖層的第二層。第二層包括含鋅化合物和含鎘化合物。在一些實施例中，該方法還包括在緩沖層上方形成透明導(dǎo)電層。
[0070]在一些實施例中，通過將鋅摻入吸收層的頂面來形成緩沖層的第一層。在一些實施例中，形成緩沖層的第二層的步驟包括形成包括含鋅化合物的含鋅層和形成包括含鎘化合物的含鎘層。在一些實施例中，形成緩沖層的第二層的步驟包括在緩沖層的第一層的上方沉積含鋅化合物并且形成包圍含鋅化合物或設(shè)置在含鋅化合物上方的含鎘化合物，在一些實施例中，緩沖層的第二層具有單層結(jié)構(gòu)。緩沖層的第二層中的含鋅化合物的形狀選自由不規(guī)則粒子、管狀和球形粒子組成的組中。在一些實施例中，含鋅層和含鎘層是位于緩沖層的第二層中的兩個不同的層。在一些實施例中，使用化學(xué)浴沉積(CBD)法來形成含鋅層或/和含鎘層。
[0071]盡管通過示例性實施例描述了本發(fā)明的主題，但不限于此。相反，所附權(quán)利要求應(yīng)按廣義進(jìn)行解釋，以包括由本領(lǐng)域技術(shù)人員可做出的其他變形和實施例。
【權(quán)利要求】
1.一種光伏器件，包括: 襯底； 背面接觸層，設(shè)置在所述襯底之上； 吸收層，設(shè)置在所述背面接觸層之上并且包括吸收材料；以及 緩沖層，設(shè)置在所述吸收層之上， 其中，所述緩沖層包括包含摻鋅的吸收材料的第一層以及包含含鋅化合物和含鎘化合物的第二層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光伏器件，還包括: 設(shè)置在所述緩沖層上方的透明導(dǎo)電層。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光伏器件，其中，所述緩沖層的第一層包含摻雜有0.1原子百分比至5原子百分比的鋅的銅銦鎵硒(CIGS)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光伏器件，其中，所述緩沖層的第一層的厚度介于Inm和10nm之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光伏器件，其中，所述緩沖層的第一層還摻有鎘。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光伏器件，其中，所述緩沖層的第二層具有雙層結(jié)構(gòu)，所述雙層結(jié)構(gòu)包括包含所述含鋅化合物的含鋅層以及包含所述含鎘化合物的含鎘層。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的光伏器件，其中，所述含鋅層的厚度介于Inm和60nm之間，而所述含鎘層的厚度介于Inm和10nm之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光伏器件，其中，所述緩沖層的第二層具有單層結(jié)構(gòu)，并且包括設(shè)置在所述緩沖層的第一層上方的所述含鋅化合物和包圍所述含鋅化合物的所述含鎘化合物。
9.一種光伏器件，包括: 襯底； 背面接觸層，設(shè)置在所述襯底之上； 吸收層，設(shè)置在所述背面接觸層之上并且包括吸收材料；以及 緩沖層，設(shè)置在所述吸收層之上， 其中，所述緩沖層包括包含摻鋅的吸收材料的第一層、包含含鋅化合物的第二層以及包含含鎘化合物的第三層。
10.一種制造光伏器件的方法，包括: 在襯底之上形成背面接觸層； 在所述背面接觸層之上形成包括吸收材料的吸收層； 形成緩沖層的第一層，所述第一層包括摻鋅的吸收材料；以及 在所述第一層之上形成所述緩沖層的第二層，所述第二層包括含鋅化合物和含鎘化合物。
【文檔編號】H01L31/0248GK104282780SQ201310422375
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2013年9月16日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月8日
【發(fā)明者】徐偉倫, 趙應(yīng)誠 申請人:臺積太陽能股份有限公司