[发明专利]具有分级缓冲层的光伏器件

说明书

本申请要求于2010年3月5日递交的第61/310,757号美国临时专利申请的优先权，该美国临时专利申请通过引用被全部包含于此。

技术领域

本发明涉及制造光伏器件。

背景技术

制造光伏器件可包括形成与基底相邻的多个层。例如，光伏器件可包括：导电层，被形成为与基底相邻；半导体吸收层，与导电层相邻；缓冲层，与半导体吸收层相邻。半导体窗口层可被形成为与缓冲层相邻，且透明导电氧化物层可被形成为与半导体窗口层相邻。

附图说明

图1是光伏器件的示意图。

图2是描述制造工艺的前驱体气体脉冲序列的示意图。

图3是描述制造工艺的前驱体气体脉冲序列的示意图。

图4是描述制造工艺的前驱体气体脉冲序列的示意图。

图5是描述制造工艺的前驱体气体脉冲序列的示意图。

图6是描述制造工艺的前驱体气体脉冲序列的示意图。

图7是描述制造工艺的前驱体气体脉冲序列的示意图。

图8是描述制造工艺的前驱体气体脉冲序列的示意图。

图9是描述制造工艺的前驱体气体脉冲序列的示意图。

图10是光伏器件的示意图。

图11是光伏器件缓冲层的示意图。

图12是光伏器件缓冲层金属硫族化合物层的示意图。

具体实施方式

光伏器件可包括形成在基底（或覆盖物）上的多个层。例如，光伏器件可包括以堆叠方式形成在基底上的导电层、半导体吸收层、缓冲层、半导体窗口层和透明导电氧化物（TCO）层。每个层进而可包括超过一个的层或膜。例如，半导体窗口层和半导体吸收层一起可被认为是半导体层。半导体层可包括在TCO层上产生（例如，形成或沉积）的第一膜以及在第一膜上产生的第二膜。另外，每个层可覆盖所述器件的全部或一部分和/或覆盖在该层之下的层或基底的全部或一部分。例如，“层”可表示与表面的一部分或全部接触的任意量的任意材料。

制造包括铜-铟-镓-硒（CIGS）的光伏器件可包括形成缓冲层。缓冲层是形成在CIGS吸收层和其他的窗口层之间的层。缓冲层可以与CIGS半导体吸收层相邻地形成，并可形成在半导体吸收层与其他的窗口层之间。可以使用缓冲层在半导体吸收层与半导体窗口层之间产生合适的带隙。缓冲层还可缓冲在吸收界面处的缺陷和瑕疵，这可有助于最小化界面复合（interface recombination）。一些可获得的沉积技术（例如，溅射、蒸发）在实现沉积膜的成分控制或原子级的厚度方面具有难度，而这些方面在CIGS光伏器件缓冲层中会是希望被实现的。研发一种新的沉积工艺，以解决该问题。

有利地，原子层沉积（ALD）可通过提供单分子层分辨率的膜生长和成分来形成分级的带隙膜。在一些实施例中，ALD可用于形成CIGS光伏器件的缓冲层。CIGS光伏器件的缓冲层可包括一层或多层（例如，一个或多个单分子层）金属硫族化合物。缓冲层可包括诸如铟和锌的金属。缓冲层可包括硫族化合物，例如，氧化锌、硫化锌或硒化锌或者它们的组合以及氧化铟、硫化铟或硒化铟或者它们的组合。对于硫化铟（In₂S₃），在大约180OC-220OC沉积时，CIGS吸收体上的缓冲层的典型厚度可以在10nm-50nm的范围内。对于包括氧化锌和硫化锌的组合的缓冲体，在110°C到150°C的范围内沉积时，CIGS吸收体上的缓冲层的典型厚度为大约25nm到30nm。

在一些CIGS光伏器件中，使用硫化镉（CdS）缓冲层制造该器件。由于由此引起相应材料的带隙更高，因此使用锌或铟的硫族化合物代替CdS（带隙为2.42eV）可提高光谱的蓝光区域中的电流收集。另外，还要求对缓冲层厚度、结构和成分进行更好的控制，以最小化界面复合。