[发明专利]用于太阳能电池的CdZnO或SnZnO缓冲层

说明书

本申请要求基于35U.S.C.$119(e)于2010年9月22日提交的序列号为61/385,398号的临时美国专利申请的优先权，所述临时美国专利申请通过引用包含于此。

技术领域

本发明涉及光伏结构、装置及其形成方法。

背景技术

例如太阳能电池的光伏装置可以包括半导体，该半导体吸收光并将光转换为电子-空穴对。半导体结（例如，p-n结）使光生载流子（电子和空穴）分开。接触件允许电流流到外部电路。最近，光伏装置已经使用导电透明薄膜以从入射光产生电荷。存在着对改善这种薄膜光伏装置的性能的持续的需求。

附图说明

图1描绘了根据实施例的基板结构。

图2描绘了根据实施例的装置。

图3和图3B描绘了图1的基板结构的形成。

图4A描绘了包括图2的装置的太阳能模块。

图4B描绘了包括图4A的模块的太阳能阵列。

具体实施方式

在下面详细的描述中，参照了形成其一部分的附图，在附图中通过图示可以实施的具体实施例的方式进行了示出。应当理解，在所有的附图中同样的标号表示同样的元件。足够详细地描述了这些示例实施例以使本领域技术人员能够实施这些示例实施例。将理解的是，可以利用其它实施例，并且可以做出结构、材料和电气方面的改变，下面仅针对其中一些进行了详细的讨论。

针对用于薄膜光伏装置的基板结构的构造由沉积在玻璃材料上方的多个层组成。在图1中示出了示例性的基板结构100，其包括基板10、一层或多层阻挡材料20、一层或多层透明导电氧化物（TCO）30以及一层或多层缓冲材料40。TCO材料30（单独地或者与其它材料、层或膜相组合地）可以用作第一接触件。这些材料（10、20、30、40）均可以包括一个或多个层或膜、一种或多种不同类型的材料和/或具有不同组成的相同类型的材料。

例如，基板10可以是玻璃，如钠钙玻璃、低Fe玻璃、太阳能浮法玻璃或其它适合的玻璃。阻挡材料20可以是硅氧化物、硅铝氧化物、锡氧化物或其它适合的材料或者它们的组合。TCO材料30可以是氟掺杂锡氧化物、镉锡氧化物、镉铟氧化物、铝掺杂锌氧化物或其它透明导电氧化物或者它们的组合。下面对缓冲材料40进行更详细的描述。

基板结构100可以被包括在如图2所示的装置200中，例如，被包括在例如太阳能电池的光伏装置中。另外，装置200包括窗口材料50、半导体材料60和第二接触件70。这些材料（50、60、70）均可以包括一个或多个层或膜、一种或多种不同类型的材料和/或具有不同组成的相同类型的材料。

窗口材料50可以是半导体材料，例如CdS、ZnS、CdZnS、ZnMgO、Zn(O,S)或其它适合的光伏半导体材料。半导体材料60可以是CdTe、CIGS、非晶硅或任何其它适合的光伏半导体材料。第二接触件70可以是金属或其它高度导电的材料，例如钼、铝或铜。

虽然材料10、20、30、40、50、60、70被示出为与处于底部上的基板10堆叠，但是材料10、20、30、40、50、60、70可以被倒置使得第二接触件70处于底部或者布置在水平方向上。可选地，可以在基板结构100或装置200中包括另外的材料、层和/或膜，例如其它层中的AR涂层、颜色抑制层。

直接接触半导体材料60的缓冲材料40对于装置200的性能和稳定性是重要的。例如，在使用CdTe（或类似的材料）作为半导体材料60的装置200中，缓冲材料40与TCO材料30相比是相对电阻性的材料，并且缓冲材料40为窗口材料50和TCO材料30提供界面。在太阳能电池性能参数中，开路电压（Voc）和短路电导率（Gsc）与缓冲材料40的设计有着紧密的关系。

根据一个实施例，缓冲材料40包括GZnO单层，其中，G为Cd或Sn。在另一实施例中，缓冲材料40包括GZnO层和任何其它透明导电材料的层。在另一实施例中，缓冲材料40包括GZnO层和SnO_x层。缓冲材料40的厚度可以为大约0.1nm至大约1000nm或者大约0.1nm至大约300nm。

在一个实施例中，装置200包括玻璃10、SiAlO_x阻挡材料20（大约）、CdSt TCO材料30（大约）、GZnO缓冲材料40（大约）CdS窗口材料50（大约）、CdTe半导体材料60（大约3μm）和高度导电材料（例如，钼、铝或铜）的第二接触件。