[发明专利]用于生产薄膜太阳能电池的方法

说明书

本发明提出一种生产衬顶构造或衬底构造的太阳能电池的方法。根据本发明的方法是一种使由于CdS层中的吸收而引起的损失最小化并且除去CdCl₂活化处理步骤的有效方法。这通过在太阳能电池的CdS层和CdTe层之间施加金属卤化物牺牲层来实现。

技术领域

本发明的目的是提供一种用提高效率来生产CdTe太阳能电池的方法。

薄膜太阳能电池的分布可进一步通过提高其在光转换中的电效率来促进。基于CdTe的太阳能电池已被证明在该方面具有前途。

背景技术

在现有技术中，CdTe太阳能电池具有下列结构：透明导电氧化物层(TCO)被沉积在玻璃衬底上作为前接触层。TCO层可包括高阻缓冲层，该高阻缓冲层促进最小化太阳能电池中的分流效应(shunting effect)。在TCO层上沉积硫化镉(CdS)层，并且在硫化镉(CdS)层的上面沉积碲化镉(CdTe)层。最后，金属层被施加以收集电荷载流子。该过程被称作为衬顶构造。

现有技术中已知的是，CdTe太阳能电池还可以相反的顺序构筑。这通过后侧衬底(玻璃)开始，后侧接触层被沉积在该后侧衬底上(还以相反的顺序)。在后侧接触层上生长CdTe层(或多层CdTe层)，然后是CdS层。在CdS层的上面沉积TCO层。该过程被称作为衬底构造。

对本领域技术人员来说很明显的是，根据本发明的过程可用于以顶衬构造或衬底构造生产的太阳能电池。通常，支撑层(诸如防反射涂层)旨在便于光进入玻璃衬底中。此外，附加的玻璃通常被用于防止后侧损坏。根据现有技术，完成了包括激光划片或机械刻图、电触头、边缘密封等的模块生产过程。这种支撑层、防护玻璃和模块制备过程在现有技术中均是已知的，并且今后它们的出现是可选的，并且不更详细地解释。

在太阳能电池的生产中，衬底(优选是玻璃)形成基部，随后的层被依次地沉积在该基部上。

研究已经显示，CdS对于CdTe来说是特别合适的化合物伙伴。在没有CdS层的情况下，高效CdTe太阳能电池的生产几乎是不可能的。然而，CdS的光吸收是在可见光谱的蓝光范围内，且不产生有用的光电流。因此，生产CdTe太阳能电池的一个目的是使CdS层尽可能地薄。然而，如果CdS层太薄的话，则在TCO层与CdTe层之间导致短路(“针孔”)，这会极大地影响太阳能电池的效率。替代地，增大CdS层的带隙能够促进降低CdS层中的蓝光吸收。

根据现有技术，在CdTe太阳能电池的生产过程中，高效太阳能电池采用被称作活化步骤的CdCl₂处理步骤来生产。典型的活化步骤包括通过湿化学法或真空蒸发之后在限定温度(通常在380℃-440℃的范围中)下在空气气氛中退火来施加CdCl₂到CdTe层上。活化步骤的优点包括减少CdS/CdTe层与CdTe层之间的晶界钝化的晶格失配。在CdS层和CdTe层之间引起的相互扩散的CdCl₂活化促进在CdS/CdTe结处实现平滑的电子能带跃迁。这种方法的缺点是，CdCl₂是潜在的有害材料并且因此难以控制。

发明内容

本发明的目的是使由于CdS层中的吸收而引起的损失最小化，并且除去CdCl₂活化处理步骤。此外，本发明的目的是增大CdS层的带隙，从而降低其在光的可见光谱中的吸收。

CdS层中可见光的吸收能够通过增大具有选定掺杂物诸如Zn的CdS带隙而被最小化。

根据本发明，提出在生产过程期间，在CdS和CdTe层之间施加金属卤化物牺牲层，优选是ZnCl₂牺牲层。