[发明专利]用于不使用CdCl2大规模生产CdTe/CdS薄膜太阳能电池的方法

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能电池技术领域，以及更具体地说，涉及用于大规模生产CdTe/CdS薄膜太阳能电池的方法。更具体地说，本发明涉及通过含氯气体，与CdTe/CdS薄膜的激活有关的过程的改进。即使在本说明书中，为简化起见，参考“CdTe/CdS薄膜”太阳能电池，将理解到该术语包括在公式Zn_x,Cd_1-xS/CdTe_yS_1-y中包含的所有盐混合物，其中，0≤x≤0.2 e 0.95≤y≤1。

背景技术

众所周知，CdTe/CdS太阳能电池的典型结构具有多层排列的膜顺序，包括承载透明导电氧化物(TCO)膜的透明玻璃衬底、表示n导体的Cds膜、表示p导体的CdTe膜以及金属后触点。例如，在US5304499中公开了具有层排列和这种类型的结构的太阳能电池。

可以将商业浮法玻璃用作透明衬底，但尽管其低成本，但通常优选专用玻璃以避免浮法玻璃的缺点，特别是TCO膜中的Na扩散。

最通用的TCO是包含10％的Sn(ITO)的In₂O₃。该材料具有约3×10^-4Ωcm的非常低的电阻率，以及可见光谱中的高透明度(＞85％)。然而，该材料通过溅射制成，以及ITO靶几次运转后形成包含过度In的一些针(noodles)，以及在溅射期间，针间的放电会发生，这会损坏膜。通用的另一材料是掺杂氟的SnO₂，然而，显示出接近10^-3Ωcm的较高电阻率，因此需要1μm厚层以便薄层电阻率约10Ω/平方。高TCO厚度降低透明度，因此，降低太阳能电池的光电流。NREL组(X.Wu et al.，Thin Solid Films，286(1996)274-276)还建议使用Cd₂SnO₄。该材料也具有一些缺点，因为该靶由CdO和SnO₂的混合物组成，以及CdO吸湿，靶的稳定性可能导致令人不满意。

以同一申请人的名义的WO03/032406公开了用于大规模生产CdTe/CdS薄膜太阳能电池的方法，其中，以在靶上不形成任何金属针以及允许使用廉价衬底，能沉积非常低的电阻率的膜的方式，实施沉积TCO膜。为此，通过在惰性气体中溅射包含氢的大气，或氩-氢混合物以及气体氟链烃基化合物，例如CHF₃，形成TCO层。用这种方式，TCO掺杂氟。

通过溅射或从CdS粒状材料近距离升华(CSS)，沉积CdS膜。该后一技术允许以远高于用在简单真空蒸发或溅射中的衬底温度，定制薄膜，因为衬底和蒸气源放在离彼此2-6mm的非常近的距离处，以及以10^-1-100mbar的压力，在存在惰性气体Ar、He或N₂的情况下，进行沉积。更高衬底温度允许更好结晶质量材料的生长。近距离升华的重要特性是达10μm/min的非常高的生长速率，其适合于大规模生产。

以480-520℃的衬底温度，通过近距离升华(CSS)，在CdS膜的顶部沉积CdTe膜。CdTe颗粒通常用作从开口坩埚蒸发的CdTe源。

通常通过例如在石墨触点中沉积在退火后，将扩散在CdTe膜中的、用于CdTe的高p-掺杂剂金属。诸如铜膜，获得CdTe膜的电后触点。已经由同一申请人公开了将Sb₂Te₃膜用作CdTe/CdS太阳能电池中的后触点(N.Romeo et al.，A highly efficient and stableCdTe/CdS thin film solar cell，Solar Energy Materials&Solar Cells，58(1999)，209-218)。