[发明专利]用于CIS类薄膜太阳能电池的连续高电阻缓冲层/窗口层(透明导电膜)的形成方法和用于实施该连续膜形成方法的连续膜形成设备

说明书

技术领域

本发明涉及CIS类薄膜太阳能电池的高电阻缓冲层和窗口层(透明导电膜)通过MOCVD法连续形成的连续膜形成方法，本发明还涉及用于进行该连续膜形成方法的连续膜形成设备。

背景技术

认为CIS类薄膜太阳能电池可广泛地实际使用。在众多公开中，专利文件1公开了在包含CuInSe₂薄膜的光吸收层上沉积作为高电阻缓冲层的硫化镉(CdS)层对于获得具有高转化效率的薄太阳能电池是必要的。在专利文件1中有对其中描述的由溶液沉积CdS薄膜的溶液沉积法具有以下效果的效果方面的陈述。在溶液中浸渍CuInSe₂光吸收薄层不仅可形成异质结界面，而且还产生蚀刻或选择性地清洁光吸收薄层的效果，从而形成具有CuInSe₂光吸收薄层的高质量异质结并提高分流电阻。在沉积作为高电阻缓冲层的硫化镉(CdS)层的情况下，正在努力降低含镉的高毒性废液的排放。然而，由于大量地产生固态CdS和碱性废液，因此废物处理的成本是降低太阳能电池生产成本的主要障碍。

另一方面，专利文件2中公开了将从溶液中化学沉积在p-型光吸收层上的含氧、硫和羟基的锌化合物晶体，即，Zn(O，S，OH)_x用作高电阻缓冲层的生产方法，从而能够获得与使用CdS层作为缓冲层的情况中相同的高转化效率。在专利文件2中公开的生产方法对避免使用被认为对于生产具有高转化效率的薄太阳能电池是必要的CdS缓冲层是有效的。然而，在这种情况下仍然大量产生固态ZnO/ZnS混合物和碱性废液，废物处理成本已成为降低太阳能电池生产成本的障碍。

专利文件1：美国专利4,611,091(分类号136/260；出版日1986年9月9日)

专利文件2：日本专利3249342(JP-A-8-330614)

发明内容

本发明要解决的问题

为了消除上述问题，本发明的目的是通过MOCVD法进行膜沉积以获得与在通过溶液沉积法形成的常规膜形成中相同的输出特性(转化效率、开路电压、短路电流密度和填充因子)并简化生产过程、降低原料的成本和废物处理的成本，从而达到生产成本的显著降低。

解决该问题的手段

(1)本发明提供用于CIS类薄膜太阳能电池的连续高电阻缓冲层/窗口层(透明导电膜)形成的方法，

其中，在用于生产CIS类薄膜太阳能电池的方法中，缓冲层和窗口层依次以多层结构连续形成于半成品的太阳能电池基底的光吸收层上，该半成品的太阳能电池基底通过在玻璃基底上依次形成金属基电极层和光吸收层而获得，所述CIS类薄膜太阳能电池是具有包括依次叠置以下结构的基底结构的pn异质节元件：玻璃基底、金属基电极层、具有p型导电性并包含CIS类(CuInSe₂类)黄铜矿多元(multinary)化合物半导体薄膜的光吸收层、包含具有透明性和高电阻的锌化合物晶体半导体薄膜的缓冲层以及具有n型导电性并包含具有透明性和低电阻的氧化锌(ZnO)类透明导电膜的窗口层。

(2)本发明进一步提供用于上述(1)中描述的CIS类薄膜太阳能电池的连续高电阻缓冲层/窗口层(透明导电膜)形成的方法，其中，该缓冲层和窗口层通过在金属有机化学气相沉积(MOCVD)膜沉积设备中通过MOCVD法连续形成，该金属有机化学气相沉积膜沉积设备具有预热步骤和膜沉积步骤以直线排列(in-linearrangement)相连的结构。

(3)本发明进一步提供用于上述(1)中描述的CIS类薄膜太阳能电池的连续高电阻缓冲层/窗口层(透明导电膜)形成的方法，其中，缓冲层和窗口层在同一MOCVD膜沉积设备中，分别在缓冲层形成步骤和窗口层形成步骤中连续形成，该两个步骤是相邻的独立步骤。

(4)本发明进一步提供用于上述(2)或(3)中描述的CIS类薄膜太阳能电池的连续高电阻缓冲层/窗口层(透明导电膜)形成的方法，其中，在形成缓冲层和窗口层的步骤中，将作为膜形成原料的锌的有机金属化合物和纯水填充至鼓泡器或类似设备中，将惰性气体如氦气或氩气用作通过该鼓泡器的载气以通过MOCVD法进行膜沉积。