[发明专利]用于薄膜串联光伏电池的方法和结构

说明书

相关申请的参考

本申请要求于2008年9月30日提交的共同受让的美国临时申请第61/101,641号的优先权，并且其全部内容以引用方式结合于本文。本申请涉及于2008年9月30日提交的共同受让的临时申请第61/101,642号(代理机构卷号026335-005800US)，并且以引用方式结合于本文。本申请还涉及于2009年6月3日提交的共同受让的PCT申请第PCT/US09/46161号(代理机构卷号026335-002510PC)，并且以引用方式结合于本文。

本发明的权利是在联邦政府资助下进行研发的声明

不适用

涉及光盘上存储的“序列表”、表格、或计算机程序列表附件

不适用

背景技术

本发明总体上涉及光伏材料和制造方法。更具体地，本发明提供了用于薄膜串联光伏电池的方法和结构。仅仅通过举例，本发明的方法和结构包括包含铜铟二硫化物的吸收材料。

从开始的时候，人类已受到寻找利用能源的方式的挑战。能量具有多种形式，如石油化学能、水电能、核能、风能、生物质能、太阳能、以及更原始形式如木材和煤炭。在过去的一个世纪，现代文明已依赖石油化学能作为重要的能源。石油化学能包括天然气和石油。天然气包括轻质形式如丁烷和丙烷，通常用来住宅取暖并作为烹饪的燃料。天然气还包括汽油、柴油、以及喷气燃料，通常用于运输用途。在一些地方，重质形式的石油化学制品也可以用于住宅取暖。遗憾的是，石化燃料的供给是有限的并且基于在地球上可获得的量基本上是固定的。另外，随着人们对石油产品的使用量不断增加，其迅速变成稀缺资源，其会随着时间的推移最终被耗尽。

最近，已期望获得环保清洁和可再生的能源。清洁能源的一个实例是水电力。水电力来自由水流驱动的发电机，其中水流由水坝产生，如内华达州的胡佛大坝(Hoover Dam)。所产生的电力用来为加州的洛杉矶市的大部分地区供电。清洁和可再生的能源还包括风能、潮汐能、生物质能等。即，风车将风能转换成更加有用的能量形式如电能。其他类型的清洁能源还包括太阳能。太阳能的具体细节可以参见本发明的技术背景部分并且尤其是以下的部分。

太阳能技术通常将来自太阳的电磁辐射转换成其他有用的能量形式。能量的这些其他形式包括热能和电力。对于电力应用，经常使用太阳能电池。虽然太阳能是环境清洁的并已在一定程度上取得成功，但在世界范围内广泛使用之前，许多限制仍然有待解决。作为一个例子，一种类型的太阳能电池使用自半导体材料锭的晶体材料。这些晶体材料可以用来制造光电子器件，该光电子器件包括将电磁辐射转换成电力的光伏器件和光电二极管器件。然而，晶体材料经常是昂贵的并且难以大规模制造。另外，制备自上述晶体材料的器件经常具有低能量转换效率。其他类型的太阳能电池使用“薄膜”技术来形成用于将电磁辐射转换成电力的感光材料的薄膜。在利用薄膜技术来制造太阳能电池时存在类似的限制。即，效率往往较差。另外，膜可靠性经常较差并且在常规环境应用中不能长时间使用。通常，薄膜难以彼此机械整合。这些常规技术的这些和其他限制可以参见本说明书并更特别是下文。

根据上文所述，可以看出，需要用于制造光伏材料以及所得器件的改进技术。

发明内容

根据本发明的实施方式，提供了用于形成光伏电池的方法和结构。更具体地，本发明提供了用于形成薄膜串联光伏电池的方法和结构。仅仅是作为举例，已利用薄膜半导体材料实施了根据本发明的实施方式。但应当认为，根据本发明的实施方式可以具有更广泛的适用范围。

在一种具体实施方式中，提供了串联光伏电池。该串联光伏电池包括顶部电池。在一种具体实施方式中，上述顶部电池是双面电池。该顶部电池包括顶部第一透明导电氧化物材料。顶部窗口材料位于顶部第一透明导电氧化物材料的下方。在一种具体实施方式中，顶部电池包括设置在顶部窗口材料和顶部第一透明导电氧化物材料之间的第一界面区。该第一界面区基本上没有来自扩散到顶部窗口材料中的顶部第一透明导电氧化物材料的一种或多种物质(或实存物，entity)。顶部电池还包括位于顶部窗口材料下方的顶部吸收材料。在一种具体实施方式中，该顶部吸收材料包含铜物质、铟物质、以及硫物质。顶部电池包括位于顶部吸收材料下方的顶部第二透明导电氧化物材料，以及设置在该顶部第二透明导电氧化物材料和顶部吸收材料之间的第二界面区。第二界面区基本上没有来自扩散到顶部吸收材料中的顶部第一透明导电氧化物材料的一种或多种实体。