[发明专利]具有改善的晶体取向的光伏装置

说明书

本申请要求于2009年1月29日提交的序列号为61/148,276号美国临时 专利申请的优先权，该申请通过引用包含于此。

技术领域

本发明涉及光伏装置及生产的方法。

背景技术

光伏装置包括沉积在基底上的半导体材料，例如，具有用作窗口层的第 一层和用作吸收层的第二层。半导体窗口层可以允许太阳辐射穿透至诸如碲 化镉层的吸收层，吸收层将太阳能转换成电。光伏装置也可以包含一个或多 个透明导电氧化物层，透明导电氧化物层通常也是电荷的导体。

附图说明

图1是具有多层的光伏装置的示意图。

图2是具有多层的光伏装置的示意图。

图3是具有多层的光伏装置的示意图。

图4是具有多层的光伏装置的示意图。

图5描述了具有多层的光伏装置的显微结构分析的结果。

具体实施方式

包含具有改善的晶体取向的碲化镉材料的光伏装置可以赋予光伏装置具 有改善的载流子迁移率和提高的装置性能。

光伏装置可以包括与基底和半导体材料层相邻的透明导电氧化物层。半 导体材料层可以包括双层，该双层可以包括n型半导体窗口层和p型半导体 吸收层。n型窗口层和p型吸收层可以定位为彼此接触以产生电场。光子在 接触n型窗口层时可以使电子-空穴对获得自由，将电子发送至n侧并将空穴 发送至p侧。电子可以通过外部电流通路流回p侧。产生的电子流提供电流， 该电流结合由电场产生的电压而产生电力。结果为光能转换成电能。

通过使用用于p型吸收层的具有改善取向的碲化镉层可以提高光伏装置 的性能。改善取向的碲化镉可以获得更大的晶粒尺寸，更大的晶粒尺寸的结 果是更高的载流子迁移率。

光伏装置可以包括位于基底和透明导电氧化物层之间的阻挡层以防止钠 的扩散，钠的扩散在使用钠石灰玻璃基底时是常见的并可以导致装置的劣化 和分层。该阻挡层可以是透明导电氧化物堆叠的部分。装置可以包括与透明 导电氧化物层相邻的顶部缓冲层，顶部缓冲层也可以是透明导电氧化物堆叠 的部分。装置可以包括与半导体双层相邻的背部接触。装置可以包括与背部 接触相邻的背部支撑以保护光伏装置免受外部元件影响。

制造光伏装置的方法可以包括沉积与透明导电氧化物层相邻的半导体窗 口层和沉积与半导体窗口层相邻的半导体吸收层。为了实现提高的性能，可 以将具有改善的晶体取向的碲化镉层用作半导体吸收层。为防止钠的扩散， 该方法可以包括在透明导电氧化物层和基底之间沉积阻挡层以形成透明导电 氧化物堆叠。可以将顶部缓冲层沉积成与透明导电氧化物层相邻以形成透明 导电氧化物堆叠。该方法可以包括对透明导电氧化物堆叠退火。例如，可以 在任何合适的温度范围内加热透明导电氧化物堆叠任何合适的时间。该方法 可以包括沉积与半导体吸收层相邻的背部接触。该方法可以包括沉积与背部 接触相邻的背部支撑以保护光伏装置免受外部元件影响。

光伏装置可以包括与基底相邻的透明导电氧化物层、与透明导电氧化物 层相邻的半导体双层和与半导体双层相邻的背部接触。半导体双层可以包括 与半导体窗口层相邻的半导体吸收层。半导体吸收层可以包括取向晶化的半 导体吸收层。透明导电氧化物层可以包括锡酸镉、铟掺杂氧化镉或锡掺杂氧 化铟。基底可以包括玻璃，所述玻璃可以包括钠石灰玻璃。

光伏装置可以包括位于基底和透明导电氧化物层之间的阻挡层。阻挡层 可以包括二氧化硅或氮化硅。

光伏装置可以包括与透明导电氧化物层相邻的顶部层。光伏装置可以包 括位于基底与透明导电氧化物层之间的阻挡层和与透明导电氧化物层相邻的 顶部层二者。顶部层可以包含锡酸锌或氧化锡。半导体窗口层可以包含硫化 镉。

光伏装置的取向晶化的半导体吸收层可以包括取向的碲化镉层。取向的 碲化镉层可以具有优选的取向。取向的碲化镉层的大约65％至大约75％的晶 体可以具有相对层的沉积平面的优选取向。光伏装置可以包括与背部接触相 邻的背部支撑。

用于制造光伏装置的方法可以包括沉积与透明导电氧化物层相邻的半导 体窗口层和沉积与半导体窗口层相邻的取向半导体吸收层。