[发明专利]光伏装置

说明书

要求优先权

本申请要求于2009年5月12日提交的第61/177,502号美国临时专利申请的优先权，该申请通过引用全部包含于此。

技术领域

本发明涉及一种具有提高的效率的光伏装置。

背景技术

在光伏装置的制造过程中，可以以一层作为窗口层和第二层作为吸收层的方式将半导体材料层涂覆到基底上。窗口层可以使太阳辐射穿过以到达吸收层，在吸收层，光能被转换为电能。一些光伏装置可以使用透明薄膜，所述透明薄膜也是电荷的导体。导电的薄膜可以包括透明导电层，透明导电层包含诸如掺杂氟的氧化锡、掺杂铝的氧化锌或者氧化铟锡的透明导电氧化物(TCO)。TCO可以使光穿过半导体窗口层以到达活性光吸收材料，并且还可用作欧姆接触件来传送光生电荷载流子离开光吸收材料。光伏装置可以具有作为半导体窗口层的硫化镉(CdS)层和作为半导体吸收层的碲化镉(CdTe)层。可以在半导体层的背表面上形成背电极。背电极可以包含导电材料，例如金属银、镍、铜、铝、钛、钯、铬、钼或它们的任何实际组合。

附图说明

图1是具有金属背接触件和多个半导体层的光伏装置的示意图。

具体实施方式

光伏装置可以包括半导体材料层和与基底相邻的透明导电氧化物层。半导体材料层可以包括双层，所述双层可以包括n型半导体窗口层和p型半导体吸收层。n型窗口层和p型吸收层可以设置为彼此接触以产生电场。光子与n型窗口层接触可以释放电子-空穴对，将电子发送到n侧并将空穴发送到p侧。电子可以通过外部的电流通路流回到p侧。这样得到的电子流提供电流，电流与由电场得到的电压结合来产生能量。结果是光子能转换为电能。

技术的研发已经进展到扩大基于CdTe的光伏器件装置中的pn结耗尽宽度。用这种方法，可以通过提高收集效率来实现高效率的光伏装置，从而闭路电流密度J_sc较高。扩大CdTe中的pn结耗尽宽度的方法包括但不限于改变p型层和/或n型层中的膜性质。例如，可通过向CdTe和/或n型窗口层添加特定类型的材料来实现扩大CdTe中的pn结耗尽宽度。添加的材料可以包括诸如含硅的材料，但不限于含硅的材料。可以在涂覆工艺或沉积后处理期间通过原材料处理来引入这样的添加。还发现这些材料中的一些材料可以起到改变CdTe晶体生长的助熔剂的作用。还观察到亚带隙光学性质的改变。

在一个方面，制造光伏装置的方法可以包括下面的步骤：沉积与基底相邻的透明导电氧化物层；沉积与透明导电氧化物层相邻的半导体窗口层；沉积与半导体窗口层相邻的半导体吸收层；沉积与半导体吸收层相邻的背接触层。半导体窗口层和半导体吸收层中的一个或多个可以包括载流子浓度调节剂。半导体窗口层和半导体吸收层中的一个或多个可以包括II-VI族半导体。半导体窗口层可以包括硫化镉(CdS)。半导体吸收层可以包括碲化镉(CdTe)。载流子浓度调节剂可以包括氧。载流子浓度调节剂可以包括硅。该方法还可以包括提高半导体窗口层中的载流子浓度的手段。

该方法还可包括减小半导体吸收层中的载流子浓度的手段。该方法还可以包括向半导体吸收层中添加包含硅的材料的手段。该方法还可以包括向半导体吸收层中添加包含氧的材料的手段。该方法还可以包括向半导体窗口层中添加包含氧的材料的手段。该方法还可以包括向半导体吸收层和半导体窗口层中添加包含氧的材料的手段。沉积半导体吸收层的步骤包括来自镉和碲源的气相传输沉积(VTD)。

气相传输沉积(VTD)可以包括将包含氧的材料与镉和碲源混合。气相传输沉积(VTD)可以包括将包含硅的材料与镉和碲源混合。沉积半导体吸收层的步骤可以包括使用包含氧的前驱体。沉积半导体吸收层的步骤可以包括使用包含硅的前驱体。该方法还可包括在包括氧的环境中对半导体吸收层和半导体窗口层进行沉积后处理的步骤。该方法还可包括在包括硅的环境中对半导体吸收层和半导体窗口层上进行沉积后处理的步骤。该方法还可以包括沉积含氧的附加层的步骤，其中，附加层的氧可以扩散到半导体吸收层和半导体窗口层中。该方法还可以包括沉积含硅的附加层的步骤，其中，附加层的硅可以扩散到半导体吸收层和半导体窗口层中。

透明导电氧化物层可以包括氧，其中，透明导电氧化物层的氧可以扩散到半导体吸收层和半导体窗口层中。透明导电氧化物层可以包括硅，其中，透明导电氧化物层的硅可以扩散到半导体吸收层和半导体窗口层中。背接触层可以包括氧，其中，背接触层的氧可以扩散到半导体吸收层和半导体窗口层中。背接触层可以包括硅，其中，背接触层的硅可以扩散到半导体吸收层和半导体窗口层中。