[发明专利]控制光生伏打薄膜成分的方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于控制光生伏打薄膜成分的方法。

背景技术

用于生成光生伏打薄膜电池的现有方法利用在空气或含硒、碲或硫的氛围中退火。

图1示出了用于生成含碲、硒或硫的化合物半导体薄膜的现有方法的一部分，该化合物半导体薄膜诸如碲化镉(CdTe)、硒化镉(CdSe)、硫化镉(CdS)、硫化锌(ZnS)、四硫化锡(SnS₄)、二硒化铜铟(CuInSe₂)、二硫化铜铟(CuInS₂)、二硒化铜镓(CuGaSe₂)、二硫化铜镓(CuGaS₂)、硫化铜铋(Cu₃BiS₃)、铜锌锡四硫化物(Cu₂ZnSnS₄)、二硒化铜铟镓(CuInGaSe₂)或二硫化铜铟镓(CuInGaS₂)光生伏打薄膜电池。如图1所示，该方法包括在硫或硒氛围中的退火步骤。二硒化铜铟(CuInSe₂)或二硒化铜铟镓(CuInGaSe₂)光生伏打薄膜在退火期间可能损失诸如硒或硫之类的轻元素。尽管损失的硒可以在退火后通过进行额外工艺步骤补偿，但是这增加了形成光生伏打薄膜电池的时间、成本及复杂性。US7026258公开了快速退火的替代，从而使得处理的动力学足够的快以限制硒在退火步骤期间的向外扩散，并且还公开了使用氯化钠、氟化钠或氟化钾作为保护层以进一步限制向外扩散。

发明内容

根据本发明的一个示例性实施例，提供一种在退火工艺期间降低光生伏打薄膜的元素损失的方法。通过使用保护层涂覆薄膜来实现元素损失的降低，该保护层包括能够在生成光生伏打薄膜的退火工艺期间防止薄膜的元素逸出的共价化合物。该方法可以用于生成光生伏打薄膜电池。因此，该方法可以使生成光生伏打薄膜电池的时间、成本及复杂性降低。

根据本发明的一个示例性实施例，在退火工艺期间降低光生伏打薄膜结构的元素损失的方法包括：在衬底上沉积薄膜，其中薄膜包括单一化学元素或化合物；使用包括共价化合物或金属或非金属的保护层涂覆薄膜以形成经涂覆的薄膜结构，其中保护层防止单一化学元素的一部分或化合物的一部分在退火工艺期间逸出；以及将经涂覆的薄膜结构退火以形成经涂覆光生伏打薄膜结构，其中经涂覆光生伏打薄膜保留有在退火期间由保护层防止逸出的单一化学元素的一部分或化合物的一部分。

根据本发明的一个示例性实施例，光生伏打薄膜电池包括：衬底；安置于衬底上的光生伏打薄膜；涂覆光生伏打薄膜的、包括共价化合物的保护层，其中该保护层包括选自以下组的化合物：氮化硅(SiN)、二氧化硅(SiO₂)、二氧化钛(TiO₂)、五氧化二钽(Ta₂O₅)、氧化铝(Al₂O₃)、氧化锌(ZnO)、二氧化锡(SnO₂)、氧化铟锡(ITO)、氮化钛(TiN)、硅化物(Si)、氧化锡(SnO)、氧化铟(In₂O₃)、氧化镉(CdO)、氮化钽(TaN)、硫化锌(ZnS)及硫化镉(CdS)；安置于保护层上的接触栅格；安置于接触栅格上的防反射涂层；及安置于防反射涂层上的玻璃罩。

根据本发明的一个示例性实施例，光生伏打薄膜电池包括：衬底；安置于衬底上的光生伏打薄膜；涂覆光生伏打薄膜、包括共价化合物的保护层；安置于保护层上的接触栅格；安置于接触栅格上的防反射涂层；以及安置于防反射涂层上的玻璃罩。

根据本发明的一个示例性实施例，形成光生伏打薄膜电池的方法包括：在衬底上安置薄膜，其中薄膜包括单一化学元素或化合物；使用包括共价化合物或金属或非金属的保护层涂覆薄膜以形成第一经涂覆的薄膜结构，其中保护层防止单一化学元素的一部分或化合物的一部分在退火工艺期间逸出；将经涂覆的薄膜结构退火以形成经涂覆光生伏打薄膜结构，其中经涂覆的光生伏打薄膜保留有在退火期间由保护层防止逸出的单一化学元素的一部分或化合物的一部分；从经涂覆的光生伏打薄膜结构移除保护层以形成未经涂覆的光生伏打薄膜结构；在未经涂覆的光生伏打薄膜结构上安置接触栅格；涂覆在接触栅格上安置防反射涂层；及在防反射涂层上安置玻璃罩以形成光生伏打薄膜电池。