[发明专利]用于基于碲化镉的薄膜光伏器件的硫化镉层及其制造方法

说明书

技术领域

本文公开的主旨大体上涉及硫化镉薄膜层和它们的沉积方法。更具体地，本文公开的主旨涉及用于在碲化镉薄膜光伏器件中使用的硫化隔层和它们的制造方法。

背景技术

基于作为光活性部件(photo-reactive)的与硫化镉(CdS)配对的碲化镉(CdTe)的薄膜光伏(PV)模块(也称为“太阳能电池板”)在行业内获得广泛认可和关注。CdTe是具有特别适合于将太阳能转换为电的特性的半导体材料。例如，CdTe具有约1.45eV的能量带隙，其使它与历史上在太阳能电池应用中使用的较低带隙的半导体材料(例如，对于硅1.1eV)相比能够从太阳光谱转换更多的能量。同样，与较低带隙的材料相比，CdTe在较低或漫射光状况下转换辐射能，从而与其他常规材料相比在白天过程或多云状况下具有更长的有效转换时间。当CdTe PV模块暴露于例如太阳光等光能时，n型层和p型层的结一般负责电势和电流的产生。具体地，碲化镉(CdTe)层和硫化镉(CdS)层形成p-n异质结，其中CdTe层充当p型层(即，正的电子接受层)并且CdS层充当n型层(即，负的电子供给层)。

硫化镉层是光伏器件中的“窗口层”，因为光能通过它进入碲化镉层。然而，硫化镉的约2.42eV的光学带隙限制了蓝至紫外范围中可以通过硫化镉层的辐射量。从而，在更高的能量区中到达碲化镉层的辐射减少，导致另外可用的辐射能被吸收和/或反射而不是在碲化镉层中转换成电流。

如此，存在需要使硫化镉层的光学带隙偏移和/或扩展(尤其在更高的能量区中(例如，蓝至紫外波长))，以便增加基于碲化镉的薄膜光伏器件的输出。

发明内容

本发明的方面和优势将在下列说明中部分阐述，或可通过该说明是明显的，或可通过本发明的实践学习。

方法大体上被提供以用于在衬底上形成硫化隔层。在一个特定实施例中，该方法可以包括在包括无机氟源气体的溅射气氛中在衬底上溅射硫化镉层。方法还大体上被提供以用于制造基于碲化镉的薄膜光伏器件。例如，该方法的一个特定实施例可以包括在无机氟源气体存在的情况下在衬底上沉积硫化镉层，使得该硫化镉层掺杂氟；以及，在该硫化镉层上沉积碲化镉层。

大体上还提供基于碲化镉的薄膜光伏器件。该器件可以包括：衬底；在该衬底上的透明导电氧化物层；在该透明导电氧化物层上的硫化镉层；以及在该硫化镉层上的碲化镉层。该硫化镉层包含氟。

本发明的这些和其他特征、方面和优势将参照下列说明和附上的权利要求变得更好理解。包含在本说明书中并且构成其一部分的附图图示本发明的实施例并且与说明一起服务于解释本发明的原理。

附图说明

针对本领域内技术人员的本发明的完全和使能公开(包括其最佳模式)在该说明书中阐述，其参照附图，其中：

图1示出根据本发明的一个实施例的示范性碲化镉薄膜光伏器件的剖视图的一般示意图；

图2示出根据本发明的一个实施例的示范性碲化镉薄膜光伏器件的剖视图的一般示意图；

图3示出示范性硫化镉层和由多个渐变层(graded layer)形成的第二硫化镉层的剖视图的一般示意图；

图4示出根据本发明的一个实施例的示范性DC溅射腔的剖视图的一般示意图；以及

图5示出制造包含碲化镉薄膜光伏器件的光伏模块的示范性方法的流程图。

在本说明书和图中标号的重复使用意在代表相同或类似的特征或元件。

具体实施方式

现在将详细参考本发明的实施例，其一个或多个示例在图中图示。每个示例通过本发明的说明而非本发明的限制来提供。实际上，在本发明中可以做出各种修改和变化而不偏离本发明的范围或精神对于本领域内技术人员将是明显的。例如，图示或描述为一个实施例的部分的特征可以与另一个实施例一起使用以产生再另外的实施例。从而，意在是本发明涵盖这样的修改和变化，它们落入附上的权利要求和它们的等同物的范围内。

在本公开中，当层描述为在另一层或衬底“上”或“之上”时，要理解这些层可以直接互相接触或在这些层之间具有另一层或特征。从而，这些术语简单地描述了这些层互相之间相对的位置并且不必定意味“在顶部”，因为在上或下面的相对位置取决于器件对观察者的取向。另外，尽管本发明不限于任何特定的膜厚度，描述光伏器件的任何膜层的术语“薄”一般指膜层具有小于约10微米(“micron”或“μm”)的厚度。