[发明专利]基于碲化镉的薄膜光伏器件使用的硫化镉层及其制造方法

说明书

技术领域

本文公开的主题一般涉及硫化镉薄膜层及它们的沉积方法。更具体地，本文公开的主题涉及用于在碲化镉薄膜光伏器件中使用的硫化镉层以及它们的制造方法。

背景技术

基于与硫化镉(CdS)配对作为光反应组件的碲化镉(CdTe)的、薄膜光伏(PV)模块(也称之为“太阳电池板(solar panel)”)在工业中正获得广泛接受和关注。CdTe是具有特别适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，其使得它与太阳能电池应用中历史上使用的、较低带隙(例如，对于硅约1.1eV)半导体材料相比，能够从太阳谱转换更多的能量。而且，与较低带隙材料相比，CdTe在较低或漫射(diffuse)光条件下转换辐射能量，并且因此与其它传统材料相比，具有一天期间或阴天条件下更长的有效转换时间。当CdTe光伏模块暴露于诸如日光的光能时，n型层和p型层的结一般负责电位和电流的生成。特别是，碲化镉(CdTe)层和硫化镉(CdS)形成了p-n异质结，其中CdTe层充当p型层(即，正的、电子接受层(electron accepting layer))，而CdS层充当n型层(即，负的、电子施予层(electron donating layer))。

硫化镉层是光伏器件中的“窗口层”，因为光能穿过它进入到碲化镉层之内。然而，硫化镉的约2.42eV的光学带隙限制了蓝至紫外中能穿过硫化镉层的辐射量。因而，到达碲化镉层的辐射在较高能量区中减少，导致了否则可用的辐射能量被吸收和/或反射，而不是在碲化镉层中转换为电流。

因此，存在对移动(shift)和/或扩展硫化镉层的光学带隙的需要，特别是在较高能量区(例如，蓝到紫外波长)中，以便增加基于碲化镉的薄膜光伏器件的输出。

发明内容

本发明的方面和优点将部分地在下面的描述中陈述，或者可从描述中显而易见，或者可通过实践本发明而了解。

一般地提供了碲化镉薄膜光伏器件。在一个实施例中，器件能包括衬底，衬底上的透明传导氧化层；透明传导氧化层上的电阻透明缓冲层；电阻透明缓冲层上的硫化镉层；硫化镉层上的碲化镉层；以及，碲化镉层上的背接触层。硫化镉层能包括大于0％到约20％的摩尔百分比中的氧。在一个具体实施例中，基本没有氧的第二硫化镉层能位于硫化镉层和碲化镉层之间。

还一般地提供了在衬底上沉积硫化镉层的方法。例如，硫化镉层能在溅射气氛中、从硫化镉靶溅射在衬底上，溅射气氛包括按照体积大于0％到约20％的量中的氧和惰性气体。在一个具体实施例中，第二硫化镉层能在基本没有氧的第二溅射气氛中溅射在硫化镉层上。

还一般地提供了制造碲化镉薄膜光伏器件的方法。在一个实施例中，电阻透明缓冲层能沉积在透明传导氧化层上。硫化镉层能在溅射气氛中、从硫化镉靶溅射在电阻透明缓冲层上，溅射气氛包括按照体积大于0％到约20％的量中的氧和惰性气体。碲化镉层能沉积在硫化镉层上。

参考下面的描述和所附权利要求，本发明的这些和其它特征、方面以及优点将变得更好理解。结合在本说明书中并构成其一部分的附图示出本发明的实施例，以及同描述一起用来解释本发明的原理。

附图说明

针对本领域普通技术人员的、本发明的完整和使能性的公开(包括其最佳模式)，在参考附图的说明书中陈述，在附图中：

图1示出了根据本发明一个实施例的、示例性碲化镉薄膜光伏器件的截面图的一般性示意图；

图2示出了根据本发明一个实施例的、示例性碲化镉薄膜光伏器件的截面图的一般性示意图；

图3示出了示例性硫化镉层和由多个分级的层形成的第二硫化镉层的截面图的一般性示意图；

图4示出了根据本发明一个实施例的、示例性DC溅射室的截面图的一般性示意图；以及

图5示出了制造包括碲化镉薄膜光伏器件的光伏模块的示例性方法的流程图。

在本说明书和附图中重复使用的引用字符旨在表示相同或相似的特征或要素。

具体实施方式

现在，将详细参考本发明的实施例，其一个或多个示例示于附图中。每个示例通过解释本发明而不是限制本发明的方式来提供。实际上，对于本领域技术人员显然的是：在不脱离本发明的范围或精神的情况下，能在本发明中进行多种修改和变化。例如，作为实施例一部分示出或描述的特征能与另一个实施例一起使用，以产生又一个实施例。因而，本发明意在覆盖如所附权利要求及它们等同范围之内的此类修改和变化。