[发明专利]具有氧化物层的光伏装置

说明书

技术领域

本发明涉及光伏装置和生产方法。

背景技术

光伏装置可以包括形成在基底上方的一种或多种材料，例如，具有用作窗口层的第一层和用作吸收层的第二层。半导体窗口层可以使太阳能辐射穿透到诸如碲化镉层的吸收层，吸收层将太阳能转换为电。在制造工艺过程中，可以利用一个或多个加热步骤来转变一个或多个层。

附图说明

图1是多层基底的示意图。

图2是具有多个层的光伏装置的示意图。

图3是用于产生电的系统的示意图。

具体实施方式

光伏装置可以包括在基底（或超基底）上创建的多个层。例如，光伏装置可以包括以堆叠件形成在基底上的阻挡层、透明导电氧化物（TCO）层、缓冲层和半导体层。每个层可以进而包括一个以上的层或膜。例如，半导体层可以包括第一膜和第二膜，第一膜包括形成在缓冲层上的半导体窗口层（例如，硫化镉层），第二膜包括形成在半导体窗口层上的半导体吸收层（例如，碲化镉层）。另外，每个层可以覆盖装置的所有部分或一部分，和/或覆盖位于该层下方的层或基底的所有部分或一部分。例如，“层”可以包括与表面的所有部分或一部分接触的任何量的任何材料。

在典型的光伏装置中，TCO层可以用作前接触件。TCO堆叠件可以由沉积在玻璃上的多个层组成，多个层具有相邻于玻璃基底的阻挡层、阻挡层上的TCO层和TCO层上的缓冲层。例如，可以利用硅或者用硼或铝掺杂的硅的靶来溅射阻挡层。在溅射过程中可以将氩和氧的气体混合物并入到沉积室中。可以将氩与氧的流量比控制为大于大约30%、大于大约40%、大于大约50%、小于大约80%或小于大约70%。例如，可以将氩与氧的流量比控制为大约50%至大约75%。这对于掺杂铝的氧化硅涂层引起高沉积速率，这仍然无光学吸收。阻挡层可以具有优选的厚度（例如，从大约到大约）。

可以利用任何适当的方法来沉积TCO层，所述适当的方法包括例如通过利用具有适当地选择的合金组成物的金属靶的反应溅射。在锡酸镉的情况下，可以使用具有在2:1原子比左右的组分的镉和锡合金靶。溅射沉积的锡酸镉层可以具有基本上非晶结构（即，镉-锡的非晶氧化物）。当沉积时，锡酸镉层在光学上具有高吸收性，并且具有电阻。因此，锡酸镉层由于其如此沉积的非晶态而不能用作用于光伏装置的有用的前接触件。替代地，沉积的膜必须经历非晶到结晶的相变。各种技术可用于实现转变，所述各种技术包括例如在沉积半导体层之前的单独的后溅射退火工艺或与用于半导体层的高温沉积工艺相关联的热处理。

存在与利用单独的退火工艺相关联的若干缺陷。例如，对于设备和处理而言，单独的退火工艺将需要附加的成本。此外，由于因热退火工艺而加剧的原子迁移，所以附加的处理将引起各种不期望的结果。例如，附加的退火将引起高水平的杂质，这会对装置稳定性和可靠性造成不利影响。尽管可以通过使用较厚的阻挡件来减轻与杂质有关的问题，但是阻挡件厚度的增加还会增加附加的成本。

因此，优选的方法将是对TCO堆叠件进行退火与沉积半导体层同时发生。可以利用任何适当的技术用于半导体沉积，所述适当的技术包括例如近距离升华（CSS）或气相传输沉积（VTD）。这些工艺与高的基底温度存在内在关联。例如，VTD沉积室可以包括具有可控环境条件和多个区结构的直通炉。可以通过调节加热器的设定点来独立地控制不同区处的温度。在溅射工艺过程中利用适当地调节的TCO堆叠件，可以在半导体层的沉积过程中实现转变。

可以通过适当地操纵VTD涂布机中的区温度来获得期望的TCO性质。用于TCO堆叠件的溅射条件（尤其是溅射室中的沉积速率和氩-氧气体比）可以强有力地影响在硫化镉和碲化镉的沉积过程中TCO层如何转变。具有0%至5%的氩流量的气体混合物可以用于对TCO堆叠件进行“调节”（促进），从而能够更多地转变。还可以使用优选的TCO层厚度（例如，从大约至大约）。

缓冲层可以包括任何适当的材料，所述适当的材料包括例如氧化锡、氧化铟、氧化锌、氧化锌锡和高电阻氧化物的其它适当的组合。可以利用任何适当的技术来沉积缓冲层，所述适当的技术包括例如利用具有适当地选择的金属或合金组合物的金属靶的反应溅射。沉积环境可以包含显著量的氧，所述显著量的氧包括例如大约100%的氧。缓冲层可以具有优选的厚度（例如，从大约到大约）。