[发明专利]光伏装置及其形成方法

说明书

技术领域

本发明涉及光伏装置及其制造方法。

背景技术

薄膜光伏装置可包括在基板上沉积的半导体材料，例如，具有用作窗口层的第一半导体层和用作吸收层的第二半导体层。为了将太阳能转换成电，例如硫化镉层的半导体窗口层能使太阳辐射穿过而到达例如碲化镉层的吸收层。

在光伏装置中太阳能转换为电的过程中，一些少数电子载流子穿过吸收层而到达与该半导体层邻近的背接触件，在背接触件处一些少数电子载流子与空穴载流子结合，导致装置内的能量耗散，从而减小了能量转换效率。为了消除能量耗散，可在半导体吸收层和背接触层之间沉积另外的半导体层作为对抗少数电子载流子扩散的阻挡件或反射器。反射层由电子亲和力比吸收层的电子亲和力低的半导体材料制成，它促使电子载流子往回向着电子吸收层流动，从而使背接触件处的复合最小化。

虽然反射层应减小能量耗散并增大能量转换效率，但反射层和吸收层之间的晶格失配会部分地使这种益处失效。半导体材料包含晶格，或给定材料所特有的周期性原子排列。晶格失配指的是以不同晶格常数(定义晶格的晶胞的参数，即，晶胞的边长或边之间的角度)为特征的两种材料通过一种材料沉积在另一种材料之上而放在一起的情况。通常，晶格失配会导致膜生长的错误取向、膜破裂以及点缺陷的生成。在典型的光伏装置中，会在例如半导体吸收层和半导体反射层之间发生晶格失配。半导体吸收层和半导体反射层之间的晶格失配减少期望的电子反射。在光伏装置内的能量耗散持续，因此使反射层的期望的益处失效并降低能量转换效率。

减轻半导体吸收层和半导体反射层之间的晶格失配的改进的光伏装置及其制造方法是期望的。

附图说明

图1是具有多个层的光伏装置的示意图；

图2是具有多个层的光伏装置的示意图；

图3是具有多个层的光伏装置的示意图；

图4是具有多个导电层的多层结构的示意图；

图5a-图5b示出各种光伏装置构造的摩尔分数概貌；

图6是具有多个层的光伏装置的示意图；

图7a-图7b示出各种光伏装置构造的摩尔分数概貌；以及

图8是用于发电的系统的示意图。

具体实施方式

光伏组件可包括由被图案化成单元的各种材料层形成的多个互连的光伏电池。

参照图1，通过一个示例，光伏装置可包括诸如玻璃的第一基板15，前接触件23邻近第一基板15形成。前接触件23可包括多层堆叠件，所述多层堆叠件包括透明导电氧化物(TCO)。

可邻近前接触件23设置半导体层31。可邻近半导体层31设置背接触件43，且可邻近背接触件43应用背支撑件56。背接触件43可包括任何适合的接触材料，包括例如，诸如钼、镍、铜、铝、钛、钯、钨、钴、铬的金属或这些材料的氧化化合物或氮化化合物。

应该注意和理解的是，前述的层中的任何层可包括多个层，且邻近不必意味着“直接地在上面”，使得在一些实施例中，一个或更多个另外的层可位于描述的层之间。“层”可包括接触表面的全部或一部分的任何量的任何材料。例如，阻挡层可以可选地位于第一基板15和透明导电氧化物层23之间。阻挡层可为透明的、热稳定的、具有减少的针孔(即，因薄膜沉积的固有的缺陷性而会产生的针状大小的孔)的数量并具有高的阻钠能力以阻止来自第一基板15的钠和/或污染物的扩散。缓冲层也可以可选地位于透明导电氧化物层23和半导体层31之间，以减少在半导体窗口层的形成过程中会发生的无规则的可能性。基板15和背支撑件56可作为光伏装置的前支撑件和后支撑件，且两者都可包括玻璃。

参照图2，半导体层31可包括多个层，包括例如邻近硫化镉窗口层34的碲化镉吸收层33。为了改善性能，半导体层31也可包括邻近碲化镉层31且邻近背接触件43的碲化锌反射层32。