[发明专利]用来调理CdTe薄层太阳能电池的CdTe层的方法

说明书

技术领域

本发明的主题是一种用来调理CdTe薄层太阳能电池的CdTe层的方法，由此实现了背接触层序列的更好的接触。

背景技术

根据现有技术，基材上置(Superstrat-Konfiguration)式CdTe薄层太阳能电池以如下方式制造：把透明的前接触层(TCO，透明导电氧化物)涂覆到基材(优选玻璃)上。在前接触层上沉积由纯的或改性的CdS(硫化镉)构成的层。改性的CdS(硫化镉)在以下理解为，带有掺杂剂、晶体形状变更或晶粒尺寸变更的CdS或CdS与其他原料的混合物。将碲化镉(CdTe)层涂覆到在CdS层之上。再将背接触层或背接触层序列沉积到CdTe层上。

在此问题是，在CdTe上涂布金属的接触层是不容易实现的，因为这会导致产生整流的肖特基(Schottky)接触。然而所希望的是产生欧姆接触。层序列的任务是，使各个层材料的能级如此地实现调整，即，生成欧姆接触，其中，优选金属层作为最表面的背接触层。

在制造过程中，优选在CdTe的涂覆之后借助于CdCl₂和加热进行CdTe的活化。

出自现有技术的方法设置为，碲化镉层接着经受湿法化学腐蚀。此外CdTe太阳能电池被浸入到所谓的NP腐蚀液中。NP腐蚀液是不同无机酸的水溶液，优选(HNO₃(0.5％-5％)/H₃PO₄(50％-85％)/H₂O(15％-45％)(总计100％)。这在室温(18℃到约80℃)的温度范围中进行。腐蚀时间优选为在5s到60s的范围中。NP腐蚀的结果是，产生厚度在1nm到300nm的范围中的富碲层。

基于HNO₃的作用，NP腐蚀导致CdTe氧化成无定形的、元素Te，其结晶并且构成富碲层。然而氧化不停止于元素Te的阶段。不期望地，现有的Te的部分还被氧化成碲氧化物(例如TeO₂)。这些氧化物在很大程度上残留在富碲层中，并且特别是在CdTe/Te过渡区的晶界楔区(Korngrenzenzwickeln)(未受干扰的CdTe层到富碲层的过渡区域)那里。

另外，富碲层容易发生通过空气中的氧进行的氧化。这种额外地氧化使Te层的p型导电性以及相对CdTe层的导电性变差。除此之外，氧化区域导致对于次级背接触层(例如层序列Sb₂Te₃、Mo、Ni:V)的接触变差。

存在一系列的建议，如腐蚀CdTe表面以及改进CdTe层在NP腐蚀之后的状态。

因此，在US 2011/0117696A1中提出了用来产生富碲和无氧化的层的、变化了的腐蚀过程，其中，借助由有机酸构成的混合物、氧化剂以及配位剂工作。公知的酸是：葡萄糖酸、醋酸、柠檬酸以及它们的混合物。作为氧化剂提及过氧化氢。配位剂应当优选能够配位铜。然而在腐蚀剂本身的研究中，证明了所提出的腐蚀剂对于富碲层的生产是低效的，特别是证明了对工业化的太阳能电池制造是不适合的。

在US 4 456 630中描述了其他的设置方式。在此，CdTe层通过强的、优选氧化性的酸腐蚀。对此，特别提及硫酸、硝酸、盐酸和氢氟酸。随后，表面层通过氧化剂处理，优选通过重铬酸盐或过氧化物处理。随后借助强碱性化学试剂来还原/去除所产生的氧化物。指定使用联氨或碱金属氢氧化物溶液。在该文献中，通过氧化性酸的腐蚀时间指定为例如2s(第2栏第61行)。这种类型的短暂的腐蚀时间难以掌握，并且可以导致强烈的质量波动。此外，对于碱金属氢氧化物溶液如NaOH或KOH的使用，其特征是，碲氧化物由所处理的富碲表面被析取出。后者可能对富碲层的厚度产生负面的影响。除此之外，在使用联氨作为还原性试剂时，必需接触剧毒的致癌物。这种方法因此是时间要求极其严格的，并且需要接触强酸、碱和/或有毒物质。

因此，提出了如下任务：使NP腐蚀过程或过程序列如此地进一步改进，从而在富碲层中使氧化碲化合物最小化，然而其中应当不使用高危险性的化学试剂。

发明内容