[发明专利]光伏装置及制造方法

说明书

光伏装置包括衬底结构和至少一个含Se层，例如CdSeTe层。制造所述光伏装置的方法包括通过溅射、蒸发沉积、CVD、化学浴沉积工艺和蒸气传输沉积工艺中的至少一种在衬底上形成CdSeTe层。所述方法还可包括控制所述含Se层的厚度范围。

技术领域

概括地讲，所公开的实施方案涉及光伏装置。

背景技术

光伏结构通过使用表现出光伏效应的半导体材料将光转换成直流电而产生电能。在暴露于光时光伏效应产生电能，因为光子(能量包)被吸收在半导体内以将电子激发到较高的能态，留下空的状态(“空穴”)。因此，这些激发的电子和空穴能够在材料内自由地传导和移动。

光伏结构的基本单元(通常称为电池)仅可产生小规模的电能。因此，可将多个电池电连接以集聚在称为模块或面板的更大的集成装置内的多个电池中产生的总电能。光伏模块还可包括保护性背层和密封剂材料以保护所含电池免受环境因素的破坏。可以将多个光伏模块或面板组装在一起以产生光伏系统或阵列，该光伏系统或阵列能够产生高达与其它类型的公用工程规模发电厂相当水平的显著的电能。除了光伏模块之外，公用工程规模的阵列还将包括安装结构、包括逆变器的电气设备、变压器和其它控制系统。考虑到各种级别的装置(从单个电池到包含多个模块的公用工程规模阵列)，光伏效应的所有这样的实施方式(implementation)可以包含一个或多个光伏结构以完成能量转换。

为了由太阳光产生能量，光伏结构或装置的活性面积通常包括两个不同区域的双层，一个在另一个之上，并且各自包含一种或多种材料，其中每种材料还可以包含添加的杂质。结果是，光伏装置中的一个区域是n型，具有过量的带负电荷的电子，而另一个是p型，具有过量的带正电荷的空穴。这些区域中的n型区域通常称为窗口层，这些区域中的p型区域通常称为吸收剂层。当这两个区域彼此邻接时，形成p-n结。窗口层优选尽可能薄，以便允许最大量的光到达吸收剂层，但是也需要吸收剂层足够厚以保持稳健的p-n结。

当光子在p-n结附近产生自由电子和空穴(统称为电荷载流子)时，该结的内部电场使得电子朝向该结的n侧移动而空穴朝向p侧移动，从而产生电荷电位。电连接到窗口层的前接触和电连接到吸收剂层的背接触可以提供该电荷电位可流动通过以成为电流的通道。电子可以经由外部电流路径或电路流回p侧。

在材料内移动的同时，由于存在重组中心例如点缺陷或结构缺陷(包括晶界和材料界面)，产生的移动的电子和空穴可能重组。这减少了可用于在装置内产生电流的电荷载流子的总数和整体转化效率。在这种情况下，效率是指与入射在装置上的光子的等价能量相比由PV装置产生的电能或能量。

光伏结构的制造通常包括通过可包括蒸气传输沉积、原子层沉积、化学浴沉积、溅射、闭合空间升华或产生所需材料的任何其它合适方法的方法依次地形成多个功能层。一旦形成层，可能需要通过随后的激活过程来改变该层的物理特性。例如，激活步骤可以包括钝化，钝化是晶粒结构的缺陷修复，并且还可包括退火。晶粒中的瑕疵或缺陷破坏了层中的周期性结构，并且可能产生高电阻或电流损失的区域。

激活过程可以通过将化学掺杂剂作为浴溶液、喷雾或蒸气引入半导体双层来完成结构缺陷或点缺陷的钝化。随后在升高的温度下在化学掺杂剂存在下将该层退火提供晶粒生长并使掺杂剂结合到该层中。较大的晶粒尺寸降低了该层的电阻率，使电荷载流子更有效地流动。化学掺杂剂的结合也可以使双层的区域更为n型或更为p型，并且能够产生更高量的移动的电荷载流子。这些中的每一个通过增加装置能够产生的最大电压并减少不需要的重组来提高效率。