[发明专利]包括含硫族化物的光伏光吸收剂的光伏装置和相关制造方法

权利要求书

1.一种光伏装置，包含：

a)衬底；

b)第一电极，位于所述衬底的上方；

c)含至少一种硫族化物的光伏光吸收剂，位于所述第一电极的上方并电连接到所述第一电极；其中所述含硫族化物的光伏光吸收剂具有由至少第一区域、第二区域和第三区域界定的组成分布；其中所述第一区域位于所述第一电极近侧，所述第二区域位于所述第一区域与所述第三区域之间，且所述第三区域位于所述第一电极远侧；其中所述含硫族化物的光伏光吸收剂的每一个区域包含Cu、In、Ga、Al和至少一种硫族元素；且其中所述第二区域中存在的Al浓度小于所述第一区域和所述第三区域中的每一个中存在的Al浓度；

d)n型半导体区域，位于所述含至少一种硫族化物的光伏光吸收剂的上方；以及

e)第二电极，位于所述n型半导体区域的上方。

2.根据权利要求1所述的光伏装置，其中所述至少一种硫族元素是选自Se、S、Te及其组合。

3.根据权利要求1或2中任一项所述的光伏装置，其中所述含硫族化物的光伏光吸收剂包含以总含硫族化物的光伏光吸收剂计呈至少0.4原子百分比的量的Ga。

4.根据权利要求1到3中任一项所述的光伏装置，其中所述第一区域中的所述含至少一种硫族化物的光伏光吸收剂由化学式Cu_a1In_b1Ga_c1Al_d1Se_w1S_x1Te_y1Na_z1表示，其中0.75≤a1≤1.10，0.00≤b1≤0.84，0.15≤c1≤0.70，0.01≤d1≤0.35，0.00≤w1≤3.00，0.00≤x1≤3.00，0.00≤y1≤3.00，0.00≤z1≤0.05，b1+c1+d1＝1，且1.00≤w1+x1+y1≤3.00；其中所述第二区域中的所述含至少一种硫族化物的光伏光吸收剂由化学式Cu_a2In_b2Ga_c2Al_d2Se_w2S_x2Te_y2Na_z2表示，其中0.75≤a2≤1.10，0.00≤b2≤0.97，0.02≤c2≤0.70，0.01≤d2≤0.35，0.00≤w2≤3.00，0.00≤x2≤3.00，0.00≤y2≤3.00，0.00≤z2≤0.05，b2+c2+d2＝1，且1.00≤w2+x2+y2≤3.00；其中所述第三区域中的所述含至少一种硫族化物的光伏光吸收剂由化学式Cu_a3In_b3Ga_c3Al_d3Se_w3S_x3Te_y3Na_z3表示，其中0.75≤a3≤1.10，0.35≤b3≤0.97，0.02≤c3≤0.30，0.01≤d3≤0.35，0.00≤w3≤3.00，0.00≤x3≤3.00，0.00≤y3≤3.00，0.00≤z3≤0.05，b3+c3+d3＝1，且1.00≤w3+x3+y3≤3.00；其中d2<d1；且其中d2<d3。

5.根据权利要求4所述的光伏装置，其中c1>c2>c3。

6.根据权利要求1到5中任一项所述的光伏装置，其中所述含至少一种硫族化物的光伏光吸收剂具有总厚度(T)，所述第一区域具有厚度(t1)，所述第二区域具有厚度(t2)，且所述第三区域具有厚度(t3)；其中T在0.25到5.00微米的范围内；其中0.1×T≤t1；其中0.1×T≤t2≤0.8×T；且其中0.1×T≤t3。

7.根据权利要求1到6中任一项所述的光伏装置，其中所述组成分布界定带隙分布，其中所述第一区域具有1.09到1.96eV范围内的带隙值，所述第二区域具有1.02到1.96eV范围内的带隙值，且所述第三区域具有1.02到1.67eV范围内的带隙值。

8.根据权利要求1到7中任一项所述的光伏装置，其中所述第一电极包含一个或多个层，所述层含有选自Mo、W、Nb、Ta、Cr、Ti、Al、其氮化物，及其组合的材料。