[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

说明书

相关申请

本申请主张2015年8月5日提交的具有序列号62/201,374的共同拥有的临时申请的优先权，所述临时申请以全文引用的方式并入本文中。

技术领域

本公开涉及含硫族化物的光伏光吸收剂、并入有这类吸收剂的光伏装置，以及制造含硫族化物的光伏光吸收剂的相关方法。

背景技术

含硫族化物的光伏光吸收剂具有光伏功能(在本文中也被称作光吸收功能)。这些材料可以吸收入射光且在并入到光伏装置中时产生电输出。因此，含硫族化物的光伏光吸收剂已在起光伏作用的装置中用作光伏吸收剂区域。含硫族化物的光伏光吸收剂的组成可决定其电子带隙。且含硫族化物的光伏光吸收剂的电子带隙可影响可转化为电力的部分太阳光谱，以及可从光的每一个光子中提取的能量。因此，光伏装置中的含硫族化物的光伏光吸收剂的带隙可以影响由太阳光谱转化的总能量。含硫族化物的光伏光吸收剂和包括所述含硫族化物的光伏光吸收剂的光伏装置为已知的。参见例如，美国专利第8,198,117号(Leidholm等人)；第8,197,703号(Basol)；第8,846,438号(Yen等人)；以及第8,993,882号(Gerbi等人)。另外参见例如，美国公开案第20100236629号(Chuang)。另外参见例如，外国专利文献编号JP 2011155146 A(Takeshi)；KR2011046196 A(Sun)；JP 04919710 B2(Hashimoto等人)；以及WO 2011115894 A1(Gerbi等人)。另外参见例如，S.Marsillac等人，《基于Cu(InAl)Se2薄膜的高效太阳能电池(High-efficiency solar cells based on Cu(InAl)Se2 thin films)》，应用物理学报，81(2002)1350-1352；D-C.Perng等人，《使用Mo(Al)背接触形成具有双梯度带隙的CuInAlSe2膜(Formation of CuInAlSe2 film with double graded bandgap using Mo(Al)back contact)》，太阳能材料与太阳能电池，95(2011)257-260；以及C-L.Wang等人，《通过Al掺杂用于CuIn_1-xAl_xSe₂太阳能电池的抗腐蚀钼背电极(Anti-Corroded Molybdenum Back Electrodes by Al Doping for CuIn_1-xAl_xSe₂Solar Cells)》，电化学协会杂志158(7)(2011)C231-C235。持续需要新的含硫族化物的光伏光吸收剂，和制造所述含硫族化物的光伏光吸收剂的方法。

发明内容

本公开的实施例包括一种光伏装置，包括：

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且电连接到所述第一电极；其中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括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。

本公开的实施例还包括加工含硫族化物的光伏光吸收剂或光伏光吸收剂前体的方法，包含以下步骤：

a)提供堆叠，包含：

i)衬底；

ii)第一电极前体，位于所述衬底的上方，其中所述第一电极前体包括包含铝的至少一个层；以及

iii)至少一个层，位于所述第一电极前体的上方，其中所述至少一个层包含：包含铜、铟、镓以及至少一种硫族元素的含硫族化物的光伏光吸收剂，或包含铜、铟、镓以及任选地低于化学计算量的至少一种硫族元素的光伏光吸收剂前体；以及

b)加热步骤，包含加热所述堆叠以使铝的至少一部分扩散到吸收剂或吸收剂前体的至少一个层中。

附图说明