[发明专利]一种铜基硫族化物光伏器件及其形成方法

权利要求书

1.一种用于形成光伏器件的方法，包括步骤：

(i)在基板上提供第一导电材料层；

(ii)在所述第一导电材料层上沉积连续的介电材料层，所述介电材料层薄于10nm；

(iii)退火所述第一导电材料层和所述连续的介电材料层；

(iv)在所述介电材料层上形成硫族化物光吸收材料；和

(v)在所述硫族化物光吸收材料上沉积第二材料，以使得所述第二材料电耦合至所述硫族化物光吸收材料；

其中，所述第一导电材料层和所述连续的介电材料层被选择以使得，在退火步骤期间，所述第一导电材料层的一部分经历化学反应以形成：

(a)在第一导电材料层和所述介电材料层之间的界面处的金属硫族化物材料层；和

(b)所述介电材料层中的多个空缺；所述空缺就是这样以允许所述硫族化物光吸收材料和所述金属硫族化物材料层之间的电耦合；

其中，在退火步骤期间，经历化学反应的所述第一导电材料层的部分在体积上膨胀并将张应力施加到连续的介电材料层的晶格结构，以便使结构改变以在连续的介电材料层中形成自组织的空缺的纳米图案。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，形成硫族化物光吸收材料的步骤包括步骤：在进行退火步骤前，在连续的介电材料层上沉积多个前体材料，并且所述退火步骤包括在硫族化物氛围中退火所述第一导电材料层、所述连续的介电材料层和所述多个前体材料，其中，所述多个前体材料反应以形成所述硫族化物光吸收材料。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述连续的介电材料层上形成硫族化物光吸收材料的步骤通过以下方式进行：在退火所述第一导电材料层和所述连续的介电材料层后，在连续的介电材料层上沉积多个前体材料，并导致所述多个前体材料反应以形成所述硫族化物光吸收材料。

4.如权利要求1、2和3任一项所述的方法，其特征在于，介电材料层中所述空缺的纳米图案是允许在光伏器件运行期间从所述第一导电材料层至所述硫族化物光吸收材料的电传导的。

5.如权利要求1、2和3任一项所述的方法，其特征在于，

所述硫族化物光吸收材料包括硫或硒，且

所述第一导电材料层包括钼以及，在退火步骤期间，来自硫族化物光吸收材料的硫或硒扩散穿过连续的介电材料层以与所述钼反应并形成作为所述金属硫族化物材料层的硫化钼或硒化钼。

6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述空缺具有在50nm和250nm之间的直径。

7.如权利要求4所述的方法，其特征在于，在所述介电材料层中的空缺的表面密度在6·10⁸空缺/cm²和10·10¹⁰空缺/cm²之间。

8.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述介电材料层的介电材料是氧化铝或氧化硅。

9.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述硫族化物光吸收材料是CZTS或CIGS层。