[发明专利]掺杂的透明导电氧化物

说明书

本申请要求于2009年8月24日提交的第61/236,431号美国临时专利申请的优先权，该申请通过引用全部包含于此。

技术领域

本发明涉及一种具有掺杂的透明导电氧化物层的太阳能电池。

背景技术

光伏装置可以使用同样是电荷的导体的透明薄膜。导电薄膜可以包括透明导电层，透明导电层包含一个或多个透明导电氧化物(TCO)层。TCO层可以允许光穿过半导体窗口层到达活性吸光材料，并且起到欧姆接触的作用以将光生电荷载流子传输离开吸光材料。

附图说明

图1是具有透明导电氧化物层、多个半导体层和金属背接触件的光伏装置的示意图。

图2是光伏基底的示意图。

图3是具有透明导电氧化物堆叠件、多个半导体层和金属背接触件的光伏装置的示意图。

图4是制作掺杂的溅射靶的工艺流程图。

图5是示出了TCO堆叠件的溅射沉积工艺的示意图。

具体实施方式

对于薄膜太阳能电池，用作前接触件的透明导电氧化物(TCO)材料能够影响装置性能。会期望的是具有高的导电率的TCO层。可以增大TCO层的厚度来降低片电阻。在实践中，厚的TCO层会导致成本增加、剥离和粘附问题以及制造困难。较厚的TCO层会不期望地增加光学吸收。开发出制造掺杂的TCO层的方法，即，制造的TCO层具有低电阻率和高迁移率且不会增加TCO层的厚度。此外，所沉积的掺杂的TCO层可以在随后的半导体层沉积工艺期间转变为它们的导电/透明状态，因此不需要附加的退火工艺。

光伏装置可以包括与基底相邻的透明导电氧化物层和半导体材料的层。半导体材料的层可以包括双层，双层可以包括n型半导体窗口层和p型半导体吸收层。n型窗口层和p型吸收层可以设置成彼此接触以产生电场。光子在与n型窗口层接触时可释放电子-空穴对，将电子发送到n侧并将空穴发送到p侧。电子可以通过外部电流通路流回到p侧。所得到的电子流提供电流，其与从电场得到的电压组合而产生电。结果是光子能转换为电能。为了保持并提高装置性能，除了半导体窗口层和吸收层之外，可以在基底上设置多个层。光伏装置可以可选地形成在诸如玻璃的透明基底上。因为玻璃不导电，所以透明导电氧化物(TCO)层通常沉积在基底和半导体双层之间。因为透明导电氧化物表现出高的透光率和低的电学片电阻，所以透明导电氧化物在导电方面表现优异。

在一个方面，光伏基底可以包括：基底；阻挡层，与基底相邻；透明导电氧化物层，与阻挡层相邻，其中，透明导电氧化物层可以掺杂有掺杂剂以实现较低的电阻率；缓冲层，与透明导电氧化物层相邻。透明导电氧化物层可以包括氧化镉。透明导电氧化物层可以包括氧化铟。透明导电氧化物层可以包括氧化镉铟。掺杂剂可以包括钛、镓、锡、钇、钪、铌或钼。缓冲层可以包括氧化锡。缓冲层可以包括氧化锌。缓冲层可以包括氧化锌锡。透明导电氧化物层可以掺杂有掺杂剂以控制带隙。所述基底可以包括玻璃。光伏基底还可以包括与透明导电氧化物层相邻的半导体双层，其中，半导体双层可以包括半导体吸收层和半导体窗口层。阻挡层可以包括氧化硅。

在一个方面，光伏装置可以包括：基底；阻挡层，与基底相邻；透明导电氧化物层，与阻挡层相邻，其中，透明导电氧化物层可以掺杂有掺杂剂以实现较低的电阻率；缓冲层，与透明导电氧化物层相邻；半导体双层，与透明导电氧化物层相邻，其中，半导体双层可以包括半导体吸收层和半导体窗口层。透明导电氧化物层可以包括氧化镉。透明导电氧化物层可以包括氧化铟。透明导电氧化物层可以包括氧化镉铟。掺杂剂可以包括钛、镓、锡、钇、钪、铌或钼。缓冲层可以包括氧化锡。缓冲层可以包括氧化锌。缓冲层可以包括氧化锌锡。透明导电氧化物层可以掺杂有掺杂剂以控制带隙。基底可以包括玻璃。半导体吸收层可以包括碲化镉。半导体窗口层可以包括硫化镉。阻挡层可以包括氧化硅。阻挡层的厚度可以在大约250埃至大约2500埃的范围内。透明导电氧化物层的厚度可以在大约1000埃至大约4000埃的范围内。缓冲层的厚度可以在大约250埃至大约2500埃的范围内。