[发明专利]光伏器件的金属触点及其低温制造工艺

说明书

发明背景

发明领域

本发明的实施方式大体涉及诸如太阳能电池的光伏器件，以及制备这样的光伏器件的方法。

相关技术描述

因为化石燃料正以日益增长的速率耗尽，所以对替代能源的需要变得越来越明显。源自风、源自太阳及源自流水的能量提供对诸如煤、石油和天然气的化石燃料的可再生的、环境友好的替代物。由于太阳能在地球上的几乎任何地方都容易得到，所以太阳能可能有朝一日成为可行的替代物。

为了利用来自太阳的能量，太阳能电池的结吸收光子以产生电子-空穴对，这些电子-空穴对被结的内部电场分离以产生电压，从而将光能转化为电能。所产生的电压可通过串联连接太阳能电池而增加，且电流可通过并联连接太阳能电池而增加。太阳能电池可在太阳电池板上组合在一起。逆变器可耦接至若干太阳电池板以将直流功率转换为交流功率。

然而，生产太阳能电池的当前高成本相对于当代器件的低效率水平阻止太阳能电池成为主流能源，并且限制太阳能电池可适合的应用。在光伏器件的常规制造工艺期间，金属触点常常通过气相沉积工艺沉积，并且在热退火工艺期间，通常被加热到高于300℃的温度。这些高温过程由于过度消耗时间和能量而往往是昂贵的。此外，高温过程经常破坏光伏器件内包含的敏化材料。

因此，存在对具有提高的效率的光伏器件以及以与常规太阳能电池相比降低的成本来制造这样的光伏器件的方法的需求。

发明概述

本发明的实施方式大体涉及诸如光伏器件的光电子半导体器件，且更具体地涉及布置在诸如光伏电池的光伏器件上的金属触点，以及涉及形成这样的金属触点的制造工艺。

在一个实施方式中，提供了一种布置在诸如光伏电池的光伏器件上的金属触点，且该金属触点包含布置在光伏电池的吸收层(absorber layer)上的钯锗合金层，及布置在钯锗合金层上的金属覆盖层。例如，覆盖层可包含布置在钯锗合金层上的粘附层和布置在粘附层上的导电层。在一些实施例中，钯锗合金层可具有约至约范围内的厚度，例如约至约粘附层可具有至少约范围内的厚度。导电层可具有至少约的厚度。

在另一个实施方式中，提供了一种在光伏器件上形成金属触点的方法，且该方法包括：在光伏电池的吸收层上沉积钯层，在钯层上沉积锗层，在锗层上沉积金属覆盖层，并且在退火工艺期间，将光伏电池加热到约20℃至约275℃范围内的温度。例如，沉积覆盖层可包括在锗层上沉积粘附层，并且在粘附层上沉积导电层。钯层和锗层形成布置在吸收层和粘附层之间钯锗合金。在一些实施例中，在退火工艺期间，可将光伏电池加热到约20℃至约175℃范围内的温度，持续约5分钟至约60分钟范围内的时间段，例如从约100℃至约150℃；或加热到约150℃至约275℃范围内的温度，并且持续至少约0.5分钟的时间段。

钯层可具有约至约范围内的厚度，并且在沉积工艺期间，可在约20℃至约200℃范围内的温度下沉积。锗层可具有约至约范围内的厚度，并且在沉积工艺期间，可在约20℃至约200℃范围内的温度下沉积。在一些实施例中，粘附层包含钛或钛合金，且具有至少约的厚度。在其他实施例中，导电层包含金或金合金，且具有至少约的厚度。在其他方面，光伏电池的吸收层通常包含n-型砷化镓材料，而金属触点层可沉积在光伏电池的背面。

附图简述

因此，可详细理解本发明的上述特征的方式，上文简要概述的本发明的更具体的描述可参照实施方式进行，一些实施方式在附图中示出。然而，应注意，附图仅示出本发明的典型实施方式，且因此不应被视为其范围的限制，因为本发明可允许其它同等有效的实施方式。

图1A-1B描绘了根据本文描述的一个实施方式的光伏单元的横截面视图；

图2描绘了根据本文描述的一些实施方式的双面光伏电池的横截面视图；

图3描绘了根据本文描述的其他实施方式的单面光伏电池的横截面视图；以及

图4A和4B描绘了根据本文描述的一些实施方式的金属触点的横截面视图。

详述

本发明大体涉及光伏器件和工艺，且更具体地涉及光伏电池、形成在光伏电池上的金属触点以及形成这样的光伏电池和金属触点的制造工艺。一些制造工艺包括外延生长薄膜型砷化镓材料，该薄膜型砷化镓材料通过外延层剥离(ELO)工艺被进一步处理。