[发明专利]缓冲层形成

说明书

要求优先权

本申请要求于2010年7月23日提交的序列号为61/367,121的临时美国专利申请的优先权，因此通过引用将上述申请并入本文。

技术领域

本发明涉及利用气相传输沉积工艺来制造光伏器件。

背景技术

制造光伏器件可以包括沉积半导体层。一些可用的沉积技术(例如，溅射、蒸发)是视线沉积。因此，这些沉积技术对于粗糙表面的保形涂层可能有问题。

附图说明

图1是沉积系统的示意图。

图2是沿图1中的线2-2的方向穿过系统的分配器截取的局部断开剖视图。

图3是沿图2中的线3-3的方向截取的穿过分配器的剖视图。

图4是沿图2的线4-4的方向截取的底平面图，以示出系统的罩的尺寸变化的狭缝开口。

图5是材料供给的示图。

图6是材料供给的示图。

图7是二级沉积系统的示意图。

图8是示出形成缓冲层的工艺中的步骤的流程图。

图9是具有多个半导体层的光伏器件的示意图。

具体实施方式

光伏器件可以包括形成在基底(或超基底)上的多个层。例如，光伏器件可以包括以堆叠方式形成在基底上的导电层、半导体吸收层、缓冲层、半导体窗口层和透明导电氧化物(TCO)层。每个层可以继而包括多于一个的层或膜。例如，半导体窗口层和半导体吸收层一起可以视为半导体层。半导体吸收层可以包括铜-铟-镓-(二)硒化物(CIGS)。半导体层可以包括在TCO层上创建(例如，形成或沉积)的第一膜和在第一膜上创建的第二膜。另外，每个层可以覆盖器件的全部或一部分，和/或可以覆盖层下方的层或基底的全部或一部分。例如，“层”可以指与表面的全部或一部分接触的任何量的材料。

制造光伏器件可以包括沉积半导体层。例如，在制造基于CIGS的光伏(PV)器件中，可以通过化学浴沉积(CBD)来沉积缓冲层。可以通过各种手段来沉积In₂S₃、ZnS或ZnSe的层。然而，一些可用的沉积技术(例如，溅射、蒸发)是视线沉积。因此，这些沉积技术对于粗糙表面的保形涂层可能有问题。开发出气相传输沉积工艺和相关的沉积系统来实现较好的结果。

本发明致力于沉积诸如In₂S₃的半导体层的新颖构思以及可制造性的多个方面，以用于可包括但不限于CIGS器件的多种应用。不是通过其组成元素In和S的蒸发或直接从化合物蒸发到基底上来沉积化合物层，而是开发出气相传输辅助生长工艺。

In₂S₃在1050℃下熔化，并在更低的温度下升华到In₂S和S₂的蒸气。此时，所得到的蒸发的纯In₂S₃膜产生大约2.0-2.2eV的光学带隙。对于在PV器件中使用，较大的带隙是优选的，以提高器件产生的光电流。控制氧的添加可以将直接光学带隙拓宽到In₂O₃的潜在光学带隙(3.6eV)。

在气相传输沉积(VTD)工艺中使用氧稀释的传输气体可以允许升华的In₂S₃蒸气部分氧化并传输到加热的基底以进行随后的膜生长。通过在In-硫属化物材料系统中实施组合物和相关的带隙改变并将它们作为缓冲层在CIGS器件中应用，可以在从In₂Se₃到In₂O₃-即In₂(O，S，Se)₃的完全带隙范围内制造膜。然而，由于硫属化物置换的趋势/相应的硫属化物的稳定性，所以优选的是以In₂Se₃开始，并促进生长膜在反应模式下而不是在传输气体中与S蒸气和O₂反应。

在一些实施例中，用于CIGS器件中的缓冲层的VTD的其它实施是形成ZnS、ZnSe、ZnO和Zn(O，S，Se)。ZnS的升华温度是大约1180℃，而ZnSe升华已经被报道在850-1200℃的范围内。可以采用上面在基于In的硫属化物缓冲膜的情况下已描述的相同方法，通过VTD来制备Zn(O，S，Se)层，从而产生2.67eV至3.7eV的可调带隙范围。