[发明专利]基于碲化镉的薄膜光伏器件的多层N型堆栈及其制造方法

说明书

技术领域

本文公开的发明主题一般涉及在光伏器件中使用的多层n型堆栈(stack)，连同它们的沉积方法。更具体地说，本文公开的发明主题涉及用于在碲化镉薄膜光伏器件中使用的、包含镉、硫和/或氧的组合的多层n型堆栈，连同它们的制造方法。

背景技术

基于碲化镉(CdTe)与硫化镉(CdS)配对作为光反应组件的薄膜光伏(PV)模块(也称为“太阳能面板”)正在获得业界的广泛接受和关注。CdTe是具有尤其适于将太阳能转换成电力的特性的半导体材料。例如，CdTe具有约1.45 eV的能量带隙，这使之与过往在太阳能电池单元应用中使用的较低带隙半导体材料(例如，对于硅约为1.1 eV)相比能够转换来自太阳光谱的更多能量。再有，与较低带隙材料相比，CdTe在较低或漫射光情况中转换辐射能量，并且因此与其他常规材料相比，在日内或多云情况中具有更长的有效转换时间。

n型层和p型层的结一般负责在CdTe PV模块暴露于光能(如太阳光)时产生电位和电流。确切地说，碲化镉(CdTe)层和硫化镉(CdS)形成p-n异质结，其中CdTe层作为p型层(即，电子接受层)和CdS层作为n型层(即，电子施主层)。光能产生自由载流子对，然后由p-n异质结将其分离以产生电流。

当使用在存在氧的情况下溅射的硫化镉层时，在此类模块中将见到更高性能。沉积过程中的这种氧与在硫化镉薄膜层中包含的氧相关，采用包含CdS、CdO、CdSO₃和CdSO₄的化合物的随机混合形式。但是，在此反应式溅射过程中无法控制沉积的层的准确化学计量。

因此，存在控制形成基于碲化镉的薄膜PV器件中使用的n型窗口层的镉、硫和氧的氧含量和化学计量的需要。

发明内容

在下文描述中将部分地阐述，或可以从该描述中显见或可以通过本发明的实践学习到本发明的多个方面和优点。

提供薄膜光伏器件，其一般包括玻璃上的透明传导氧化层、透明传导氧化层上的多层n型堆栈、以及多层n型堆栈上的碲化镉层。该多层n型堆栈一般包括第一层和第二层，其中第一层包含镉和硫，而第二层包含镉和氧。在某些实施例中，该多层n型堆栈可包括附加层(例如，第三层、第四层等)。

还一般提供用于制造这种薄膜光伏器件的方法。

参考下文描述和所附权利要求将更好地理解本发明的这些和其他特征、方面和优点。并入本说明书中并构成其一部分的附图说明了本发明的实施例，并且附图连同描述用于解释本发明原理。

附图说明

在本说明书中给出了本发明面向本领域普通技术人员的全面且使能性公开，包括其最佳模式，该说明书参考了附图，在附图中：

图1和图2示出包括具有两个层的多层n型堆栈的示范基于碲化镉的薄膜光伏器件；

图3至图8示出包括具有三个层的多层n型堆栈的示范基于碲化镉的薄膜光伏器件；

图9示出根据本发明的一个实施例的示范DC溅射室的截面图的大致示意图；以及

图10示出制造包括多层n型堆栈的基于碲化镉的薄膜光伏器件的示范方法的示意图。

在本说明书和附图中重复使用引用符号旨在表示相同或相似的特征或元件。

具体实施方式

现在将详细地参考本发明的实施例，附图中图示了其一个或多个示例。每个示例均是以解释本发明的方式提供，而非本发明的限制。实际上，本领域技术人员将显见到，在不背离本发明的范围或精神的前提下可以在本发明中进行多种修改和改变。例如，可以将作为一个实施例的一部分图示或描述的特征与另一个实施例结合使用来获得再一个实施例。因此，本发明应涵盖在所附权利要求及其等效物的范围内的此类修改和改变。

在本发明公开中，当将层描述为在另一个层或基板“上”或“上方”时，应理解为除非明确地与之相反陈述，否则这些层可能直接彼此接触或在这些层之间有另一个层或特征。因此，这些术语仅描述这些层彼此之间相对位置，而不一定表示“在其上”，因为在上方或下方的相对位置取决于器件对观察者的朝向。此外，虽然本发明不限于任何特定的膜厚度，但是描述光伏器件的任何膜层的术语“薄”一般是指该膜层具有小于约10微米(“微米”或“μm”)的厚度。