[发明专利]原位制造本征氧化锌层的方法及该方法制造的光伏器件

说明书

技术领域

本发明一般地涉及光伏器件，更具体地，涉及光伏器件和相关结构的制造工艺。

背景技术

光伏器件(也称为太阳能电池)吸收太阳光并将光能转换为电力。因此，光伏器件及制造方法涉及不断地发展以利用更薄的设计提供更高的转换效率。

薄膜太阳能电池基于一层或多层沉积在衬底上的光伏材料的薄膜。光伏材料的膜厚度在几纳米至几十微米的范围内。这种光伏材料的示例包括碲化镉(CdTe)、硒化铜铟镓(CIGS)以及非晶硅(α-Si)。这些材料用作光吸收剂。光伏器件可以进一步包括其他薄膜，诸如缓冲层、后接触层以及前接触层。诸如溅射、金属有机物化学汽相沉积(MOCVD)的沉积技术通常用于在中等或高真空条件下形成这种薄膜。由于与处理条件相关的高能级以及器件的薄膜厚度，在工艺过程中，可能会产生损伤和缺陷。

发明内容

为了解决现有技术中所存在的缺陷，根据本发明的一方面，提供了一种制造光伏器件的方法，包括：在衬底上方形成用于光子吸收的吸收层；在所述吸收层之上形成缓冲层，所述吸收层和所述缓冲层都是半导体；以及通过溶液中的水热反应在所述缓冲层之上形成本征氧化锌层，所述溶液包括含锌盐和碱性化学物质。

在该方法中，所述吸收层是包括铜、铟、镓和硒的半导体。

在该方法中，所述吸收层是CuIn_xGa_(1-x)Se₂，其中，x在0至1的范围内。

在该方法中，所述缓冲层是n型半导体材料。

在该方法中，所述缓冲层包括CdS或ZnS。

在该方法中，从由硝酸锌、乙酸锌、氯化锌、硫酸锌、它们的组合以及它们的水合物所组成的组中选择用于沉积所述本征氧化锌层的所述溶液中的所述含锌盐。

在该方法中，所述含锌盐是硝酸锌或乙酸锌。

在该方法中，从由氨、胺和酰胺所组成的组中选择用于沉积所述本征氧化锌层的所述溶液中的所述碱性化学物质。

在该方法中，所述溶液中的所述碱性化学物质是六亚甲基四胺。

在该方法中，通过所述溶液中的水热反应在所述缓冲层之上形成所述本征氧化锌层包括：将所述溶液加热到50℃至100℃的范围内的温度；以及在0.5小时至10小时的范围内的时间段内，将其上具有所述吸收层和所述缓冲层的所述衬底浸入所述溶液。

该方法进一步包括：在沉积所述本征氧化锌层之后用去离子水清洗所述光伏器件；以及加热所述光伏器件以蒸发残留的水。

在该方法中，所述本征氧化锌层直接形成在所述缓冲层上方，而没有在所述缓冲层上沉积用于本征氧化锌的任何晶种。

在该方法中，所述光伏器件中的所述本征氧化锌层的厚度小于140nm。

在该方法中，所述光伏器件中的所述本征氧化锌层的厚度在5nm至100nm的范围内。

根据本发明的另一方面，提供了一种制造光伏器件的方法，包括：形成包括CuIn_xGa_(1-x)Se₂的用于光子吸收的吸收层，其中，x在0至1的范围内；在所述吸收层之上形成包括CdS或ZnS的缓冲层；以及在50℃至100℃的范围内的温度下，通过包括含锌盐和碱性化学物质的溶液中的水热反应将本征氧化锌层直接形成在所述缓冲层上，其中，所述本征氧化锌层的厚度小于140nm。

在该方法中，所述含锌盐是硝酸锌或乙酸锌，并且所述碱性化学物质是六亚甲基四胺。

在该方法中，所述光伏器件中的所述本征氧化锌层的厚度在5nm至100nm的范围内。

根据本发明的又一方面，提供了一种光伏器件，包括：吸收层，位于衬底上方并用于光子吸收；缓冲层，设置在所述吸收层之上，所述吸收层和所述缓冲层都是半导体；以及本征氧化锌层，厚度小于140nm并设置在所述缓冲层之上。

在该光伏器件中：所述吸收层包括CuIn_xGa_(1-x)Se₂，其中，x在0至1的范围内；所述缓冲层包括CdS或ZnS；以及所述本征氧化锌层直接设置在所述缓冲层上。

在该光伏器件中，所述本征氧化锌层的厚度在50nm至90nm的范围内。

附图说明

当结合附图进行阅读时，根据下面详细的描述可以更好地理解本发明。应该强调的是，根据惯例，附图中的各种部件没有必要成比例。相反，为了清晰，各种部件的尺寸可以被任意增加或减少。在整个说明书和全部附图中，相同的参考标号用于指定相同的部件。