[发明专利]制造添加有钾的薄膜光电装置

说明书

技术领域

本发明涉及通过沉积薄膜制造的太阳能电池和/或光电装置，并且更具体来说涉及当形成光电装置的包含硫族化物半导体或ABC半导电化合物的层或层堆叠时添加碱金属。

背景技术

光伏装置通常被理解为光伏电池或光伏模块。光伏模块通常包括互连的光伏电池的阵列。

一个薄膜光伏或光电装置通常通过将材料层沉积到一个衬底上制造。一个薄膜光伏装置通常包括一个被层堆叠(包括导电层堆叠)涂布的衬底、至少一个吸收层、任选地至少一个缓冲层以及至少一个透明导电层堆叠。

本发明涉及光伏装置，这些装置包括一个吸收层，该吸收层通常基于一种ABC硫族化物材料，诸如一种ABC₂黄铜矿材料，其中A表示如由国际纯粹与应用化学联合会(International Union of Pure and Applied Chemistry)定义的化学元素周期表的第11族中的元素(包括Cu或Ag)，B表示该周期表的第13族中的元素(包括In、Ga或Al)，并且C表示该周期表的第16族中的元素(包括S、Se或Te)。ABC₂材料的一个实例是Cu(In,Ga)Se₂半导体，也称为CIGS。本发明还涉及普通三元ABC组合物(诸如铜-铟-硒化物或铜-镓-硒化物)的变体，呈四元、五元或多元材料形式，诸如铜-(铟，镓)-(硒，硫)、铜-(铟，铝)-硒、铜-(铟，铝)-(硒，硫)、铜-(锌，锡)-硒、铜-(锌，锡)-(硒，硫)、(银，铜)-(铟，镓)-硒、或(银，铜)-(铟，镓)-(硒，硫)的化合物。

薄膜ABC或ABC₂光伏装置的光伏吸收层可以使用多种方法制造，这些方法诸如化学气相沉积(CVD)、物理气相沉积(PVD)、喷涂、烧结、溅射、印刷、离子束或电镀。最常见的方法是基于气相沉积或在一个真空腔室内通常使用多个蒸发源的共蒸发。历史上来源于使用钠钙玻璃衬底的碱材料扩散，添加碱金属以增加薄膜ABC₂光伏装置的效率的效应已经描述于许多现有技术中(鲁德曼D.(Rudmann,D.)(2004)钠对Cu(In,Ga)Se₂薄膜和太阳能电池的生长和特性的影响(Effects of sodium on growth and properties of Cu(In,Ga)Se₂thin films and solar cells),博士论文(Doctoral dissertation),瑞士联邦理工学院(Swiss Federal Institute of Technology).2012-09-17从<URL:http://e-collection.ethbib.ethz.ch/eserv/eth:27376/eth-27376-02.pdf>检索)。