[发明专利]在薄膜光伏装置中具有Te富集控制的背接触浆

说明书

优先权信息

本申请要求2012年8月31日提交的题为“BackContactPastewithTeEnrichmentControlinThinFilmPhotovoltaicDevices(在薄膜光伏装置中具有Te富集控制的背接触浆)”的美国专利申请序列号13/600,940的优先权，其通过引用结合到本文中。

发明领域

本文公开的主题一般性涉及包括导电浆作为薄膜光伏装置的背接触或背接触的一部分的光伏装置。

发明背景

基于碲化镉(CdTe)与硫化镉(CdS)配对作为光-反应性组分的薄膜光伏(PV)模块(也称为太阳板)在工业中正得到广泛的接受和关注。CdTe为具有特别适用于将太阳能转化为电的特性的半导体材料。例如，CdTe的能量带隙为约1.45eV，与历史上用于太阳能电池应用的较低带隙半导体材料(例如，约1.1eV，对于硅)相比，使得CdTe能够潜在地转化更多来自太阳光谱的能量。当将CdTePV模块暴露于光能(例如日光)时，n-型层和p-型吸收体层的结通常引起电位和电流的产生。具体地，碲化镉(CdTe)层和硫化镉(CdS)形成p-n异质结，其中CdTe层用作p-型吸收体层(即，正电子接受层)，而CdS层用作n-型层(即，负电子供给层)。

通常在窗玻璃和形成结的层之间使用透明的导电氧化物(TCO)层。该TCO层在装置的一侧上提供前面电接触，并且用于收集和携带通过电池产生的电荷。相反地，在形成结的层的相对侧上提供背接触层，并且用作电池的相对接触。该背接触层与p-型吸收体层(例如在CdTePV装置中的碲化镉层)相邻。

由于CdTe的高功函，常规的金属背接触通常认为是不合适的。相反，石墨浆(未掺杂的或掺杂有例如铜或汞)广泛用作CdTePV电池的背接触。然而，这些石墨-浆背接触倾向于随着时间显著劣化，如经由加速寿命测试可显示的。该劣化通常自身显示为随着时间而降低填充因子(FF)和/或开路电压(V_OC)。填充因子劣化通常通过随着时间降低分流电阻(R_sh)和/或提高串联电阻(R_OC)来驱动。在长期基础上，背接触电极的劣化不期望地导致太阳能电池效率劣化。

对由铜制备并且使用导电浆完成的CdTe背接触长期以来的理解是，这样的背接触需要具有一些碲富集属性/机制，以形成良好的欧姆背接触，作为铜步骤(其为单独的蚀刻过程，通过直接沉积富含Te的层)的一部分，或者作为在导电浆固化期间形成的副产物的结果。在施用背接触之前，由于使用单独的蚀刻或沉积富含Te的层需要另外的工艺步骤，期望使用其中在处理期间背接触步骤产生富含Te的层的方法。

其中通过作为导电浆固化的副产物产生的酸发生碲富集的方法已在开始时有效实现良好的欧姆背接触，但是该过程通常不受控。怀疑用于产生酸(在石墨浆的固化期间)的材料在整个电池寿命期间继续产生酸，这导致最后电池的劣化。大部分该劣化可归因于在导电浆固化期间产生的酸变得在CdTe表面被捕集。当将电流和/或热量施用于模块时，随着时间可能产生更多的酸。因此，碲层生长超过其理想厚度，结果是，串联电阻提高，电压下降，并且最终性能劣化。劣化的第二个可能的机理是失去石墨浆与CdTe层和/或金属背接触的粘着。

因此，期望提供一种用于CdTePV电池的背接触电极，在PV电池的寿命期间呈现较少劣化和/或更好的粘着。进一步期望提供一种用于形成改进的背接触电极的经济方法，以促进CdTePV电池商业化。

发明概述

本发明的各方面和优点在以下描述中部分陈述，或者可由描述显而易见，或者可通过本发明的实践学习。

总体上提供了用于在薄膜光伏装置上形成背接触的方法。在一个实施方案中，所述方法包括在由p-n结的p-型吸收体层(碲化镉)限定的表面上施用导电浆；和，固化所述导电浆，以在表面上形成导电涂层，使得在固化期间，来自导电浆的酸反应以使表面富集碲，但是在固化期间酸基本被消耗和/或从浆释放。总的来说，导电浆包含导电材料、粘合剂(例如，设置用于在固化后形成聚合粘合剂的聚合粘合剂和/或单体系统)和任选的溶剂系统。

还总体上提供了薄膜光伏装置，例如具有基本不含酸的导电涂层的那些。

参考以下描述和所附权利要求，本发明的这些和其它特征、方面和优点将变得更好理解。结合到并且构成本说明书的一部分的附图连同描述一起说明本发明的实施方案，并且用于解释本发明的原理。

附图简述