[发明专利]用于光伏器件的吸收层及其制造方法

说明书

技术领域

本发明总体涉及光伏器件领域，更具体地，涉及用于光伏器件的吸收层及其制造方法。

背景技术

本发明总体涉及光伏器件，更具体地，涉及光伏器件和制造该光伏器件的方法。

光伏器件(也称作太阳能电池)吸收太阳光，并且将光能转换成电能。因此，不断地改进光伏器件及其制造方法以在具有更薄设计的情况下提供更高的转化效率。

薄膜太阳能电池是基于沉积在衬底上的光伏材料的一层或多层薄膜。光伏材料的膜厚介于若干纳米至数十微米的范围内。这种光伏材料的实例包括碲化镉(CdTe)、铜铟镓硒化物(CIGS)和非晶硅(α-Si)。这些材料用作光吸收件。光伏器件还可以包括诸如缓冲层、背面接触层和正面接触层的其他薄膜。

发明内容

为解决现有技术中的问题，本发明提供了一种光伏器件，包括：衬底；背面接触层，设置在所述衬底之上；以及吸收层，设置在所述背面接触层之上，其中，所述吸收层包括分别位于不同水平位置的至少两个区域，并且在所述吸收层的相应的深度处每个相应的区域分别具有不同的成分浓度分布。

在上述光伏器件中，其中，所述吸收层包括Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ₂化合物，所述Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ₂化合物包括Ⅰ族元素、Ⅲ族元素和Ⅵ族元素。

在上述光伏器件中，其中，所述吸收层包括Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ₂化合物，所述Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ₂化合物包括Ⅰ族元素、Ⅲ族元素和Ⅵ族元素；所述吸收层中的所述Ⅰ族元素是Cu；所述吸收层中的所述Ⅲ族元素选自由Al、Ga、In和Tl组成的组；以及所述吸收层中的所述Ⅵ族元素选自由S和Se组成的组。

在上述光伏器件中，其中，所述成分浓度分布是GGI比率，所述GGI比率限定为在所述吸收层的相应深度处的镓(Ga)与镓和铟(Ga+In)的总量的原子比率。

在上述光伏器件中，其中，所述成分浓度分布是GGI比率，所述GGI比率限定为在所述吸收层的相应深度处的镓(Ga)与镓和铟(Ga+In)的总量的原子；所述吸收层包括区域A和区域B，区域B是连续相，并且区域A是与所述吸收层垂直对准的分散相。

在上述光伏器件中，其中，所述成分浓度分布是GGI比率，所述GGI比率限定为在所述吸收层的相应深度处的镓(Ga)与镓和铟(Ga+In)的总量的原子；所述吸收层包括区域A和区域B，区域B是连续相，并且区域A是与所述吸收层垂直对准的分散相；各个所述区域A的形状选自由圆柱体和多边形柱体组成的组。

在上述光伏器件中，其中，所述成分浓度分布是GGI比率，所述GGI比率限定为在所述吸收层的相应深度处的镓(Ga)与镓和铟(Ga+In)的总量的原子；所述吸收层包括区域A和区域B，区域B是连续相，并且区域A是与所述吸收层垂直对准的分散相；所述区域B在所述吸收层中的第一深度处的GGI比率大于所述区域A在所述第一深度处的GGI比率。

在上述光伏器件中，其中，所述成分浓度分布是GGI比率，所述GGI比率限定为在所述吸收层的相应深度处的镓(Ga)与镓和铟(Ga+In)的总量的原子；所述吸收层包括区域A和区域B，区域B是连续相，并且区域A是与所述吸收层垂直对准的分散相；在从所述吸收层的顶面延伸至所述吸收层的底面的整个体积中，所述区域A的GGI比率在从0至0.6的范围内，并且所述区域B的GGI比率在从0.01至0.8的范围内。

在上述光伏器件中，进一步包括：缓冲层，设置在所述吸收层上方；以及正面透明层，设置在所述缓冲层上方。

根据本发明的另一个方面，提供了一种形成光伏器件的吸收层的方法，包括：在衬底之上形成金属前体层；在所述金属前体层之上放置掩模，所述掩模具有图案化结构，所述图案化结构限定了从所述掩模中穿透的多个孔；以及将含硒前体沉积到所述金属前体层上。

在上述方法中，其中，所述金属前体包括选自由Ⅰ族元素和Ⅲ族元素组成的组中的材料；所述吸收层中的所述Ⅰ族元素是Cu，以及所述吸收层中的所述Ⅲ族元素选自由Al、Ga、In和Tl组成的组。

在上述方法中，其中，位于所述掩模上的所述多个孔的每一个的形状均选自由圆形和多边形组成的组。

在上述方法中，其中，位于所述掩模上的所述多个孔的每一个的面积都在从1平方微米至1000平方微米的范围内；以及所述多个孔的两个邻近孔彼此之间的距离在从1微米至1000微米的范围内。