[发明专利]光生伏打装置

说明书

背景

本发明一般性涉及光生伏打装置。更具体地，本发明涉及包括硒的光生伏打装置。

薄膜太阳能电池或光生伏打(PV)装置通常包括多个在透明的基材（substrate）上布置的半导体层，其中一层用作窗口层，第二层用作吸收剂层。窗口层允许太阳辐射渗透至吸收剂层，其中光能转化为可用的电能。与吸收剂层组合，窗口层进一步发挥功能以形成异质结(p-n接合)。基于碲化镉/硫化镉(CdTe/CdS)异质结的光生伏打电池为薄膜太阳能电池的一个这样的实例，其中CdS作为窗口层发挥功能。

然而，薄膜太阳能电池可能具有低转化效率。因此，光生伏打装置领域主要关注之一为改进转化效率。窗口层吸收光可能是限制PV装置的转化效率的现象之一。此外，窗口层和吸收剂层(例如，CdS/CdTe)层之间的晶格失配可导致在界面处高缺陷密度，这可进一步导致较短的界面载体寿命。因此，期望保持窗口层尽可能薄，以帮助降低通过吸收的光学损失。然而，对于大多数薄膜PV装置，如果窗口层太薄，由于低断路电压(V_OC)和填充因子(FF)，可观察到性能损失。低断路电压和FF也可能是由于非优化的背接触。此外，导致提高的短路电流的一些改进同样也可对断路电压具有不利的影响。

因此，需要改进的薄膜光生伏打装置结构，特别是同时改进断路电流和电压二者的那些。

发明简述

包括本发明的实施方案以满足这些和其它需求。一种实施方案为光生伏打装置。所述光生伏打装置包括层堆叠；和在所述层堆叠上布置吸收剂层。所述吸收剂层包括镉、碲和硒。在所述吸收剂层上进一步布置半导体层，其中半导体层和吸收剂层之间的价带偏移小于约1.3电子伏特，和半导体层的带隙在约1.2电子伏特-约3.5电子伏特的范围内。

一种实施方案为光生伏打装置。所述光生伏打装置包括层堆叠和在所述层堆叠上布置包括CdSe_zTe_1-z的吸收剂层，其中"z"为在约0-约1范围的数。与吸收剂层直接接触布置半导体层，其中吸收剂层和半导体层之间的价带偏移小于约1.3电子伏特，和半导体层的带隙在约1.6电子伏特-约2.7电子伏特的范围内。

一种实施方案为光生伏打装置。所述光生伏打装置包括层堆叠和在所述层堆叠上布置包括硒的吸收剂层，其中横过所述吸收剂层的厚度，硒的浓度变化。与所述吸收剂层直接接触布置半导体层，其中吸收剂层和半导体层之间的价带偏移小于约0.45电子伏特，和半导体层的带隙在约1.6电子伏特-约2.7电子伏特的范围内。

附图

当参考附图阅读以下详细说明时，将更好地理解本发明的这些和其它特征、方面和优点，其中：

图1为根据本发明的一些实施方案的光生伏打装置的示意图。

图2为根据本发明的一些实施方案的光生伏打装置的示意图。

图3为根据本发明的一些实施方案的光生伏打装置的示意图。

图4为根据本发明的一些实施方案的光生伏打装置的示意图。

图5为根据本发明的一些实施方案的光生伏打装置的示意图。

图6为根据本发明的一些实施方案的光生伏打装置的示意图。

图7为根据本发明的一些实施方案的光生伏打装置的示意图。

图8为用于制备根据本发明的一些实施方案的光生伏打装置的方法步骤的示意图。

图9为针对根据本发明的一些实施方案的光生伏打装置，显示计算的增强因子（enhancementfactor）相对VBO和E_g的等值线。

详细说明

如以下详细讨论的，本发明的一些实施方案包括包括硒的光生伏打装置。

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