化合物吸收件的光伏器件制造方法
【技术领域】
[0001]本发明通常涉及光伏器件，更具体地涉及一种制造包括用1-1I1-VI2化合物作为吸收件的光伏器件的方法，和最终生成的光伏器件。
【背景技术】
[0002]光伏器件(也称为太阳能电池)吸收阳光并且将光能转化为电能。因此，光伏器件及其制造方法正持续地发展以在更薄的设计下提供更高转换效率。
[0003]薄膜太阳能电池基于沉积在衬底上的一层或多层薄膜光伏材料。光伏材料的膜厚介于几纳米到数十微米的范围内。这样的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。光伏器件可以进一步包括其他薄膜，如缓冲层、背面接触层、和正面接触层。
【发明内容】
[0004]为解决现有技术中的问题，本发明提供了一种用于形成光伏器件的吸收层的方法，包括:在衬底的之上形成金属前体层；将含硫前体沉积到所述金属前体层上；以及在沉积所述含硫前体的步骤之后，将含硒前体沉积到所述金属前体层上。
[0005]在上述方法中，其中，所述金属前体层包括选自由第I族元素、第III族元素、它们的合金或任意组合所组成的组中的材料。
[0006]在上述方法中，其中，所述金属前体层包括选自由第I族元素、第III族元素、它们的合金或任意组合所组成的组中的材料；所述第I族元素选自由Cu和Ag组成的组。
[0007]在上述方法中，其中，所述金属前体层包括选自由第I族元素、第III族元素、它们的合金或任意组合所组成的组中的材料；所述第III族元素选自由Al、Ga、In和Tl组成的组。
[0008]在上述方法中，其中，所述金属前体层包括选自由第I族元素、第III族元素、它们的合金或任意组合所组成的组中的材料；所述金属前体层还包括硒(Se)。
[0009]在上述方法中，其中，在将所述含硫前体沉积到所述金属前体层上的步骤中:所述含硫前体包括硫化氢或硫元素蒸汽；以及在介于300°C至550°C范围内的第一温度下沉积所述含硫前体。
[0010]在上述方法中，其中，在低于沉积所述含硫前体的第一温度的至少一个温度下，将含硒前体沉积到所述金属前体层上。
[0011 ] 在上述方法中，其中，在低于沉积所述含硫前体的第一温度的至少一个温度下，将含硒前体沉积到所述金属前体层上；将含硒前体沉积到所述金属前体层上的步骤包括:在第二温度下沉积所述含硒前体；以及在不同于所述第二温度的第三温度下沉积所述含硒前体。
[0012]在上述方法中，其中，在低于沉积所述含硫前体的第一温度的至少一个温度下，将含硒前体沉积到所述金属前体层上；将含硒前体沉积到所述金属前体层上的步骤包括:在第二温度下沉积所述含硒前体；以及在不同于所述第二温度的第三温度下沉积所述含硒前体；所述含硒前体包括硒化氢或硒元素蒸汽；所述第二温度介于25°C至350°C的范围内；以及所述第三温度介于400°C至600°C的范围内。
[0013]在上述方法中，还包括:在将所述含硒前体沉积到所述金属前体层上的步骤之后，在惰性气体中退火所述光伏器件。
[0014]在上述方法中，还包括:在将所述含硒前体沉积到所述金属前体层上的步骤之后，在惰性气体中退火所述光伏器件；在介于500°C至800°C范围内的温度下，在包括氮气或氩气的惰性气体中实施退火。
[0015]根据本发明的另一个方面，提供了一种用于制造光伏器件的方法，包括:在衬底之上形成背面接触层；以及在所述衬底之上形成包括吸收材料的吸收层，其中，形成所述吸收层的步骤包括:在衬底之上形成金属前体层；将含硫前体沉积到所述金属前体层上；以及在沉积所述含硫前体的步骤之后，将含硒前体沉积到所述金属前体层上。
[0016]在上述方法中，其中，将所述含硒前体沉积到所述金属前体层上的步骤包括:在第二温度下沉积所述含硒前体；以及在不同于所述第二温度的第三温度下沉积所述含硒前体。
[0017]在上述方法中，其中，将所述含硒前体沉积到所述金属前体层上的步骤包括:在第二温度下沉积所述含硒前体；以及在不同于所述第二温度的第三温度下沉积所述含硒前体；所述第二温度低于所述第一温度，并且所述第二温度低于所述第三温度。
[0018]在上述方法中，其中，将所述含硒前体沉积到所述金属前体层上的步骤包括:在第二温度下沉积所述含硒前体；以及在不同于所述第二温度的第三温度下沉积所述含硒前体；所述第一温度介于300°C至550°C的范围内；所述第二温度介于25°C至350°C的范围内；以及所述第三温度介于400°C至600°C的范围内。
[0019]在上述方法中，其中，在所述衬底之上形成吸收材料的步骤还包括:在将所述含硒前体沉积到所述金属前体层上的步骤之后，在惰性气体中退火所述光伏器件。
[0020]在上述方法中，其中，在所述衬底之上形成吸收材料的步骤还包括:在将所述含硒前体沉积到所述金属前体层上的步骤之后，在惰性气体中退火所述光伏器件；在介于500V至800°C范围内的温度下，在包括氮气或氩气的惰性气体中实施退火。
[0021]根据本发明的又一个方面，提供了一种光伏器件，包括:衬底；背面接触层，设置在所述衬底的上方；以及吸收层，包括设置在所述背面接触层之上的吸收材料，其中，所述吸收层的底面基本不包括硫，并且所述吸收层的上表面上的硫与硒和硫的总量的原子比例介于0.1至1.0的范围内。
[0022]在上述光伏器件中，其中，所述吸收层包括Ga，并且所述上表面的Ga与所述底面的Ga的比例介于25%至100%的范围内。
[0023]在上述光伏器件中，还包括:缓冲层，设置在所述吸收层的上方；以及正面透明层，设置在所述缓冲层的上方。
【附图说明】
[0024]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，根据标准实践，附图的各种部件无需按比例绘制。相反，为了说明的目的，各种部件的尺寸可以任意增加或减少。在整篇说明书和全部附图中，相同的参考数字表示相同的部件。
[0025]图1A和图1B是根据一些实施例的在制造过程中的示例性光伏器件的一部分的截面图。
[0026]图2A是根据一些实施例的示出了制造示例性光伏器件的方法的流程图。
[0027]图2B是根据一些实施例的示出了形成示例性光伏器件的吸收层的方法的流程图。
[0028]图3示出了在一个实施例中包括硒化和随后的硫化的形成吸收层的工艺。
[0029]图4A和图4B示出了在使用图3中的工艺之后的分布于吸收层中的硫和第III族原子的最终分布图。
[0030]图5示出了根据一些实施例的用于形成具有合适的原子分布的吸收层的工艺。
[0031]图6A和图6B示出了在使用图5中的工艺之后的分布于吸收层中的硫和第III族原子的最终分布图。
【具体实施方式】
[0032]对于示例性实施例的描述旨在结合附图进行阅读，附图被认为是整个书面描述的一部分。应该理解，在说明中的相对关系术语，诸如，“下面的”、“上面的”、“水平的”、“垂直的”、“在…上面”、“在…下面”、“向上的”、“向下的”、“顶部”和“底部”以及其派生词(例如，“水平的” “向下地”、“向上地”等)应该解释为指的是随后所描述的或在论述过程中视图所示出的方向。这些相对关系术语旨在更容易地描述，并不要求装置按此特定的方向装配或操作。除非另有说明，否则这些涉及了连接、耦合等的术语(诸如“连接的”和“互连的”)指的是彼此直接固定或附接或通过中间结构间接地固定或附接的结构之间的关系，以及两者可以移动或不可以移动的连接或关系。
[0033]在薄膜光伏器件中，背面接触层沉积在