光伏器件和制造其的方法
【专利摘要】公开了光伏器件和制造其的方法。用于制造光伏器件的方法，所述方法包括在第一单晶基板上形成二维材料。在所述第一单晶基板之上生长包括Cu-Zn-Sn-S(Se)(CZTSSe)的单晶吸收体层。由所述二维材料剥离所述单晶吸收体层。将所述单晶吸收体层转移至第二基板，并且将所述单晶吸收体层放置于在第二基板上形成的导电层上。在所述单晶吸收体层上形成另外的层以完成所述光伏器件。
【专利说明】
光伏器件和制造其的方法
技术领域
[0001]本发明涉及光伏器件，并且更特别地涉及使用包含单晶硫属化合物(例如，Cu-Zn-Sn-S/Se(CZTSSe))的吸收体层的器件和形成方法。
【背景技术】
[0002]Cu-1n-Ga-S/Se (CIGSSe)技术提供具有非常高光电转换效率(PCE ,powerconvers1n efficiency)(例如，约20% )的高性能太阳能电池。CIGSSe太阳能电池相对于带隙具有非常大的开路电压(Voc)以及没有已知的界面复合(interface recombinat1n)问题。不幸地，例如，对于稀有元素(例如铟)的依赖限制了该技术的非常大规模展开(largescale deployment)。
[0003]Cu-Zn-Sn-S/Se(CZTSSe)是由全部为地球丰富的元素组成的新兴的薄膜太阳能电池技术。虽然在CZTSSe太阳能电池(特别是使用基于肼的溶液处理的CZTSSe太阳能电池)的开发中已经取得进展，但是仅实现了大约12.6 %的PCE。
[0004]此外，CZTSSe太阳能电池中还存在多个主要限制。例如，可能经历低Voc，其怀疑是由于以下原因引起:高的缓冲-吸收体界面复合、高的本体缺陷态(bulk defect state)、在本体中存在带尾态(tail state)，和在本体中或在界面处的可能的费米能级钉扎效应(Fermi level pinning)。此外，CZTSSe还遭受低的占空系数(FF)，其主要是由于跨越器件的势皇形成或来自各层的较高的串联电阻和低Voc。
【发明内容】
[0005]用于制造光伏器件的方法包括在第一单晶基板上形成二维材料;在第一单晶基板上面生长包括Cu-Zn-Sn-S(Se)(CZTSSe)的单晶吸收体层；由所述二维材料剥离所述单晶吸收体层;将所述单晶吸收体层转移至第二基板并且将所述单晶吸收体层放置于第二基板上形成的导电层上;并且在所述单晶吸收体层上形成另外的层以完成所述光伏器件。
[0006]用于制造光伏器件的另一方法包括在单晶SiC基板上形成石墨烯的单片层;在单晶SiC基板上面生长包括Cu-Zn-Sn-S(Se) (CZTSSe)的单晶吸收体层；由石墨烯剥离单晶吸收体层;将单晶吸收体层转移至玻璃基板并且将所述单晶吸收体层放置在形成于玻璃基板上的导电层上;在吸收体层上形成缓冲层;和在缓冲层上面形成透明导体。
[0007]光伏器件包括在第一基板上形成的第一接触层。将包括Cu-Zn-Sn-S(Se) (CZTSSe)的单晶吸收体层直接放置在第一接触层上。缓冲层与所述单晶吸收体层相接触地形成。在缓冲层上面形成透明导电接触层。
[0008]由以下将与附图一起阅读的本发明的说明性实施方案的详细描述，这些和其它特征和优点将变得清晰。
【附图说明】
[0009]本公开将参照下图在优选实施方案的下列描述中提供细节，其中:
[0010]图1为根据本发明原理具有单晶CZTSSe吸收体层的光伏器件的剖视图；
[0011]图2为根据本发明原理在单晶基板上形成的二维材料的剖视图；
[0012]图3为图2的基板的剖视图，该基板根据本发明原理具有在单晶基板之上的二维材料上面生长的单晶CZTSSe吸收体层；
[0013]图4为图3的基板的剖视图，该基板具有根据本发明原理从下面的基板剥离的单晶CZTSSe吸收体层；
[0014]图5为图4的基板的剖视图，该基板根据本发明原理具有转移至在玻璃基板上的导电层的单晶CZTSSe吸收体层；
[0015]图6示出了两种材料(石墨烯和Mo)上的CZTSSe的X射线衍射数据以证明本发明原理，其以强度(任意单位)对2Θ绘图，其中Θ为衍射角;和
[0016]图7为示出根据说明性实施方案用于形成具有单晶吸收体层的光伏器件的方法的方框/流程图。
【具体实施方式】
[0017]根据本发明原理，提供了(:112(211，511)(5，56)4(02了556)光伏器件，该器件包括CZTSSe的地球丰富的组成元素的优点，并且可提供高性能和较高开路电压。所述CZTSSe作为单晶来生长并且转移至基板上，其可在光伏器件(如例如，太阳能电池)中用作吸收体层。
[0018]常规的CZTSSe器件是在用Mo涂布的基板上形成的。所述CZTSSe和Mo之间无外延关系，使得形成多晶CZTSSe。多晶CZTSSe包括可导致复合中心的晶界和降低CZTSSe器件性能的关闭路径(shut path)。
[0019]与具有相同的总吸收体厚度的基线CZTSSe器件相比，单晶CZTSSe器件可提供较高的光电转换效率。所述单CZTSSe器件为薄膜硫属化物太阳能电池的大规模展开提供性能-材料成本优化。
[°02°]应理解，将关于具有基板和光伏堆的给定说明性架构(architecture)描述本发明；然而，其它架构、结构、基板、材料和过程特征和步骤可在本发明的范围内变化。
[0021]也应理解，当将元件(例如层、区域或基板)称作在其它元件“上”或“上面”时，其可直接地在所述其它元件上或也可存在中间元件。相反，当将元件称作“直接地在其它元件上”或“直接地在其它元件上面”时，则不存在中间元件。还应理解，当将元件称作“连接”或“親联”至其它元件时，其可直接地连接或耦联至其它元件或可存在中间元件。相反，当将元件称作“直接地连接”或“直接地耦联”至其它元件时，则不存在中间元件。
[0022]可创建光伏器件的设计用于集成电路的集成或可与在印刷电路板上的组件相结合。可将所述电路/板体现为图形化的计算机编程语言，并且将其存储在计算机存储媒介(例如光盘、带、物理硬盘、或例如在存储访问网络中的虚拟硬盘)中。如果设计者不制造芯片或用于制造芯片的光刻掩模或光伏器件，设计者可通过物理方式(例如，通过提供存储所述设计的存储媒介的拷贝)或以电子方式(例如，通过互联网)将所得设计直接地或间接地传输至这样的实体。然后将所述存储的设计转换成用于光刻掩模制造的合适的格式(例如，GDSII)，其典型地包括所讨论的有待在晶片上形成的芯片设计的多个拷贝。应用所述光刻掩模以定义有待蚀刻或其它加工的晶片(和/或其上的层)的区域。
[0023]本文描述的方法可用于光伏器件和/或具有光伏器件的集成电路芯片的制造。可通过制造者以未加工晶片形式(即，作为具有多个未封装的器件/芯片的单晶片)作为裸芯片(bare die)、或以封装的形式分配所得的器件/芯片。在后一种情况下，将器件/芯片放在单个芯片封装(例如塑料载体，其具有导线贴附至主板或其它较高水平的载体)之中或放在多个芯片封装(例如具有表面互连或埋入互连之一或二者的陶瓷载体)中。在任何情况下，然后将器件/芯片与其它芯片、分立的电路元件、和/或其它信号处理器件集成作为(a)中间产品(例如主板)的一部分，或作为(b)终端产品的一部分。所述终端产品可为包括集成电路芯片的任何产品，范围包括玩具、能量收集器、太阳能器件和其它应用(包括具有显示器、键盘或其它输入器件、和中央处理器的计算机产品或设备)。本文所描述的光伏器件对于用来为电子设备、家庭、建筑物、机动车等提供能量的太阳能电池或面板是特别有用的。
[0024]还应该理解，将就列出的元素描述材料化合物，例如，Cu-Zn-Sn-S(Se) (CZTSSe)。本文中所描述的化合物可包括在化合物内的不同比例的元素，例如，CutxZru+ySr^ShzSez)4+q，其中1;-1 I等。此夕卜，在化合物中可包括其它元素(如例如掺杂剂)，并且依然根据本发明原理起作用。在本文中具有另外的元素的化合物将称作合金(掺杂物，alloys)。
[0025]本发明实施方案可为光伏器件或电路的一部分，并且本文中描述的电路可为用于集成电路芯片、太阳能电池、光敏器件等的设计的一部分。所述光伏器件可为在长度和/或宽度上是英尺或米等级的大尺寸器件、或可为用于计算器、太阳能供电灯等的小尺寸器件。
[0026]还将理解，本发明可运用在具有转移至相同的基板或层的多层单晶吸收体层的串联(多结)结构中。其它的架构、结构、基板材料和加工特征和步骤可在本发明的范围内变化。所述串联结构可包括一个或多个堆叠的电池。
[0027]在说明书中所指的本发明原理的“一个实施方案”或“实施方案”，以及其的其它变型，意为结合相关实施方案描述的具体的特征、结构、特性，等等包括在本发明原理的至少一个实施方案中。因此，贯穿说明书在各个位置出现的短语“在一个实施方案中”或“在实施方案中”以及任何其它变型不必要都指相同的实施方案。
[0028]将理解，使用任何下列的、“和/或”、和“至少之一”，例如在“A/B”、“A和/或B”和“A和B至少之一”的情况下，意为包括仅第一个列出的选项(A)的选择、或仅第二个列出的选项(B)的选择、或二个选项(A和B)的选择。作为进一步的实例，在“A、B、和/或C”和“A、B、和C的至少之一”的情况下，这样的短语意为包括仅第一个列出的选项(A)的选择、或仅第二个列出的选项(B)的选择、或仅第三个列出的选项(C)的选择、或仅第一个和第二个列出的选项(A和B)的选择、或仅第一个和第三个列出的选项(A和C)的选择、或仅第二个和第三个列出的选项(B和C)的选择、或全部三个选项(A和B和C)的选择。正如本领域和相关领域技术人员容易明晰，这可扩展到列出的许多项目。
[0029]现在参照附图，其中相似的标号代表相同或类似的元件并且源于图1，根据一个实施方案说明性地描绘了例示的光伏结构10。所述光伏结构10可运用在太阳能电池、光传感器、光敏器件或其它光伏应用中。所述结构10包括基板12。所述基板12可包括玻璃或其它廉价的基板，例如金属、塑料或其它合适用于光伏器件的材料(例如，石英、硅等)。在所述基板12上形成导电层14。所述导电层14可包括钼，但可采用其它的高功函材料(例如，Pt、Au等)。所述层14提供金属接触体(contact)。
[0030]吸收体层包括单晶CZTSSe层16。所述层16包括含Cu-Zn-Sn的硫属化合物，其具有下式的锌黄锡矿结构:Cu2—xZm+ySnUi—zSez)4+q，其中l;0<y< 1;0<ζ< 1;-1(在下文中CZTSSe)。层16形成吸收体层，其优选地包括单晶(单晶的)结构。在特别有用的实施方案中，含Cu-Zn-Sn的硫属化合物包括Cu2ZnSn(S1Se)4o在一个实施方案中，所述CZTSSe膜或层16具有约0.2-4.0微米和更优选地约2微米的厚度。层16可远程生长并且可将其转移放置在用导电材料14 (例如Mo)涂布的基板12上。
[0031]在一个说明性的实施方案中，层16包括提供约1-1.5eV的带隙(Eg)的CZTS(或其中一些36代替了3的02了3)。尽管在02了3中的主要元素为01、211、311、3、36，提及02了336或含01-Zn-Sn的硫属化合物材料时也包括如下组成，其任选地包含替代一些或全部Sn的Ge并且包含替代一些或全部Zn的Fe，并且其还可包含其它掺杂剂，包括Sb、B1、Na、K、L1、Ca等。
[0032]CZTSSe具有很多益处。其成本低并且环保无害，使用天然丰富的材料制造。CZTSSe提供良好的光学性质并且取决于Se代替S的程度而具有大约1-1.5eV的带隙能量，以及具有14CnT1的等级的大的吸收系数。减小对于稀有的铟金属(也通过最快速增长的工业之一一一薄膜显示器而大量消耗)的依赖打开几乎无限的材料供应的可能性。
[0033]在层16上形成或生长缓冲层21。缓冲层21可包括多层，例如，层18、20。在一个实施方案中，缓冲层21可包括例如，来自IV、II1-V、I1-VI或1-1I1-VI2族的半导体材料18。半导体材料18可包括例如，6&48、01-111-63-5、56((:16556)、0(?^、0(15、66等。半导体材料18和层16可作为单晶结构来形成，尽管半导体材料18可包括多晶和甚至非晶态材料。
[0034]在一个实施方案中，CIGSSe用于层18并且具有CuInxGa(1—x)Se2的化学式，其中X的值可从1(纯的铜铟砸化物)-0(纯的铜镓砸化物)变化。CIGSSe是四面体键合的半导体，具有黄铜矿晶体结构，并且带隙随X从约1.0eV(对于铜铟砸)至约1.7eV(对于铜镓砸化物)连续变化。由于使用该材料而提供的开路电压(Vo c)相对于带隙(Eg)(例如，Eg/q-Voc?0.5V)非常高，所以CIGSSe层18提供了高性能，并且没有已知的界面复合问题。在特别有用的实施方案中，层18包括CdS。
[0035]缓冲层21可包括第二半导体材料20。例如，如果层18包括CdS，则层20可包括In2S3。所述缓冲层21与层16形成高品质结。所述缓冲层21可包括取决于层18的材料的其它材料。所述缓冲层21可包括，例如CdTe、ZnS、Ζη(0，S)、In2S3、ZnO等。
[0036]在一些实施方案中，所述层21可包括约0.05-约2.0微米的厚度并且所述CZTSSe层16可包括约0.2-约2.0微米的厚度。但预计有其它的厚度和组合。
[0037]在缓冲层21上面形成透明导电层22。所述透明导电层22可包括透明导电氧化物(TCO)，如例如，氧化铟锡(ITO)、铝掺杂的氧化锌(AZO)、硼掺杂的氧化锌(BZO)或其它TCO材料或这些或其它材料的组合。所述透明导电层22可包括一个或多个层24、26。一个或多个层24、26可包括不同的材料，例如，层26可包括ΙΤ0，而层24可包括ZnO。透明导电层22可包括约10nm-约1-5微米的厚度。层26可形成光伏器件10的接触体。层24可包括缓冲层以调节层21和层26之间的带隙差。
[0038]可在透明导电层22上形成金属接触体(未示出)以进一步提高透明导电层22的导电性质。所述金属接触体可包括N1、Al、Mo、Ag、Au、或任何其它合适的金属或合金。因为金属接触体24在器件10的前方光接收侧，应该优化它们的尺寸以将遮蔽损失(shadowing loss)和电阻损失最小化。
[0039]根据本发明的原理，使用用于层16的单晶制造光伏器件10。在特别有用的实施方案中，生长所述单晶并且使用转移工艺将其转移至所得基板上。
[0040]参照图2，单晶基板42可包括S1、Ge、SiC、GaAs等或其合金。在特别有用的实施方案中，所述基板42包括SiC。在基板42上形成二维材料44。
[0041 ]层44的二维(2D)材料包括在二维中的强键和在第三维中的弱键。2D材料可包括垂直于层的弱范德华力(弱垂直键合)使得材料容易地沿着原子层或分层(薄片，strata)(例如，在2D方向上的强度)分离。可将这样的2D材料用作中间层以便于随后生长的半导体膜的层转移。
[0042]虽然任何基板均可用作基础基板42，但基础基板42应该能够为单晶沉积或形成(例如，单晶或单片石墨烯沉积)提供种子位置。可将层44的2D材料沉积(外延生长)在基板42上。所述层44可包括石墨稀、或其它2D材料，如例如，MoS2或WS2、氮化硼、云母、二硫属化物和络合氧化物(complex oxide)。
[0043]在一个特别有用的实施方案中，所述层44包括在SiC基板42上的石墨烯。将所述石墨烯用于SiC晶片(基板42)的面，并且其可由SiC晶片(基板42)的面的热分解形成。从SiC表面移除Si导致在SiC的表面形成石墨稀。在SiC基板42中，在SiC面(0001)上的外延的石墨稀
[44]的层下面，总是存在富碳层或缓冲层，其相对于C原子的2D排列而言是与石墨烯等结构的(iso-structural)。所述缓冲层不具有石墨稀的Sp2结构，并且因此不是石墨稀。所述缓冲层也称作SiC表面的6rt3x6rt3.R30重建。估计在缓冲层中约30-40%的C原子共价地键合至下面的SiC基板42中的Si原子。缓冲层是绝缘的并且不具有石墨烯的任何独特性质。根据本发明的原理，可利用共价键实现石墨烯的单层(或多个单层)剥离如将描述的那样。
[0044]在一个实施方案中，通过将SiC基板加热至大于1000°C的温度导致Si从基板蒸发出来而留下一个或多个单层的单晶碳(石墨烯)来形成石墨烯作为层44。可使用包括表面制备步骤的多步骤过程，在位于可抽真空的腔(例如，不锈钢真空腔或石英管炉)中的感应加热的石墨承热器内在半绝缘的4H-或6H-(0001)SiC晶片表面上生长外延的石墨烯。例如，这些步骤可包括在He中的20%二硅烷流下，在810°C下退火10分钟和在1140°C下退火7分钟，或在H2气中在大约1600°C的温度退火。然后，在3.5毫托-900毫托的腔压力及Ar流下于1450-1620°C持续5分钟至2小时以进行石墨烯化步骤。还设想有其它加工参数。
[0045]石墨烯是原子级平滑的并且当应用至基板42时，期望的是小的厚度。在一个实施方案中，石墨烯层44的厚度优选是作为单晶或单片而形成的一个或多个单层。在有用的实施方案中，石墨烯单层的数目可取决于干净地分离石墨烯以生产薄片(裂片，split)所需要的数目，如将描述的。本发明实施方案将参照在SiC缓冲层上的石墨烯单层结构描述;然而，对于层44可在其它基板材料上使用其它2D材料。
[0046]参照图3，在单片层44上外延生长单晶CZTSSe层46。在一个实施方案中，单晶石墨烯提供种子位点用于具有(112)单晶取向的锌黄锡矿结构CZTSSe直接带隙半导体的形成。层44的薄单层伸展或调节至底层基板以提供与下面的基板42匹配的晶格并且因此形成可用于形成单晶CZTSSe层46的单晶。所述CZTSSe层46可在单晶层44上外延生长以形成单晶结构。所述CZTSSe层46可通过由Cu、Zn、Sn、S、和Se元素源的共蒸镀法在用于外延生长约470-500°C范围的基板温度外延生长。还设想了用于外延生长的其它工艺。
[0047]参照图4，操作基板(或带)48可附着至层46。操作基板可包括任何合适的材料以提供用于将所述层46剥离的手段(leverage)。所述操作或柔性基板48可包括聚合物材料，如例如，热塑性塑料，例如，聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚酰亚胺等;增强的环氧树脂，如例如，预浸料板等。柔性基板48可以通过粘合剂或粘合层粘合或以其它方式附着至所述层46。在其它实施方案中，可在柔性基板48和层46之间使用另外的层。
[0048]接着，使用解离(cleaving)工艺将单晶CZTSSe层46从所述层44上除去以将所述层44的一个或多个单层分开。取决于能量和键合，可将所述层44分开以在层46上提供层44的零或多个单层并且在基板42上提供层44的零或多个单层。如果层44共价地键合至基板42，在分开过程中一部分原地保留在基板42上，但在一些实施方案中没有扩展层(spreadinglayer)部分保留在基板42上。所述基板42对于其它步骤或对于为其它器件生长另外的层是可再使用的。
[0049]所述解离工艺可包括通过机械力的层分开(例如，剥落、智能剥离(smart-out)等)。以该方式，可将层46从基板42上取下。在剥离后可将来自层44的任何材料从层46清理干净。
[0050]参照图5，将层46放置在基板52上的导电层50上。所述基板52可包括玻璃或其它材料。所述导电层50可包括钼，尽管可使用其它高功函材料(例如，Pt，Au等)。所述层50为光伏器件提供金属接触体。将所述单晶CZTSSe层46放置并且附着在导电层50上。以该方式，可提供所述单晶CZTSSe层46以光伏器件的接触体(50)直接接触地用在光伏器件中。这通过由玻璃基板搭建器件是不可实现的，因为CZTSSe必须得在导致多晶(不是单晶)结构的Mo上形成。
[0051 ]将操作基板48除去并且可在单晶CZTSSe层46的暴露的表面上继续加工。如关于图1所描述的继续加工以提供光伏器件。存在这样的数个参数:其可经控制以将器件的性能优化同时将材料成本(例如带隙、厚度等)最小化。根据本发明原理的所述器件结构提供高性能和有效的薄膜太阳能电池。
[0052]参照图6，对于在两种材料上的CZTSSe说明性地描绘X射线衍射数据。绘制强度(任意单位)对2Θ的图，其中Θ为衍射角。第一部分102示出石墨稀上的Cu2ZnSnS4。所述Cu2ZnSnS4显示出两个定义良好的峰(112)和(224)，证明了 112单晶结构。第二部分104示出Mo上的Cu2ZnSnS4，其代表了在Mo上形成CZTS的常规方法。所述Cu2ZnSnS4显示出(112)至(332)的多个峰，表明是多晶结构。如此，在CZTSSe至Mo之间不存在外延关系，由此单晶CZTSSe结构不可在Mo(或典型地用于太阳能电池设计中的其它金属)上外延生长。多晶结构可遭受晶界问题，例如复合中心、分流路线(shunt path)等。
[0053]根据本发明原理，单晶CZTSSe层提供具有大约1-1.5eV的直接带隙的半导体体系。当将所述单晶CZTSSe层纳入光伏堆时，其可提高效率。
[0054]参照图7，示出了根据说明性的实施方案用于制造光伏器件的方法。还应该注意，在一些替代的实施方法中，方框中标注的功能可不按图中标注的顺序来发生。例如，实际上，连续示出的两个方框可基本上同时执行，或有时这些方框可按相反的顺序执行，取决于所涉及的功能。还将注意，方框图和/或流程说明图的各方框、和在方框图和/或流程说明图中方框的组合，可通过执行具体指令或作用的基于特殊目的的硬件的系统、或特殊目的的硬件和计算机指令的组合来实施。
[0055]在方框202中，在第一单晶基板上形成二维材料。所述二维材料优选地包括单片结构。可通过方框204中的外延生长或通过使用方框206中的石墨烯化过程形成所述二维材料。所述二维材料可包括石墨烯，但可使用其它材料。第一单晶基板可包括SiC、并且可通过将所述第一基板石墨烯化以形成石墨烯来形成所述二维材料。
[0056]在方框208中，在单晶基板上的二维材料上面生长包括Cu-Zn-Sn-S (Se) (CZTSSe)层的单晶吸收体层。优选地在单晶二维材料上外延生长所述单晶吸收体层。所述CZTSSe可包括Cu2-xZm+ySn(Si—z Sez)4+q，其中O < x < I ；0 < y < I ；0 < z < I ；-1 < q < I ο
[0057]在方框210中，由二维材料剥离出所述单晶吸收体层。这可包括从二维材料机械地分开、剥落、剪切等出单晶吸收体层。可将所述单晶吸收体层清洗干净(例如，蚀刻或加工以除去二维材料残留物等)。
[0058]在方框214中，将单晶吸收体层转移至第二基板，并且将单晶吸收体层放置在形成于第二基板上的导电层上。所述第二基板可包括玻璃或其它包括柔性材料(例如，聚合物)的基板材料。所述导电层可包括Mo或类似的材料(例如，高功函金属)。可采用操作基板以将吸收体层剥离和转移。
[0059]在方框216中，在单晶吸收体层上形成另外的层以完成光伏器件。在单晶吸收体层上形成另外的层可包括下列。
[0060]在方框220中，可在吸收体层上形成一个或多个缓冲层。所述缓冲层可包括单晶半导体层，例如在单晶吸收体层上外延生长的单晶半导体层。所述缓冲层可包括，例如，来自IV、II1-V、I1-VI或1-1I1-VI2族的材料、GaAs、Cu-1n-Ga-S、Se(CIGSSe)、CdTe、CdS、Ge、ZnS、Zn(0，S)、In2S3、Zn0 等。
[0061]在方框222中，在缓冲层上面形成透明导体。在方框224中，可在透明导电层上形成金属接触。可在透明导体上将金属接触体图案化。所述金属接触体和所述透明导体形成前方光接收表面。还优选地将所述金属接触体最小化以提供最大光吸收。在方框226中，可继续加工以完成器件。
[0062]已描述了对于单晶CZTSSe光伏器件优选的实施方案(其意为说明性而非限制性的)，注意到在以上教导下本领域技术人员可做出改进和变化。因此将理解，可在公开的具体实施方案中做出改变，这均在由所附的权利要求概括的本发明的范围内。因此，已经描述了本发明的方面及由专利法要求的细节和特征，在所附的权利要求中阐明由专利证书保护的所要求权利的和期望的内容。
【主权项】
1.用于制造光伏器件的方法，包括: 在第一单晶基板上形成二维材料； 在所述第一单晶基板上面生长包括Cu-Zn-Sn-S(Se)(CZTSSe)的单晶吸收体层； 由所述二维材料剥离所述单晶吸收体层； 将所述单晶吸收体层转移至第二基板和将所述单晶吸收体层放置于在所述第二基板上形成的导电层上;和 在所述单晶吸收体层上形成另外的层以完成所述光伏器件。2.权利要求1所述的方法，其中所述第一基板包括SiC和在第一单晶基板上形成二维材料包括将所述第一基板石墨烯化以由石墨烯形成二维材料。3.权利要求1所述的方法，其中所述二维材料包括单片。4.权利要求1所述的方法，其中生长单晶吸收体层包括在所述二维材料上外延生长所述吸收体层。5.权利要求1所述的方法，其中剥离所述单晶吸收体层包括将所述单晶吸收体层从所述二维材料机械地分开。6.权利要求1所述的方法，其中在所述单晶吸收体层上形成另外的层包括: 在所述吸收体层上形成缓冲层;和 在半导体层上面形成透明导体。7.权利要求6所述的方法，其中形成缓冲层包括在所述吸收体层上形成单晶半导体层。8.权利要求1所述的方法，其中所述第二基板包括玻璃和所述导电层包括Mo。9.用于制造光伏器件的方法，包括: 在单晶SiC基板上形成石墨烯单片层； 在所述单晶SiC基板上面生长包括Cu-Zn-Sn-S(Se)(CZTSSe)的单晶吸收体层； 由所述石墨烯剥离所述单晶吸收体层； 将所述单晶吸收体层转移至玻璃基板并且将所述单晶吸收体层放置于在玻璃基板上形成的导电层上； 在所述吸收体层上形成缓冲层;和 在所述缓冲层上面形成透明导体。10.权利要求9所述的方法，其中形成石墨烯单片包括将所述SiC基板石墨烯化以形成石墨烯。11.权利要求9所述的方法，其中生长单晶吸收体层包括在所述石墨烯上外延生长所述吸收体层。12.权利要求9所述的方法，其中剥离所述单晶吸收体层包括将所述单晶吸收体层从所述石墨烯机械地分开。13.权利要求9所述的方法，进一步包括在所述吸收体层和所述透明导体之间形成缓冲层。14.权利要求9所述的方法，其中形成缓冲层包括在所述吸收体层上形成单晶缓冲层。15.光伏器件，包括: 在第一基板上形成的第一接触层； 直接放置在所述第一接触层上的包括Cu-Zn-Sn-S(Se) (CZTSSe)的单晶吸收体层； 与所述单晶吸收体层相接触形成的缓冲层;和 在形成于所述吸收体层上的所述缓冲层上面形成的透明导电接触层。16.权利要求15所述的器件，其中所述CZTSSe包括Cu2-xZm+ySnUi—zSez)4+q，其中l;0<y< 1;0<ζ< 1;_1 <q< I。17.权利要求15所述的器件，其中所述缓冲层包括来自IV、II1-V、I1-VI和1-1I1-VI2族之一的材料。18.权利要求15所述的器件，其中所述缓冲层包括GaAs、Cu-1n-Ga-S、Se(CIGSSe)、〇(^5、0(15、66、2115、211(0，5)、111233或2110中的至少一种。19.权利要求15所述的器件，其中所述缓冲层包括两层或更多层。20.权利要求15所述的器件，其中所述CZTSSe包括替代一些或全部Sn的Ge。
【文档编号】H01L31/18GK105977339SQ201610139737
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年3月11日
【发明人】金志焕, 李允锡, T.S.格申
【申请人】国际商业机器公司