对光伏装置提供氯化物处理的方法和氯化物处理过的光伏装置的制造方法_2

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氯化镉处理相似,该氯化物化合物处理也增大了吸收层内的晶粒尺寸并改善了装置10的效率。吸收层可以由碲化镉形成,虽然可以使用其它吸收层材料。虽然该实施例和其它实施例描述了使用气相传输沉积工艺,但是可以使用任何合适的半导体沉积工艺。
[0029]未完成的装置10在例如传送辊210的传输机构上以连续的过程传输通过炉200。虽然传输机构在该具体实施例中示出为辊,但是其不受限制。传输机构也可以是带,或者任何其它类型的传送装置。仅为了说明的原因使用了辊。炉200包括第一原位气化单元275,以使通过半导体输入线270供应到第一原位气化单元275的粉末形式的用于吸收层的半导体原材料(例如,碲化镉)气化。气化的碲化镉通过扩散器280引入到炉环境中,并在移动的未完成的光伏装置10上在适当位置处以一定的量沉积,以在未完成的光伏装置10上沉积期望的量的碲化镉。
[0030]在半导体吸收层的沉积过程中,沉积氯化物化合物。该氯化物化合物包含来自I族-11族、锌、汞和謌中的一种或更多种元素。两种示例性化合物是氯化锰和氯化镁。可以以气相或液相的形式沉积该氯化物化合物。炉200包括第二原位气化单元220,以使炉200内的氯化物化合物在处理之前气化。可以将该氯化物化合物以例如固体(例如,粉末)形式或以液体形式通过输入线250提供到第二原位气化单元220。如果以液体形式提供,则该氯化物化合物可以被提供为大约0.14M至大约2.18M的水溶液,或大约0.5M的水溶液至大约1.2M的水溶液,例如,大约1.1M或大约0.54M的水溶液。
[0031]任选地,可以通过可选的载气输入线240向第二原位气化单元220供应载气,以使气化的氯化物化合物分布。使用的载气可以是氢、氦、氮、氖、氩、氪和包含这些气体的混合物,或者任何合适的惰性气体。可选择地,可以省略载气,并且氯化物化合物蒸气可以在环境条件下扩散。可以在任何合适的炉中进行氯化物化合物处理,所述炉包括在以下美国临时专利申请中描述的炉:于2011年11月8日提交的名称为“对光伏模块提供单步气相氯化物处理的方法和设备”的第61/561,375号美国临时专利申请,该美国临时专利申请的公开内容通过引用全部包含于此。
[0032]例如,将该氯化物化合物通过扩散器260引入到炉环境中,并在移动的未完成的光伏装置10上在适当位置处以一定的量沉积,以在装置10上以连续的过程沉积期望的量的氯化物化合物。如果以液相形式沉积氯化物化合物,则可以省略第二原位气化单元220,并且输入线250将液体氯化物化合物直接供应到代替扩散器260的一个或更多个喷洒器,与在下面描述的图8的实施例相似。
[0033]炉200可以包括多个加热器230,以保持用于沉积吸收层的合适的温度。在该实施例中,在碲化镉层沉积过程中沉积氯化物化合物。因此,吸收层和该氯化物化合物在同一温度下沉积。通常在大约400°C至大约750°C的气相传输沉积(VTD)温度下进行碲化镉沉积。退火步骤可以与沉积氯化物化合物同时进行,或在沉积氯化物化合物之后进行。在吸收层和氯化物化合物的共沉积过程中所保持的温度取决于使用的氯化物化合物的浓度。例如,如果向气化单元220提供大约0.14M至大约2.18M的水溶液,则可以在大约400°C至大约460°C或大约415°C至大约455°C的温度下加热未完成的光伏装置10。可以使用0.5M至大约1.2M的氯化物化合物水溶液。例如,如果提供大约0.54M的水溶液,则可以在大约435°C至大约445°C的温度下加热未完成的光伏装置10。如果提供大约1.1M的水溶液,则可以在大约400°C至大约450°C或者大约425°C的温度下加热未完成的光伏装置10。也可以使用大约400°C至大约750°C的VTD温度范围内的较高温度。可以将吸收层加热大约7分钟和大约12分钟之间的任何时间,例如大约11分钟。如果以粉末形式提供该氯化物化合物,则使用相似的温度和时间参数。
[0034]与现有技术相比,如在下面讨论的,已经确定的是,如果提供公开的氯化物化合物,则该公开的氯化物化合物不与碲化锌反射层反应。因此,不消耗碲化锌,不产生氯化锌副产物,并限制反射层的腐蚀。
[0035]图3示出了在沉积吸收层106之后光伏装置12的示意图。图3中的吸收层106没有用氯化物化合物处理。
[0036]图4示出了用于在吸收层106上沉积反射层的同时对吸收层106进行氯化物处理的沉积炉400的示意图。进行这种情况,代替在吸收层的沉积过程中的氯化物处理。在该实施例中,沉积在反射层上的氯化物化合物的氯原子在退火过程中扩散到吸收层106中。虽然描述了由碲化锌形成的反射层,但是可以由任何合适的半导体材料形成半导体反射层。
[0037]除省略了输入线270、第一原位气化单元275和扩散器280之外,炉400与图2的炉200基本相似。这是因为,可以使用独立于用于沉积吸收层的输入线、气化单元和扩散器的输入线、气化单元和扩散器来沉积反射层。可以将诸如碲化锌的反射层原材料粉末通过半导体输入线272供应到使反射层原材料粉末气化的原位气化单元277。然后,将碲化锌蒸气通过扩散器282以期望的量按照连续的过程沉积到正在被传输的未完成的装置12上。将氯化物化合物通过输入线250提供到原位气化单元220和扩散器260。氯化物化合物和退火参数与上面关于图2描述的氯化物化合物和退火参数相同。
[0038]图5A和图5B分别示出了在沉积半导体层112和111之后光伏装置14A和14B的示意图。半导体层112具有三层形式,该三层形式包括形成在吸收层106上的反射层107,该吸收层106形成在窗口层105上。半导体层111具有双层形式,该双层形式包括形成在窗口层105上的吸收层106。图5A和图5B中的吸收层106也没有用氯化物化合物处理。
[0039]如上所述,具有包括反射层107的三层形式的半导体层112在以下方面是有利的:反射层107使背接触层108(参见图9和图10)处的电子与空穴载流子的复合最小化。限制复合改善了光转换效率,或改善了光子向电流转换的比率。然而,额外的沉积反射层107的步骤使光伏装置制造工艺流程的时间和成本有所增加。
[0040]图6是根据实施例的用于在沉积半导体层112或111之后对吸收层进行氯化物处理的沉积炉的示意图。如上所述,反射层107可以由碲化锌或任何其它合适的半导体材料形成。
[0041]除省略了图2的半导体输入线270、第一原位气化单元275和扩散器280之外,炉600与图2的炉200基本相似。在该实施例中,因为半导体沉积过程中没有沉积氯化物化合物,所以省略了这样的半导体沉积结构。在炉600的前区或者在单独的炉中进行半导体沉积。未完成的光伏装置14(图5A或图5B)在传输机构上被传输通过炉600。以与图2基本相似的方式来沉积氯化物化合物。可以由包含来自I族-11族、锌、汞和謌中的一种或更多种元素的氯化物化合物(例如,氯化锰或氯化镁)形成所使用的氯化物化合物。可以以气相或液相(例如,大约0.14M至大约2.18M的水溶液,或大约0.5M至大约1.2M的水溶液)的形式沉积该氯化物化合物。在沉积氯化物过程中或之后,将未完成的光伏装置14的吸收层106(图5A或图5B)在大约400°C至大约460°C下,或在大约435°C至大约445°C下(如果提供0.54M的水溶液),或在大约400°C至大约450°C下(如果提供大约1.1M的水溶液)加热大约7分钟到大约12分钟或者加热大约11分钟。
[0042]图7示出了用于在沉积吸收层106 (图5B)或反射层107 (图5A)之后对吸收层106进行氯化物处理的炉700的示意图。设置异位气化单元285来代替第二原位气化单元220,以在炉700的外部气化氯化物化合物。可以由包含来自I族-11族、锌、汞和謌中的一种或更多种元素的氯化物化合物(例如,氯化锰或氯化镁)形成所使用的氯化物化合物。然后,可以将气化的氯化物化合物通过输入线290提供到扩散器260,该扩散器260使氯化物化合物沉积到未完成的光伏装置14上。可以将氯化物化合物以固体(例如,粉末)形式或以液体形式(例如,具有关于图6描述的浓度的水溶液)通过输入线250提供到异位气化单元285。任选地,可以通过可选的载气输入线240向异位气化单元285供应载气,以将气化的氯化物化合物携带并分布到扩散器260。可选择地,可以省略载气,并且氯化物化合物蒸气可以通过输入线290在环境条件下扩散。通过扩散器260引入氯化物化合物蒸气,并在移动的未完成的装置14A或14B上在适当位置处以一定的量
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