用于光伏电池的后接触基板的制作方法_3

文档序号:9925455阅读:来源:国知局
或硫的黄铜矿的光敏半导体材料,例如CuQn,Ga) (S,Se)2类型的光敏材料、 尤其是CIS或CIGS,又或Cu2 (Zn,Sn) (S,Se )4类型的材料。
[0085] 通过欧姆接触层意指层的材料使得接触部的电流/电压特性是非整流且线性的。
[0086] 优选地,上部层26是电极涂层6的上部最后的层,也就是说,电极涂层6在层26的上 方不具有其它层。
[0087] 还优选地,电极涂层6包括单个金属主层22、单个对砸化的屏障层24W及单个基于 金属M的上部金属层26。
[0088] 要注意的是,在整个文本中,通过"单个层"意指相同材料的层。然而,该唯一的层 可W通过相同材料的多层的叠合来获得,在所述多层之间存在有可能表征的界面,如在WO-A-2009/080931中所描述的那样。
[0089] 典型地,在磁控管沉积的围封中,相同材料的多层将通过多个祀而接连地形成在 载体基板上,W用于最终形成相同材料、即钢的单个层。
[0090] 层26用于全部通过砸化和/或硫化而变换成Mo(S,Se)2,所述材料不被视为"基于 钢"的材料,而是基于钢的二硫化物、钢的二砸化物、或钢的二硫化物和二砸化物的混合的 材料。
[0091] W常规方式,记号(S,Se)指示其设及SxSei-X的组合,其中0 < X < 1。
[0092] 重要的是注意到,图1中图示的和W上描述的基板是光伏模块的制造中的中间产 物。该中间产物然后由于光敏材料的制造过程而被变换。W上描述的后接触基板I意为在变 换之前的中间产物,其可W被存储并且分派向其它生产场所W用于模块的制造。
[0093] 上部层26,为了一旦被变换成Mo(S,Se)2就起到其欧姆接触部的作用,例如具有大 于或等于10nm、W及小于或等于100皿、优选地被包括在30nm和50nm之间的厚度。大的厚度 并不必要。
[0094] 所述金属M有利地基于钢和/或鹤。
[0095] 钢的二硫化物和/或二砸化物的化合物Mo(S,Se)2是其作为欧姆接触层的效率被 证实的材料。鹤(W)是具有类似化学性质的材料。其同样形成硫族化物半导体WS2和WSesnMo (S,Se)2和W(S,Se)2二者都可W被形成为P型半导体,其具有大于或等于IQis/cm3的P型渗杂 W及大约5ev的输出功。W-般的方式,其可W设及基于金属M的材料,金属M能够形成具有 大于或等于IQis/cm3的载荷子浓度W及大于或等于4.5eV的输出功的P型半导体的硫化物 和/或砸化物类型的化合物。还更一般地,其设及能够在硫化和/或砸化之后形成与光敏半 导体材料、更特别地与基于铜和砸和/或硫的黄铜矿的光敏材料的欧姆接触层的任何类型 的金属M。
[0096] 具有对碱的屏障层4的后接触基板1用于具有钢的添加的光敏材料的制造(已知的 是钢改善CIS或CIGS类型的光敏材料的性能)。对碱的屏障层4阻止钢离子从玻璃基板2的迁 移,W用于更好地控制光敏材料中钢的添加。
[0097] 在其中基板2不包含碱离子的情况下,对碱的屏障层4可W省略。
[0098] 然而,用于制造光敏材料的另一技术在于使用钢离子从玻璃载体基板2的迁移W 用于形成光敏材料。在该情况下,后接触基板1不具有对碱的屏障层4并且金属主层22例如 直接形成在载体基板2上。
[0099] 现在将描述载体基板2和对碱的屏障层4。
[0100] W上两种情况要区分。其中碱离子从基板2的迁移是期望的W用于对光敏材料层 进行渗杂的情况W及其中该迁移并不被期望的情况。
[0101] 在第二情况下,基板2-般配备有一个或多个对碱的屏障层4W用于使得能够将通 过浮法获得的钢巧娃类型的玻璃片材、成本相对低并且呈现在该类型的材料下已知的所有 品质(如,例如其透明度、其不可透水性及其硬度)的玻璃用作基板。
[0102] 基板2的碱离子含量在该情况下是对碱的屏障层要来最小化的缺陷。
[0103] 对碱的屏障层4例如基于选自W下各项中的材料之一:娃的氮化物、氧化物、氮氧 化物或碳氧化物、侣的氧化物或氮氧化物。
[0104] 作为变型,仍然是在第二情况中,载体基板2是任何合适类型的材料的片材,例如 不包含碱的娃基玻璃,诸如棚娃玻璃,或由塑料材料、或甚至是金属制成。
[0105] 在第一情况(离子的迁移是期望的)中,载体基板2是任何合适类型的并且包含碱, 例如钢和钟离子。基板例如是钢巧娃玻璃。对碱的屏障层不存在。
[0106] 在运两种情况中,载体基板2用于充当光伏模块中的后接触部并且不需要是透明 的。其可W设及例如金属片材。
[0107] 构成载体基板2的片材可W是平面的或凸起的,并且呈现任何类型的尺寸,尤其是 大于1米的至少一个尺寸。
[0108] 本发明的目的还在于一种用于制造上述后接触基板1的方法。
[0109] 所述方法包括在于W下各项的步骤: -在载体基板2上沉积金属主层22; -在金属主层22上,在可能插入其它层、尤其是对砸化的屏障层24的情况下沉积基于金 属M的上部金属层26,其能够在硫化和/或砸化之后形成与光敏半导体材料的欧姆接触层; -通过蚀刻穿过上部金属层26、可能的对砸化的屏障层24W及金属主层22而形成沟槽; W及 -在沟槽的内部沉积纯化层7,其能够保护金属主层免受砸化, -将基于金属M的上部层26变换成金属M的硫化物和/或砸化物。
[0110] 为此,例如使用掩模27,如在图5a-5d上所图示的那样。
[0111] 树脂或任何合适类型的另一材料的掩模例如沉积在电极涂层6上,更特别地沉积 在上部金属层26上。
[0112] Pl沟槽的蚀刻在树脂层的沉积之后实现并且因此形成掩模27,其只使得Pl蚀刻的 一个或多个沟槽8暴露。
[0113] 然后例如通过阴极瓣射在整个基板上沉积纯化层7;即,在掩模和未被掩模覆盖的 部分上。不同层的沉积例如通过磁控管辅助的阴极瓣射来实现,但是其作为变型设及任何 合适类型的另一方法。
[0114] 掩模然后被取出,W使得获得图1中图示的后接触基板。
[0115] 为了使得尽管掩模被薄层覆盖也能够实现容易的取出,将例如使用对紫外线敏感 的树脂W及破坏树脂的紫外照明(即,通过光刻法)。通过UV的"灰化"步骤例如继之W "升 爵'步骤。
[0116] 后接触基板于是可W用于沉积光敏材料并且形成半导体设备。
[0117] 本发明的目的还在于一种半导体设备28(图6),其利用W上所述的后接触基板IW 用于在该处形成一个或多个光敏层10、12。
[0118] 第一光敏层10典型地是P型渗杂的层,例如基于铜Cu、铜In和砸Se和/或硫S的黄铜 矿。其可W设及例如CISXIGS或CZTS,如先前所解释的那样。
[0119] 第二光敏层12是n型渗杂的并且称为缓冲体。它例如由CdS(硫化儒)组成并且直接 形成在第一光敏层10上。
[0120] 作为变型,缓冲体层12例如基于InxSy Jn(0,S)、或ZnMgO,或W任何合适类型的另 一材料。同样作为变型,电池不包括缓冲体层,第一光敏层10其自身可W形成p-n同质结。
[0121] W-般的方式,第一光敏层10是P型的层或具有通过添加碱元素所获得的p-n同质 结。
[0122] 光敏层的沉积包括砸化和/或硫化的步骤,如W下更详细地解释的。沉积可W通过 元素 Cu、In、Ga和Se(或Cu、SnJn、S)的蒸发来实现。在运些砸化和/或硫化步骤期间,基于金 属M的上部层26被变换成基于M(S,Se)2的层26'。该变换设及例如上部层26的全部。
[0123] 光敏层的砸化和/或硫化实现上部金属层的砸化和/或硫化(例如,W大于或等于 300°C的溫度)。上部金属层26的该变换步骤可W是在CISXGS或CZTS半导体层形成之前的 分离步骤或是在CIS、CGS或CZTS半导体层的砸化和/或硫化期间实现的步骤,无论该砸化 和/或硫化在所述半导体层的沉积期间实现或在被称为半导体层的前体的金属组分的沉积 之后实现。
[0124] 半导体设备28因此包括: -载体基板2,W及形成在载体基板2上并且其上部层26 '被变换的电极涂层6 ' ; -形成在电极涂层6上的一个或多个光敏层10、12, W及存在于一个或多个沟槽8(在图6 上不可见)中的纯化层7。
[01巧]电极涂层6'包括: -金属主层22; -形成在金属主层22上的对砸化的屏障层24; W及 -形成在对砸化的屏障层24上的基于M(S,Se)2的欧姆接触的上部层26'。
[0126] 在欧姆接触层26'W及纯化层7上并且与其相接触地,半导体设备因此包括一个或 多个光敏半导体层10、12。
[0127] P2类型的可能的蚀刻于是被实现。
[0128] 本发明的目的还在于一种光伏模块30,其包括诸如W上所述的半导体设备28。
[0129] 如图6上所图示的,所述模块例如包括: -由层22、24、26'、10和12形成的半导体设备28; -例如由化0:A1制成的透明电极涂层18,其形成在第一光敏层10上W及缓冲体层12上 (在该后者存在的情况下),其中在透明电极涂层18和半导体设备28之间可能插入了中间层 34,所述中间层34例如为固有化0的或固有ZnMgO的。
[0130] 透明电极涂层18作为变型包括用嫁或棚渗杂的氧化锋的层,又或ITO层。
[0131] W-般的方式,其设及任何合适类型的(TCO)透明导体材料。
[0132] 为了良好的电连接和良好的导电性,金属栅格(在图6上未表示)然后可选地沉积 在透明电极涂层18上,例如通过掩模,例如通过电子束。其例如设及Al(侣)栅格(例如大约2 皿厚度),在其上沉积了例如大约50nm厚度的Ni(儀)栅格W用于保护Al层。
[0133] P3类型的蚀刻20于是被实现。
[0134] 模块30然后被保护免受外部侵蚀。它为此包括例如反基板(未表示),所述反基板 覆盖前电极涂层18并且经由热塑材料制成的层压插入件(未表示)而层压到载体基板2上。 其设及例如EVA、PU或
当前第3页1 2 3 4 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1