吸收件表面改进的制作方法

吸收件表面改进的制作方法
【专利摘要】本发明提供了用于在吸收件上沉积碱金属层以在吸收件的表面处生成贫铜区的系统和方法。贫铜区提供了比具有富铜表面的非处理的吸收件的增大的效率。例如，可以通过任何合适的沉积方法来沉积碱金属层，诸如湿沉积法。在沉积碱金属层之后，对吸收件进行退火，使碱金属层与吸收件相互作用以降低位于碱金属层和吸收件之间的界面处的吸收件的铜分布。本发明涉及吸收件表面改进。
【专利说明】
吸收件表面改进
技术领域
[0001] 本发明涉及薄膜光伏太阳能电池，更具体地，涉及吸收件表面改进。
【背景技术】
[0002] 在铜/钢/嫁/砸（"CIGS")薄膜太阳能电池中，薄膜堆叠件通常包括衬底、作为 背面接触层（又称，背电极）的钢（"Mo")薄膜层和作为吸收层的CIGS薄膜层。例如，该 结构可W进一步包括CdS缓冲层。在缓冲层之上提供顶电极层（又称，正面接触件或透明 导电氧化物层）。通过首先在衬底上方沉积钢薄膜层来形成送种结构。CIGS薄膜吸收层形 成步骤如下；在Mo薄膜层上沉积化/In/Ga(CIG)金属间前体层，和然后在烙炉中通过砸化 和可选择的硫化CIG前体，从而将CIG前体层转变为最终的CIGS层。

【发明内容】

[0003] 为了解决现有技术中存在的问题，根据本发明的一个方面，提供了一种用于形成 光伏电池的方法，包括W下步骤：在背电极上形成吸收件；在所述吸收件的表面上沉积包 括碱金属的材料；W及对所述吸收件进行退火W降低所述吸收件在表面处的铜含量。
[0004] 在上述方法中，通过湿工艺沉积所述碱金属。
[0005] 在上述方法中，所述湿工艺包括喷淋工艺。
[0006] 在上述方法中，所述湿工艺包括浸涂工艺。
[0007] 在上述方法中，所述包括碱金属的材料包括钟基溶液或钢基溶液中的一种。
[0008] 在上述方法中，碱金属溶液包括预定浓度的NaF、化C1、NaBr、KF、KC1或邸r中的 至少一种。
[0009] 在上述方法中，还包括在沉积含有所述碱金属的碱金属溶液之后干燥所述吸收件 的步骤。
[0010] 在上述方法中，干燥所述吸收件包括将所述吸收件加热至从约5(TC至约locrc的 温度的步骤。
[0011] 在上述方法中，对所述吸收件进行退火包括将所述吸收件暴露于退火气体的步 骤。
[0012] 在上述方法中，所述退火气体包括硫蒸汽、砸蒸汽、HzS气体、或HzSe气体中的一 种。
[0013] 根据本发明的另一方面，还提供了一种系统，包括；喷淋器，配置为将碱金属溶液 沉积至吸收件的表面上；退火室，配置为对所述吸收件和所述碱金属溶液进行退火；W及 控制器，配置为控制所述喷淋器和所述退火室，其中，所述控制器配置为在沉积所述碱金属 溶液之后使所述退火室活化预定周期。
[0014] 在上述系统中，还包括加热器，配置为在沉积所述碱金属溶液之后干燥所述吸收 件。
[0015] 在上述系统中，所述加热器配置为将所述吸收件加热至介于5(TC和10(TC之间的 温度。
[0016] 在上述系统中，所述碱金属溶液包括钟基溶液或钢基溶液中的一种。
[0017] 在上述系统中，所述碱金属溶液包括NaF、化C1、NaBr、KF、KC1或邸r中的至少一 种。
[0018] 根据本发明的又一方面，还提供了一种系统，包括；浸涂槽，所述浸涂槽中具有碱 金属溶液，所述浸涂槽配置为在所述浸涂槽中容纳吸收件，其中，通过所述浸涂槽将碱金属 层沉积在所述吸收件上；退火室，配置为对所述吸收件和所述碱金属层进行退火；W及控 制器，配置为控制所述退火室，其中，所述控制器配置为在沉积所述碱金属溶液之后使所述 退火室活化预定周期。
[0019] 在上述系统中，还包括加热器，配置为在从所述浸涂槽中取出所述吸收件之后，干 燥所述吸收件。
[0020] 在上述系统中，所述加热器配置为将所述吸收件加热至介于5(TC和10(TC之间的 溫度。
[0021] 在上述系统中，所述碱金属溶液包括钟基溶液或钢基溶液中的一种。
[0022] 在上述系统中，所述碱金属溶液包括NaF、化C1、NaBr、KF、KC1或邸r中的至少一 种。
【附图说明】
[0023] 当结合附图进行阅读时，从W下详细描述可最佳地理解本发明的各方面。应该注 意，根据工业中的标准实践，各个部件未按比例绘制。实际上，为了清楚的讨论，各个部件的 尺寸可W任意地增大或减小。
[0024] 图1示出了根据一些实施例的碱金属沉积工艺的一个实施例。
[00巧]图2A示出了根据一些实施例的具有背（例如，Mo)电极和形成在其上的吸收件的 电池的材料分布。
[0026] 图2B示出了根据一些实施例的具有沉积在其上的碱金属层的图2A的电池的材料 分布。
[0027] 图2C示出了根据一些实施例的退火工艺之后的图2B的电池的吸收层和碱金属层 的碱金属浓度。
[0028] 图3不出了根据一些实施例的用于沉积碱金属溶液的喷淋系统。
[0029] 图4示出了根据一些实施例的用于沉积碱金属溶液的浸涂系统。
[0030] 图5是根据一些实施例的示出用于退火工艺的温度分布的图。
[0031] 图6是根据一些实施例的CIGS吸收件的化学组分的比较。
[0032] 图7示出了根据一些实施例的具有沉积在其上的碱金属的太阳能电池。
[0033] 图7A示出了根据一些实施例的位于图7的太阳能电池的CIGS吸收件和沉积的碱 层之间的界面区。
[0034] 图8示出了根据一些实施例的用于降低吸收件的表面的铜浓度的方法。
[0035] 图9是根据一些实施例的太阳能电池的截面图。
【具体实施方式】
[0036] W下公开内容提供了许多用于实现所提供主题的不同特征的不同实施例或实例。 下面描述了组件和布置的具体实例W简化本发明。当然，送些仅仅是实例，而不旨在限制本 发明。例如，在W下描述中，在第二部件上方或者上形成第一部件可W包括第一部件和第二 部件W直接接触的方式形成的实施例，并且也可W包括在第一部件和第二部件之间可W形 成额外的部件，从而使得第一部件和第二部件可W不直接接触的实施例。此外，本发明可在 各个实例中重复参考标号和/或字符。该重复是为了简单和清楚的目的，并且其本身不指 示所讨论的各个实施例和/或配置之间的关系。
[0037] 而且，为了便于描述，本文可W使用诸如"在…下方"、"在…下面"、"下部"、"在… 之上"、"上部"等空间相对术语W描述如图所示的一个元件或部件与另一个（或另一些）元 件或部件的关系。除了图中所示的方位外，空间相对术语旨在包括器件在使用或操作中的 不同方位。装置可其他方式定向（旋转90度或在其他方位上），并且本文使用的空间 相对描述符可W同样地作出相应的解释。
[003引基于CIGS吸收件的薄膜光伏器件显示出优良的光电转换效率。为了送些高性能 水平，将碱金属引入CIGS层内。可W通过衬底材料提供碱金属。然而，对于CIGS吸收层形 成，包含足够的碱金属可W导致衬底的热性能的变化。
[0039] 本发明大体上提供了用于通过在其上沉积碱金属层来改进CIGS吸收件表面的方 法和系统。根据一些实施例，在钢（"Mo")背电极上形成吸收件。在吸收件的上表面上沉 积碱金属层。利用退火气体对吸收件进行退火W驱动碱金属层和吸收件之间的反应，从而 导致在吸收件和碱金属层之间的界面处的吸收件的贫铜表面区域。
[0040] 图9是根据一些实施例的太阳能电池的截面图。图9所示的太阳能电池板100的 部分包括互连结构172,它提供面板100的两个邻近的太阳能电池之间的串联连接。在图9 中，为了清楚，互连结构172的宽度相对于收集区170的宽度被放大，但是收集区170实际 上远宽于互连结构172。
[0041] 太阳能电池100包括太阳能电池衬底110、背面接触层120、吸收层130、碱层108、 续冲层140和正面接触层150。
[0042] 衬底110可W包括任何合适的衬底材料，诸如玻璃。在一些实施例中，衬底110包 括玻璃衬底，诸如钢巧玻璃，或柔性金属巧，或聚合物（例如，聚醜亚胺、聚对苯二甲酸己二 醇醋（PET)、聚蔡二甲酸己二醇醋（PEN))。其他实施例包括另外的其他衬底材料。
[0043] 背面接触层120包括任何合适的背面接触材料，诸如金属。在一些实施例中，背面 接触层120可W包括钢（Mo)、笛（Pt)、金（Au)、银（Ag)、媒（Ni)、或铜（化）。其他实施例包 括另外的其他背面接触材料。在一些实施例中，背面接触层120的厚度为从约50nm至约 2 μ m。
[0044] 在一些实施例中，吸收层130包括任何合适的吸收材料，诸如p型半导体。在一 些实施例中，该吸收层130可W包括黄铜矿基材料，例如，包括化(In, Ga)Se2(CIG巧、蹄化 領（CdTe)、CulnSez (CI巧、CuGaSez (CG巧、Cu (In, Ga) Se2 (CIG巧、Cu (In, Ga) (Se, S) 2 (CIGSS)、 CdTe或非晶娃。其他实施例包括另外的其他吸收材料。在一些实施例中，吸收层130的厚 度为从约0. 3 μ m至约8 μ m。
[0045] 在吸收层130上沉积缓冲层140 W形成p/n结。缓冲层140可W包括任何合适 的缓冲材料，诸如η型半导体。在一些实施例中，缓冲层140可W包括硫化領（CdS)、硫化 锋狂nS)、砸化锋（ZnSe)、硫化钢（InzSs)、砸化钢（InzSes)、或ZnixMgxO (例如，化0)。其他 实施例包括另外的其他缓冲材料。在一些实施例中，该缓冲层140的厚度在从约Inm至约 500nm。
[0046] 在一些实施例中，正面接触层150包括退火的透明导电氧化物（TC0)层，该透明导 电氧化物（TC0)层具有约100皿W上的恒定的厚度。在本文中可交换地使用术语"正面接 触"和"TC0层";前一个术语指的是层150的功能，后一个术语指的是它的组成。在一些实 施例中，TC0层150的电荷载流子密度可W为从约lX10"cm3至约1X10 iscm3。用于退火 的TC0层的TC0材料可W包括合适的正面接触材料，诸如金属氧化物和金属氧化物前体。 在一些实施例中，TC0材料可W包括AZ0、GZ0、AGZ0、BZ0等；AZ0 ;氧化铅渗杂的化0 ;GZ0 ; 嫁渗杂的化0 ;AGZ0 ;氧化铅和嫁共渗杂的化0 ;BZ0 ;测渗杂的化0。在其他实施例中，TC0 材料可W是氧化領（CdO)、氧化钢（In2〇3)、二氧化锡（Sn〇2)、五氧化二粗灯曰2〇5)、氧化嫁钢 (GaIn〇3)、（CdSb2〇3)或氧化钢（IT0)。TC0材料也可W渗杂有合适的渗杂剂。
[0047] 在一些实施例中，在渗杂的TC0层150中，Sn〇2可W渗杂錬（Sb)、氣（F)、神（As)、 银（Nb)或粗灯a)。在一些实施例中，ZnO可W渗杂任意的铅（A1)、嫁（Ga)、测度）、钢（In)、 纪灯)、钥（Sc)、氣（F)、饥（V)、娃（Si)、错（Ge)、铁们）、铅紅）、给化)、镇（Mg)、神（As)、 或氨（Η)。在其他实施例中，Sn〇2可W渗杂錬（Sb)、F、As、银（佩）、或粗灯a)。在其他实施 例中，1112〇3可^渗杂锡611)、1〇、了曰、鹤卿)、2'^、66、佩、册或1邑。在其他实施例中，〔(10 可W渗杂In或Sn。在其他实施例中，GaIn〇3可W渗杂Sn或Ge。在其他实施例中，CdSb2〇3 可W渗杂Y。在其他实施例中，IT0可W渗杂Sn。其他实施例包括另外的其他TC0材料和 相应的渗杂剂。
[0048] 在一些实施例中，多个太阳能电池100彼此邻近布置，其中，每个太阳能电池的正 面接触件150将电流传导至下一个邻近的太阳能电池。每个太阳能电池100包括用于将电 荷载流子从太阳能电池的正面接触件150传送至位于同一面板上的下一个邻近的太阳能 电池的背面接触件120的互连结构172。在收集区170中提供层120、130、140和150。互 连结构172还包括Η条线，被称为P1、P2、和P3。P1划线延伸穿过背面接触层120并且填 充有吸收层材料。Ρ2划线延伸穿过缓冲层140和吸收层130,并且与下一个邻近的太阳能 电池的背面接触件120接触，从而串联连接邻近的太阳能电池。Ρ3线延伸穿过正面接触层 150、缓冲层140和吸收层130。邻近的太阳能电池的Ρ3线直接位于太阳能电池100的收集 区170的左侧。
[0049] Ρ3线将邻近的太阳能电池的正面接触件150、缓冲层140和吸收层130分隔开，所 W每个正面接触件可W通过Ρ2划线将电流传输至下一个邻近的太阳能电池的背面接触件 而不会造成邻近的正面接触件之间的短路。
[0050] 图1示出了碱金属沉积工艺100的一个实施例。例如，电池102包括其上形成有 吸收件106的钢电极104,诸如铜/钢/嫁/砸（CIG巧吸收件。例如，可W通过任何合适的 工艺形成吸收件106,诸如共蒸工艺、两步工艺、溶液工艺和/或任何其他合适的工艺。在 形成吸收件106之后，在吸收件106的上侧沉积碱金属化合物108。例如，可W使用任何合 适的方法沉积碱金属化合物108,诸如瓣射工艺、蒸发工艺、溶液工艺、和/或其他合适的工 艺。在下文中更详细地论述适合用于送一目的的湿沉积工艺的各个实例。
[0051] 在吸收件106上沉积碱金属化合物108之后，在退火气体110中对电池102进行 退火。退火气体110驱动吸收件106和碱金属化合物108之间的相互作用，从而导致在吸 收件106的上表面处的铜浓度降低。例如，退火气体110可W包括任何合适的退火气体，诸 如砸、硫、砸化氨、硫化氨、和/或任何其他合适的退火气体。
[005引 图2A示出了具有背（例如，Mo)电极204和形成在其上的吸收件206的电池202 的材料分布。在图2A中，垂直轴示出了位于吸收件中的各个深度处的吸收层中的碱金属的 浓度。吸收件206包括碱分布（例如，如果碱金属层为钟，钟（K)分布212a)和铜（化）分 布 214。
[0053] 在图2B中，在吸收件206上沉积216碱金属层208。碱金属层208包括碱金属分 布21化（诸如在钟碱层的情况下的钟分布）。钟分布21化代表碱材料层208中的碱金属层 208的浓度高于整个吸收件206的钟浓度。
[0054] 图2C示出了在退火工艺218之后的吸收层206和碱金属层208的碱金属浓度。退 火工艺引起碱金属层208与吸收层206的表面相互作用，从而改变吸收件206和碱金属层 208之间的界面220处的吸收件206的材料铜浓度214。碱金属原子取代许多位点中的铜 原子。退火工艺218产生贫铜、富钟表面220。
[00巧]在一些实施例中，使用湿工艺沉积碱金属化合物108。图3示出了用于将碱金属层 308沉积在吸收件306上的湿喷淋系统300的一个实施例。如图3所示，具有形成在Mo电 极（未示出）上的吸收件306的电池302被输送至喷淋臂320下方，喷淋臂320配置为将 碱金属溶液322喷淋到吸收件306上。例如，可W通过传送带324和/或任何其他合适的 运输系统来移动电池302。
[0056] 例如，碱金属溶液322可W包括任何合适的碱金属，诸如钢（化）或钟（K)基碱金 属。用于此目的的合适的碱金属的实例包括，但不限于，NaF、化C1、NaBr、KF、KC1、和/或 KBr。例如，通过将碱金属与诸如去离子值I)水、己醇、异丙醇的溶剂和/或任何其他合适 的溶剂混合来形成碱金属溶液322。碱金属溶液322的碱金属的浓度在从0. 01M到0. 05M 的范围内。可W使用其他合适的碱金属的浓度。例如，可任何合适的温度来沉积碱金 属溶液322,诸如在从约25°C至约75°C的范围内。例如，可W将碱金属层308沉积为任何合 适的厚度，诸如约10皿至约1mm的厚度。例如，沉积温度和厚度可能受到诸如润湿行为的 一种或多种吸收件表面性能的影响。
[0057] 可W在具有加热系统（未示出）的腔室中沉积碱金属化合物322。加热系统配置 为在电池302被运输至退火系统326之前加热电池302 W干燥碱金属层308。加热系统可 W将电池302加热至任何合适的温度W干燥碱金属层308。例如，在一些实施例中，加热系 统可W将电池302加热至约5(TC至约10(TC的温度，例如，诸如75°C。例如，约5(TC的温度 包括5(TC之上或之下的温度，诸如49°C或52°C。例如，约10(TC的温度包括10(TC之上或之 下的温度，诸如99°C或102°C。退火系统326配置为在退火气体中对电池302进行退火W 驱动碱金属层308和吸收件306之间的相互作用W在吸收件306和碱金属层308之间的界 面处生成贫铜区220。例如，在退火之后，输送电池302 W用于额外的处理，诸如在其上形成 缓冲层。
[0058] 控制器360配置为控制湿喷淋系统300的一个或多个元件的操作。例如，在一些 实施例中，控制器360配置为控制传送带324、喷淋臂320、加热系统、和/或退火系统326 中的至少一个。控制器360可W配置为在沉积碱金属溶液322之后启动预定时间周期的退 火工艺。例如，在一些实施例中，预定的时间周期对应于例如足W干燥碱金属层308的时间 周期。在其他实施例中，退火工艺的活化对应于电池302的位置和/或一个或多个额外的 参数。
[0059] 图4示出了用于将碱金属层108沉积在CIGS吸收件106上的湿浸涂系统400的一 个实施例。具有形成在背（例如，"Mo")电极104上的吸收件106的电池102被输送至其 中具有碱金属溶液432的槽430内。将电池102浸入碱金属溶液432中W在其上形成碱金 属层108。在浸入之后，从槽430取出电池102,并使电池102通过吹风机434和加热系统 436 W干燥碱金属层108。例如，在一些实施例中，加热系统可W将电池102加热至约5(TC 至约10(TC的温度，例如，诸如75°C。吹风机434可W提供氮佈）气流。干燥后的电池102 传送到退火系统438内W对电池102施加退火工艺。退火工艺驱动碱金属层108和吸收件 106相互作用，从而在吸收件106和碱金属层108之间的界面处生成贫铜区。在一些实施例 中，铜浓度在表面的约300nm内降低至零。铜层的有效的减少导致CIGS吸收件106的电气 性能增强。
[0060] 例如，碱金属溶液432可W包括能够被取代到位于吸收层和碱金属层之间的界面 处的铜位点内的任何合适的碱金属，诸如钢（化）或钟（K)基碱金属。碱金属的实例包括， 但不限于，NaF、化C1、NaBr、KF、KC1、和/或邸r。例如，通过将碱金属与诸如去离子值I) 水、蒸傭水、己醇、异丙醇的溶剂和/或任何其他合适的溶剂混合来形成碱金属溶液432。碱 金属溶液432的碱金属的浓度可W在从约0. 01M到约0. 1M的范围内。本领域普通技术人 员应当理解，可W使用任何合适的碱金属的浓度。合适的浓度可W配置为生成无明显沉淀 的均匀碱层。例如，合适的浓度可能受到诸如润湿行为的一种或多种吸收件表面性能的影 响。在一些实施例中，较低浓度诱导非均匀覆盖，而较高浓度形成较厚的碱层但是可能导致 一些沉淀。碱沉淀可能导致水的吸收和表面质量的降低。例如，可任何合适的温度来 沉积碱金属溶液432,诸如在从约25°C至约75°C。例如，可W将碱金属层108沉积为任何合 适的厚度，诸如约lOnm至约1mm的厚度。在CIGS吸收件106上形成贫铜表面之后，可W去 除碱金属层108。可W在退火工艺期间和/或之后去除碱金属层108。
[0061] 在对电池102进行退火之后，可W实施额外的处理。例如，如图4所示，可W将退 火的电池102输送至化学浴沉积（CBD)槽440。电池102浸入C抓槽440内的化学浴中W 在电池102上形成缓冲层。在C抓槽440之后，将电池102输送至洗涂槽442。电池102可 W进行额外的处理。
[0062] 控制器360配置为控制湿浸涂系统400的一个或多个元件的操作。例如，在一些 实施例中，控制器360配置为控制传送带、加热系统436、和/或退火系统438中的至少一 个。控制器360可W配置为在沉积碱金属溶液432之后启动预定时间周期的退火工艺。例 女口，在一些实施例中，预定的时间周期对应于例如足W干燥碱金属层108的时间周期。在其 他实施例中，退火工艺的活化对应于电池102的位置和/或一个或多个额外的参数。
[0063] 与不具有碱金属层的其他的类似的吸收件相比，具有本文所述的施加的碱金属层 的吸收件1〇6、306提供增大的效率。例如，在一个实施例中，利用KC1溶液的钟浸涂处理 (PDT)提供比基线度SL)吸收件增大约0. 7%的效率。KC1溶液被沉积至约200皿的厚度。 表1示出了 PDT处理的吸收件和基线度SL)吸收件之间的比较。
[0064]
[006引退火系统326、438配置为用于退火工艺W驱动吸收件106和碱金属层108之间的 相互作用。在各个实施例中，可W基于吸收件的化学组分来选择退火气体。例如，在一些实 施例中，吸收件106可W包括CIGS (化(Ini ,GaJSe2)吸收件。在送些实施例中，退火气体可 W包括任何的砸（Se)蒸汽、硫（巧蒸汽、HzSe气体和/或HzS气体。在其他实施例中，吸收 件106可W包括CIGSS (化(Ini xGaJ Se2 ySy)吸收件。在送个实施例中，退火气体可W包括硫 做蒸汽、气体或它们的组合。硫将在退火工序期间取代Se位点，从而导致增加的表面 带隙并且进一步增加开路电压（VJ。与CIGS吸收件相反，如果吸收件是CIGSS吸收件，贝U 额外的Se将取代一些硫并且降低吸收件的V。。和性能，因此对于CIGSS吸收件，退火气体应 当限制Se基气体。
[0066] 在一些实施例中，退火工艺包括快速热处理（RT巧步骤。将具有形成在吸收件106 上的碱金属层108的电池102放置在退火室内部。例如，退火室填充有处于起始温度的退火 气体，诸如> 20(TC的起始温度。退火气体将腔室填充至大约500-650巧的压力。例如，在一 些实施例中，W升温速率将退火气体加热至退火温度，诸如W每分钟温度升高约rC -2(TC 的升温速率将退火气体加热至35(TC -45(TC。将退火气体维持在退火温度并持续预定的时 间周期。在退火周期之后，例如，将电池102和退火气体冷却至低于预定温度，诸如20(TC。 从腔室清除退火气体和输送电池102 W用于额外的处理。
[0067] 图5是示出用于电池（例如，电池102)的退火工艺的温度响应曲线502的一个实 施例的示图500。将退火气体引入温度> 20(TC的退火室内。例如，W每分钟约rC -2(TC 的速率使得温度倾斜上升，直至达到预定温度，诸如约35(TC -45(TC的温度。例如，将温度 维持预定的时间周期，诸如约20分钟至40分钟。在退火之后，在输送电池102 W用于额外 的处理之前，冷却电池102。
[0068] 图6是示出相对于吸收件的厚度的吸收件中的铜原子百分比的吸收件的化学组 分602a、60化的比较。化学组分602a对应于未处理的吸收件，其具有位于靠近吸收件的表 面处的富铜部分。对于两步式CIGS制造工艺（即，CIG，随后硫化），铜将倾向于在形成工 艺期间堆积在吸收件的表面处。化学组分60化对应于施加有如本文所述的碱金属处理的 吸收件。化学组分60化包括位于邻近吸收件的表面处的贫铜区。利用碱金属处理来处理 吸收件之后，表面处的铜含量降低。
[0069] 图7示出了包括形成在钢电极704上并且具有铜分布710的吸收件706的电池 702。在吸收件706上形成碱金属层708。对电池702进行退火，从而使得碱金属层708与 吸收件706相互作用。相互作用降低了接近吸收件706与碱金属层708的边界712处的吸 收件706的铜分布710。图7A对边界区712的局部进行了放大。虚线714a示出了未处理 的边界区712的铜分布。在碱处理之后，边界区712具有对应于贫铜区的铜分布714b。例 女口，在示出的实施例中，边界区712在表面的300nm范围内包括至少5%的铜损耗。
[0070] 图8示出了降低吸收件的表面处的铜浓度的方法800。在第一步骤802中，在背 (例如，Mo)电极上形成吸收件。例如，可W通过任何合适的工艺形成吸收件，诸如共蒸、两 步工艺、溶液工艺、和/或任何其他合适的工艺。例如，吸收件可W包括CIGS吸收件。在第 二步骤804中，将碱金属层沉积到吸收件上。例如，可W通过任何合适的方法沉积碱金属 层，诸如湿法。例如，湿法包括喷淋法和/或浸涂法。可包括预定浓度的一种或多种碱 金属（诸如0.01M-0.05M的NaF、化Cl、NaBr、KF、KCl或邸r的溶液）的碱溶液的形式来沉 积碱金属层。
[0071] 在第Η步骤806中，干燥碱金属层。例如，可W通过任何合适的工艺干燥碱金属 层，诸如将吸收件加热至预定温度（诸如在约5(TC-10(rC之间）的加热器。吹干工艺也可 W用于干燥碱金属层。
[0072] 在第四步骤808中，在退火气体中对吸收件进行退火W驱动碱金属层和吸收件之 间的反应。可W基于吸收层的化学组分来选择退火气体。例如，对于CIGS吸收件，退火气 体可W包括硫基或砸基气体。作为另一个实例，对于CIGSS吸收件，退火气体可W包括硫基 气体。
[0073] 在对吸收件进行退火之后，可W在第五步骤810中施加缓冲层。
[0074] 本发明提供了用于在吸收件上沉积碱金属层W在吸收层的表面处生成贫铜区的 系统和方法。贫铜区提供比具有富铜表面的非处理的吸收件的增大的效率。例如，可W通 过任何合适的沉积方法来沉积碱金属层，诸如湿沉积法。在沉积碱金属层之后，对吸收件进 行退火，使碱金属层与吸收件相互作用W降低位于碱金属层和吸收件之间的界面处的吸收 件的铜浓度。
[00巧]在各个实施例中，公开了一种用于形成光伏电池的方法。该方法包括在背电极上 形成吸收件的步骤；在吸收件的表面上沉积包括碱金属的材料；W及对吸收件进行退火W 降低吸收件在表面处的铜含量。
[0076] 在各个实施例中，公开了一种用于形成光伏电池的系统。该系统包括：配置为将碱 金属溶液沉积至吸收件的表面上的喷淋器；和配置为对吸收件和碱金属溶液进行退火的退 火室。控制器配置为控制喷淋器和退火室，其中，控制器配置为在沉积碱金属溶液之后使退 火室活化预定周期。
[0077] 在各个实施例中，公开了一种用于形成光伏电池的系统。该系统包括：其中具有碱 金属溶液的浸涂槽，W及退火室。浸涂槽配置为在其中容纳吸收件。通过浸涂槽将碱金属 层沉积在吸收件上。退火室配置为对吸收件和碱金属层进行退火。控制器配置为控制喷淋 器和退火室，其中，控制器配置为在沉积碱金属溶液之后使退火室活化预定周期。
[0078] 上面概述了若干实施例的特征，使得本领域技术人员可W更好地理解本发明的各 方面。本领域技术人员应该理解，他们可W容易地使用本发明作为基础来设计或修改用于 实施与本文所介绍实施例相同的目的和/或实现相同优势的其他工艺和结构。本领域技术 人员也应该意识到，送种等同构造并不背离本发明的精神和范围，并且在不背离本发明的 精神和范围的情况下，在此他们可W做出多种变化、替换W及改变。
【主权项】
1. 一种用于形成光伏电池的方法，包括以下步骤： 在背电极上形成吸收件； 在所述吸收件的表面上沉积包括碱金属的材料；以及 对所述吸收件进行退火以降低所述吸收件在表面处的铜含量。2. 根据权利要求1所述的方法，其中，通过湿工艺沉积所述碱金属。3. 根据权利要求2所述的方法，其中，所述湿工艺包括喷淋工艺。4. 根据权利要求2所述的方法，其中，所述湿工艺包括浸涂工艺。5. 根据权利要求1所述的方法，其中，所述包括碱金属的材料包括钾基溶液或钠基溶 液中的一种。6. 根据权利要求5所述的方法，其中，碱金属溶液包括预定浓度的NaF、NaCl、NaBr、KF、 KC1或KBr中的至少一种。7. 根据权利要求1所述的方法，还包括在沉积含有所述碱金属的碱金属溶液之后干燥 所述吸收件的步骤。8. 根据权利要求7所述的方法，其中，干燥所述吸收件包括将所述吸收件加热至从约 50°C至约100°C的温度的步骤。9. 一种系统，包括： 喷淋器，配置为将碱金属溶液沉积至吸收件的表面上； 退火室，配置为对所述吸收件和所述碱金属溶液进行退火；以及 控制器，配置为控制所述喷淋器和所述退火室，其中，所述控制器配置为在沉积所述碱 金属溶液之后使所述退火室活化预定周期。10. -种系统，包括： 浸涂槽，所述浸涂槽中具有碱金属溶液，所述浸涂槽配置为在所述浸涂槽中容纳吸收 件，其中，通过所述浸涂槽将碱金属层沉积在所述吸收件上； 退火室，配置为对所述吸收件和所述碱金属层进行退火；以及 控制器，配置为控制所述退火室，其中，所述控制器配置为在沉积所述碱金属溶液之后 使所述退火室活化预定周期。
【文档编号】H01L31/18GK105870247SQ201510025695
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2015年1月19日
【发明人】陈世伟
【申请人】台积太阳能股份有限公司