光伏器件及其制造方法技术

本发明专利技术公开一种光伏器件及其制造方法。该光伏器件包括：缓冲层，设置在透明导电氧化物层上；窗口层，设置在缓冲层上；以及中间层，插设在透明导电氧化物层和窗口层之间。该中间层包括：（i）含有镁和金属类的化合物，其中金属类包括锡、铟、钛或它们的组合；或者（ⅱ）含有镁的金属合金；或者（ⅲ）含有镁和氟的化合物；或者（ⅳ）它们的组合。还给出了制造光伏器件的方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术大体上涉及一种光伏器件。更具体地，本专利技术涉及一种包括中间层的光伏器件以及制造该光伏器件的方法。
技术介绍
薄膜太阳能电池或光伏(PV)器件典型地包括多个设置在透明基板上的半导体层，其中一个层充当窗口层，第二层充当吸收层。窗口层允许太阳辐射穿透到吸收层，在吸收层，光能转换为可用的电能。窗口层还用于与吸收层联合形成异质结(p-n结)。基于碲化镉/硫化镉(CdTe/CdS)异质结的光伏电池是薄膜太阳能电池的一个这样的示例，其中CdS起窗口层的作用。 然而，薄膜太阳能电池具有低的转换效率。因此，在光伏器件领域中的主要焦点之一是提高转换效率。窗口层对光的吸收可能是限制PV器件的转换效率的现象之一。因此，希望保持窗口层尽可能薄，以帮助减少由吸收引起的光学损失。然而，对于大部分薄膜PV器件而言，如果窗口层太薄，由于低开路电压(U和占空因数(FF，fill factor)，会观测到性能损失。还希望薄窗口层在随后的器件制造步骤期间维持其结构的完整性，使得吸收层和窗口层之间的界面包含可忽略的界面缺陷状态。 因此，需要改进的薄膜光伏器件构造，以及制造这些薄膜光伏器件构造的方法。
技术实现思路
包括本专利技术的实施例以满足这些及其它需求。一种实施例是光伏器件。所述光伏器件包括:缓冲层，设置在透明导电氧化物层上；窗口层，设置在缓冲层上；以及中间层，插入透明导电氧化物层和窗口层之间。中间层包括:(i)含有镁和金属类的化合物，其中该金属类包括锡、铟、钛或它们的组合；或者(ii)含有镁的金属合金；或者(iii)含有镁和氟的化合物；或者(iv)它们的组合。 一种实施例是光伏器件。所述光伏器件包括透明导电氧化物层；窗口层；以及插入透明导电氧化物层和窗口层之间的中间层。中间层包括:(i)含有镁和金属类的化合物，其中该金属类包括锡、铟、钛或它们的组合；或者(ii)含有镁的金属合金；或者(iii)它们的组合。 —种实施例是制造光伏器件的方法。所述方法包括将缓冲层设置在透明导电氧化物层和窗口层之间；以及将中间层设置在透明导电氧化物层和窗口层之间。中间层包括: (i)含有镁和金属类的化合物，其中该金属类包括锡、铟、钛或它们的组合；或者(ii)含有镁的金属合金；或者(iii)含有镁和氟的化合物；或者(iv)它们的组合。 【附图说明】 当参考附图阅读下面的详细描述时，本专利技术的这些和其它特征、方面及优点会变得更好理解，附图中: 图1是根据本专利技术一些实施例的光伏器件的示意图； 图2是根据本专利技术一些实施例的光伏器件的示意图； 图3是根据本专利技术一些实施例的光伏器件的示意图； 图4是根据本专利技术一些实施例的光伏器件的示意图； 图5是根据本专利技术一些实施例的光伏器件的示意图； 图6是根据本专利技术一些实施例的光伏器件的示意图； 图7是根据本专利技术一些实施例的半导体组件的示意图； 图8是根据本专利技术一些实施例的半导体组件的示意图； 图9示出根据本专利技术一些实施例的光伏器件的性能参数； 图10示出根据本专利技术一些实施例的光伏器件的性能参数； 图1lA示出根据比较示例的光伏器件的X射线光电子能谱(XPS)深度分布； 图1lB示出根据本专利技术一些实施例的光伏器件的X射线光电子能谱(XPS)分布； 图12示出根据本专利技术一些实施例的光伏器件的性能参数；以及 图13示出根据本专利技术一些实施例的光伏器件的性能参数。 【具体实施方式】 如下详细所述，本专利技术的一些实施例包括光伏器件，该光伏器件包括设置在透明导电氧化物层和窗口层之间的中间层。在一些实施例中，中间层设置在缓冲层和窗口层之间。在一些实施例中，中间层设置在透明导电氧化物层和缓冲层之间。 近似语言，正如在通篇说明书和权利要求书中所使用的，可用于修饰能够允许改变而不导致与其相关的基本功能的改变的任何数量表示。因此，由诸如“大约”和“实质上”等词语修饰的值并不局限于所说明的精确值。在一些情况下，近似语言可与用于测量该值的仪器的精度相对应。这里和通篇说明书和权利要求书中，范围限制可以结合和/或互换，这样的范围被确定，并包括所有包含在其中的子范围，除非上下文或语言另有指示。 在下面的说明书和权利要求中，单数形式“一个”和“该”包括复数个所指目标，除非上下文另有清楚指示。正如这里所使用的，词语“或者”并不意味着排他的，而是指所给出的引用部件(例如层)中的至少一个，并且包括其中可以存在提及部件的组合的情况，除非上下文中清楚地指示其它情况。 这里使用的词语“透明区域”和“透明层”指的是允许平均透射至少70%的入射电磁福射的区域或层，该入射电磁福射具有在约350nm至约850nm范围内的波长。 如这里所使用的，词语“层”指的是以连续或断续方式设置在下层表面的至少一部分上的材料。而且，词语“层”并非必然意味着所设置材料的厚度均匀，所设置材料可以具有均匀或可变的厚度。如本文中所使用，词语“设置在”指的是层彼此接触地直接设置或通过在之间具有插入层而间接地设置，除非明确指示其它情况。本文中使用的词语“邻近的”意味着两个层连续地设置，并彼此直接接触。 在本公开中，当层被描述为“在”另一个层或基板上时，应当理解的是，所述层可彼此直接接触或在所述层之间具有一个(或多个)层或特征。此外，词语“在…上”表示层关于彼此的相对位置，而并非必然意味着“在…顶部”，因为上下相对位置取决于器件关于观察者的取向。而且，使用“顶部”、“底部”、“上”、“下”及这些词语的变体是为了方便，并不要求部件的任何特定取向，除非说明其它情况。 如以下详细所述，本专利技术的一些实施例涉及包括中间层的光伏器件。图1-2示出根据本专利技术一个实施例的光伏器件100。如图1-2所示，光伏器件100包括透明导电氧化物层120、设置在透明导电氧化物层120上的缓冲层130、以及设置在缓冲层130上的窗口层140。如图1-2所示，光伏器件100还包括插入透明导电氧化物层120和窗口层140之间的中间层150。中间层150包括:(i)包括镁和金属类的化合物，其中金属类包括锡、铟、钛或它们的组合；或者(?)包括镁的金属合金；或者(iii)氟化镁；或者它们的组合。 在一些实施例中，中间层150插入缓冲层130和窗口层140之间，如图1所示。在一些其它实施例中，中间层150插入透明导电氧化物层120和缓冲层130之间，如图2所示。而且，在这样的情况下，中间层150可设置成与缓冲层130直接接触(如图1和2所示)，或者，备选地，中间层150可设置在插入层(实施例中未示出)上，该插入层又设置在缓冲层130 上。 图4示出根据本专利技术另一个实施例的光伏器件200。如图4所示，光伏器件200包括透明导电氧化物层220和设置在透明导电氧化物层220上的窗口层240。如图4所示，光伏器件200还包括中间层250，其插入透明导电氧化物层220和窗口层240之间。中间层250包括:(i)包括镁和金属类的化合物，其中金属类包括锡、铟、钛或它们的组合；或者 (ii)包括镁的金属合金；或者它们的组合。 在这样的实施例中，中间层250可设置成与透明导电氧化物层220直接接触，如图 4所示。在这样的情况下，中间层250可自身起缓冲层的作用，在光本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光伏器件，包括：缓冲层，设置在透明导电氧化物层上；窗口层，设置在所述缓冲层上；以及中间层，插设在所述透明导电氧化物层和所述窗口层之间，其中所述中间层包括：（i）包含镁和金属类的化合物，其中所述金属类包含锡、铟、钛或它们的组合；或者（ii）包含镁的金属合金；或者（iii）包含镁和氟的化合物；或者（iv）它们的组合。

【技术特征摘要】
1.一种光伏器件，包括: 缓冲层，设置在透明导电氧化物层上； 窗口层，设置在所述缓冲层上；以及 中间层，插设在所述透明导电氧化物层和所述窗口层之间，其中所述中间层包括: (i)包含镁和金属类的化合物，其中所述金属类包含锡、铟、钛或它们的组合；或者 (ii)包含镁的金属合金；或者 (iii)包含镁和氟的化合物；或者 (iv)它们的组合。2.如权利要求1所述的光伏器件，其中所述化合物还包括氧、硫、硒或它们的组合。3.如权利要求1所述的光伏器件，其中所述中间层包括含有镁、锡和氧的化合物。4.如权利要求1所述的光伏器件，其中所述中间层包括含有镁、锌、锡和氧的化合物。5.如权利要求 1所述的光伏器件，其中所述中间层包括含有镁和锌的合金。6.如权利要求1所述的光伏器件，其中所述中间层包括化学式为MgFy的化合物，其中y是大于0.5且小于或等于2的数。7.如权利要求1所述的光伏器件，其中所述中间层插设在所述透明导电氧化物层和所述缓冲层之间。8.如权利要求1所述的光伏器件，其中所述中间层插设在所述缓冲层和所述窗口层之间。9.如权利要求1所述的光伏器件，其中所述透明导电氧化物层包括镉锡氧化物、锌锡氧化物、铟锡氧化物、掺氟氧化锡、掺铟氧化镉、掺杂氧化锌或它们的组合。10.如权利要求1所述的光伏器件，其中所述缓冲层包括二氧化锡、氧化锌、氧化铟、氧化锌锡或它们的组合。11.如权利要求1所述的光伏器件，其中所述窗口层包括硫化镉、氧化的硫化镉、硫化锌、硫化镉锌、硒化镉、硒化铟、硫化铟或它们的组合。12.如权利要求1所述的光伏器件，还包括设置在所述窗口层上的吸收层。13.如权利要求12所述的光伏器件，其中所述吸收层包括碲化镉、碲化镉锌、碲化镉硫、碲化镉硒、碲化镉锰、碲化镉镁、铜铟硫化物、铜铟镓硒化物、铜铟镓硫化物或它们的组口 ο14.如权利要求12所述的光伏器件，还包括设置在所述窗口层和所述吸收层之间的第二中间层，其中所述第二中间层包括镁、铝、锌、镍、礼或它们的组合。15.如权利要求1所述的光伏器件，其中所述中间层的厚度在约0.2纳米至约200纳米的范围内。16.一种光...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹金波，威廉H胡贝尔，梁勇，徐晟，辛骞骞，蔡钟佑，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国;US