本发明专利技术一方面提供透明电极。透明电极包括衬底和设置在衬底上的透明层。透明层包括(a)包括氧化锡镉的第一区域；(b)包括锡和氧的第二区域；以及(c)介于第一区域和第二区域之间的包括镉、锡和氧的过渡区域，其中过渡区域中的镉对锡的原子比在过渡区域厚度上变化。第二区域还具有高于第一区域电阻率的电阻率。本发明专利技术还提供了光伏器件、光伏模块和制作方法。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及具有增强的电池性能和降低的制造成本的光伏器件。更具体地讲，本专利技术涉及用在光伏器件中的具有渐变型氧化锡镉层的透明电极。
技术介绍
薄膜太阳能电池或光伏器件通常包括设置在透明衬底上的多个半导体层，其中一层作为窗口层且另一层作为吸收层。窗口层允许太阳辐射穿透到吸收层，在吸收层中光能转化为可使用的电能。碲化镉/硫化镉(CdTe/CdQ异质结基光伏电池是薄膜太阳能电池的一个这样的实例。通常透明导电氧化物(Transparent Conductive Oxide, TC0)的薄层沉积在衬底和窗口层(例如CdS)之间用作前接触集流器。然而传统的TC0，例如氧化锡、氧化锡铟和氧化锌，在良好光传输所需的厚度时具有高电阻率。氧化锡镉(CTO)用作透明导电氧化物提供更好的电学、光学和机械特性以及高温稳定性。然而，CTO/CdS基薄膜太阳电池仍面临挑战，例如厚Cds膜通常导致器件效率低，而薄CdS膜导致降低的开路电压(Vqc)。在某些情况中，为了用薄CdS膜获得高器件效率，薄缓冲材料层例如氧化锡(SnO2)层设置在氧化锡镉(CTO)和窗口(CcK)层之间。制造CTO层使用的典型方法包括在衬底上沉积非晶氧化锡镉层，然后将与CdS膜接触的CTO层缓慢热退火，以获得所需的透明度和电阻率。然而，在大规模制造情况下难于进行CTO的CdS基退火。而且，使用昂贵的CdS增加了制造成本。实现CTO结晶后，将单独的缓冲层(例如氧化锡)沉积在CTO层上，然后其还可进行第二退火步骤以获得良好的结晶质量。缓冲层的性能通常部分取决于该层的结晶度和形态并且受被它沉积于其上的CTO表面的影响。需要高质量的缓冲层以获得太阳能电池制造中所需的性能。因此，需要提供用具有所需电学和光学性质的CTO和缓冲层制造的改善的电极和光伏器件。而且，需要减少光伏器件制造中CTO和缓冲层沉积和退火的步骤数量，由此降低成本并提高制造能力。
技术实现思路
提供本专利技术的实施方案以满足这些或其他需要。一个实施方案是透明电极。透明电极包括衬底和设置在衬底上的透明层。透明层包括(a)包括氧化锡镉的第一区域；(b)包括锡和氧的第二区域；以及(c)介于第一区域和第二区域之间的包括镉、锡和氧的过渡区域，其中过渡区域中的镉对锡的原子比在过渡区域厚度上变化。第二区域具有比第一区域电阻率高的电阻率。—个实施方案是光伏器件。光伏器件包括衬底；设置在衬底上的透明层；设置在透明层上的第一半导体层；设置在第一半导体层上的第二半导体层；以及设置在第二半导体层上的背接触层。透明层包括(a)包括氧化锡镉的第一区域，(b)包括锡和氧的第二区域，以及(c)介于第一区域和第二区域之间的包括镉、锡和氧的过渡区域，其中过渡区域中的镉对锡的原子比在过渡区域的厚度上变化。第二区域具有比第一区域的电阻率高的电阻率。一个实施方案是光伏模块，包括多个如上所述的光伏器件。另一实施方案是方法。该方法包括在衬底上沉积基本上非晶氧化锡镉层并热处理基本上非晶氧化锡镉层以形成透明层，其中热处理包括在处理温度、真空条件下加热基本上非晶氧化锡镉层一段时间，其足以形成(a)包括氧化锡镉的第一区域，(b)包括锡和氧的第二区域，以及(c)介于第一区域和第二区域之间的包括镉、锡和氧的过渡区域，其中过渡区域中的镉对锡的原子比在过渡区域厚度上变化。第二区域具有比第一区域的电阻率高的电阻率。附图说明当参考附图研读以下详细描述时，本专利技术的这些和其他特征、方面和优势将被更好地理解，其中图1是根据本专利技术的一个实施方案的透明电极的示意图。图2是根据本专利技术的一个实施方案的光伏器件的示意图。图3是根据本专利技术的一个实施方案的光伏器件的示意图。图4A示出初沉积的(as-d印osited)非晶氧化锡镉层的XPS特性(profile)。图4B示出与CdS膜接触的退火的结晶氧化锡镉层的XPS特性。图5示出根据专利技术的一个示例性实施方案的透明层的XRD图案。图6示出根据专利技术的一个示例性实施方案的透明层的XPS特性。图7示出根据专利技术的一个示例性实施方案的透明层的XPS特性。图8示出根据专利技术的一个示例性实施方案的透明层的XPS特性。图9示出根据专利技术的一个示例性实施方案的透明层的XRD图案。图IOA示出未退火的非晶氧化锡镉层的显微图。图IOB示出根据专利技术的一个示例性实施方案的透明层的显微图。图IOC示出根据专利技术的一个示例性实施方案的透明层的显微图。图11示出根据专利技术的一个示例性实施方案的氧化锡镉层的成分受时间和温度的影响。具体实施例方式如下面所详细讨论的，本专利技术的一些实施方案提供了具有渐变型氧化锡镉层的透明电极和光伏器件。在一些实施方案中，渐变型氧化锡镉层可有利地用作透明导电氧化物(Transparent Conductive Oxide,TC0)层和缓冲层，或备选地在一些的其它实施方案中便于设置结晶缓冲层，获得缓冲层增强的结晶和性能。而且，本专利技术的渐变型氧化锡镉层可基本上消除TCO层和缓冲层之间的不连续界面，而这种界面是通过首先沉积TCO层然后缓冲层而制造的器件结构的特征。因此，渐变型氧化锡镉层可提供TCO层和CdS层之间增强的粘结性并因此与缓冲层和TCO的双层相比降低了接触电阻并降低了光学损耗。相反，TCO层和缓冲层的双层可具有较高的在TCO层和缓冲层之间的界面积累杂质的倾向，其导致缺陷形成的增加。渐变层还可释放TCO层和CdS之间界面处的应力，并因此在CdS/CdTe界面产生更低的应力水平，在CdS/CdTe界面处的缺陷使得这些器件的\c降低。因此渐变型氧化锡镉层可在光伏器件制造期间降低成本并通过降低窗口层中的光学吸收而增强器件性能，降低整体光学损耗和优化器件的开路电压。这里说明书和权利要求书通篇所使用的近似语言可用于修饰在没有导致相关的基本功能变化的情况下允许变化的任何数量表示。因此，由术语例如“约”修饰的值并不限于指定的精确值。在某些情况下，近似语言可相应于测量该值的仪器的精确度。在下面的说明书和权利要求中，除非在上下文有明确指出，否则单数形式包括复数指示物。本文所用的术语“可”和“可以是”表示在一组情况中发生的可能性；具体特性、特征或功能拥有的可能性；和/或通过表达与有资格的动词相关的一个或多个技能(ability)、能力(capability)或可能性的另一有资格的动词。因此，“可”和“可以是”的使用表示修饰的术语明显是合适的、可能的或适合所示的能力、功能或使用，同时考虑到修饰的术语有时可能不恰当、不能够或不适合的一些情况。例如，在一些情况中，可预料某一事件或能力，而其它情况中不能发生该事件或能力-该区别通过术语“可”和“可以是”表述。这里所使用的术语“透明区域”、“透明层”和“透明电极”指允许约300nm到约850nm范围波长的入射电磁辐射至少平均80%的透射率的区域、层或制品。正如这里所使用的，术语“设置在......上”指将层设置成彼此直接接触或通过其间的中间层间接接触。如下文所详细讨论，本专利技术的一些实施方案涉及改进的透明电极。根据本专利技术的一个实施方案的透明电极100在图1中示出。透明电极100包括衬底200和设置在衬底200上的透明层300。透明层300还包括第一区域320、第二区域340和介于第一区域320和第二区域340之间的过渡区域360。第一本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：J·C·罗霍，B·A·科列瓦尔，H·曹，J·曹，J·D·迈克尔，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：
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