具有碲化鎘本徵層的光伏電池的製作方法

2023-05-06 18:13:31

專利名稱：具有碲化鎘本徵層的光伏電池的製作方法
技術領域：
本發明大體上涉及光伏電池，並且更特別地涉及具有包括鎘和碲的本徵層的光伏 (PV)電池。
背景技術：
PV(或太陽能)電池用於將太陽能轉換成電能。典型地，在它的基本形式中，PV電池包括用設置在襯底層上的兩層或三層製成的半導體結，以及用於採用電流的形成傳遞電能到外部電路的兩個接觸(導電層)。此外，常常採用另外的層以增強PV器件的轉換效率。有多種PV電池的候選材料系統，其中每個具有某些優勢和劣勢。CdTe是突出的多晶薄膜材料，具有大約1. 45-1. 5電子伏特的近理想帶隙。CdTe還具有非常高的吸收率， 並且CdTe的膜可以使用低成本技術製造。儘管CdTe具有獲得相對高效率(電池效率大於 16%)的潛力，商業上生產的CdTe模塊典型地具有在9-11%範圍中的效率。該相對低的電力轉換效率可歸因於與材料的帶隙有關的相對低的開路電壓(V。。)，其部分由於CdTe中的低有效載流子濃度和短的少數載流子壽命。如本領域內技術人員已知的，Voc是在沒有電流流動時的陽極和陰極之間的電勢。在V。。，所有電子和空穴在器件內複合。因此，V。。設置了可以從單個電子空穴對抽出的功的上限。典型地由薄膜CdTe器件展現的短的少數載流子壽命可歸因於當薄膜CdTe使用近空間升華(或CSQ在相對低的溫度(500-550°C )生長時出現的高缺陷密度。高缺陷密度導致互相抵消的施主和受主態的存在，從而導致在每立方釐米(cc) IO11至IO13範圍中的有效載流子密度。然而，該有效載流子密度可以增加，例如通過對剛生長的CdTe膜進行 CdCl2處理，以獲得在每cclO13至IO15範圍中的有效載流子密度。在這些器件中的典型少數載流子壽命小於大約1納秒(ns)。這兩個數目的結合將限制這些類型的器件的V。。到大約 850mV，而如果可以改進這些性質或當轉到不同的器件設計時大約一伏特(V)的V。。值應該是可獲得的，參見例如 Thin Solid Films 515 卷 15 期 6099-6102 頁 James Sites、Jun Pan 的"Strategies to increase CdTe solar-cell voltage，，( ±曾力口 CdTe 太陽能電池電壓的策略)。因此減小CdTe PV電池的缺陷密度將是可取的。提供具有更高有效載流子濃度和增加的少數載流子壽命的CdTe PV電池將是進一步可取的。同樣，在不能獲得更高有效載流子密度的情況下，提供不同的CdTe PV器件設計將是可取的。

發明內容
本發明的一個方面在於光伏電池，其包括第一導電層、ρ型半導體層和具有至少大約五(5) μ m的中等晶粒尺寸並且包括鎘和碲的大致上本徵的半導體層。該光伏電池進一步包括η型半導體層和第二導電層。該大致上本徵半導體層設置在該P型半導體層和該η 型半導體層之間。本發明的另一個方面在於光伏電池，其包含包括織構化襯底(textured
4substrate)的第一導電層、ρ型半導體層和具有至少大約五(5) μ m的中等晶粒尺寸並且包括鎘和碲的大致上本徵的半導體層。該光伏電池進一步包括η型半導體層和第二導電層。 該大致上本徵層設置在該ρ型半導體層和該η型半導體層之間。


當下列詳細說明參照附圖(其中類似的符號在整個附圖中代表類似的部件)閱讀時，本發明的這些和其他特徵、方面和優勢將變得更好理解，其中圖1是根據本發明的各種實施例的具有n-i-p結構的示例光伏電池的示意剖視圖；圖2是根據本發明的各種實施例的具有n-i-p結構和高電阻透明導電氧化物 (HRT)層的示例光伏電池的示意剖視圖；圖3是根據本發明的各種實施例的具有n-i-p結構和設置在第一導電層和光伏活性層之間的絕緣層和金屬層的示例光伏電池的示意剖視圖；圖4是根據本發明的各種實施例的具有p-i-n結構的另一個示例光伏電池的示意剖視圖；以及圖5是根據本發明的各種實施例的具有p-i-n結構和設置在第一導電層和光伏活性層之間的絕緣層和金屬層的示例光伏電池的示意剖視圖。
具體實施例方式本發明的光伏電池10實施例參照圖1-3描述。如在圖1中指示的，光伏(PV)電池10包括第一導電層12、p型半導體層14和大致上本徵(i型)半導體層16。該大致上本徵半導體層16包括鎘和碲，並且更特別地包括從由碲化鎘(CdTe)、碲化鎘鋅、碲化鎘硫、碲化鎘錳、碲化鎘鎂和其的組合構成的組選擇的材料並且包括許多由晶界分開的晶粒並且具有至少大約五(5) μπι的中等晶粒尺寸。該晶粒是ρ型或η型的。如這裡使用的，短語「大致上本徵」應該理解為指示具有小於大約每立方釐米(cc) IO13的載流子濃度的材料。如將由本領域內技術人員認識到的，對於主動摻雜的材料和沒有主動引入摻雜劑的材料兩者都可以獲得該範圍中的載流子濃度。CdTe的η型摻雜劑的非限制性示例包括鋁、銦、氯、溴和碘。對於CdTe，適合的ρ型摻雜劑非限制地包括銅、氮、磷、銻、砷和鈉。對於某些配置，本徵半導體層16包括碲化鎘(CdTe)。然而，本徵半導體層16在某些實施例中可包括來自族II和族VI或族III和族V的其他元素，其將不導致大的帶隙偏移 (例如，帶隙偏移<0. IeV)，例如鋅、硫、錳和鎂等。對於特定配置，鎘在CdTe中的原子百分比在從大約48-52原子百分比的範圍中，並且碲在CdTe中的原子百分比在從大約45-55原子百分比的範圍中。採用的CdTe可是富Te的，例如碲的原子百分比可在從大約52-55原子百分比的範圍中。對於特定配置，鋅、硫、錳或鎂在CdTe中的原子百分比小於大約10原子百分比，並且更特別地，大約8原子百分比，並且再更特別地，大約6原子百分比，其中帶隙停留在1.4-1.5eV範圍中。已經認定通過添加小原子百分比的鋅，所得的本徵碲化鎘鋅的缺陷密度相對於CdTe減小。然而，可能的是，相反缺陷態可偏移到帶內不同的能級，導致不同的自補償水平，例如可導致更多施主/受主型狀態，或更少深缺陷，其可提高壽命。然而，10 原子百分比的鋅將使帶隙移到高達大約1. 55eV。相似地，硫的添加將在大約1. 4和1. 5eV之間改變所得的本徵碲化鎘硫的帶隙(對於小的原子S百分比)。參見，例如Solar Energy Materials & Solar Cells 9(^2006) 1169-1175D. W. Lane 的「A review of the optical band gap of thin film CdSxTel_x」(薄膜 CdSxTel_x 的光學帶隙的回顧)，以及 Journal of Applied Physics 91 卷第 2 期 703-707 頁 Jihua Yang 等人的「Alloy composition and electronic structure of Cdl AxZnxTe by surface photovoltage spectroscopy" (Cdl AxZnxTe通過表面光電壓譜的合金成分和電子結構)。如在圖1中指示的，PV電池10進一步包括η型半導體層18和第二導電層22。對於在圖1-3中示出的設置，第一導電層12設置在ρ型半導體層14下面。大致上本徵的半導體層16設置在ρ型半導體層14和η型半導體層18之間，由此形成n-i-p結構30。對於在圖1-3中示出的配置，該η型半導體層18設置在第二導電層22下面，使得光入射通過該 η型半導體層18。如本領域內已知的，在大致上本徵的CdTe層中產生的載流子對由相應摻雜層產生的內場分開，以便形成光伏電流。採用該方式，n-i-p結構當暴露於適當的照度時產生光伏電流，其由與器件的適當層電連通的導電層12、22收集。另一個PV電池實施例(也由標號10指示)在圖4和5中示出。在圖4和5中示出的PV電池10與圖1和3的那些相似，所不同的是P和η型半導體層翻轉，使得在圖4和 5中示出的PV電池10具有p-i-n結構，其中光通過ρ型半導體層14進入，並且η型半導體層在電池的背面。從而，對於圖4和5的配置，ρ型半導體層14是窗口層，並且光通過該ρ 型窗口層進入。對於本徵材料，使光通過P型半導體層進入可以是有益的，因為空穴遷移率低於電子遷移率。對於在圖1-3中示出的配置，其中ρ型半導體層14在器件的背面，對ρ型半導體層厚度沒有實際限制。相反，P型半導體層可剛好足夠厚以「存在」並且足夠薄以不貢獻電阻。然而，對於在圖4和5中示出的配置，其中光通過P型半導體層14進入，P型半導體層 14的厚度需要最小化，但它必須足夠厚以在電性上是存在的以在本徵層中產生電場。對於在圖4和5中示出的配置，對於某些示例本徵層的厚度與ρ型半導體層的厚度的比率大於 5 1，並且對於特別示例是大約20 1。對於某些設置，第二導電層22包括透明導電氧化物(TCO)。透明導電氧化物的非限制性示例包括氧化銦錫(ITO)、摻雜氟的氧化錫(Sn0:F)或FT0、摻雜銦的氧化鎘、錫酸鎘 (Cd2SnO4)或CTO和摻雜的氧化鋅(ZnO)，例如摻雜鋁的氧化鋅(Ζη0:Α1)或ΑΖ0、氧化銦鋅 (IZO)和氧化鋅錫(SiSnOx)等和其的組合。取決於採用的特定TCO(和它的薄層電阻)，TC0 層22的厚度可在大約50-500nm的範圍中，並且更特別地100_200nm。傳統上，基於CdTe的器件的性能已經通過將塊體性質賦予CdTe說明。然而，存在增多的指示，器件性能主要由晶界的性質控制。對於特別實施例，大致上本徵的CdTe層16 內至少百分之九十(90%)的晶粒(在剖視圖中)特徵在於至少大約五(5) μ m的晶粒尺寸。 另外，對於某些配置，大致上本徵的半導體層16具有小於二(2) μπι的厚度。對於更特別的配置，大致上本徵的半導體層16的中等晶粒尺寸與大致上本徵的半導體層16的厚度的比率大於二，並且更特別地，大於五，並且再更特別地，大於十。在一個非限制性示例中，中等晶粒尺寸與大致上本徵的半導體層的厚度的比率是大約2. 5。有益地，通過控制該比率，晶界相對遙遠，使得電荷載流子更可能碰到前和背接觸中的一個(相比晶界)，尤其在漂移器件中是這樣。為了避免勢壘在P-I界面形成，ρ型半導體層14的材料應該選擇成用以避免ρ型和本徵層之間的帶隙不連續。例如，在本徵和P型材料之間的界面處ΔΙ < 0. 05eV。P型半導體層14的非限制性示例材料包括碲化鋅(ZnTe)、CdTe、碲化鎂(MgTe)、碲化錳(MnTe)、 碲化鈹(BeTe)、碲化汞(HgTe)、碲化銅(CuxTe)和其的組合。這些材料應該也理解為包括其的合金。例如，CdTe可以與鋅、鎂、錳和/或硫合金化以形成碲化鎘鋅、碲化鎘銅、碲化鎘錳、碲化鎘鎂和其的組合。這些材料可主動摻雜為P型。合適的摻雜劑基於半導體材料改變。對於CdTe，合適的ρ型摻雜劑非限制地包括銅、金、氮、磷、銻、砷、銀、鉍、硫和鈉。根據特別實施例，P型半導體層14包括摻雜的SiTe (例如，ZnTe Cu或SiTe N)並且具有在大約 50-100nm範圍中的厚度。對於某些配置，ρ型半導體層14和大致上本徵的半導體層16形成從ρ型半導體材料轉變到大致上本徵CdTe的成分漸變層。例如，該轉變可在大約IOOnm的距離上發生。對於在圖1-3中示出的配置，η型半導體層18起窗口層的作用。S卩，對於在圖1_3 中示出的配置，窗口層18是PV器件10的結形成層。窗口層18的添加誘發產生光伏效應的電場。η型半導體層18的非限制性示例材料包括硫化鎘(CdS)、硫化銦(III) (In2S3), 硫化鋅(ZnS)、碲化鋅(SiTe)、硒化鋅( )、硒化鎘(CcKe)、充氧硫化鎘(CdS :0)、氧化銅 (Cu2O)和&ι(0，Η)和其的組合。根據特別實施例，η型半導體層18包括CdS並且具有在大約50-100nm範圍中的厚度。對於某些配置，鎘在硫化鎘中的原子百分比在大約45-55原子百分比的範圍中，並且更特別地在大約48-52原子百分比的範圍中。對於更特定的配置，η型半導體層18包括CdS，由此提供在大致上本徵的半導體層 16和該CdS層18之間的異質結界面。對於特別配置，第一導電層12包括織構化襯底。該織構化襯底12的非限制性材料包括鎳、鎳合金、銅和銅合金以及鉬和鉬合金。如在US2007/0044832，Fritzemeier, "Photovoltaic Template」(光伏模板)中公開的，織構化襯底可通過使襯底變形形成，並且本領域內技術人員已知的金屬變形技術可以用於產生尖銳的織構。Fritzemeier教導了面心立方(fee)金屬、體心立方(bcc)金屬和一些基於fee金屬的合金可以用作變形襯底材料，因為它們可以使用眾所周知的滾壓變形和退火工藝而被雙軸織構化。特別地，「立方織構」可以使用可控滾壓和退火工藝在fee金屬和合金中獲得，使得所得的變形織構化金屬帶擁有接近單晶質量的織構。中間外延膜可在預期的半導體膜沉積之前沉積在該織構化襯底上。優選地，襯底12的織構在該中間外延膜的織構中複製。有益地，該織構化襯底12 可以用作具有至少大約五(5) μ m的中等晶粒尺寸的大致上本徵的半導體層16的生長的模板。通過使用大晶粒，即比膜的厚度大得多的晶粒，在與晶界關聯的缺陷處的電子空穴複合被減少。如果晶粒的質量足夠高，可以獲得超出一納秒的載流子壽命。有益地，通過獲得更長的載流子壽命，可以獲得更高的效率。在一個非限制性示例中，第一導電層12包括織構化襯底(例如，衝壓的鎳襯底)， 其中薄金屬膜(沒有示出)沉積在該衝壓襯底上以擔當阻擋物以防止鎳擴散進入隨後沉積的半導體層和/或增強到P型半導體層14的歐姆接觸。用於形成薄金屬膜的金屬應該選擇成用以優化PV器件10的效率並且優選地在CdTe的環境中保持穩定。在一個非限制性示例中，使用鉬(或其的合金)膜。在其他示例中，採用鉭或鎢(或其的合金)膜。
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另外，還必須減少界面缺陷，以便增加載流子壽命。為了減少PV電池10中的界面缺陷，η型半導體層18與大致上本徵的CdTe層16的晶體排列以及ρ型半導體層14與大致上本徵的半導體層16的晶體排列需要控制。例如，對於在圖1-3中示出的n-i-p配置，η 型半導體層18和大致上本徵的半導體層16應該大致上晶格匹配(即，它們的晶體結構和晶格常數應該足夠接近)以允許η型半導體層18在大致上本徵的半導體層16上的定向生長。然而，還可應用其他鈍化技術。更關鍵地，對於在圖1-3中示出的n-i-p配置，ρ型半導體層14和大致上本徵的半導體層16應該大致上晶格匹配以允許大致上本徵的半導體層 16在ρ型半導體層14上的定向生長。特別地，對於在圖1-3中示出的n-i-p配置，本徵層的定向生長是更關鍵的，從而在P型層14和本徵層16之間的界面處的晶格匹配是特別重要的。相似地，對於在圖4和5中示出的p-i-n配置，本徵層的定向生長是關鍵的，從而在 η型層18和本徵層16之間的界面處的晶格匹配是特別重要的。圖2、3和5圖示PV電池10的另外的可選特徵。圖2是具有n-i-p結構和高電阻 EfefHL (high resistance transparent conductive oxide) (HRT) Μ^^Μτ ；^
電池的示意剖視圖。對於在圖2中示出的示例配置，PV電池10進一步包括設置在η型半導體層18和第二導電層22之間的高抗性透明導電氧化物(HRT)層20。根據特別實施例， HRT層20的厚度在大約50nm至大約IOOnm的範圍中。有益地，HRT層20充當緩衝層並且可以增加PV電池10的效率。HRT層20的適合材料的非限制性示例包括二氧化錫(SnO2)、 ΖΤ0(錫酸鋅)、摻雜鋅的氧化錫(SnO2 = Zn)、氧化鋅(ZnO)、氧化銦(In2O3)和其的組合。對於在圖4中示出的p-i-n配置，HRT層將不存在，因為使用ρ型窗口層，其中η型層設置在器件的底部。圖3是具有設置在第一導電層和光伏活性層之間的絕緣層和金屬層的示例光伏電池的示意剖視圖。對於在圖3中示出的示例配置，PV電池10進一步包括設置在第一導電層12和ρ型半導體層14之間的絕緣層Μ。該絕緣層M的非限制性示例材料包括使用例如二氧化矽(SiO2)、二氧化鈦(TiO2)和SiOC等材料形成的單晶或多晶絕緣體。為了在大致上本徵層16內獲得期望的晶粒結構，絕緣體M的晶體結構應該控制以將織構從層12傳遞到P型層14。在圖3中示出的配置進一步包括設置在絕緣層對和ρ型半導體層14之間的金屬層觀。用於形成層觀的金屬部分地選擇成用以增強隨後沉積的半導體層14和16的外延生長。該金屬層觀可包括鉬、鋁、鉻、金、其的合金或其的組合/堆疊。在一個非限制性示例中，金屬層觀包括鉬或其的合金。對於該配置，金屬層觀用於建立與P型層14的歐姆接觸。絕緣層M可擔當擴散阻擋物以防止金屬(例如，鎳)從接觸12擴散進入ρ型材料14。另外，絕緣層M的存在電隔離電池以便於PV電池10單片式集成在太陽能模塊 (沒有示出)中。對於特定配置，光伏電池10包括包括織構化襯底12的第一導電層12、ρ型半導體層14、具有至少大約五(5) μ m的中等晶粒尺寸並且包括鎘和碲(並且更特別地包括從由碲化鎘(CdTe)、碲化鎘鋅、碲化鎘硫、碲化鎘錳、碲化鎘鎂和其的組合構成的組選擇的材料)的大致上本徵的半導體層16、η型半導體層18和第二導電層22。對於在圖1中示出的n-i-p配置，織構化襯底12設置在ρ型半導體層14下面，大致上本徵的CdTe層16設置在P型半導體層14和η型半導體層18之間，並且η型半導體層18設置在第二導電層22 下面。層12、14、16、18和22中的每個在上文詳細論述。對於特別配置，大致上本徵的半導體層16具有小於三(3) μ m的厚度，並且更特別地小於二(2) μ m，並且包括多個晶粒，其中至少百分之九十(90% )的晶粒(在剖視圖中)特徵在於至少大約五(5) μ m的晶粒尺寸。對於更特別的配置，大致上本徵的半導體層(16)的中等晶粒尺寸與大致上本徵層的厚度的比率大於二，並且更特別地，大於五，並且再更特別地，大於十。有益地，通過控制該比率，在與晶界關聯的缺陷處的電子空穴複合被減少，由此增加載流子壽命，其進而使更高的效率能夠獲得。如上文論述的，P型半導體層14和大致上本徵層可形成例如在大約IOOnm 的距離上從P型半導體材料轉變到大致上本徵的半導體材料的成分漸變層。對於在圖3中示出的特定配置，PV電池10進一步包括設置在第一導電層12和ρ型半導體層14之間的絕緣層M以及設置在絕緣層M和P型半導體層14之間的金屬層觀。相似地，對於在圖 5中示出的配置，第一導電層12設置在η型層18下面，ρ型層14設置在第二導電層22下面，並且PV電池10進一步包括設置在第一導電層12和η型層18之間的絕緣層M以及設置在絕緣層M和η型層18之間的金屬層觀。用於形成PV電池10的示例處理步驟參照圖1-3描述。如上文論述的，第一導電層12的示例材料包括鎳、銅、鉬和其的合金。這些材料可例如通過濺射或蒸發沉積。對於特別實施例，第一導電層12包括織構化襯底12，其可使用已知的金屬變形技術形成，例如但不限於滾壓變形和退火工藝等。如上文指出的，對於某些配置，第一導電層12包括具有沉積在其上的薄金屬膜(沒有示出)的織構化襯底12。該薄膜可通過濺射或蒸發沉積。參照圖1，ρ型層14和大致上本徵層16典型地通過近空間升華(CSS)或氣相輸運沉積在襯底12上。備選地，ρ型層14和大致上本徵層16可使用濺射、蒸發(例如，e束或分子束外延)或化學氣相沉積來沉積。η型層18 (參見例如圖1)典型地通過化學浴(或氣相)沉積或電化學沉積來沉積。例如，化學浴沉積可用於沉積CdS層18。備選地，η型層18還可使用濺射沉積。摻雜劑可使用多種技術引入半導體層14、16和/或18內，如在共同受讓的美國專利申請序列號 12/415，267 「Layer for Thin Film Photovoltaics and a Solar Cell Made Therefrom」(薄膜光伏裝置的層和由此製作的太陽能電池)中論述的那樣，該專利全文通過引用結合於此。第二導電層(或背接觸)22典型地通過濺射TCO層22來沉積。參照圖2，可選的HRT層20典型地使用濺射沉積。參照圖3，可選的金屬層觀典型地使用濺射或蒸發(例如，e束或分子束外延)沉積。可選的絕緣體層M (圖幻和可選的緩衝層26(參見圖4)典型地通過濺射沉積。可採用相似的處理步驟以形成在圖4和5 中示出的p-i-n結構。有益地，本發明的PV器件具有關於基於常規基於CdTe的太陽能電池的增加的開路電壓。儘管對於具有在1. 45電子伏特範圍中的帶隙的材料的理論極限稍高於1伏特(取決於載流子濃度)，在常規CdTePV電池的實踐中沒有達到該極限。V。。主要由CdTe層的有效載流子濃度確定。CdTe典型地是重自補償材料，使得典型的CdTe薄膜層的ρ型載流子濃度一般在大約每立方釐米1 X IO14至3Χ IO14範圍中，從而允許大約0. 85伏特的最大V。。。 在這些器件中的典型少數載流子壽命小於大約1納秒(ns)。這兩個數目的組合將限制常規 CdTe太陽能電池的V。。於850mV附近。晶界在CdTe器件中起支配性作用，因為在晶界處的缺陷降低了有效少數載流子壽命和載流子密度。從而，本發明通過具有大晶粒(具有提高的載流子壽命)同時轉到具
9有使減小壽命的晶界減少的p-i-n型器件而對現有技術器件加以改進。因此，可以獲得更
高的V。。值。儘管僅本發明的某些特徵已經在本文中圖示和描述，許多修改和改變將被本領域內技術人員想到。因此，要理解附上的權利要求意在涵蓋所有這樣的修改和改變，它們落入本發明的真正精神內。部件列表
10光伏電池12第一導電層14ρ型半導體層16大致上本徵的半導體層18η型半導體層20高電阻透明導電氧化物 (HRT)層22第二導電層24絕緣層28金屬層30PIN/NIP 結構
權利要求
1.一種光伏電池(10)，其包括第一導電層(12)；P型半導體層(14)；具有至少大約五(5) μπι的中等晶粒尺寸並且包括鎘和碲的大致上本徵半導體層 (16)；η型半導體層(18)；以及第二導電層02)，其中所述大致上本徵半導體層(16)設置在所述ρ型半導體層和所述η型半導體層之間。
2.如權利要求1所述的光伏電池(10)，其中所述大致上本徵半導體層(16)的所述中等晶粒尺寸與所述大致上本徵半導體層的厚度的比率大於2。
3.如權利要求1所述的光伏電池(10)，其中所述大致上本徵半導體層(16)包括多個晶粒，並且其中至少百分之九十(90% )的所述晶粒特徵在於至少大約五(5) μπι的晶粒尺寸。
4.如權利要求1所述的光伏電池(10)，其中所述第二導電層02)包括透明導電氧化物，其中所述第一導電層(1 設置在所述P型半導體層(14)下面，其中所述η型半導體層 (18)設置在所述第二導電層0 下面，所述光伏電池(10)進一步包括高電阻透明導電氧化物(HRT)層(20)，其設置在所述η型半導體層(18)和所述第二導電層0 之間。
5.如權利要求1所述的光伏電池(10)，其中所述大致上本徵的半導體層(16)包括從由碲化鎘(CdTe)、碲化鎘鋅、碲化鎘硫、碲化鎘錳、碲化鎘鎂和其的組合構成的組選擇的材料，其中P型半導體層(14)包括從由碲化鋅(ZnTe)、CdTe、碲化鎂(MgTe)、碲化錳(MnTe)、 碲化鈹(BeTe)和其的組合與合金構成的組選擇的材料，以及其中所述η型半導體層(18)包括從由CdS、In2&、ZnS、非晶或微晶矽、Ζη(0，Η)和其的組合構成的組選擇的材料。
6.如權利要求1所述的光伏電池(10)，其中所述ρ型半導體層(14)和所述大致上本徵的半導體層(16)形成從ρ型半導體材料轉變到大致上本徵的半導體材料的成分漸變層。
7.如權利要求1所述的光伏電池(10)，其中所述第一導電層(12)包括織構化襯底，其中所述第一導電層(1 設置在所述P型半導體層(14)下面，並且其中所述η型半導體層 (18)設置在所述第二導電層0 下面，所述光伏電池進一步包括設置在所述第一導電層(1 和所述P型半導體層(14)之間的絕緣層04)；以及設置在所述絕緣層04)和所述ρ型半導體層(14)之間的金屬層08)。
8.如權利要求1所述的光伏電池(10)，其中所述第一導電層(12)設置在所述η型半導體層(18)下面，並且其中所述ρ型半導體層(14)設置在所述第二導電層0 下面，其中所述第一導電層(1 包括織構化襯底，所述光伏電池進一步包括設置在所述第一導電層(1 和所述η型半導體層(18)之間的絕緣層04)；以及設置在所述絕緣層04)和所述η型半導體層(18)之間的金屬層08)。
9.一種光伏電池(10)，其包括包括織構化襯底的第一導電層(12)；P型半導體層(14)；具有至少大約五(5) μ m的中等晶粒尺寸並且包括鎘和碲的大致上本徵的半導體層 (16)；η型半導體層(18)；以及第二導電層02)，其中所述大致上本徵的半導體層設置在所述P型半導體層和所述η型半導體層之間， 其中所述大致上本徵的半導體層(16)具有小於二( μ m的厚度並且包括多個晶粒， 其中至少百分之九十(90% )的所述晶粒特徵在於至少大約五(5) μ m的晶粒尺寸，以及其中所述大致上本徵的半導體層(16)包括從由碲化鎘(CdTe)、碲化鎘鋅、碲化鎘硫、 碲化鎘錳、碲化鎘鎂和其的組合構成的組選擇的材料。
10.如權利要求9所述的光伏電池(10)，其中所述第一導電層(1 設置在所述η型半導體層(18)下面，並且其中所述ρ型半導體層(14)設置在所述第二導電層0 下面，所述光伏電池(10)進一步包括設置在所述第一導電層(1 和所述η型半導體層(18)之間的絕緣層04)；以及設置在所述絕緣層04)和所述η型半導體層(18)之間的金屬層08)。
全文摘要
光伏(PV)電池(10)包括第一導電層(12)、p型半導體層(14)和具有至少大約5μm的中等晶粒尺寸並且包括鎘和碲的大致上本徵的半導體層(16)。該PV電池進一步包括n型半導體層(18)和第二導電層(22)。該大致上本徵半導體層設置在該p型半導體層和該n型半導體層之間。還提供光伏電池(10)，其包含包括織構化襯底的第一導電層(12)和具有至少大約5μm的中等晶粒尺寸並且包括鎘和碲的大致上本徵的半導體層(16)。
文檔編號H01L31/0328GK102237419SQ201110118328
公開日2011年11月9日 申請日期2011年4月28日 優先權日2010年4月28日
發明者B·A·科雷瓦爾 申請人:通用電氣公司