制造光伏装置的方法
【专利摘要】本发明的一个方面包括一种制造光伏装置的方法。所述方法包括将吸收剂层(130)布置在窗层(120)上。所述方法还包括用包括第一金属盐的第一溶液处理吸收剂层的至少一部分以形成第一组件(142)，其中所述第一金属盐包含选自锰、钴、铬、锌、铟、钨、钼和它们的组合的第一金属。所述方法还包括用氯化镉处理第一组件的至少一部分以形成第二组件(150)。所述方法还包括用包括第二金属盐的第二溶液处理第二组件的至少一部分以在所述第二组件(160)上形成界面层，其中所述第二金属盐包含选自锰、钴、镍、锌和它们的组合的第二金属。
【专利说明】制造光伏装置的方法
[0001]背景
本发明通常涉及制造光伏装置的方法。更特别地，本发明涉及制造具有吸收剂层的光伏装置的方法。
[0002]薄膜太阳能电池或光伏装置通常包括布置于透明基底上的多个半导体层，其中一层用作窗层且第二层用作吸收剂层。所述窗层允许太阳辐射穿透至所述吸收剂层，其中光能转化为可用的电能。基于碲化镉/硫化镉(CdTe/CdS)异质结的光伏电池为这样的薄膜太阳能电池的一个实例。
[0003]基于碲化镉(CdTe)的光伏装置通常表现相对低的功率转换效率，其可归因于与材料的能带间隙相关的相对低的开路电压(V。。)，部分由于在CdTe中的低的有效载流子浓度和短的少数载流子寿命。CdTe的有效载流子浓度可通过掺杂P-型掺杂物来提高。
[0004]提高CdTe太阳能电池的电池效率的其它问题包括CdTe的高功函和在CdTe和金属基背接触层之间的界面上的高背接触电阻。背接触电阻可通过增加背界面上的载流子浓度来改善。例如，对于P型CdTe材料，增加载流子浓度量来增加CdTe材料中的p型载流子以在与所述背接触层接触的CdTe层的背侧形成“欧姆接触层”。
[0005]用来形成欧姆层或用于掺杂吸收剂层的典型方法包括将铜结合到吸收剂层的线处理的后端。然而，包括铜的光伏装置可能缺乏期望水平的长期稳定性。
[0006]因此，需要制造光伏装置的改进的方法。此外，需要改进的光伏装置配置，其在背接触界面具有掺杂的吸收剂层和更高的载流子密度，导致更高的效率。
[0007]发明简述
本发明的实施方案提供用来满足这些和其它需要。一个实施方案为制造光伏装置的方法。所述方法包括在窗层上布置吸收剂层。所述方法还包括用包括第一金属盐的第一溶液处理吸收剂层的至少一部分以形成第一组件，其中所述第一金属盐包括选自锰、钴、铬、锌、铟、钨、钥和它们的组合的第一金属。所述方法还包括用氯化镉处理第一组件的至少一部分以形成第二组件。所述方法还包括用包括第二金属盐的第二溶液处理第二组件的至少一部分，以在所述第二组件上形成界面层，其中所述第二金属盐包含选自锰、钴、镍、锌和它们的组合的第二金属。
[0008]一个实施方案为制造光伏装置的方法。所述方法包括在窗层上布置吸收剂层。所述方法还包括用包括掺杂物金属盐的掺杂物溶液处理吸收剂层的至少一部分以形成第一组件，其中所述掺杂物金属盐包括选自锰、钴、铬、锌和它们的组合的金属掺杂物。所述方法还包括用氯化镉处理第一组件的至少一部分以形成第二组件，其中所述第二组件包括掺杂的吸收剂层和其中所述光伏装置具有大于约SOOmV范围内的开路电压。
[0009]一个实施方案为制造光伏装置的方法。所述方法包括在窗层上布置吸收剂层。所述方法还包括通过用包括欧姆金属盐的欧姆金属溶液处理所述吸收剂层的至少一部分，将界面层布置在所述吸收剂层上，其中所述欧姆金属盐包括选自锰、钴、镍、锌和它们的组合的欧姆金属。在一个实施方案中，所述欧姆金属在低于所述界面层的约I原子％范围内的浓度下存在于所述界面层内。[0010]附图
当参照附图阅读以下详述时，本发明的这些和其它特征、方面和优点将变得更好理解，其中:
图1为本发明的一个实施方案的光伏装置子结构的侧视截面图。
[0011]图2为本发明的一个实施方案的光伏装置子结构的侧视截面图。
[0012]图3为本发明的一个实施方案的光伏装置子结构的侧视截面图。
[0013]图4为本发明的一个实施方案的光伏装置子结构的侧视截面图。
[0014]图5为本发明的一个实施方案的光伏装置子结构的侧视截面图。
[0015]图6为本发明的一个实施方案的光伏装置的侧视截面图。
[0016]图7为本发明的一个实施方案的光伏装置的侧视截面图。
[0017]图8为根据本发明的一个实施方案，制造光伏装置的方法的流程图图示。
[0018]图9为本发明的一个实施方案的光伏装置子结构的侧视截面图。
[0019]图10为本发明的一个实施方案的光伏装置子结构的侧视截面图。 [0020]图11为本发明的一个实施方案的光伏装置的侧视截面图。
[0021]图12为根据本发明的一个实施方案，制造光伏装置的方法的流程图图示。
[0022]图13为本发明的一个实施方案的光伏装置子结构的侧视截面图。
[0023]图14为本发明的一个实施方案的光伏装置的侧视截面图。
[0024]图15为根据本发明的一个实施方案，制造光伏装置的方法的流程图图示。
[0025]图16A为刚沉积好的CdTe层的SMS分布。
[0026]图16B为本发明的一个实施方案的CdTe层的SMS分布。
[0027]图17A为刚沉积好的CdTe层的SIMS分布。
[0028]图17B为本发明的一个实施方案的CdTe层的SIMS分布。
[0029]图18A为刚沉积好的CdTe层的XPS分布。
[0030]图18B为用CdCl2处理和烘烤过的CdTe层的XPS分布。
[0031]图18C为本发明的一个实施方案的CdTe层的XPS分布。
[0032]图19为本发明的一个实施方案的CdTe层的XPS分布。
[0033]图20A显示了根据本发明的一个实施方案制备的样品的加速寿命测试(ALT) V。。数据。
[0034]图20B显示了对比样品的加速寿命测试(ALT) V。。数据。
[0035]图21A显示了根据本发明的一个实施方案制备的样品的加速寿命测试(ALT)FF数据。
[0036]图2IB显示了对比样品的加速寿命测试(ALT)FF数据。
[0037]图22A显示了根据本发明的一个实施方案制备的样品的加速寿命测试(ALT)R。。数据。
[0038]图22B显示了对比样品的加速寿命测试(ALT) Roc数据。
[0039]详述
如下详细讨论，本发明的一些实施方案包括制造包括吸收剂层的光伏装置的方法。如较早记录的，制造光伏装置的方法通常包括以下基于铜的沉积后步骤:将掺杂物引入到吸收剂层(以提高载流子浓度)，在吸收剂层上形成欧姆背接触(以在背界面上形成P+型层)，或两者。然而，铜的添加可导致以下一个或多个:光伏装置减少的稳定性、减少的开路电压(Voc)和减少的填充因子。不限于任何理论，相信在欧姆背接触中铜的高迁移率与碲化铜的不稳定行为组合可导致铜向前接触(窗层和吸收剂层之间的界面)的迁移和性能损失。
[0040]本文描述的本发明的实施方案解决本领域当前的显著缺点。一些实施方案包括形成光伏装置的方法，其包括形成掺杂的吸收剂层的步骤、布置欧姆背接触层的步骤，或两者。此外，一些实施方案包括包含掺杂的吸收剂层、欧姆背接触层或两者的光伏装置。在一些实施方案中，所述掺杂的吸收剂层包括金属掺杂物，且所述界面层包括欧姆金属，其中所述金属掺杂物和所述欧姆金属基本无铜。
[0041]本发明的实施方案有利地提供稳定的光伏装置。这与使用铜制造光伏装置的方法形成对比，其中铜的更高迁移率和碲化铜减少的稳定性可产生不稳定的光伏装置。
[0042]此外，不限于任何理论，相信用金属掺杂物掺杂所述吸收剂层可有利地导致光活性材料的载流子浓度的增加。提高的载流子浓度可进一步有利地导致V。。的增加，此外其可导致提高的光伏装置效率。不限于任何理论，相信形成包括欧姆金属的界面层可有利地导致吸收剂层表面的降低的电阻率和较低的开路电阻(R。。)，此外其可导致提高的光伏装置效率。
[0043]如本文在说明书和权利要求书通篇所用，可应用近似性用语以修饰任何定量的表达，在不导致与此相关的基本功能改变的情况下，所述表达可允许变化。因此，由术语如“约”修饰的值不限于指定的精确值。在一些情况下，近似性用语可对应于测量所述值的仪器的精确度。
[0044]在下文的说明书和权利要求中，单数形式“一个”和“该”包括多个指示物，除非上下文清楚地另作指定。
[0045]如本文所用的术语“透明区域”和“透明层”，是指允许波长为约300nm-约850nm的入射电磁辐射的平均透射率为至少80%的区域或层。如本文所用，术语“布置于……上”是指直接彼此接触地布置或通过在其间具有插入层而间接布置的层，除非特别另作说明。
[0046]如下详细讨论，本发明的一些实施方案涉及制造光伏装置的方法。参考图1和图8，在一个实施方案中，所述方法10包括，在步骤14中，将吸收剂层140布置在窗层130上。
[0047]如本文所用的术语“窗层”是指基本透明并与吸收剂层140形成异质结的半导体层。在一些实施方案中，窗层130包括η型半导体材料。在这些实施方案中，吸收剂层140可经掺杂为P型，而窗层130和吸收剂层140可形成“η-ρ”异质结。所述窗层130的非限制示例性材料包括硫化镉(CdS)、硫化铟(III) (In2S3)、硫化锌(ZnS)、碲化锌(ZnTe)JBK锌(ZnSe)、硒化镉(CMSe)、含氧硫化镉(CdS:0)、氧化亚铜(Cu2O)、水合氧化锌(Zn0.H2O)或它们的组合。在一个特定实施方案中，窗层130包括CdS。
[0048]如本文所用的术语“吸收剂层”是指其中吸收太阳辐射的半导体层。通常，当太阳辐射入射在光伏装置100上时，在吸收剂层140内的电子从较低能量“基态”(该状态下它们被束缚到固体内的特定原子)激发至较高的“激发态”(该状态下它们可移动通过固体)。
[0049]在一个实施方案中，所述吸收剂层140包括P型半导体材料。在一个实施方案中，所述吸收剂层140具有范围为约I X IO13/立方厘米至约I X IO16/立方厘米的有效载流子密度。如本文所用，术语“有效载流子密度”是指材料中孔和电子的平均浓度。在这样的情况下，所述窗层130可经掺杂为η型，而所述吸收剂层140和所述窗层130可形成“ρ_η”或“η-ρ”结，如上所述。
[0050]在一个实施方案中，光活性材料用于形成所述吸收剂层140。适合的光活性材料包括碲化镉(CdTe)、含氧碲化镉(CdTe = O)、碲化锌镉(CdZnTe)、碲化镁镉(CdMgTe)、碲化锰镉(CdMnTe)、碲化硫镉(CdSTe)、碲化锌(ZnTe)、硫化铟铜(CIS)、硒化镓铟铜(CIGS)、硫化锡锌铜(CZTS)或它们的组合。上述光活性半导体材料可单独或组合使用。此外，这些材料可存在于多于一个层中，每层具有不同类型的光活性材料或具有单独层中的材料的组合。在一个特定实施方案中，所述吸收剂层140包括碲化镉(CdTe)。在一个特定实施方案中，所述吸收剂层140包括P型碲化镉(CdTe)。
[0051 ] 在一些实施方案中，所述窗层130和所述吸收剂层140可用P型掺杂物或η型掺杂物掺杂以形成异质结。如本文所用，异质结为由不同的半导体材料层组成的半导体结。这些材料通常具有不相等的能带间隙。例如，异质结可由一种传导性类型的层或区域与相反传导性的层或区域之间的接触形成，例如“ρ-η”结。
[0052]在一些实施方案中，如图1说明，所述窗层130还布置在透明层120上，而所述透明层120布置于载体110上。在一些实施方案中，方法10还包括，在步骤11中，将透明层120布置在载体110上，如图1和图8说明。在一些实施方案中，方法10还包括，在步骤13中，将窗层130布置在透明层120上，如图1和8图说明。
[0053]在一个实施方案中，所述透明层120包括布置于载体110上的导电层(有时本领域中称作前接触层)122，如图2说明。在一些实施方案中，所述窗层130直接布置于导电层122上。在备选实施方案中，透明层120包括布置于载体110上的导电层122，且另外的缓冲层124插入在导电层122和窗层130之间，如图2说明。在一个实施方案中，透明层120具有约100纳米-约600纳米的厚度。
[0054]在一个实施方案中，所述导电层122包括透明的导电氧化物(TCO)。透明的导电氧化物的非限制性实例包括氧化锡镉(CTO)、氧化锡铟(ITO)、氟掺杂的氧化锡(SnO:F或FT0)、铟掺杂的氧化镉、锡酸镉(Cd2SnO4或CT0)、掺杂的氧化锌(ZnO)，例如铝掺杂的氧化锌(ZnO: Al或ΑΖ0)、氧化铟-锌(IZO)和氧化锡锌(ZnSnOx)或它们的组合。取决于使用的具体的TCO和它的片电阻，所述导电层122的厚度可为约50nm-约600nm，在一个实施方案中。
[0055]在一些实施方案中，光伏装置100还包括缓冲层(任选)，也称为较高电阻透明(HRT)层124，插入在窗层130和导电层122之间，如图2说明。在一个实施方案中，缓冲层124的厚度为约50nm-约200nm。用于缓冲层124的适合材料的非限制性实例包括二氧化锡(SnO2)、氧化锡锌(ZTO)、锌掺杂的氧化锡(SnO2 = Zn)、氧化锌(ZnO)、氧化铟(In2O3)或它们的组合。
[0056]在一些实施方案中，如图2说明，导电层122和缓冲层124共同形成透明层120。在这些实施方案中，方法10的步骤11还包括将导电层122布置在载体110上和将缓冲层124布置在导电层122上以形成透明层120的步骤。
[0057]再次参考图1、2和8，在一些实施方案中，步骤11包括将包括导电层122的透明层120布置在载体110上，通过任何适合的技术，例如溅镀、化学气相沉积、旋涂、喷涂或浸涂。参考图2和图8，在一些实施方案中，任选缓冲层124可沉积在导电层122上，使用溅镀以形成透明层120。然后，所述η型半导体层或窗层130可沉积在透明层120上，在步骤13中，如图1、2和8说明。用于η型半导体层130的沉积方法的非限制性实例包括以下一个或多个:封闭空间升华(CSS)、蒸气输送方法(VTM)、溅镀和电化学浴沉积(CBD)。
[0058]再次参考图1、2和8，在一些实施方案中，如前所述，方法10还包括将吸收剂层140布置在窗层130上，在步骤14中，通过使用选自以下的一个或多个方法:封闭空间升华(CSS)、蒸气输送方法(VTM)、离子辅助物理气相沉积(IAPVD)、射频或脉冲磁控管溅镀(RFS或PMS)、等离子体增强的化学气相沉积(PECVD)和电化学沉积(ECD)。
[0059]在一些实施方案中，吸收剂层140具有约1500纳米-约5000纳米的厚度。在一些实施方案中，吸收剂层140具有约1500纳米-约3000纳米的厚度。在特定实施方案中，吸收剂层140具有约1500纳米-约2000纳米的厚度。
[0060]如前所述，制造光伏装置的方法通常可包括以下沉积后步骤:将掺杂物引入吸收剂层(以提高载流子浓度)，在吸收剂层上形成欧姆背接触，或两者。用于吸收剂层掺杂或欧姆背接触形成的典型方法包括将铜结合到该线处理序列的后端。然而，铜的添加可导致以下一个或多个:光伏装置减少的稳定性、减少的开路电压(V。。)和减少的填充因子。不限于任何理论，相信在欧姆背接触中铜的高迁移率与碲化铜的不稳定行为可导致铜向前接触(窗层和吸收剂层之间的界面)的迁移和性能损失。
[0061]本文描述的本发明的实施方案解决本领域的显著缺点。在一个实施方案中，方法10还包括用第一溶液处理吸收剂层140的至少一部分141，在步骤15中，以形成第一组件145，如图2、3和8说明。术语“处理”、“经处理”或“处理”，如本文所用是指将吸收剂层140的至少一部分暴露于第一溶液的一个或多个组分，例如与之直接物理接触。
[0062]在一些实施方案中，第一溶液包括至少一种溶剂和至少一种第一金属盐。在一些实施方案中，所述至少一种溶剂包括水。在一些实施方案中，可加入少量水溶性溶剂以提供润湿。这样的溶剂的适合实例包括甲醇、乙醇、异丙醇、丙酮、四氢呋喃、二甘醇二甲醚或它们的组合。在特定实施方案中，所述第一溶液为水基金属盐溶液。
[0063]如本文所用的术语“金属盐”是指包括至少一种金属阳离子和至少一种阴离子的化合物。在一些实施方案中，所述第一金属阳离子或所述阴离子包括至少一种第一金属。在一些实施方案中，所述第一金属选自锰、钴、铬、锌、铟、钨、钥和它们的组合。在一些实施方案中，第一金属盐可包括单一第一金属或多种第一金属。在特定体实施方案中，第一金属选自锰、锌和它们的组合。在一些实施方案中，第一溶液基本无铜。在一些实施方案中，第一金属盐基本无铜。如本文所用的术语“基本无”是指铜的浓度小于约0.001重量％。
[0064]在一些实施方案中，第一金属盐还包括选自硝酸根、氯化物和它们的组合的阴离子。在特定实施方案中，第一金属盐还包括氯化物阴离子。在一些实施方案中，第一金属盐包括以下一个或多个:氯化锰、氯化锌、氯化铟、氯化钴、氯化铬和它们的组合。在一些实施方案中，第一金属盐包括钥酸钠、钨酸钠或它们的组合。
[0065]在一些实施方案中，第一金属溶液包括单一第一金属盐。在其它实施方案中，第一金属溶液包括多种第一金属盐。在这些实施方案中，第一金属溶液可包括两种或更多种包括不同金属的第一金属盐的混合物。因此，例如，在一些实施方案中，第一溶液包括锰盐和锌盐。在一些实施方案中，第一溶液包括氯化锰和氯化锌的组合。
[0066]在一些实施方案中，用第一溶液处理吸收剂层的至少一部分的步骤15包括浸泡处理，例如，将吸收剂层的一部分141浸入第一溶液。在一些实施方案中，吸收剂层140的一部分141，用第一溶液处理后，具有约I纳米-约1000纳米的厚度。在一些实施方案中，吸收剂层140的一部分141具有约I纳米-约500纳米的厚度。在一些实施方案中，吸收剂层140的一部分141具有约I纳米-约100纳米的厚度。
[0067]不限于任何理论，相信处理吸收剂层140的至少一部分141可导致存在于第一溶液的第一金属和吸收剂层140之间的阳离子交换。如本文所用的术语“阳离子交换”是指用存在于吸收剂层的阳离子交换存在于第一溶液中的金属阳离子的一部分。在吸收剂层包括镉基光活性材料的实施方案中，处理步骤15可导致存在于吸收剂层140的一部分141中的镉阳离子和存在于第一溶液中的金属阳离子之间的阳离子交换。
[0068]在一些实施方案中，处理步骤15可特征在于处理步骤15之后实现的阳离子交换量。如本文所用的术语“阳离子交换量”是指在吸收剂层140中被金属阳离子取代的阳离子的原子浓度。不限于任何理论，相信阳离子交换量可通过改变以下一个或多个来控制--第一金属溶液的浓度、处理温度和处理持续时间。
[0069]在一些实施方案中，用第一溶液处理吸收剂层140的至少一部分包括用包括第一金属盐的第一溶液接触吸收剂层140的至少一部分，所述第一溶液包括的第一金属盐的浓度足以实现存在于第一溶液的第一金属和吸收剂层140之间的阳离子交换。在一些实施方案中，第一金属盐以约50g/L-约2000g/L的浓度存在于第一溶液。在一些实施方案中，第一金属盐以约100g/L-约1000g/L的浓度存在于第一溶液。在一些实施方案中，第一金属盐以约100g/L-约500g/L的浓度存在于第一溶液。
[0070]在一些实施方案中，用第一溶液处理吸收剂层140的至少一部分包括用第一溶液接触吸收剂层140的至少一部分，所用温度和持续时间足以实现存在于第一溶液的第一金属和吸收剂层14 0之间的阳离子交换。
[0071]在一些实施方案中，步骤15包括用第一溶液在约10°C -约100°C的温度下处理吸收剂层140的至少一部分。在一些实施方案中，步骤15包括用第一溶液在约20°C -约65°C下处理吸收剂层140的至少一部分。
[0072]在一些实施方案中，步骤15包括用第一溶液在约15秒-约60分钟的持续时间内处理吸收剂层140的至少一部分。在一些实施方案中，步骤15包括用第一溶液在约I分钟-约20分钟的持续时间内处理吸收剂层140的至少一部分。
[0073]如前所述，在一些实施方案中，用第一溶液处理吸收剂层的至少一部分的步骤15导致第一金属和吸收剂层140内的阳离子之间的阳离子交换。在一些实施方案中，用第一溶液处理吸收剂层的至少一部分的步骤15包括掺杂吸收剂层140。如本文所用的术语“掺杂”是指受控杂质或掺杂物添加到半导体中。在一些实施方案中，第一金属可用作吸收剂层140内的金属掺杂物。在特定实施方案中，第一金属可提供吸收剂层140的P型掺杂。
[0074]如前所述，在一些实施方案中，用第一溶液处理吸收剂层的一部分141。在这些实施方案中，步骤15可导致吸收剂层140的一部分141的掺杂，在步骤15中，以形成掺杂部分142，如图3说明。在一些实施方案中，用第一溶液处理吸收剂层140的至少一部分的步骤15导致第一组件145的形成，如图3说明。第一组件145还包括掺杂部分142，如图3说明。
[0075]在一些实施方案中，方法10还包括，在步骤16中，用氯化镉(CdCl2)处理第一组件145的至少一部分，以形成第二组件150，如图3和图4说明。如本文所用的术语“处理”、“经处理”或“处理”是指第一组件145的至少一部分暴露于CdCl2，例如直接接触。[0076]在一个实施方案中，在形成第一组件145的步骤15之后，第一组件145的一部分可用氯化镉(CdCl2)进一步处理，在步骤16中，如图8说明。在一些实施方案中，步骤16可包括用氯化镉或氯化镉源接触第一组件的至少一部分。在一个实施方案中，可用CdCl2的溶液处理第一组件145。在另一个实施方案中，可用CdCl2蒸气处理第一组件145。
[0077]在一些实施方案中，用CdCl2处理第一组件145的至少一部分的步骤16还包括加热处理。在具体实施方案中，加热处理步骤可在用CdCl2接触第一组件145的至少一部分的步骤之后实施。
[0078]在一些实施方案中，所述加热处理在约300°C -约500°C的温度下实施。在一些实施方案中，加热处理在约350°C -约450°C的温度下实施。在一些实施方案中，加热处理在约I分钟-约60分钟的持续时间内实施。在一些实施方案中，加热处理在约10分钟-约45分钟的持续时间内实施。在本发明的一些实施方案中,加热处理在惰性环境中实施。在本发明的一些其它实施方案中，加热处理在包括氧化环境的环境中实施。氧化环境的非限制性实例包括空气或氧。
[0079]在一些实施方案中，方法10还包括在用CdCl2处理第一组件的至少一部分的步骤16之后，用乙二胺(EDA)的含水混合物接触吸收剂层140的至少一部分，以从表面去除任何
氧化镉。
[0080]不限于任何理论，在一些实施方案中，相信用氯化镉处理的步骤16提供了部分第一金属从第一组件145的掺杂部分142至第一组件145本体的扩散。在一些实施方案中，步骤16可提供用第一金属掺杂吸收剂层140，通过使第一金属跨吸收剂层140的厚度分布。在一些实施方案中，用氯化镉处理的步骤16导致掺杂的吸收剂层150的形成，如图4说明。在一些实施方案中，术语“掺杂的吸收剂层”和“第二组件”可交换使用。
[0081]在一些其它实施方案中，掺杂的吸收剂层150包括第一金属掺杂物，其跨掺杂的吸收剂层的厚度具有变化的浓度。在某些实施方案中，第一金属在掺杂的吸收剂层150表面上的浓度大于第一金属在掺杂的吸收剂层150本体中的浓度。
[0082]这与使用铜制造光伏装置的方法形成对比，其中铜的增加的迁移率可导致铜迁移至吸收剂层的本体中，而且可不需要氯化镉处理。然而，如前所述，铜的增加的迁移率可进一步导致不稳定的光伏装置。相反，本发明的方法有利地提供稳定的光伏装置。
[0083]在一些实施方案中，第一金属以约IX IO15Cm3-约IX IO19Cm3的浓度存在于掺杂的吸收剂层(第二组件)150内。如本文所用的术语“浓度”是指每单位体积存在的原子的平均数量。在一些实施方案中，第一金属以约I X IO16Cm3-约5 X IO18Cm3的浓度存在于掺杂的吸收剂层(第二组件)150内。在一些实施方案中，第一金属以约IX IO16Cm3-约IXlO17Cm3的浓度存在于掺杂的吸收剂层(第二组件)150内。
[0084]不限于任何理论，相信用第一金属掺杂吸收剂层140以形成掺杂的吸收剂层150可有利地导致光活性材料的载流子浓度的增加。提高的载流子浓度可进一步有利地导致V。。的增加，这可进一步导致提高的光伏装置效率。
[0085]在一个实施方案中，光伏装置100具有大于约790mV范围内的开路电压。在一个实施方案中，光伏装置100具有大于约800mV范围内的开路电压。
[0086]如前所述，本发明的一些实施方案可进一步提供将欧姆背接触层布置在掺杂的吸收剂层上的方法。本发明的特定实施方案可进一步提供将欧姆背接触层布置在掺杂的吸收剂层上的方法，其中所述欧姆背接触层基本无铜。在一个实施方案中，方法10还包括，在步骤17中，用第二溶液处理第二组件150的至少一部分以将界面层160布置在第二组件150上，如图5和图8说明。不限于任何理论，相信界面层160可提供如后所述的欧姆背接触。
[0087]如本文所用的“处理”、“经处理”或“处理”是指将第二组件(掺杂的吸收剂层)150的至少一部分暴露于第二溶液的一个或多个组分，例如直接接触。
[0088]如本文所用的术语“欧姆背接触”层是指与吸收剂层140或掺杂的吸收剂层150中P型载流子或空穴密度相比，具有过量可移动P型载流子或空穴密度的半导体层。在一些实施方案中，欧姆背接触层具有大于约IX IO16/立方厘米范围内的P型载流子密度。在一些实施方案中，欧姆背接触层具有约IXlO1V立方厘米至约IXlO22/立方厘米范围内的P型载流子密度。界面层160可用作掺杂的吸收剂层150和背接触层180之间的界面，在一些实施方案中，如图6说明。界面层160的较高的载流子密度可使背接触层180的串联电阻与装置内的其它电阻相比最小化。
[0089]在一些实施方案中，第二溶液包括至少一种第二溶剂和至少一种第二金属盐。在一些实施方案中，至少一种第二溶剂包括水。在一些实施方案中，可加入少量水溶性溶剂以提供润湿。这样的溶剂的适合实例包括甲醇、乙醇、异丙醇、丙酮、四氢呋喃、二甘醇二甲醚或它们的组合。在特定实施方案中，所述第二溶液为水基金属盐溶液。
[0090]在一些实施方案中，第二金属盐包括至少一种第二金属。在一些实施方案中，所述第二金属选自锰、钴、镍、锌和它们的组合。在一些实施方案中，第二金属盐可包括单一金属或多种金属。在特定实施方案中，第二金属选自锰、锌和它们的组合。在一些实施方案中，第二溶液基本无铜。在一些实施方案中，第二金属盐基本无铜。
[0091]在一些实施方案中，第二金属盐还包括选自硝酸根、氯化物和它们的组合的阴离子。在特定实施方案中，第二金属盐还包括氯化物阴离子。在特定实施方案中，第二金属盐包括氯化锰、氯化锌或它们的组合。
[0092]在一些实施方案中，第二金属溶液包括单一金属盐。在一些其它的实施方案中，第二金属溶液包括多种金属盐。在这些实施方案中，第二金属溶液可包括两种或更多种包括不同的金属阳离子的金属盐的混合物。因此，例如，在一些实施方案中，第二溶液可包括锰盐和锌盐。在一些实施方案中，第二溶液可包括氯化锰和氯化锌的组合。
[0093]在一些实施方案中，方法10的步骤15和17还分别包括选择第一金属盐和第二金属盐的步骤。在一些实施方案中，可选择第一金属盐和第二金属盐使得第一金属和第二金属相同。因此，例如，在一些实施方案中，第一金属盐和第二金属盐两者可包括锌。在一些其它的实施方案中，可选择第一金属盐和第二金属盐使得第一金属和第二金属不同。因此，例如，在一些实施方案中，第一金属盐可包括锌，而第二金属盐可包括锰，或反之亦然。
[0094]在一些实施方案中，用第二溶液处理第二组件150的至少一部分的步骤17包括浸泡处理，例如，将第二组件150的一部分浸入第二溶液。
[0095]在一些实施方案中，用第二溶液处理的第二组件150的一部分151，具有约I纳米-约100纳米的厚度。在一些实施方案中，用第二溶液处理的第二组件150的一部分151，具有约I纳米-约50纳米的厚度。在一些实施方案中，用第二溶液处理的第二组件150的一部分151，具有约I纳米-约10纳米的厚度。
[0096]不限于任何理论，相信处理第二组件150的至少一部分151可导致存在于第二溶液的第二金属和第二组件150之间的阳离子交换。如本文所用的术语“阳离子交换”是指用存在于第二组件145表面的阳离子交换存在于第二溶液中的部分金属阳离子。在吸收剂层包括镉基光活性材料的实施方案中，处理步骤17可导致存在于第二组件150的一部分151中的镉阳离子和存在于第二溶液中的金属阳离子之间的阳离子交换。
[0097]在一些实施方案中，处理步骤17可特征在于处理步骤17之后实现的阳离子交换量。如本文所用的术语“阳离子交换量”是指在吸收剂层140中被金属阳离子取代的阳离子的原子浓度。不限于任何理论，相信阳离子交换量可通过改变以下一个或多个来控制--第二金属溶液的浓度、处理温度和处理持续时间。
[0098]在一些实施方案中，用第二溶液处理第二组件150的至少一部分包括用包括第二金属盐的第二溶液接触第二组件150的至少一部分，所述第二溶液包括的第二金属盐浓度足以实现存在于第二溶液的第二金属和第二组件150之间的阳离子交换。在一些实施方案中，第二金属盐以约100g/L-约2000g/L的浓度存在于第二溶液。在一些实施方案中，第二金属盐以约100g/L-约1000g/L的浓度存在于第二溶液。在一些实施方案中，第二金属盐以约100g/L-约500g/L的浓度存在于第二溶液中。
[0099]在一些实施方案中，用第二溶液处理第二组件150的至少一部分包括用第二溶液接触第二组件150的至少一部分，所用温度和持续时间足以实现存在于第二溶液的第二金属和第二组件150之间的阳离子交换。
[0100]在一些实施方案中，步骤17包括在约50°C -约80°C的温度下用第二溶液处理第二组件150的至少一部分。在一些实施方案中，步骤17包括在约60°C -约75°C的温度下用第二溶液处理第二组件150的至少一部分。
[0101 ] 在一些实施方案中，步骤17包括用第二溶液在约I分钟-约30分钟的持续时间内处理第二组件的至少一部分。在一些实施方案中，步骤17包括用第二溶液在约2分钟-约10分钟的持续时间内处理第二组件的至少一部分。
[0102]在一些实施方案中，用第二溶液处理第二组件150的至少一部分的步骤17导致界面层160布置在第二组件150上，如图5说明。如前所述，不限于任何理论，在一些实施方案中，相信界面层160可用作欧姆背接触。此外，在一些实施方案中，界面层160可有利地提供相对于铜基欧姆接触改进的稳定的欧姆接触。
[0103]在一些实施方案中，用第二溶液处理第二组件150的至少一部分的步骤17还包括在界面层160形成第二金属的碲化物。在一些实施方案中，界面层160包括碲化锰、碲化钴、締化镍、締化锌或它们的组合。在特定实施方案中，界面层160包括締化猛、締化锌或它们的组合。在一些实施方案中，界面层基本无铜。
[0104]在一些实施方案中，第二金属以界面层的约0.05原子％_约5原子％的浓度存在于界面层160。如本文所用的术语“原子％”是指存在于界面层的第二金属的原子百分比。在一些实施方案中，第二金属以界面层的约0.1原子％-约2原子％的浓度存在于界面层160。在一些实施方案中，第二金属以界面层的约0.1原子％-约I原子％的浓度存在于界面层160。
[0105]在一些实施方案中，界面层160还是碲富集和镉贫化的。如本文所用，术语“碲富集”是指在界面层160中碲的原子浓度大于在掺杂的吸收剂层150中碲的原子浓度。在一些实施方案中，在界面层中碲的原子浓度大于约60%。在一些实施方案中，在界面层160中碲的原子浓度大于约70%。如本文所用，术语“镉贫化”是指在界面层160中镉的原子浓度低于在掺杂的吸收剂层150中镉的原子浓度。在一些实施方案中，在界面层160中镉的原子浓度小于约10%。在一些实施方案中，界面层富集元素碲。
[0106]在一些实施方案中，界面层具有约0.5纳米-约100纳米的厚度。在一些实施方案中，界面层具有约I纳米-约50纳米的厚度。在特定实施方案中，界面层具有约I纳米-约10纳米的厚度。
[0107]不限于任何理论，相信形成包括第二金属的界面层160可有利地导致吸收剂层表面降低的电阻率和降低的开路电阻(R。。)，其还可导致光伏装置效率提高。此外，本发明的实施方案有利地提供稳定的光伏装置。这与使用铜基欧姆背接触制造光伏装置的方法形成对比，其中碲化铜的减少的稳定性可能导致不稳定的光伏装置。
[0108]在一个实施方案中，光伏装置100具有低于约5欧姆-cm_2范围内的开路电阻。在一个实施方案中，光伏装置100具有低于约4欧姆-CnT2范围内的开路电阻。
[0109]在一个实施方案中，光伏装置100还包括背接触层180，如图6和7说明。在一些实施方案中，背接触层180直接布置于界面层160上，如图6和7说明。在一些其它的实施方案中，背接触层180可布置于布置在界面层160上的(任选)第二 p+型半导体层170上(未显不)。在一些实施方案中，任选的P+型半导体层170可在背接触层180和吸收剂层160之间提供改进的扩散性质。在一个实施方案中，背接触层180包括金、钼、钥、鹤、钽、钮、铝、铬、镍或银。在一些实施方案中，背接触层包括石墨。在某些实施方案中，一个或多个金属层(未显示)，例如铝或镍，可布置于背接触层180上以提供侧面传导至外部电路。在一个实施方案中，光伏装置100可通过将背接触层在步骤18中沉积在界面层160上来完成，如图6和8说明。
[0110]本发明的一些实施方案还包括具有掺杂的吸收剂层150和界面层160的光伏装置100，如图11说明。如图6和7说明，掺杂的吸收剂层150布置于窗层130上，而界面层160布置于掺杂的吸收剂层150上。
[0111]在一些实施方案中，掺杂的吸收剂层150包括吸收剂材料和第一金属。在一些实施方案中，吸收剂材料包括适合的光活性材料，如前所述。在特定实施方案中，吸收剂材料包括締化镉。在一些实施方案中，第一金属选自猛、钴、铬、锌、铟、鹤、钥和它们的组合。在一些实施方案中，第一金属包括锰。在一些实施方案中，第一金属包括锌。在一些实施方案中，第一金属包括锰和锌。在特定实施方案中，第一金属可提供吸收剂层140的P型掺杂。
[0112]在一些实施方案中，在掺杂的吸收剂层150中第一金属的浓度跨掺杂的吸收剂层150的厚度基本恒定。如本文所用的术语“基本恒定”是指跨掺杂的吸收剂层150的厚度，第一金属的浓度变化小于约10%。在一些其它的实施方案中，在掺杂的吸收剂层150中的第一金属的浓度跨掺杂的吸收剂层150的厚度在组成上分级。如本文所用的术语“在组成上分级”是指跨掺杂的吸收剂层150的厚度，第一金属的浓度连续变化。
[0113]在一些实施方案中，如图6和7说明，窗层130还布置于透明层120上，而透明层120布置于载体110上。在一个实施方案中，透明层120包括布置于载体110上的导电层(有时在本领域称作前接触层)122，如图7说明。在一些实施方案中，窗层130直接布置于导电层122上。在备选实施方案中，透明层120包括布置于载体110上的导电层122且在导电层122和窗层130之间插入另外的缓冲层124，如图7说明。载体110、透明层120、导电层122、缓冲层124、窗层130和掺杂的吸收剂层150可包括如本文较早描述的材料和构造。
[0114]在一个实施方案中，光伏装置100还包括背接触层180，如图6和7说明。在一些实施方案中，背接触层180直接布置于界面层160上，如图6和7说明。在一些其它的实施方案中，背接触层180可布置于布置在界面层160上的另外的p+型半导体层(未显示)上。在某些实施方案中，另一个金属层(未显示)，例如铝，可布置于背接触层180上以提供侧面传导至外部电路。
[0115]本发明的一些实施方案还包括光伏模块，其包括一个或多个如前所述的光伏装置100。
[0116]在以下实施方案的背景中作前述讨论:所述实施方案包括通过使用两步阳离子交换法形成掺杂的吸收剂层和进一步将欧姆背接触层布置在掺杂的吸收剂层上的方法。此夕卜，在以下实施方案的背景中作前述讨论:所述实施方案包括包含掺杂的吸收剂层和布置于掺杂的吸收剂层上的欧姆背接触层两者的光伏装置。
[0117]本发明的其它实施方案包括形成掺杂的吸收剂层和包括掺杂的吸收剂层的光伏装置的方法。现在参考图9和12，在一个实施方案中，制造光伏装置200的方法20在步骤24中包括使用如前所述的适合技术将吸收剂层240布置在窗层230上。在一些实施方案中，方法20进一步包括，在步骤21中，使用如前所述的适合技术将透明层220布置在载体210上，如图9和12说明。在一些实施方案中，方法20进一步包括，在步骤23中，使用如前所述的适合技术将窗层230布置在透明层220上，如图9和12说明。
[0118]在一个实施方案中，方法20进一步包括用掺杂物溶液处理吸收剂层240的至少一部分，在步骤25中，以形成第一组件245，如图9、10和12说明。如本文所用的术语“掺杂物溶液”是指包括适合作为吸收剂层中的掺杂物的金属的金属溶液。应注意到，在一些实施方案中，掺杂物溶液和第一溶液(如前所述)为相同的。如本文所用的“处理”、“经处理”或“处理”是指将吸收剂层240的至少一部分暴露于掺杂物溶液的一个或多个组分，例如与之直接物理接触。
[0119]在一些实施方案中，掺杂物溶液包括至少一种溶剂和至少一种掺杂物金属盐。在一些实施方案中，至少一种溶剂包括水。在一些实施方案中，可加入少量水溶性溶剂以提供润湿。这样的溶剂的适合实例包括甲醇、乙醇、异丙醇、丙酮、四氢呋喃、二甘醇二甲醚或它们的组合。在特定实施方案中，所述掺杂物溶液为水基金属盐溶液。
[0120]在一些实施方案中，掺杂物金属盐包括金属掺杂物。在一些实施方案中，金属掺杂物选自锰、钴、铬、锌、铟、钨、钥和它们的组合。在特定实施方案中，金属掺杂物选自锰、锌和它们的组合。在一些实施方案中，掺杂物溶液基本无铜。在一些实施方案中，掺杂物金属盐基本无铜。
[0121]在一些实施方案中，掺杂物金属盐还包括选自硝酸根、氯化物和它们的组合的阴离子。在特定实施方案中，掺杂物金属盐还包括氯化物阴离子。在具体实施方案中，掺杂物金属盐包括氯化锰、氯化锌和它们的组合。
[0122]在一些实施方案中，用掺杂物金属溶液处理吸收剂层240的至少一部分的步骤25包括浸泡处理。在特定实施方案中，用掺杂物金属溶液处理吸收剂层240的至少一部分的步骤25包括浸泡处理，例如，将吸收剂层240的一部分241浸泡在掺杂物溶液中。[0123]不限于任何理论，相信处理吸收剂层240的至少一部分可导致存在于金属掺杂物溶液中的金属掺杂物和吸收剂层240之间的阳离子交换。在一些实施方案中，用第一溶液处理吸收剂层240的至少一部分的步骤25包括掺杂所述吸收剂层240。如本文所用的术语“掺杂”是指将受控的杂质或掺杂物添加至半导体中。在特定实施方案中，金属掺杂物可提供吸收剂层240的P型掺杂。
[0124]在一些实施方案中，方法20进一步包括，在步骤26中，用氯化镉(CdCl2)处理第一组件245的至少一部分以形成第二组件250，如图11和12说明。如本文所用的术语“处理”、“经处理”或“处理”是指将第一组件245的至少一部分暴露于CdCl2,例如与之直接接触。在一些实施方案中，步骤26可包括将第一组件245的至少一部分与氯化镉或氯化镉源接触。在一个实施方案中，可用CdCl2的溶液处理第一组件245。在另一个实施方案中，可用CdCl2蒸气处理第一组件245。
[0125]此外，用CdCl2处理第一组件245的至少一部分的步骤26包括加热处理。在特定实施方案中，所述加热处理步骤在将第一组件245的至少一部分与CdCl2接触的步骤之后实施。
[0126]不限于任何理论，相信用氯化镉处理的步骤26提供了金属掺杂物从第一组件245的掺杂部分242扩散至第一组件245的本体。在一些实施方案中，步骤26可提供用第一金属掺杂吸收剂层240，通过将金属掺杂物跨吸收剂层240的厚度而分布。在一些实施方案中，用氯化镉处理的步骤26导致掺杂的吸收剂层250的形成，如图11说明。在这些实施方案中，术语“掺杂的吸收剂层”和“第二组件”可交换使用。
[0127]在一些其它的实施方案中，掺杂的吸收剂层250包括跨掺杂的吸收剂层250的厚度具有可变浓度的金属掺杂物。在某些实施方案中，在掺杂的吸收剂层250的表面上的金属掺杂物的浓度大于掺杂的吸收剂层250本体内的金属掺杂物的浓度。
[0128]不限于任何理论，相信用金属掺杂物来掺杂吸收剂层240以形成掺杂的吸收剂层250可有利地导致光活性材料的载流子浓度的增加。提高的载流子浓度可进一步有利地导致V。。的增加，其可进一步导致提高的光伏装置效率。
[0129]在一些实施方案中，方法20进一步包括，在用CdCl2处理掺杂的吸收剂层240的至少一部分的步骤26之后，用乙二胺(EDA)的含水混合物接触吸收剂层240的至少一部分。
[0130]在一个实施方案中，光伏装置200可通过将背接触层280沉积在第二组件250上来完成，如图11和12说明。在一个实施方案中，光伏装置200具有大于约790mV范围内的开路电压。在一个实施方案中，光伏装置200具有大于约800mV范围内的开路电压。
[0131]本发明的一些实施方案还包括具有掺杂的吸收剂层250的光伏装置200，如图11说明。在一些实施方案中，掺杂的吸收剂层250包括吸收剂材料和金属掺杂物。如前所述，吸收剂材料包括适合的光活性材料，如前所述。在特定实施方案中，吸收剂材料包括碲化铺。
[0132]在一些实施方案中，金属掺杂物选自锰、钴、铬、锌、铟、钨、钥和它们的组合。在一些实施方案中，金属掺杂物包括锰。在一些实施方案中，掺杂物金属盐包括锌。在一些实施方案中，金属掺杂物包括锰和锌。在特定实施方案中，金属掺杂物可提供吸收剂层240的P型掺杂。
[0133]在一些实施方案中，跨掺杂的吸收剂层250的厚度，在掺杂的吸收剂层250中的金属掺杂物的浓度基本恒定。如本文所用的术语“基本恒定”是指跨掺杂的吸收剂层250的厚度，金属掺杂物的浓度变化小于约10%。在一些其它实施方案中，跨掺杂的吸收剂层250的厚度，在掺杂的吸收剂层250中的金属掺杂物的浓度在组成上分级。如本文所用的术语“在组成上分级”是指跨掺杂的吸收剂层250的厚度，金属掺杂物的浓度连续变化。
[0134]在一些实施方案中，如图11说明，窗层230还布置于透明层220上，而透明层220布置于载体210上。在一个实施方案中，透明层220包括布置于载体210上的导电层(有时在本领域称作前接触层)222，如图11说明。在一些实施方案中，窗层230直接布置于导电层222上。在备选实施方案中，透明层220包括布置于载体210上的导电层222，且在导电层222和窗层230之间插入另外的缓冲层224，如图11说明。载体210、透明层220、窗层230和掺杂的吸收剂层250可包括如本文较早描述的材料和构造。
[0135]在一个实施方案中，光伏装置200还包括背接触层280，如图11说明。在一些实施方案中，背接触层280直接布置于掺杂的吸收剂层250上，如图11说明。在一些其它实施方案中，背接触层280可布置在布置于掺杂的吸收剂层250上的p+型半导体层(未显示)上。在某些实施方案中，另一个金属层(未显示)，例如铝，可布置于背接触层280上以提供侧面传导至外部电路。
[0136]本发明的一些实施方案还包括光伏模块，其包括一个或多个如前所述的光伏装置200。
[0137]本发明的一些实施方案包括用于将界面层布置在吸收剂层上的方法和包括界面层的光伏装置。现在参考图13和15，在一个实施方案中，制造光伏装置300的方法30包括，在步骤34中，使用如前所述的适合技术将吸收剂层340布置在窗层330上。在一些实施方案中，方法30还包括，在步骤33中，将窗层330布置在透明层320上，然后使用如前所述的适合技术将吸收剂层340布置在窗层320上，如图13和15说明。在一些实施方案中，方法320还包括，在步骤31中，将透明层320布置在载体310上，然后使用如前所述的适合技术将窗层330布置在透明层320上，如图13和15说明。
[0138]在一些实施方案中，方法30还包括，在步骤35中，用氯化镉处理吸收剂层340的至少一部分和在布置界面层360之前加热吸收剂层340，如图13说明。所述氯化镉处理步骤和随后的加热步骤如前所述。在一些实施方案中，方法30还包括在用CdCl2溶液处理吸收剂层340的至少一部分的步骤35之后，用乙二胺(EDA)的含水混合物接触吸收剂层340的至少一部分。
[0139]如前所述，本发明的一些实施方案还提供了将欧姆背接触层布置在吸收剂层上的方法。在一个实施方案中，方法30还包括，在步骤36中，用欧姆金属溶液处理吸收剂层340的至少一部分以将界面层360布置在吸收剂层340上，如图14和15说明。不限于任何理论，相信界面层360可提供欧姆背接触。
[0140]如本文所用的术语“欧姆金属溶液”是指包括适合用于形成界面层360的金属的金属溶液。应注意到，在一些实施方案中，欧姆金属溶液和第二溶液(如前所述)相同。如本文所用的“处理”、“经处理”或“处理”是指将吸收剂层340的至少一部分暴露于欧姆金属溶液的一个或多个组分，例如与之直接接触。
[0141]在一些实施方案中，欧姆金属溶液包括至少一种溶剂和至少一种欧姆金属盐。在一些实施方案中，欧姆金属盐包括至少一种欧姆金属阳离子。在一些实施方案中，欧姆金属选自锰、钴、镍、锌和它们的组合。
[0142]在一些实施方案中，欧姆金属盐还包括选自硝酸根、氯化物和它们的组合的阴离子。在特定实施方案中，欧姆金属盐还包括氯化物阴离子。在特定实施方案中，欧姆金属盐包括氯化锰、氯化锌或它们的组合。
[0143]在一些实施方案中，用欧姆金属溶液处理吸收剂层340的至少一部分的步骤36包括浸泡处理。在特定实施方案中，用欧姆金属溶液处理吸收剂层340的至少一部分的步骤36包括浸泡处理，例如，将吸收剂层340的以部分浸入欧姆金属溶液中。
[0144]在一些实施方案中，用欧姆金属溶液处理吸收剂层340的至少一部分的步骤36还包括在界面层360中形成欧姆金属的碲化物。在这些实施方案中，界面层360包括碲化锰、締化钴、締化镍、締化锌或它们的组合。在特定实施方案中，界面层360包括締化猛、締化锌或它们的组合。在一些实施方案中，界面层基本无铜。
[0145]在一些实施方案中，欧姆金属以界面层的约0.05原子％_约5原子％的浓度存在于界面层360。如本文所用的术语“原子％”是指存在于界面层的欧姆金属的原子平均浓度。在一些实施方案中，欧姆金属以界面层的约0.1原子％-约I原子％的浓度存在于界面层 360。
[0146]在一些实施方案中，界面层360还是碲富集和镉贫化的。如本文所用，术语“碲富集”是指在吸收剂层340中碲的原子浓度大于在吸收剂层340中碲的原子浓度。在一些实施方案中，在界面层360中締的原子浓度大于约60%。在一些实施方案中,在界面层360中碲的原子浓度大于约70%。如本文所用，术语“镉贫化”是指在界面层360中镉的原子浓度低于在吸收剂层340中镉的原子浓度。在一些实施方案中，在界面层360中镉的原子浓度小于约10%。在一些实施方案中，界面层360富集元素碲。
[0147]不限于任何理论，相信形成包括欧姆金属的界面层360可有利地导致吸收剂层表面降低的电阻率和较低的开路电阻(R。。)，其可进一步导致提高的光伏装置效率。在一个实施方案中，光伏装置300具有低于约5欧姆cm—2范围内的开路电阻。在一个实施方案中，光伏装置300具有低于约4欧姆cm_2范围内的开路电阻。
[0148]在一个实施方案中，光伏装置300可通过在步骤37中将背接触层380沉积在界面层360上来完成，如图14说明。
[0149]本发明的一些实施方案还包括包含界面层360的光伏装置300，如图14说明。在一些实施方案中，光伏装置300包括布置于窗层330上的吸收剂层340。在一些实施方案中，如图14说明，光伏装置300还包括布置于吸收剂层340上的界面层360。如前所述，不限于任何理论，相信界面层360提供光伏装置300内的欧姆背接触。
[0150]在一些实施方案中，界面层360包括欧姆金属。在一些实施方案中，欧姆金属选自锰、钴、镍、锌和它们的组合。在一些实施方案中，欧姆金属包括锰。在一些实施方案中，欧姆金属包括锌。
[0151]在一些实施方案中，跨界面层360的厚度，欧姆金属在界面层360中的浓度基本恒定。如本文所用的术语“基本恒定”是指跨掺杂的界面层360的厚度，欧姆金属的浓度变化小于约10%。在一些其它实施方案中，跨界面层360的厚度，欧姆金属在界面层360中的浓度在组成上分级。如本文所用的术语“在组成上分级”是指跨界面层360的厚度，欧姆金属的浓度连续变化。[0152]在一些实施方案中，界面层360还包括吸收剂材料。如前所述，吸收剂材料包括适合的光活性材料，如前所述。在特定实施方案中，吸收剂材料包括碲化镉。
[0153]在一些实施方案中，如图14说明，窗层330还布置于透明层320上，而透明层320布置于载体310上。在一个实施方案中，透明层320包括布置于载体310上的导电层(有时在本领域称作前接触层)322，如图14说明。在一些实施方案中，窗层330直接布置于导电层322上。在备选实施方案中，透明层320包括布置于载体310上的导电层322，且在导电层322和窗层330之间插入另外的缓冲层324，如图14说明。载体310、透明层320、导电层322、缓冲层324、窗层330和吸收剂层340可包括如本文较早描述的材料和构造。
[0154]在一个实施方案中，光伏装置300还包括背接触层380，如图14说明。在一些实施方案中，金属层380直接布置于吸收剂层340上，如图14说明。在一些其它实施方案中，背接触层380可布置在布置于吸收剂层340上的p+型半导体层(未显示)上。在某些实施方案中。另一个金属层(未显示)，例如铝，可布置于金属层380上以提供侧面传导至外部电路。
[0155]本发明的一些实施方案还包括光伏模块，其包括一个或多个如前所述的光伏装置300。
实施例
[0156]实施例1 CdTe/CdS/ZnO/FTO/玻璃样品的制备
包括CdTe的多层样品通过以下制备:将氧化锡氟(FTO)沉积在玻璃载体上，然后将氧化锡锌(ZTO)层沉积在FTO上。然后将硫化镉(CdS)沉积在ZTO层上，然后将碲化镉(CdTe)沉积在CdS层上以形成CdTe/CdS/ZnO/FTO/玻璃样品。
[0157]实施例2用氯化锰(MnCl2)处理CdTe然后用氯化镉(CdCl2)烘烤
将实施例1的CdTe/CdS/ZTO/FTO/玻璃样品在22°C下浸入氯化锰(MnCl2.4Η20) (500g/L)的溶液中10分钟。然后用去离子水漂洗样品2分钟并干燥。用CdCl2(0.lmg/cm2)涂布干燥的样品和在400°C下热处理40分钟。所述经CdCl2处理的样品用去离子水漂洗2分钟，然后在22°C下浸入乙二胺(50%在水中)1分钟。然后将得到的样品用去离子水漂洗2分钟并干燥。通过将胶体石墨(AquaDAG)糊膏沉积在样品上并干燥完成装置(样品I)。
[0158]表3提供了不同的金属盐处理条件的细节和对于用氯化锰(MnCl2)处理的样品测量的表面光伏(SPV)值。
[0159]表I MnCl2处理的处理条件和表面电压值
【权利要求】
1.一种制造光伏装置的方法，其包含: 将吸收剂层布置在窗层上； 用包含 第一金属盐的第一溶液处理所述吸收剂层的至少一部分以形成第一组件， 其中所述第一金属盐包含选自锰、钴、铬、锌、铟、钨、钥和它们的组合的第一金属； 用氯化镉处理所述第一组件的至少一部分以形成第二组件； 用包含第二金属盐的第二溶液处理所述第二组件的至少一部分以在所述第二组件上形成界面层， 其中所述第二金属盐包含选自锰、钴、镍、锌和它们的组合的第二金属。
2.权利要求1的方法，其中所述第一金属和所述第二金属不同。
3.权利要求1的方法，其中所述第一金属和所述第二金属相同。
4.权利要求1的方法，其中所述第一金属盐包含锰或锌。
5.权利要求1的方法，其中所述第二金属盐包含锰或锌。
6.权利要求1的方法，其中所述第一金属盐包含第一金属氯化物，且所述第二金属盐包含第二金属氯化物。
7.权利要求1的方法，其中形成所述第二组件包含用所述第一金属掺杂所述吸收剂层。
8.权利要求1的方法，其中所述第一金属盐在约50g/L-约1000g/L的浓度下存在于所述第一溶液中。
9.权利要求1的方法，其中用所述第一溶液处理所述吸收剂层的至少一部分包含浸泡处理。
10.权利要求1的方法，其中用氯化镉处理所述经掺杂的吸收剂层的至少一部分还包含加热处理。
11.权利要求1的方法，其中形成所述界面层包含在所述界面层中形成所述第二金属的碲化物。
12.权利要求1的方法，其中用第二溶液处理所述第二组件的至少一部分包含浸泡处理。
13.权利要求1的方法，其中所述第二金属在低于所述界面层的约I原子％范围内的浓度下存在于所述界面层。
14.权利要求1的方法，其中所述界面层具有约I纳米-约10纳米的厚度。
15.权利要求1的方法，其中所述吸收剂层包含碲化镉、碲化锌镉、碲化硫镉、碲化锰镉、碲化镁镉或它们的组合。
16.权利要求1的方法，其中所述窗层包含硫化镉、硒化镉、含氧硫化镉、碲化锌、硒化锌、硫化锌、硒化铟、硫化铟、水合氧化锌或它们的组合。
17.权利要求1的方法，其进一步包含: 将透明层布置在载体上，和 将所述窗层布置在所述透明层上。
18.权利要求17的方法，其进一步包含将背接触层布置在所述界面层上以形成所述光伏装置。
19.权利要求1的方法，其中所述光伏装置具有大于约800mV范围内的开路电压。
20.权利要求1的方法，其中所述光伏装置具有小于约4欧姆-cm—2范围内的开路电阻。
21.一种制造光伏装置的方法，其包含: 将吸收剂层布置在窗层上； 用包含掺杂物金属盐的掺杂物溶液处理所述吸收剂层的至少一部分以形成第一组件，其中所述掺杂物金属盐包含选自锰、钴、铬、锌、铟、钨、钥和它们的组合的金属掺杂物；和用氯化镉处理所述第一组件的至少一部分以形成第二组件，其中所述第二组件包含掺杂的吸收剂层；和 其中所述光伏装置具有大于约SOOmV范围的开路电压。
22.权利要求21的方法，其中所述金属掺杂物包含锰。
23.权利要求21的方法，其中所述金属掺杂物包含锌。
24.权利要求21的方法，其中所述掺杂物金属盐包含金属氯化物。
25.权利要求21的方法，其中用氯化镉处理所述第一组件的至少一部分还包含加热处理。
26.—种制造光伏装 置的方法，其包含: 将吸收剂层布置在窗层上； 通过用包含欧姆金属盐的欧姆溶液处理所述吸收剂层的至少一部分，将界面层布置在所述吸收剂层上， 其中所述欧姆金属盐包含选自锰、钴、镍、锌和它们的组合的欧姆金属，和 其中所述欧姆金属在低于所述界面层的约I原子％范围内的浓度下存在于所述界面层内。
27.权利要求26的方法，其进一步包含在布置所述界面层之前用氯化镉处理所述吸收剂层的至少一部分和加热所述吸收剂层。
28.权利要求26的方法，其中所述欧姆金属包含锰。
29.权利要求26的方法，其中所述欧姆金属包含锌。
30.权利要求26的方法，其中所述欧姆金属盐包含金属氯化物。
【文档编号】H01L31/073GK103946987SQ201280058021
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2012年9月26日 优先权日:2011年9月26日
【发明者】D.F.富斯特, 曹洪波 申请人:通用电气公司