光伏器件的制作方法

1.本发明涉及太阳能电池领域，具体而言，涉及一种光伏器件。


背景技术：

2.小型实验室cdte/cds(e)太阳能电池的世界纪录效率保持在22.1％，短路电流(jsc)、开路电压(voc)和填充因子(ff)在30-31ma/cm2、880
–
900mv和78-80％范围。考虑到cdte电池中的光损耗(反射、cds中的吸收等)后，jsc这个数量接近其实际极限，进一步提升非常困难。
3.基于cds(e)/cdte的太阳能电池结构是迄今为止最成功的薄膜技术。短路电流(jsc)很大程度上受窗口层cds(e)厚度的影响。但是如果窗口层cds(e)过薄将导致cds(e)肯存在不连续的现象，这样在不连续的位置处吸收层(cdte层)将与tco层直接接触，导致电池泄漏，voc和ff都会下降，从而影响电池效率。


技术实现要素：

4.本发明的主要目的在于提供一种光伏器件，以解决现有技术中光伏器件的效率低的问题。
5.为了实现上述目的，本发明提供了一种光伏器件，包括：层叠设置的层板、透光导电层、hrt缓冲层、窗口层、吸收层以及背接触层，其中，hrt缓冲层包括：n层子hrt缓冲层，n≥2，第n层子hrt缓冲层位于第n-1层子hrt缓冲层与窗口层之间，后一层子hrt缓冲层的电阻高于前一层子hrt缓冲层的电阻。
6.在一个实施方式中，各子hrt缓冲层的材料独立地包括氧化物、氮化物、碳化物、金刚石晶格碳中的一种或多种。
7.在一个实施方式中，各子hrt缓冲层的材料独立地包括al2o3、tio2、sio2、zro、zno、mgo、cdo、teo2、wo2、moo2、ta2o5、ga2o3、sic、sin、aln、c中的一种或多种。
8.在一个实施方式中，hrt缓冲层的厚度在10至1000nm之间。
9.在一个实施方式中，光伏器件还包括：界面缓冲层，界面缓冲层位于窗口层与吸收层之间，界面缓冲层的材料的晶格长度在窗口层的材料的晶格长度与吸收层的材料的晶格长度之间。
10.在一个实施方式中，界面缓冲层的材料独立地包括氧化物、氮化物、碳化物、金刚石晶格碳中的一种或多种。
11.在一个实施方式中，界面缓冲层的材料独立地包括al2o3、tio2、sio2、zro、zno、mgo、cdo、teo2、wo2、moo2、ta2o5、ga2o3、sic、sin、aln、c中的一种或多种。
12.在一个实施方式中，界面缓冲层的厚度在1至1000nm之间。
13.在一个实施方式中，光伏器件还包括：背接触缓冲层，背接触缓冲层为高电阻率透明层，背接触缓冲层位于吸收层与背接触层之间。
14.在一个实施方式中，背接触缓冲层包括m层子背接触缓冲层，m≥2，第m层子背接触
缓冲层位于第m-1层子背接触缓冲层与背接触层之间，后一层子背接触缓冲层的电阻高于前一层子背接触缓冲层的电阻。
15.在一个实施方式中，在背接触缓冲层为单层的情况下，背接触缓冲层的材料独立地包括氧化物、氮化物、碳化物、金刚石晶格碳中的一种或多种；在背接触缓冲层包括多层子背接触缓冲层的情况下，各子背接触缓冲层的材料独立地包括氧化物、氮化物、碳化物、金刚石晶格碳中的一种或多种中的一种或多种。
16.在一个实施方式中，在背接触缓冲层为单层的情况下，背接触缓冲层的材料独立地包括al2o3、tio2、sio2、zro、zno、mgo、cdo、teo2、wo2、moo2、ta2o5、ga2o3、sic、sin、aln、c中的一种或多种；在背接触缓冲层包括多层子背接触缓冲层的情况下，各子背接触缓冲层的材料独立地包括al2o3、tio2、sio2、zro、zno、mgo、cdo、teo2、wo2、moo2、ta2o5、ga2o3、sic、sin、aln、c中的一种或多种。
17.在一个实施方式中，背接触缓冲层的厚度在1至1000nm之间。
18.应用本发明的技术方案，在透光导电层与窗口层之间设置hrt缓冲层，使得即使窗口层存在不连续现象，hrt缓冲层也能存在于透光导电层与窗口层之间，从而防止电流泄漏，避免voc和ff因此下降，进而保证电池效率不会因此降低。更重要的是，应用本发明的技术方案，hrt缓冲层实际包括多层子hrt缓冲层，后一层子hrt缓冲层的电阻高于前一层子hrt缓冲层的电阻，一方面，由于后一层子hrt缓冲层的电阻高于前一层子hrt缓冲层的电阻，因此防止电流泄漏的效果更好；另一方面，由于电子需要在hrt缓冲层隧穿，如果hrt缓冲层越厚则电子越难以隧穿，为了降低电子隧穿难度，在本发明中，使后一层子hrt缓冲层的电阻高于前一层子hrt缓冲层的电阻，这样后一层子hrt缓冲层的厚度即使设置较薄也能满足防止电流泄漏的要求，同时，由于后一层子hrt缓冲层的厚度较薄，因此整体hrt缓冲层的厚度降低，从而降低了电子隧穿的难度，提高电池效率。
19.除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
20.构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
21.图1示出了根据本发明的光伏器件的实施例的结构示意图。
22.其中，上述附图包括以下附图标记：
23.10、层板；20、透光导电层；30、hrt缓冲层；31、子hrt缓冲层；40、窗口层；50、界面缓冲层；60、吸收层；70、背接触缓冲层；80、背接触层。
具体实施方式
24.需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
25.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人
员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
26.需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的术语在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
27.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
28.如1图所示，在本实施例中，光伏器件包括：层叠设置的层板10、透光导电层20、hrt缓冲层30、窗口层40、吸收层60以及背接触层80，其中，hrt缓冲层30包括：两层子hrt缓冲层31，第二层子hrt缓冲层31位于第一层子hrt缓冲层31与窗口层40之间，第二层hrt缓冲层30的电阻高于第一层子hrt缓冲层31的电阻。
29.应用本实施例的技术方案，在透光导电层20与窗口层40之间设置hrt缓冲层30，使得即使窗口层40存在不连续现象，hrt缓冲层30也能存在于透光导电层20与窗口层40之间，从而防止电流泄漏，避免voc和ff因此下降，从而保证电池效率不会因此降低。更重要的是，应用本实施例的技术方案，hrt缓冲层30实际包括两层子hrt缓冲层31，第二层子hrt缓冲层31的电阻高于第一层子hrt缓冲层31的电阻，一方面，由于第二层子hrt缓冲层31的电阻高于第一层子hrt缓冲层31的电阻，因此防止电流泄漏的效果更好；另一方面，由于电子需要在hrt缓冲层30隧穿，如果hrt缓冲层30越厚则电子越难以隧穿，为了降低电子隧穿难度，在本实施例中，使第二层子hrt缓冲层31的电阻高于第一层子hrt缓冲层31的电阻，这样第二层子hrt缓冲层31的厚度即使设置较薄也能满足防止电流泄漏的要求，同时，由于第二层子hrt缓冲层31的厚度较薄，因此整体hrt缓冲层30的厚度降低，从而降低了电子隧穿的难度，提高电池效率。
30.当然，在图中未示出的其他实施例中，子hrt缓冲层31可以为三层或三层以上，只要保证后一层子hrt缓冲层31的电阻大于前一层子hrt缓冲层31的电阻即可。
31.如图1所示，在本实施例中，各子hrt缓冲层31的材料独立地包括氧化物、氮化物、碳化物、金刚石晶格碳中的一种或多种。即子hrt缓冲层31的材料可以是任何氧化物、氮化物、碳化物、金刚石晶格碳或它们的混合物。优选地，各子hrt缓冲层31的材料独立地包括al2o3、tio2、sio2、zro、zno、mgo、cdo、teo2、wo2、moo2、ta2o5、ga2o3、sic、sin、aln、c中的一种或多种。需要说明的是，子hrt缓冲层31的材料包括但不限于上述材料。
32.如图1所示，在本实施例中，hrt缓冲层30的厚度在10至1000bnm之间。表1示出了hrt缓冲层30的厚度与电池效率之间的关系。
33.表1hrt缓冲层30的厚度与电池效率之间的关系
[0034][0035]
表1中第2至第4组是本实施例范围内的，第1组和第5组是对比例。由上表可以看出hrt缓冲层30的厚度在预设范围内的话，电池效率较高。
[0036]
由于窗口层40的材料与吸收层60的材料的晶格长度不一样，这样两层的界面之间可能存在缺陷，为了解决上述问题，如图1所示，本实施例的光伏器件还包括：界面缓冲层50，界面缓冲层50位于窗口层40与吸收层60之间，界面缓冲层50的材料的晶格长度在窗口层40的材料的晶格长度与吸收层60的材料的晶格长度之间。上述结构能够有效减小晶格缺陷，从而改善结界界面，抑制中间能隙杂质状态，进而提高voc和ff。
[0037]
在本实施例中，界面缓冲层50的材料独立地包括氧化物、氮化物、碳化物、金刚石晶格碳中的一种或多种。即界面缓冲层50的材料可以是任何氧化物、氮化物、碳化物、金刚石晶格碳或它们的混合物。优选地，在本实施例中，界面缓冲层50的材料独立地包括al2o3、tio2、sio2、zro、zno、mgo、cdo、teo2、wo2、moo2、ta2o5、ga2o3、sic、sin、aln、c中的一种或多种。需要说明的是，界面缓冲层50的材料包括但不限于上述材料。
[0038]
在本实施例中，界面缓冲层50的厚度在1至1000nm之间。表2示出了界面缓冲层50的厚度与电池效率之间的关系。
[0039]
表2界面缓冲层50的厚度与电池效率之间的关系
[0040][0041]
表2中第2至第4组是本实施例范围内的，第1组和第5组是对比例。由上表可以看出界面缓冲层50的厚度在预设范围内的话，电池效率较高。
[0042]
如图1所示，在本实施例中，光伏器件还包括：背接触缓冲层70，背接触缓冲层70为高电阻率透明层，背接触缓冲层70位于吸收层60与背接触层80之间。表3示出了背接触缓冲层的存在与voc和ff之间的关系。需要说明的是高电阻率指的是高于1000ohm.cm。
[0043]
表3背接触缓冲层70的存在与voc和ff之间的关系
[0044][0045]
由上表可以看出背接触缓冲层的存在能够提高背接触电阻，从而提高voc和ff。
[0046]
在本实施例中，背接触缓冲层70的材料独立地包括氧化物、氮化物、碳化物、金刚
石晶格碳中的一种或多种；背接触缓冲层70的材料可以是任何氧化物、氮化物、碳化物、金刚石晶格碳或它们的混合物。优选地，背接触缓冲层70的材料独立地包括al2o3、tio2、sio2、zro、zno、mgo、cdo、teo2、wo2、moo2、ta2o5、ga2o3、sic、sin、aln、c中的一种或多种。需要说明的是，背接触缓冲层70的材料包括但不限于上述材料。
[0047]
在本实施例中，背接触缓冲层70的厚度在1至1000nm之间。表4示出了背接触缓冲层70的厚度与电池效率之间的关系。
[0048]
表4背接触缓冲层70的厚度与电池效率之间的关系
[0049][0050]
表4中第2至第4组是本实施例范围内的，第1组和第5组是对比例。由上表可以看出背接触缓冲层70的厚度在预设范围内的话，电池效率较高。需要说明的是，如果背接触缓冲层70的厚度过厚会浪费电压，开路电压voc会下降。
[0051]
需要说明的是。hrt缓冲层30、界面缓冲层50以及背接触缓冲层70可以通过许多不同的技术沉积，包括但不限于apcvd、ald、pvd、cbd、印刷、旋涂等。在沉积每个缓冲层之后，可能需要某些后处理，例如在某些环境中进行热退火或刻蚀。
[0052]
在本实施例中，层板10通常是钠钙玻璃、低铁玻璃、石英或硼硅酸盐玻璃。透光导电层20即tco层，起到正面接触的作用。常见的tco层的材料包括掺氟氧化锡(fto)和掺锡氧化铟(ito)。窗口层40cds(e)，为n型半导体。它吸收一些光子。更薄的cds(e)层能够产生更高的电流。吸收层60为光吸收体cdte，为p型半导体。cdte层的厚度约为0.5微米至10微米，它吸收通过cds(e)层的光子并将其转化为电载流子。背接触层80通常是一层或多层金属，例如mo、aland cr等，或石墨膏。
[0053]
实施例二的光伏器件与实施例一的光伏器件的区别在于子背接触缓冲层的个数，在实施例二中，背接触缓冲层70包括m层子背接触缓冲层(图中未示出)，m≥2，第m层子背接触缓冲层位于第m-1层子背接触缓冲层与背接触层80之间，后一层子背接触缓冲层的电阻高于前一层子背接触缓冲层的电阻。上述结构一方面能够提高背接触电阻，从而提高voc和ff。另一方面能够减小背接触缓冲层70的厚度，从而减少电压的浪费，进一步提高voc。
[0054]
在实施例二中，各子背接触缓冲层的材料独立地包括氧化物、氮化物、碳化物、金刚石晶格碳中的一种或多种中的一种或多种。子背接触缓冲层的材料可以是任何氧化物、氮化物、碳化物、金刚石晶格碳或它们的混合物。优选地，在实施例二中，各子背接触缓冲层的材料独立地包括al2o3、tio2、sio2、zro、zno、mgo、cdo、teo2、wo2、moo2、ta2o5、ga2o3、sic、sin、aln、c中的一种或多种。需要说明的是，各子背接触缓冲层的材料包括但不限于上述材料。
[0055]
除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方
法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
[0056]
为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在
……
之上”、“在
……
上方”、“在
……
上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在
……
上方”可以包括“在
……
上方”和“在
……
下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
[0057]
在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
[0058]
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。