專利名稱：用于成形cigs/cis太陽能電池的混濁氧化鋅膜的制作方法
技術領域：
本發(fā)明總體上涉及光伏材料和制造這樣的材料的方法。本發(fā)明提供了一種基于包含銅銦二硫化物物種(銅銦二硫物質，copper indium disulfide species)的吸收材料 (absorber material)用于形成具有混濁(模糊，hazy)透明導電氧化物(TCO)層的薄膜光伏電池的方法和結構。
背景技術：
在制造CIS和/或CIGS型薄膜的工藝中，存在各種制造難題，例如，保持襯底(基板，substrate)材料的結構完整性、確保薄膜材料的均勻性和粒度。雖然過去的常規(guī)技術已經解決了這些問題中的一部分，但它們經常在不同情形下是不充分的。因此，期望具有用于制造薄膜光伏裝置(光伏器件，photovoltaic device)的改進系統(tǒng)和方法。

發(fā)明內容
本發(fā)明提供了一種用于形成薄膜光伏電池的方法和結構，尤其是在成形太陽能電池上方形成混濁的氧化鋅薄膜。該方法包括提供一定長度的管狀玻璃襯底(長管狀玻璃襯底，a length of tubular glass substrate)，該管狀玻璃襯底具有內徑、外徑、被吸收層覆蓋的圓周外表面區(qū)域((cumferencial outer surface region)以及經過該長度覆蓋(上覆，overlying)該吸收層的窗口緩沖層(window buffer layer)。該管狀玻璃襯底具有在內徑內并且經過該管狀玻璃襯底的長度插入的基本上共心(co-centered)的圓柱形加熱棒。將該管狀玻璃襯底保持在0.1托至約0.02托范圍的真空環(huán)境中。然后，引入來源于二乙基鋅物種(二乙基鋅物質，diethylzinc species)和水物種(水物質，water species) 的反應物物種的混合物和載氣。另外，以受控流速將乙硼烷物種引入反應物物種的混合物中。然后通過圓柱形加熱棒加熱氣體，導致形成覆蓋窗口緩沖層的氧化鋅膜。優(yōu)選地，該氧化鋅膜具有0. 75-3 μ m的厚度、5%或更大的濁度(霧度，haziness)、以及約2. 5毫歐-厘米(mohm-cm)或更小的電阻率。在一個可替換的實施方式中，一種用于形成薄膜光伏裝置的方法包括，提供包括表面區(qū)域的成形襯底構件以及在該表面區(qū)域上方形成第一電極層。在第一電極層上方形成包含銅物種、銦物種和硒化物物種的吸收材料，然后在該吸收材料上方形成包含硒化鎘物種的窗口緩沖層。最后，利用包含鋅物種和氧物種以及惰性載氣的前體氣體來形成覆蓋窗口緩沖層的厚度為約0. 75至3微米的氧化鋅層。在形成氧化鋅層和氧化鋅層的長時間退火(持續(xù)退火，extended annealing)期間，成形襯底構件的整個表面區(qū)域基本上均勻地保持在高于約130攝氏度的溫度下，由此導致在氧化鋅層內產生混濁的表面光學特性和約3000 埃至約5000埃的總體(平均，bulk)顆粒尺寸(晶粒大小，grain size)。本發(fā)明使得薄膜級聯(lián)光伏電池(thin film tandem photovoltaic cell)能夠利用常規(guī)設備制造。本發(fā)明以節(jié)省成本的方式、振動能量(冷能，trie energy)，提供了與常規(guī)光伏電池相比具有改善的轉化效率的薄膜光伏電池。


圖1是示出了在成形的襯底上制造薄膜光伏裝置的方法的工藝流程圖；圖2-6是示出了在成形的襯底上制造薄膜光伏裝置的方法的放大剖視圖；以及圖6A和6B是示出了根據(jù)本發(fā)明實施方式的用于制造薄膜光伏裝置的成形襯底加載構造的圖示。
具體實施例方式本發(fā)明提供了一種用于形成薄膜光伏電池的方法和結構，尤其是一種在成形太陽能電池上方的混濁氧化鋅薄膜。圖1是示出了根據(jù)本發(fā)明一個實施方式在管狀玻璃襯底上形成光伏電池的方法的簡化工藝流程圖。如圖所示，該方法起始于開始步驟(步驟102)。 提供這樣的成形玻璃襯底，該成形玻璃襯底具有通過長度、內徑和外徑表征的圓柱形管形狀。圓周表面區(qū)域由長度和外徑限定。在一個具體實施方式
中，管狀玻璃襯底是鈉鈣玻璃 (soda lime glass)，然而，也可以使用包括熔融硅石和石英的其他透明材料。其他成形襯底包括圓柱形棒、球、半圓柱形瓦、以及非平面或甚至彎曲的箔。在管狀玻璃襯底的圓周表面區(qū)域上方形成第一電極層(步驟106)。在一個具體實施方式
中，第一電極層是鉬材料/合金。取決于應用，也可以使用其他電極材料，如透明導電氧化物材料或金屬。該方法進一步包括在第一電極層上方形成吸收層(步驟108)以及在吸收層上方形成窗口緩沖層(步驟110)。在一個具體實施方式
中，吸收層是銅銦鎵二硒化物CIGS材料或銅銦二硒化物CIS材料，而窗口緩沖層是硫化鎘或氧化鋅。將管狀玻璃襯底，包括在其圓周表面區(qū)域上形成的吸收層和窗口緩沖層，加載到室(反應室，chamber)中(步驟112)，優(yōu)選地具有插入在管狀玻璃襯底的內徑內并延伸穿過其長度的基本上共軸的圓柱形加熱棒。該圓柱形加熱棒可以是固體電阻加熱器以從內向外將輻射/傳導熱提供給管狀玻璃襯底。在另一個實施方式中，圓柱形加熱棒可以是其內具有流動熱流體的中空內部和可以與管狀玻璃襯底的內表面形成緊密接觸以從內向外均勻提供熱能的可膨脹表面的紡錘體(錠子，spindle)。將管狀玻璃襯底引入到通過將室抽吸到低于0. 1托的壓力的真空環(huán)境(步驟 114)。然后，在受控流速和監(jiān)控室的壓力下，將來源于含鋅物種和水物種的反應物物種的混合物和載氣引入到室中(步驟116)?？梢酝ㄟ^二乙基鋅氣體、或通過其他類型的含鋅化學材料來提供含鋅物種。在一個具體實施方式
中，該方法利用所選流速將乙硼烷物種引入到反應物物種的混合物中。乙硼烷物種充當用于獲得膜的期望電性能的摻雜劑。取決于室的構造和管狀襯底的加載機制，反應物物種的氣態(tài)混合物和摻雜劑物種基本上均勻地分布在整個管狀玻璃襯底的圓周外表面區(qū)域中。在另一個實施方式中，管狀玻璃襯底可以以這樣的方式加載，即，使其可以旋轉從而允許整個圓周表面區(qū)域均勻地暴露于分布的反應物物種和摻雜劑物種的氣態(tài)混合物。在一個具體實施方式
中，該方法包括將熱能從圓柱形加熱棒向外傳遞到管狀玻璃襯底的工藝(步驟118)以均勻地保持預定的溫度。該工藝可以在將包括鋅物種、水物種、 乙硼烷物種的反應物物種的混合物，連同載氣一起引入到室中之前、期間、以及之后開始。 在一個實施方式中，將表面區(qū)域保持在大約為約130攝氏度至約190攝氏度范圍的溫度。 在另一個實施方式中，將襯底保持在高于約200攝氏度的溫度下。加熱棒可以利用可調節(jié) DC電流通過電阻加熱方法進行加熱。在一個實施方式中，加熱棒具有其分別通過密封帽 (覆蓋管狀玻璃襯底的末端)的兩個電引線。在另一個實施方式中，加熱棒還可以是攜帶熱流體并具有可膨脹表面的紡錘體。一旦插入到管狀玻璃襯底的內腔中，該紡錘體的可膨脹表面可以與管狀玻璃襯底的內表面形成實體緊密接觸以提供有效的熱傳遞。這些工藝還適用于以基本上相同的方式將多個管狀玻璃襯底一起進行加載。取決于應用，可以將管狀玻璃襯底加熱至期望的溫度，用于在覆蓋圓周外表面區(qū)域的暴露窗口緩沖層上引發(fā)化學反應，其中反應物物種和摻雜劑物種的氣態(tài)混合物均勻地分布在整個圓周外表面區(qū)域上。在一個具體實施方式
中，引起薄膜形成工藝的化學反應是一種基于金屬-有機化學氣相沉積 (MOCVD)技術的工藝。而且，本文中優(yōu)選的方法包括用于在窗口層(window layer)上方(在管狀玻璃襯底的外表面區(qū)域上)形成氧化鋅膜的工藝(步驟120)。步驟120包括用于形成氧化鋅膜的 MOCVD沉積工藝、以及在沉積之后的熱處理工藝。在一個具體實施方式
中，在其最終形式中氧化鋅膜具有0. 75-3 μ m的厚度、5%或更大的濁度、以及約2. 5毫歐-厘米或更小的電阻率。氧化鋅膜是覆蓋窗口緩沖層的透明導電氧化物材料。該方法實施其他步驟(步驟122) 以完成光伏電池。該方法結束于結束步驟(步驟124)。以上步驟的順序提供了一種根據(jù)本發(fā)明一個實施方式的形成光伏裝置的方法，并且包括氧化鋅膜的部分透明導電層。氧化鋅膜優(yōu)選具有約5%或更大的光學濁度?！盎鞚帷?是通過氧化鋅膜的表面微觀形態(tài)和總體顆粒結構由入射光的散射而引起的表面的宏觀外觀?！皾岫取笨梢哉J為是對于膜本身對其敏感的光的波長，透射光的散射分量與通過部分透明的導電氧化物層透射的光的總量的比率。入射光的散射分量至少部分地僅被改變方向但仍然透射到膜中(未被反射)。穿過膜的光的總透射率可以大于約99%。氧化鋅膜進一步通過其約2. 5毫歐-厘米或更小的電阻率和較少用于制造光伏裝置進行表征。當然，取決于實施方式，可以增加、刪除、或以不同順序實施這些步驟而沒有背離本文中權利要求的范圍。圖2-6是示出了根據(jù)本發(fā)明實施方式的在成形襯底上形成薄膜光伏裝置的方法的簡化圖。如圖2所示，提供了包括表面區(qū)域204的成形襯底構件202。該圖示出了襯底構件的放大件使得實際形狀不可見，相反其由小的平板表示。成形襯底構件可以是諸如鈉鈣玻璃、石英、熔融硅石、或太陽能玻璃的玻璃材料。 成形襯底構件優(yōu)選為通過該截面圖中的內徑和外徑以及長度(未示出)表征的管狀形狀。 當然，取決于期望的應用，可以使用其他形狀。成形襯底構件可以包括沉積在表面區(qū)域上的阻擋層(隔離層，barrier layer)(未明確地示出)。阻擋層可以防止來自鈉鈣玻璃的鈉離子擴散到形成在其上的光伏薄膜中。阻擋層可以是利用物理氣相沉積技術例如濺射工藝， 或包括等離子體增強工藝的化學氣相沉積工藝等沉積的介電材料如氧化硅。還可以使用其他阻擋材料。取決于實施方式，適合的阻擋材料包括氧化鋁、氮化鈦、氮化硅、氧化鉭、氧化,告。如圖3所示，所述方法包括形成覆蓋成形襯底構件的表面區(qū)域的第一電極層302， 該成形襯底構件可以具有在其上形成的阻擋層?？梢岳猛该鲗щ娧趸?TCO)如氧化銦錫(通常稱為ΙΤ0)、氟摻雜的氧化錫等來提供第一電極層。在某些實施方式中，通過金屬如鉬或合金來提供第一電極層?？梢岳贸练e技術如濺射、電鍍、物理氣相沉積(包括蒸發(fā)、 升華)、化學氣相沉積(包括等離子體增強工藝)，接著圖樣化(圖案化，patterning)工藝來沉積鉬。對于CIG或CIGS基薄膜光伏電池來說，鉬相對于其他材料提供了優(yōu)勢。尤其是， 鉬具有低的接觸電阻以及在后續(xù)加工步驟期間的膜穩(wěn)定性。在一個實施方式中，通過沉積覆蓋成形襯底構件的第一鉬層來形成鉬(層)。第一鉬層具有第一厚度和拉伸應力特性。具有壓縮應力特性和第二厚度的第二鉬層形成在第一鉬層上方。然后，如所示，可以進一步對兩個鉬材料層進行圖樣化。鉬材料的沉積和圖樣化的進一步的細節(jié)可以參見共同轉讓的于2008年9月30日提交的臨時美國專利申請?zhí)?61/101，646和非臨時美國專利申請?zhí)?2/567, 698以及2008年9月30日提交的美國臨時申請?zhí)?1/101，650，將其結合于此以供參考。如圖4所示，在第一電極層的表面區(qū)域上方形成吸收層402。吸收層可以是薄膜半導體材料，例如，通過銅銦二硫化物材料、銅銦鎵二硫化物材料、銅銦二硒化物材料、或銅銦鎵二硒化物材料，以及這些材料的組合提供的P型半導體材料。通常，利用諸如硼或鋁物種的摻雜劑來提供P型特性?？梢酝ㄟ^包括硫化或硒化步驟的諸如濺射、電鍍、蒸發(fā)的技術來沉積吸收層402。吸收材料的形成的進一步的細節(jié)可以參見共同轉讓的臨時美國專利申請?zhí)?61/059，253 和題為"High Efficiency Photovoltaic Cell and Manufacturing Method”的非臨時申請?zhí)?2/475，858，將其結合于此以供參考。在吸收層的表面區(qū)域上方沉積窗口緩沖層502(參考圖幻以形成光伏膜疊層 (photovoltaic film stack)，用于形成光伏電池的pn結。在一個具體實施方式
中，窗口緩沖層利用硫化鎘材料用于使用CIGS、CIS和有關材料作為吸收層的光伏電池。尤其可以使用諸如濺射、真空蒸發(fā)、化學浴沉積的技術來沉積窗口緩沖層。窗口緩沖層是在形成窗口層之前形成的層。在一個實施方式中，窗口層經常利用寬帶隙η型半導體材料用于ρ型吸收層。在一個具體實施方式
中，窗口層具有對于光伏太陽能電池適合的光學特性和適合的電性能。例如，可以使用通過MOCVD技術沉積的透明導電氧化物如氧化鋅材料。參照圖6，所述方法包括提供一個或多個管狀玻璃襯底602。該管狀玻璃襯底包括具有上覆第一電極層的圓周外表面區(qū)域。薄膜吸收層覆蓋第一電極層并且窗口緩沖層覆蓋薄膜吸收層。如所示的，將一個或多個管狀玻璃襯底602以以下方式(使用加載工具616) 加載到室604中，其使得管狀玻璃襯底602與穿過其長度從一端延伸到另一端的插入在管狀玻璃襯底602的內徑內的加熱棒612共心(共軸心，co-centered)。加熱棒612通過直接傳導或輻射，通過利用DC電流的電阻加熱而將熱能提供給管狀玻璃襯底的圓周外表面區(qū)域提。加熱棒612還可以是內部攜帶熱流體并且具有(一旦插入到管狀襯底中)形成緊密接觸以提供有效的熱傳遞的可膨脹表面的紡錘體。僅僅作為一個實例，在管狀成形襯底上形成混濁氧化鋅膜期間，利用共心的加熱棒提供了一種簡單且有效的工藝構造，用于遞送對于將管狀玻璃襯底保持在特定高反應溫度所需要的熱能?？商鎿Q地，加熱棒可以用作機械紡錘體以與電動機軸耦合從而在薄膜沉積期間驅動管狀襯底602的旋轉?？梢允褂闷渌訜岱椒ǎ缋锰貏e構造的微波室以對特定成形襯底構件包括圓柱形、管狀、球形、或其他非平面形狀提供均勻的反應溫度和退火溫度。室604包括內部容積606，該內部容積606可以構造成允許多個管狀玻璃襯底以上述基本上相同的方式進行加載。在一個優(yōu)選的實施方式中，將共心的加熱棒插入到多個管狀玻璃襯底602每一個中。室604還連接泵送系統(tǒng)608以提供合適的真空水平。如圖所示，室604連接一個或多個氣體管線610和各種輔助設備如氣體混合器620以及噴淋頭分配器622，以引入一種或多種氣態(tài)前體物種，用于形成覆蓋窗口層的具有一定程度的濁度的透明導電氧化物材料614。如圖6所示，在一個具體實施方式
中，以線性方向注入一種或多種氣態(tài)物種，同時旋轉管狀襯底以允許均勻沉積。參照圖6A，示出了根據(jù)本發(fā)明一個實施方式的一種可替換的襯底/氣體分配器構造的簡化剖視圖。如所示的，多個氣體管線610與多個管狀襯底602(每個通過共心棒612 保持和加熱)一起相互交叉分布。每個氣體管線在徑向方向上分配各物種的混合物并且每個管狀襯底602可以旋轉以在薄膜沉積期間在襯底的圓周外表面區(qū)域周圍獲得期望的劑量。參照圖6B，提供了一種用于氣體分配的可替換的配置。如所示的，將一組管狀襯底加載到至少具有位于多個氣體管線610附近的一個部分的旋轉臺640上，該氣體管線610 在基本上一個維度方向上(左邊)在附近朝向一個或多個管狀襯底注射氣體。加載在平臺 640上的每個管狀襯底602可以具有以適當轉速(rpm)自旋以允許其圓周表面均勻地暴露于注射氣體。排氣裝置608可以安裝在平臺的中心部分附近并且基本上防止氣體的一維流動到達不同于氣體管線附近的幾個的其余管狀襯底。在另一個具體實施方式
中，氣體前體物種包括含鋅物種、含氧物種、摻雜劑物種、 以及至少一種載氣。在一種實施中，所述室還可以耦合至連接于一個或多個加熱裝置612 的電源630，從而提供用于沉積包括前體和摻雜劑材料的薄膜的適當反應溫度以及用于在沉積以后處理該薄膜的適當退火溫度。在另一種實施中，該室通過連接至加熱裝置612的管道兒耦合于流動熱流體源630以供應熱能。再次參照圖6，將該室連同管狀玻璃襯底一起抽吸降壓至在約0. 1托到約0. 02托范圍的壓力。利用氣體管線將反應物或前體物種的混合物引入到室中。對于氧化鋅材料， 反應物物種的混合物可以包括利用載氣提供的二乙基鋅材料和含氧物種。在一個具體實施方式
中，含氧物種可以為水蒸氣。取決于實施方式，二乙基鋅材料可以作為半導體級氣體、 或催化劑級氣體提供。優(yōu)選地，將水與二乙基鋅的比率控制為大于約1到約4。在另一個實施方式中，水與二乙基鋅的比率為約1，同時載氣可以為惰性氣體如氮、氬、氦氣等。在某一個實施方式中，來源于乙硼烷物種的含硼物種也可以作為用于形成薄膜的摻雜劑材料以所選流速連同反應物的混合物一起引入。硼摻雜在用于CIGS/CIS基光伏電池的混濁氧化鋅TCO材料中提供合適的電導率。取決于應用，也可以使用其他含硼物種，如硼鹵化物(例如，三氯化硼、三氟化硼、三溴化硼)、或硼氫鹵化物。可以以0至約5%的乙硼烷與二乙基鋅的比率提供乙硼烷物種。在一個具體實施方式
中，乙硼烷與二乙基鋅的比率為約1%。
取決于實施方式，在沉積前體加摻雜劑材料期間，所述室可以處于在約0. 5托到約1托的壓力下。在一個具體實施方式
中，在沉積期間，襯底保持在約130攝氏度到約190 攝氏度范圍內的溫度下。在一個可替換的實施方式中，襯底可以保持在約200攝氏度的溫度，并且可以更高。在一個優(yōu)選的實施方式中，共心加熱棒612在整個圓周外表面區(qū)域上對管狀成形玻璃襯底提供均勻的加熱。提供的均勻襯底溫度和以適當選擇的流速供應的摻雜劑物種引起形成具有期望表面形態(tài)以及適當總體顆粒結構的氧化鋅膜。相應地，對于氧化鋅膜來說，該表面形態(tài)和總體顆粒結構都有助于合適的光透射性以及導電特性。在一個具體實施方式
中，取決于含硼物種的水平和在適當?shù)囊r底溫度范圍，形成的氧化鋅膜可以具有在約3000埃至約5000埃范圍的總體顆粒大小。基本上結晶的膜的表面形態(tài)通過在其表面區(qū)域內的多個顯微三角形面或錐體來表征。顯微粗糙的表面區(qū)域包括約百分之幾的氧化鋅膜總厚度(在0. 75至約3 μ m范圍)。具有面微小結構的粗糙表面形態(tài)和適當?shù)目傮w顆粒結構都有助于通過散射或擴散入射光的宏觀混濁外觀。沿每個光路，光散射引起增強的光子捕獲和潛在增強的光電轉化效率。在一個具體實施方式
中，期望的濁度為約5%或更大，而對于波長范圍在約800納米至約1200納米范圍內的入射光來說，總光透射率為80% 或更大，并且優(yōu)選為90%或更大。在另一個實施方式中，入射光穿過氧化鋅膜的總透射率接近99%或更大。另外，含硼物種降低所形成的氧化鋅膜的電阻率特性。取決于含硼物種的摻雜水平，在一個具體實施方式
中，以上形成的氧化鋅膜可以具有約2. 5毫歐-厘米或更小的電阻率，這對于CIGS/CIS基光伏電池來說是期望的電特性。而且，粗糙的表面形態(tài)和在約3000 埃至約5000埃范圍的總體顆粒尺寸都提供了導致形成用于制造光伏電池的適合薄層電阻的期望結構。雖然已經利用具體的實施方式描述了本發(fā)明，但應當理解可以實現(xiàn)對本發(fā)明中利用的方法的各種改變、更改、和變形，而沒有偏離如在所附權利要求中限定的本發(fā)明的精神和范圍。例如，舉例說明了管狀成形襯底。本發(fā)明可以采用以規(guī)則或不規(guī)則形狀、平面或非平面形狀、剛性或柔性機械特性、透明或非透明(對于可見光)光學特性等的其他襯底。在一個實例中，舉例說明了使用硼作為摻雜劑物種的氧化鋅材料。也可以使用其他摻雜劑如氫、鋁、銦、鎵等。此外，雖然上文已經就CIS和/或CIGS薄膜光伏電池的具體層壓結構進行了一般描述，但也可以使用其他特定CIS和/或CIGS薄膜構造，如在美國專利號4，612，411 和美國專利號4，611，091中提及的那些構造(將其結合于此以供參考)，而沒有偏離通過本文的權利要求描述的本發(fā)明。此外，根據(jù)本發(fā)明的實施方式可以應用于其他薄膜構造如通過金屬氧化物材料、金屬硫化物材料或金屬硒化物材料提供的那些薄膜構造。
權利要求
1.一種用于制造成形薄膜光伏裝置的方法，所述方法包括提供一定長度的管狀玻璃襯底，所述管狀玻璃襯底具有內徑、外徑、被吸收層覆蓋的圓周外表面區(qū)域和覆蓋所述吸收層的窗口緩沖層；使所述管狀玻璃襯底處于約0. 1托至約0. 02托的真空環(huán)境中；將來源于二乙基鋅物種、水物種的反應物物種的混合物和載氣引入到所述真空環(huán)境中；將乙硼烷物種弓丨入到所述反應物物種的混合物中；加熱管狀玻璃襯底；以及形成覆蓋所述窗口緩沖層的氧化鋅膜，所述氧化鋅膜具有0. 75-3 μ m的厚度、至少5% 的濁度和小于約2. 5毫歐-厘米的電阻率。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中，所述氧化鋅膜進一步的特征在于約3000埃至約 5000埃的平均顆粒尺寸。
3.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中，所述二乙基鋅物種包括二乙基鋅蒸氣。
4.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中，所述水物種包括水蒸氣。
5.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中，所述載氣包括惰性氣體。
6.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中，所述反應物物種中水與二乙基鋅的比率在約1到約4之間。
7.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中，所述乙硼烷與二乙基鋅的比率為約0至約5%。
8.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中，利用所選流速引入所述乙硼烷物種包括將乙硼烷與二乙基鋅的比率控制在約1%。
9.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中，將所述管狀玻璃襯底加熱至在約130攝氏度至約 190攝氏度的溫度范圍。
10.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中，將所述管狀玻璃襯底保持在高于約200攝氏度的溫度下。
11.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中，傳遞一定量的熱能包括加熱棒的電阻加熱。
12.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中，所述加熱棒包括攜帶流動的熱流體和可膨脹表面的紡錘體，所述可膨脹表面構造成在插入以后與所述管狀玻璃襯底的內表面形成緊密接觸。
13.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中，具有約5%或更大濁度的所述氧化鋅膜具有 90%或更大的總光透射率。
14.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中，具有約5%或更大濁度的所述氧化鋅膜對于波長為約800納米至約1200納米的電磁輻射具有80%或更大的透射率。
15.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中，引入反應物物種的混合物將所述室的壓力增大至約0. 5至1托。
16.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中，所述吸收層包含CIGS材料或CIG材料。
17.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中，所述窗口緩沖層包含硫化鎘材料。
18.一種用于形成薄膜光伏裝置的方法，所述方法包括提供包括表面區(qū)域的成形襯底構件；形成覆蓋所述表面區(qū)域的第一電極層；形成覆蓋所述第一電極層的包含銅物種、銦物種和硒化物物種的吸收材料；形成覆蓋所述吸收材料的包含硒化鎘物種的窗口緩沖層；以及利用包括鋅物種和氧物種以及惰性載氣的一種或多種前體氣體，形成覆蓋所述窗口緩沖層的厚度為約0. 75至3微米的氧化鋅層；其中，在其上的所述一種或多種前體氣體的化學反應和所述氧化鋅層的長時間退火期間，所述成形襯底構件基本上均勻地在整個所述表面區(qū)域保持在高于約130攝氏度的溫度下，由此導致在所述氧化鋅層內產生混濁的表面光學特性和約3000埃至約5000埃的總體顆粒尺寸。
19.根據(jù)權利要求18所述的方法，其中，所述混濁的表面光學特性包括透射光的散射分量與透射穿過所述氧化鋅層的光的總量的比率為約5%或更大。
20.根據(jù)權利要求18所述的方法，其中，所述一種或多種前體氣體的化學反應至少與以預選流速加入的包含硼物種的摻雜劑氣體一起發(fā)生。
21.根據(jù)權利要求20所述的方法，其中，加入的硼物種使所述氧化鋅層具有約2.5毫歐-厘米或更小的薄層電阻率。
22.根據(jù)權利要求20所述的方法，其中，所述化學反應是基于金屬有機化學氣相沉積技術的沉積工藝。
23.一種用于薄膜光伏裝置的結構，所述結構包括包括表面區(qū)域的成形襯底構件；覆蓋所述表面區(qū)域的第一電極膜；覆蓋所述第一電極膜的包含銅物種、銦物種和硒化物物種的吸收材料；覆蓋所述吸收材料的包含硒化鎘物種的窗口緩沖層；以及覆蓋所述窗口緩沖層的厚度為約0. 75至3微米的氧化鋅膜，所述氧化鋅膜特征在于 0. 75-3 μ m的厚度、5%或更大的濁度和約2. 5毫歐-厘米或更小的電阻率；其中，在包括鋅物種、氧物種以及惰性載氣的前體氣體的環(huán)境中，基本上均勻地在整個所述表面區(qū)上在高于約130攝氏度的溫度下經由所述成形襯底構件的長時間退火而形成所述氧化鋅膜。
24.根據(jù)權利要求23所述的結構，其中，所述氧化鋅膜進一步的特征在于約3000埃至約5000埃的平均顆粒尺寸。
25.根據(jù)權利要求23所述的結構，其中，所述成形襯底構件包括玻璃。
26.根據(jù)權利要求23所述的結構，其中，所述前體氣體包括二乙基鋅物種、水物種以及惰性氣體。
27.根據(jù)權利要求23所述的結構，其中，特征在于濁度為約5%或更大的所述氧化鋅膜具有至少90%的總光透射率。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于制造成形薄膜光伏裝置的方法，包括提供一定長度的管狀玻璃襯底，該管狀玻璃襯底具有內徑、外徑、被吸收層覆蓋的圓周外表面區(qū)域以及覆蓋該吸收層的窗口緩沖層。將該襯底放置在約0.1托至約0.02托的真空中，并引入來源于二乙基鋅物種、水物種的反應物物種的混合物和載氣，以及乙硼烷物種。對該襯底進行加熱以形成具有0.75-3μm的厚度、至少5％的濁度和小于約2.5毫歐-厘米的電阻率的氧化鋅膜。本發(fā)明使得薄膜級聯(lián)光伏電池能夠利用常規(guī)設備制造，本發(fā)明以節(jié)省成本的方式，提供了與常規(guī)光伏電池相比具有改善的轉化效率的薄膜光伏電池。
文檔編號C23C16/44GK102237443SQ20111009832
公開日2011年11月9日 申請日期2011年4月19日 優(yōu)先權日2010年4月21日
發(fā)明者切斯特三世·A·法里斯, 羅伯特·D·維廷 申請人:思陽公司