鈍化方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及太陽能模塊，更具體地，涉及薄膜太陽能模塊。
【背景技術(shù)】
[0002]諸如CIS-基太陽能模塊(例如，銅銦鎵(二)砸或銅銦鋁(二)砸)(也稱為“CIGS”)的傳統(tǒng)的薄膜太陽能模塊在吸收層和鄰近的CdS緩沖層之間缺乏有效的鈍化。有效鈍化的缺乏通過多余的二元物質(zhì)或缺陷(諸如Mcu+、CuxSe1.或Cu XS! x)提供分流路徑。這轉(zhuǎn)而限制了改進(jìn)器件的開路電壓(Voc)和分流電阻的能力，從而限制了提高器件的帶隙的能力，并因此限制了提高器件的性能的能力。
[0003]而且，迄今為止，已知的提高接近CIGS吸收層的能帶間隙的有效方法僅是通過硫摻入或Ga扁平化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中所存在的缺陷，根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種太陽能電池模塊，包括:襯底；吸收層，形成在所述襯底上方；多孔氧化鋁鈍化層，形成在所述吸收層的上表面上；緩沖層，共形地形成在所述鈍化層上方；以及透明導(dǎo)電氧化物層，共形地形成在所述緩沖層上方。
[0005]在該太陽能電池模塊中，所述吸收層是薄膜吸收層。
[0006]在該太陽能電池模塊中，所述吸收層是CIGS層。
[0007]該太陽能電池模塊還包括在所述CIGS層的上表面處形成的Cu(In，Al)Se2區(qū)。
[0008]在該太陽能電池模塊中，所述Cu(In，Al)Se2E的帶隙介于約1.09至1.57之間。
[0009]在該太陽能電池模塊中，所述太陽能電池模塊是晶體硅太陽能電池模塊。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種鈍化太陽能電池模塊的吸收層的方法，包括以下步驟:提供在其上方形成有吸收層的襯底；以及在所述吸收層的上表面上形成多孔氧化鋁鈍化層。
[0011]該方法還包括:在所述鈍化層上方共形地形成緩沖層；以及在所述緩沖層上方共形地形成透明導(dǎo)電氧化物層。
[0012]在該方法中，所述吸收層是CIGS層。
[0013]在該方法中，形成所述多孔氧化鋁鈍化層的步驟包括在所述吸收層上直接沉積氧化招月旲。
[0014]在該方法中，通過濺射沉積所述氧化鋁膜。
[0015]在該方法中，在氧氣環(huán)境中進(jìn)行所述濺射，所述方法還包括控制沉積壓力和氧氣氣體比的步驟以控制氧化鋁鈍化層的孔隙尺寸。
[0016]在該方法中，所述吸收層是CIGS層。
[0017]在該方法中，形成所述多孔氧化鋁鈍化層的步驟包括:在所述吸收層上沉積鋁(A1)膜；氧化所述鋁膜以形成氧化鋁鈍化層。
[0018]在該方法中，所述氧化步驟包括在第一偏置電壓下在氧化浴中處理所述鋁膜第一時(shí)間段，然后在第二偏置電壓下在所述氧化浴中處理所述鋁膜第二時(shí)間段，所述第二偏置電壓大于所述第一偏置電壓。
[0019]在該方法中，所訴第二時(shí)間段大于所述第一時(shí)間段。
[0020]在該方法中，所述第二時(shí)間段期間的所述氧化浴的溫度低于所述第一時(shí)間段期間的所述氧化浴的溫度。
[0021]在該方法中，所述吸收層是CIGS層。
[0022]在該方法中，所述吸收層是CIGS層，在形成所述氧化鋁層的步驟之后，所述方法還包括實(shí)施退火步驟以在所述CIGS層的上表面處形成Cu (In, Al) Se2區(qū)。
[0023]根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了一種形成多孔氧化鋁鈍化層的方法，包括以下步驟:在層上沉積將被鈍化的鋁(A1)膜；在第一偏置電壓和第一溫度下，在氧化浴中處理沉積的鋁膜第一持續(xù)時(shí)間段，以形成多孔氧化鋁層；在所述處理步驟之后，通過在所述氧化浴中處理所述氧化鋁層并且控制在所述氧化浴中處理所述氧化鋁層的偏置電壓、溫度和持續(xù)時(shí)間而使所述多孔氧化鋁層的孔隙敞開。
【附圖說明】
[0024]當(dāng)結(jié)合附圖進(jìn)行閱讀時(shí)，通過以下詳細(xì)描述可以更好地理解本發(fā)明的各方面。應(yīng)該注意，根據(jù)工業(yè)中的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)踐，各個(gè)部件未按比例繪制。實(shí)際上，為了清楚的討論，各個(gè)部件的尺寸可以任意地增大或減小。
[0025]圖1示出了根據(jù)一些實(shí)施例的形成用于太陽能電池模塊的鈍化吸收層的方法。
[0026]圖2示出了根據(jù)一些實(shí)施例的用于形成多孔氧化鋁鈍化層的陽極氧化方法。
[0027]圖3示出了具有多孔氧化鋁鈍化層的薄膜太陽能電池模塊的實(shí)施例。
【具體實(shí)施方式】
[0028]以下公開內(nèi)容提供了許多用于實(shí)現(xiàn)主題的不同特征的不同實(shí)施例或?qū)嵗?。下面描述了組件和布置的具體實(shí)例以簡化本發(fā)明。當(dāng)然，這些僅僅是實(shí)例，而不旨在限制本發(fā)明。例如，在以下描述中，在第二部件上方或者上形成第一部件可以包括第一部件和第二部件形成為直接接觸的實(shí)施例，并且也可以包括在第一部件和第二部件之間可以形成額外的部件，從而使得第一部件和第二部件可以不直接接觸的實(shí)施例。此外，本發(fā)明可在各個(gè)實(shí)例中重復(fù)參考標(biāo)號(hào)和/或字母。該重復(fù)是為了簡單和清楚的目的，并且其本身不指示所討論的各個(gè)實(shí)施例和/或配置之間的關(guān)系。
[0029]而且，為了便于描述，本文中可以使用諸如“在…下方”、“在…下面”、“下部”、“在…之上”、“上部”等空間相對(duì)術(shù)語以描述如圖所示的一個(gè)元件或部件與另一個(gè)(或另一些)元件或部件的關(guān)系。除了圖中所示的方位之外，空間相對(duì)術(shù)語旨在包括器件在使用或操作中的不同方位。裝置可以以其他方式定向(旋轉(zhuǎn)90度或在其他方位上)，并且本文中使用的空間相對(duì)描述符可以同樣地作出相應(yīng)的解釋。
[0030]同樣地，除非另有明確描述，關(guān)于電耦合等的術(shù)語(諸如“耦合”、“連接”和“互連”)指的是結(jié)構(gòu)彼此直接通信或通過中間結(jié)構(gòu)間接通信的關(guān)系。
[0031]本文中描述了使用多孔氧化鋁(A1203)模板的用于Ρ-CIGS吸收層的表面鈍化的方法的實(shí)施例。在某些實(shí)施例中，鈍化層提供增強(qiáng)的可見光捕獲。而且，在實(shí)施例中，諸如通過后退火處理，多孔氧化鋁中含有殘余的A1成分，鈍化層用于允許接近CIGS吸收層的表面的能帶間隙增大。
[0032]通常地，在太陽能電池的晶體硅(c-Si)或CIGS吸收層的表面處形成帶有正電荷的許多懸空鍵。在本文所描述的實(shí)施例中，氧化鋁層(諸如其厚度小于200nm)形成在太陽能模塊的CIGS吸收層的頂面上。“原生電荷”(其為氧化鋁的固有特性)通過鈍化在后SAS(硫化后砸化)中形成的懸空鍵或多余的空位來減少表面復(fù)合。這種鈍化減少了分流路徑，這改善了結(jié)電流(Jsc)并且增大了 Voc。
[0033]氧化鋁是在c-Si的波長和薄膜太陽能電池上完全透明的寬帶隙材料(?8.8eV)。根據(jù)需要，可以通過調(diào)整孔隙尺寸將氧化鋁的折射率從1.50調(diào)整為2.45?？梢酝ㄟ^使用A1203的紋理表面形貌來改進(jìn)太陽能電池的透光率(TT% )和光散射(也稱為光捕獲或Haze%)0本文中描述了用于改進(jìn)光散射的擴(kuò)孔方法的技術(shù)。
[0034]在實(shí)施例中，通過在大于200 °C的溫度下的后退火，在CIGS吸收層的表面中的Al2 x03 y含有A1成分，這形成帶隙為約1.09eV至1.57eV的輕Cu (In ! x, Alx) Se2g或?qū)?，以用于提高接近CIGS吸收層的表面的帶隙。
[0035]圖1示出了形成用于太陽能電池模塊的鈍化吸收層的方法100。在實(shí)施例中，吸收層是薄膜CIGS層，但是本文中描述的技術(shù)可以用于鈍化c-Si吸收層或其他p+表面，諸如可以在LED顯示器中找到。
[0036]在步驟110中，提供結(jié)構(gòu)10，在示出的實(shí)施例中，該結(jié)構(gòu)10包括在其上形成有CIGS吸收層14的Mo的底電極層12。在步驟120中，在CIGS吸收層14的頂部上形成介于20nm至lOOOnm之間的期望孔隙尺寸的有紋理的多孔氧化鋁層16。在圖1中以參考標(biāo)號(hào)10A標(biāo)示出該結(jié)構(gòu)。在實(shí)施例中，該多孔氧化鋁層16的厚度小于200nm，并且在一些實(shí)施例中，小于100nm。
[0037]在步驟130中，在多孔氧化鋁鈍化層16的上表面上方共形地形成緩沖層18。在實(shí)施例中，該緩沖層由CdS、ZnS或ZnOS形成。接下來，在緩沖層18上方共形地形成TC0層20 (例如，ZnO:Al(AZ0)、Zn0:Ga、In203:Sn (ΙΤ0)、SnO 2:F (FT0)、ΙΖ0、ZnO:B(BZ0)或其他合適的透明導(dǎo)電氧化物層)。在圖1中以參考標(biāo)號(hào)10B標(biāo)