通過溶液工藝修復(fù)吸收件表面的方法
【專利摘要】本發(fā)明總體上公開了在制造CIGS太陽能電池期間修復(fù)CIGS表面的氧化的方法和系統(tǒng)。吸收件的氧化降低CIGS表面的光致發(fā)光強(qiáng)度。將吸收件浸沒在其中具有還原劑的還原槽中。還原劑逆轉(zhuǎn)CIGS吸收件的氧化，從而增強(qiáng)界面質(zhì)量和相應(yīng)的光致發(fā)光強(qiáng)度。在逆轉(zhuǎn)氧化之后，在CIGS吸收件上沉積緩沖層來防止進(jìn)一步的表面氧化。本發(fā)明涉及通過溶液工藝修復(fù)吸收件表面的方法。
【專利說明】
通過溶液工藝修復(fù)吸收件表面的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及薄膜光伏太陽能電池。
【背景技術(shù)】
[0002] 在銅/銅/嫁/砸（"CIGS")薄膜太陽能電池中，薄膜堆疊件通常包括襯底、作為 背面接觸層（又稱，背電極）的鋼（"Mo")薄膜層和作為吸收層的CIGS薄膜層。例如，該 結(jié)構(gòu)可W進(jìn)一步包括CdS緩沖層。在緩沖層上方為正面接觸件（又稱，前電極層或透明導(dǎo) 電氧化物，TC0,層）。通過首先在襯底上方沉積鋼薄膜層來形成運(yùn)種常規(guī)結(jié)構(gòu)。CIGS薄膜 吸收層形成步驟如下：在Mo薄膜層上沉積化/In/Ga(CIG)金屬間前體層，和然后在烙爐中 通過砸化和可選擇的硫化CIG前體，從而將CIG前體層轉(zhuǎn)變?yōu)樽罱K的CIGS層。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種制造光伏 器件的方法，包括W下步驟：在襯底之上形成吸收層；將所述吸收層浸沒在還原劑中；W及 在所述吸收層上形成緩沖層。
[0004] 在上述方法中，所述還原劑配置為與所述吸收層的表面結(jié)構(gòu)反應(yīng)W從所述吸收層 的表面結(jié)構(gòu)解吸氧。 陽0化]在上述方法中，所述吸收層包含銅/銅/嫁/砸（CIG巧吸收層。
[0006] 在上述方法中，所述還原劑選自由亞硫酸鋼、連二亞硫酸鋼、焦亞硫酸鋼、次憐酸 鋼和硫脈組成的組。
[0007] 在上述方法中，還包括W下步驟：
[0008] 調(diào)節(jié)所述還原劑的一個(gè)或多個(gè)參數(shù)，其中，在將所述吸收層浸沒在所述還原劑中 之前調(diào)節(jié)所述還原劑的一個(gè)或多個(gè)參數(shù)，并且其中，所述一個(gè)或多個(gè)參數(shù)被調(diào)節(jié)為用于預(yù) 定的浸沒周期。
[0009] 在上述方法中，所述一個(gè)或多個(gè)參數(shù)包括溫度、濃度、浸沒時(shí)間、抑值、或它們的任 意組合中的至少一個(gè)。
[0010] 在上述方法中，在真空中形成所述吸收層。 W11] 根據(jù)本發(fā)明的另一方面，還提供了一種處理吸收件的方法，包括W下步驟：提供包 括還原劑的還原槽；W及將具有先前被氧化的吸收件的襯底浸沒在所述還原劑中并持續(xù)預(yù) 定的時(shí)間周期。
[0012] 在上述方法中，還包括基于所述還原劑的一個(gè)或多個(gè)參數(shù)選擇所述預(yù)定的時(shí)間周 期。
[0013] 在上述方法中，所述還原劑的一個(gè)或多個(gè)參數(shù)包括預(yù)定的溫度。
[0014] 在上述方法中，所述還原劑的一個(gè)或多個(gè)參數(shù)包括預(yù)定的抑值。
[0015] 在上述方法中，所述還原劑包括小于或等于3的抑值。
[0016] 在上述方法中，所述還原劑選自基本上由亞硫酸鋼、連二亞硫酸鋼、焦亞硫酸鋼、 次憐酸鋼和硫脈組成的組。
[0017] 在上述方法中，選擇所述預(yù)定的時(shí)間周期，從而將所述氧化的吸收件修復(fù)至具有 基本上等于未被氧化的吸收件的光致發(fā)光的光致發(fā)光。
[0018] 在上述方法中，還包括W下步驟：從所述還原槽中移出所述吸收件；W及在加熱 器中干燥所述吸收件。
[0019] 在上述方法中，還包括在所述吸收件上施加緩沖層的步驟。
[0020] 根據(jù)本發(fā)明的又一方面，還提供了一種系統(tǒng)，包括：還原槽，所述還原槽中具有還 原劑，所述還原槽配置為容納襯底，在所述襯底上具有氧化的吸收件；控制器，基于由還原 劑的溫度、濃度、抑值或它們的任意組合組成組中的一個(gè)或多個(gè)參數(shù)來控制在所述還原槽 中浸沒所述襯底的時(shí)間量；W及配置為在CIGS吸收件上沉積緩沖層的工具。
[0021] 在上述系統(tǒng)中，所述還原劑選自基本上由亞硫酸鋼、連二亞硫酸鋼、焦亞硫酸鋼、 次憐酸鋼和硫脈組成的組。
[0022] 在上述系統(tǒng)中，配置緩沖層沉積器W用于真空沉積工藝。
[0023] 在上述系統(tǒng)中，配置緩沖層沉積器W用于化學(xué)浴沉積工藝。
【附圖說明】
[0024] 當(dāng)結(jié)合附圖進(jìn)行閱讀時(shí)，根據(jù)下面詳細(xì)的描述可W更好地理解本發(fā)明。應(yīng)該強(qiáng)調(diào) 的是，根據(jù)工業(yè)中的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)踐，各種部件沒有被按比例繪制。實(shí)際上，為了清楚的討論，各種 部件的尺寸可W被任意增加或減少。
[00巧]圖1A示出了根據(jù)一些實(shí)施例在終止于陽離子的系統(tǒng)中的CIGS層的表面氧化行 為。 陽0%] 圖1B示出了處于氧化狀態(tài)的圖1A的CIGS層。
[0027] 圖1C示出了根據(jù)一些實(shí)施例在終止于陰離子的系統(tǒng)中的CIGS層的表面氧化行 為。
[0028] 圖1D示出處于氧化狀態(tài)的圖1C的CIGS層。
[0029] 圖2是根據(jù)一些實(shí)施例示出了由于表面氧化導(dǎo)致的CIGS表面的光致發(fā)光（PL)降 低的圖表。
[0030] 圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的部分太陽能電池形成工藝。
[0031] 圖4是示出根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的化強(qiáng)度在時(shí)間期間內(nèi)的變化的圖表。 陽03引圖5是示出根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的對(duì)應(yīng)于多個(gè)抑值的化強(qiáng)度變化的圖表。
[0033] 圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的具有修復(fù)的第一側(cè)的氧化的吸收件的一 個(gè)實(shí)施例。
[0034] 圖7示出了根據(jù)一些實(shí)施例的圖6的吸收件的光伏響應(yīng)的一個(gè)實(shí)施例。
[0035] 圖8示出了根據(jù)一些實(shí)施例的用于修復(fù)氧化的CIGS吸收件的方法的一個(gè)實(shí)施例。
[0036] 圖9是根據(jù)一些實(shí)施例的太陽能電池的截面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0037] W下公開內(nèi)容提供了許多用于實(shí)現(xiàn)所提供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W簡化本發(fā)明。當(dāng)然，運(yùn)些僅僅是實(shí)例，而不旨在限制本 發(fā)明。例如，在w下描述中，在第二部件上方或者上形成第一部件可w包括第一部件和第二 部件W直接接觸的方式形成的實(shí)施例，并且也可W包括在第一部件和第二部件之間可W形 成額外的部件，從而使得第一部件和第二部件可W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/或字符。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。
[003引在制作太陽能電池時(shí)，CIGS吸收件表面會(huì)例如通過形成Se-0化學(xué)鍵而漸漸地捕 獲氧，從而導(dǎo)致當(dāng)吸收件離開真空室時(shí)CIGS層氧化。運(yùn)種表面氧化行為會(huì)損害CIGS吸收 件的界面質(zhì)量。
[0039] 本公開總體上提供了用來在制造 CIGS太陽能電池期間修復(fù)CIGS表面的氧化的方 法和系統(tǒng)。通常，當(dāng)CIGS吸收件暴露在空氣中時(shí)，發(fā)生CIGS表面的氧化并且降低吸收件的 表面質(zhì)量。降低的表面質(zhì)量可W通過降低的光致發(fā)光（PL)強(qiáng)度來測量。根據(jù)本文公開的 一些實(shí)施例，吸收件被浸沒在還原劑中W修復(fù)吸收件的化強(qiáng)度。還原劑逆轉(zhuǎn)CIGS表面的 氧化并且增強(qiáng)吸收件的化強(qiáng)度。在修復(fù)CIGS表面后，可在吸收件上沉積緩沖層W防止進(jìn) 一步的表面氧化。 W40] 圖9是根據(jù)一些實(shí)施例的太陽能電池的截面圖。圖9所示的太陽能電池板100的 部分包括互連結(jié)構(gòu)172,它提供面板100的兩個(gè)鄰近的太陽能電池之間的串聯(lián)連接。在圖9 中，為了清楚，互連結(jié)構(gòu)172的寬度相對(duì)于收集區(qū)170的寬度被放大，但是收集區(qū)170實(shí)際 上遠(yuǎn)寬于互連結(jié)構(gòu)172。
[0041] 太陽能電池100包括太陽能電池襯底110、背面接觸層120、吸收層130、緩沖層 140和正面接觸層150。 陽0創(chuàng)襯底110可W包括任何合適的襯底材料，諸如玻璃。在一些實(shí)施例中，襯底110包 括玻璃襯底，諸如鋼巧玻璃，或柔性金屬錐，或聚合物（例如，聚酷亞胺、聚對(duì)苯二甲酸乙二 醇醋（PET)、聚糞二甲酸乙二醇醋（PEN))。其他實(shí)施例包括另外的其他襯底材料。
[0043] 背面接觸層120包括任何合適的背面接觸材料，諸如金屬。在一些實(shí)施例中，背面 接觸層120可W包括鋼（Mo)、銷（Pt)、金（Au)、銀（Ag)、儀（Ni)、或銅（化）。其他實(shí)施例包 括另外的其他背面接觸材料。在一些實(shí)施例中，背面接觸層120的厚度為從約50nm至約 2 μ m〇
[0044] 在一些實(shí)施例中，吸收層130包括任何合適的吸收材料，諸如p型半導(dǎo)體。在一 些實(shí)施例中，該吸收層130可W包括黃銅礦基材料，例如，包括化(In, Ga) Se2 (CIG巧、蹄化 儒（CdTe)、CulnSez (CI巧、CuGaSez (CG巧、Cu (In, Ga) Se2 (CIG巧、Cu (In, Ga) (Se, S) 2 (CIGSS)、 CdTe或非晶娃。其他實(shí)施例包括另外的其他吸收材料。在一些實(shí)施例中，吸收層130的厚 度為從約0. 3 μ m至約8 μ m。
[0045] 在吸收層130上沉積緩沖層140 W形成p/n結(jié)。緩沖層140可W包括任何合適 的緩沖材料，諸如η型半導(dǎo)體。在一些實(shí)施例中，緩沖層140可W包括硫化儒（CdS)、硫化 鋒狂nS)、砸化鋒（ZnSe)、硫化銅（InzSs)、砸化銅（InzSes)、或ZnixMgxO(例如，化0)。其他 實(shí)施例包括另外的其他緩沖材料。在一些實(shí)施例中，該緩沖層140的厚度在從約Inm至約 500nm〇
[0046] 在一些實(shí)施例中，正面接觸層150包括退火的透明導(dǎo)電氧化物（TC0)層，該透明導(dǎo) 電氧化物（TC0)層具有約lOOnm W上的恒定的厚度。在本文中可交換地使用術(shù)語"正面接 觸"和"TCO層";前一個(gè)術(shù)語指的是層150的功能，后一個(gè)術(shù)語指的是它的組成。在一些實(shí) 施例中，TC0層150的電荷載流子密度可W為從約lX10"cm3至約IXlQiScm3。用于退火 的TC0層的TC0材料可W包括合適的正面接觸材料，諸如金屬氧化物和金屬氧化物前體。 在一些實(shí)施例中，TC0材料可W包括AZ0、GZ0、AGZ0、BZ0等；AZ0 :氧化侶滲雜的化0 ;GZ0 : 嫁滲雜的化0 ;AGZ0 :氧化侶和嫁共滲雜的化0 ;BZ0 :棚滲雜的化0。在其他實(shí)施例中，TC0 材料可W是氧化儒（CdO)、氧化銅（In2〇3)、二氧化錫（Sn〇2)、五氧化二粗燈曰2〇5)、氧化嫁銅 (GaIn〇3)、（CdSb2〇3)或氧化銅們0)。TC0材料也可W滲雜有合適的滲雜劑。
[0047] 在一些實(shí)施例中，在滲雜的TC0層150中，如化可W滲雜錬（Sb)、氣（F)、神（As)、 妮（佩）或粗（Ta)。在一些實(shí)施例中，ZnO可W滲雜任意的侶（A1)、嫁（Ga)、棚做、銅（In)、 錠燈)、筑（Sc)、氣（F)、饑（V)、娃（Si)、錯(cuò)（Ge)、鐵們）、錯(cuò)紅）、給（郵、儀（Mg)、神（As)、 或氨（Η)。在其他實(shí)施例中，Sn〇2可W滲雜錬（Sb)、F、As、妮（Nb)、或粗燈a)。在其他實(shí)施 例中，1112〇3可^滲雜錫611)、1〇、了曰、鶴卿)、2'^、66、佩、冊(cè)或1旨。在其他實(shí)施例中，〔(10 可W滲雜In或Sn。在其他實(shí)施例中，GaIn〇3可W滲雜Sn或Ge。在其他實(shí)施例中，CdSb2〇3 可W滲雜Y。在其他實(shí)施例中，IT0可W滲雜Sn。其他實(shí)施例包括另外的其他TCO材料和 相應(yīng)的滲雜劑。
[0048] 在一些實(shí)施例中，多個(gè)太陽能電池100彼此鄰近布置，其中，每個(gè)太陽能電池的正 面接觸件150將電流傳導(dǎo)至下一個(gè)鄰近的太陽能電池。每個(gè)太陽能電池100包括用于將電 荷載流子從太陽能電池的正面接觸件150傳送至位于同一面板上的下一個(gè)鄰近的太陽能 電池的背面接觸件120的互連結(jié)構(gòu)172。在收集區(qū)170中提供層120、130、140和150?；?連結(jié)構(gòu)172還包括Ξ條線，被稱為P1、P2、和P3。P1劃線延伸穿過背面接觸層120并且填 充有吸收層材料。P2劃線延伸穿過緩沖層140和吸收層130,并且與下一個(gè)鄰近的太陽能 電池的背面接觸件120接觸，從而串聯(lián)連接鄰近的太陽能電池。P3線延伸穿過正面接觸層 150、緩沖層140和吸收層130。鄰近的太陽能電池的P3線直接位于太陽能電池100的收集 區(qū)170的左側(cè)。 W例 P3線將鄰近的太陽能電池的正面接觸件150、緩沖層140和吸收層130分隔開，所 W每個(gè)正面接觸件可W通過P2劃線將電流傳輸至下一個(gè)鄰近的太陽能電池的背面接觸件 而不會(huì)造成鄰近的正面接觸件之間的短路。
[0050] 圖1A示出了在沉積緩沖層140之前的終止于大量陽離子104(包括銅離子、銅離 子和嫁離子）的CIGS吸收件102a。當(dāng)CIGS吸收件102a暴露于空氣時(shí)，氧與CIGS吸收 件102a表面的銅陽離子、銅陽離子和嫁陽離子104鍵合。CIGS吸收件102a發(fā)生表面氧化 106。產(chǎn)生的氧化表面在圖1B中作為氧化的CIGS吸收件10化示出。鍵合的氧降低了吸收 件10化的界面質(zhì)量。
[0051] 圖1C示出了終止于大量砸陰離子154的CIGS表面152曰。當(dāng)CIGS表面152a暴露 致使表面氧化時(shí)，氧與CIGS吸收件的砸鍵合。產(chǎn)生的氧化吸收件在圖1D中示出。氧化的 砸降低了吸收件15化的界面質(zhì)量。
[0052] 在圖1B和1D中示出的吸收件中，吸收件表面10化、152b的降低的界面質(zhì)量導(dǎo)致 降低的光致發(fā)光（PL)強(qiáng)度。降低的光致發(fā)光指示降低的太陽能電池效率。發(fā)射是由帶間 躍遷引起的，并標(biāo)示著少數(shù)載流子擴(kuò)散長度。較長的少數(shù)載流子擴(kuò)散長度引起更亮的冷光 和更高的光子轉(zhuǎn)換效率。
[0053] 圖2是示出了由于表面氧化導(dǎo)致的CIGS吸收件的化強(qiáng)度162的變化的圖表160。 在示出的實(shí)施例中，化強(qiáng)度被標(biāo)準(zhǔn)化，使得初始吸收件的化強(qiáng)度為100%化強(qiáng)度，而氧化 后的吸收件的化強(qiáng)度顯示為初始吸收件化強(qiáng)度的百分?jǐn)?shù)。當(dāng)吸收層102a暴露于空氣時(shí)， 發(fā)生表面氧化，并且氧化量隨著暴露時(shí)間迅速增加。吸收件表面質(zhì)量可W通過化系統(tǒng)檢 巧。。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，對(duì)吸收件表面應(yīng)用激光照明。激光照明激發(fā)吸收件表面的電子 空穴/電子對(duì)。當(dāng)空穴和/或電子重新結(jié)合時(shí)，釋放光子。越強(qiáng)的化強(qiáng)度對(duì)應(yīng)于更好的表 面質(zhì)量并與更好的電池效率相關(guān)。如圖2所示，CIGS表面的化強(qiáng)度162在暴露的最初幾 個(gè)小時(shí)內(nèi)迅速降低。隨著暴露時(shí)間的增加，化強(qiáng)度162持續(xù)降低?；瘡?qiáng)度162的降低是 CIGS吸收件的表面氧化的結(jié)果。
[0054] 圖3是示出了修復(fù)氧化的吸收件表面的工藝的示意圖。在一個(gè)實(shí)施例中，形成 CIGS吸收件204。吸收件204可W由任意合適的工藝形成，諸如，例如真空工藝、共蒸工藝、 兩步工藝、溶液工藝、和/或任意其他合適的吸收件形成工藝。形成之后，吸收件204可能 會(huì)暴露于大氣（或空氣），例如，通過將吸收件204從用于形成吸收件的真空移出的而暴露 于大氣。吸收件204暴露于空氣導(dǎo)致吸收件204的表面氧化，運(yùn)降低了吸收件204的界面 質(zhì)量和相應(yīng)的化強(qiáng)度。為了修復(fù)吸收件204的界面質(zhì)量，在本文中，將吸收件204浸沒在 其中具有還原劑的還原槽206中?？刂破?10配置為控制吸收件204浸沒在還原槽206中 的時(shí)間量。例如，在多個(gè)實(shí)施例中，控制器210可配置為基于還原槽206的一個(gè)或多個(gè)參數(shù) (諸如，還原槽206中的還原劑、還原劑的溫度、還原劑的抑、還原劑的濃度、和/或一個(gè)或 多個(gè)額外的參數(shù)）控制浸沒吸收層204的時(shí)間量。 陽化5] 選擇還原劑組分W逆轉(zhuǎn)吸收件204的表面氧化。換句話說，還原劑對(duì)吸收件204脫 氧。例如，在一些實(shí)施例中，還原劑包括配置為通過氧化還原工藝、從吸收件204表面剝離 氧來吸收一個(gè)或多個(gè)電子的材料。例如，還原劑可包括基于憐（巧或硫（S)的試劑。示例 性還原劑包括但不限于，亞硫酸鋼（NazSOs)、連二亞硫酸鋼（Na2S2〇4)、焦亞硫酸鋼（NazSzOe)、 次憐酸鋼（NaHzPOz)和硫脈（H2NCSNH2)，運(yùn)僅為幾個(gè)舉例。本領(lǐng)域技術(shù)人員會(huì)認(rèn)識(shí)到其他沒 有被列出的且包括于本發(fā)明的范圍內(nèi)的合適的還原劑。
[0056] 當(dāng)將吸收件204浸沒在還原劑中時(shí)，CIGS吸收件204的氧化被逆轉(zhuǎn)。表面氧化的 逆轉(zhuǎn)產(chǎn)生了吸收件204的化強(qiáng)度的相應(yīng)增加。圖4是示出了浸沒在基于硫脈（TU)的試劑 溶液中的吸收件的化強(qiáng)度302的變化的圖表300。如圖4所示，吸收件204的浸沒增大了 吸收件204的化強(qiáng)度302。在時(shí)間0處開始，吸收件204具有基本上等于零的化強(qiáng)度，也 就是說，吸收件204幾乎完全被氧化。吸收件204的浸沒增加了化強(qiáng)度302,越長的浸沒時(shí) 間產(chǎn)生越大的化強(qiáng)度302增加。例如，在示出的實(shí)施例中，在約25分鐘后，吸收件的化強(qiáng) 度302基本上等于初始吸收件的化強(qiáng)度，大約為3 X 105。
[0057] 在一些實(shí)施例中，可W調(diào)節(jié)還原劑的一種或多種參數(shù)W影響化強(qiáng)度變化的速率。 例如，在多個(gè)實(shí)施例中，還原劑的溫度、抑值、濃度、浸沒時(shí)間和/或其他參數(shù)可能影響化強(qiáng) 度變化的速率。圖5是示出基于TU的試劑溶液的不同抑值的直方圖400。對(duì)每個(gè)抑值， 溶液均為處于25°C、具有1M濃度的基于TU的溶液。示出了當(dāng)氧化的吸收件浸沒到每一種 溶液中一分鐘后化強(qiáng)度的變化。第一組化強(qiáng)度值402a-402e對(duì)應(yīng)于處理前的氧化的吸收 件的化強(qiáng)度。氧化的吸收件暴露于基于TU的試劑溶液中，并且示出了浸沒一分鐘后所得 到的化強(qiáng)度404a-404e。如圖5所示，通常酸性的或較低的抑值比較高的抑值產(chǎn)生更好 的修復(fù)結(jié)果。對(duì)于基于τυ的試劑溶液，為約2的抑值產(chǎn)生大體上等于初始吸收件的化強(qiáng) 度404b。盡管使用基于TU的試劑溶液，將會(huì)認(rèn)識(shí)到，對(duì)于額外的和/或可選的試劑，可調(diào)節(jié) 一種或多種性能（諸如溫度、抑值、濃度、浸沒時(shí)間和/或額外的性能）W優(yōu)化化強(qiáng)度響 應(yīng)。
[0058] 在一個(gè)實(shí)例中，還原槽具有溫度從25°C到90°C的還原劑，還原劑的濃度在從 0. 05M到5M的范圍內(nèi)，溶劑是由去離子水、乙醇或異丙醇所組成的組中的一種，浸沒時(shí)間在 從1分鐘至30分鐘的范圍內(nèi)，化及還原劑的抑在1至7的范圍內(nèi)。在一些實(shí)施例中，還原 劑的抑在1至5的范圍內(nèi)。在一些實(shí)施例中，還原劑的PH在2至3的范圍內(nèi)。
[0059] 圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施例的具有修復(fù)的第一側(cè)502a的氧化的吸收件 500的實(shí)施例。第一側(cè)502a W還原劑處理而第二側(cè)50化則保持未被處理。在測試期間，相 比于未處理的第二側(cè)50化，第一側(cè)502a顯示出明顯增強(qiáng)的化強(qiáng)度。表1顯示了在進(jìn)行本 文所公開的吸收件還原處理之后的面板因數(shù)的變化。如在表1中可看出的，在吸收件還原 浸沒處理后，在所有的測試類別中性能均增強(qiáng)。在表1中，Jsc為短路電流，Voc為開路電 壓，F(xiàn)F為填充因數(shù)，Rs為串聯(lián)電阻，Rsh為并聯(lián)電阻。
[0060] 表 1
[0061]
W62] 圖7示出了圖6的吸收件500的化成像600?；上?00示出了吸收件500的 處理側(cè)502a和未處理側(cè)502b的光子響應(yīng)。如在圖7中所示，未處理側(cè)502b更暗，表明較 低的化強(qiáng)度和較大的氧化。處理側(cè)502a更亮并示出了增強(qiáng)的化強(qiáng)度。
[0063] 圖8示出了根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例形成CIGS太陽能電池的方法700的一個(gè)實(shí) 施例。在步驟701中，清洗襯底。在一些實(shí)施例中，襯底110用清潔劑或者化學(xué)試劑W洗刷 工具或者超聲波工具清洗。
[0064] 然后，在步驟702中，通過瓣射、原子層沉積（ALD)、化學(xué)汽相沉積（CVD)、或其他合 適的技術(shù)在襯底110上形成背電極層120。 W65] 隨后，在步驟704中，在底電極層120上形成圖案化的P1劃線W暴露如圖所示的 襯底110的頂面。可W使用任意合適的劃切方法，諸如但不限于，劃針的機(jī)械劃切或者激光 劃切。
[0066] 然后，在步驟706中，在底電極層120的頂部上形成P型滲雜的CIGS半導(dǎo)體光吸 收層130。吸收層130材料進(jìn)一步填充PI劃線并且接觸襯底110的暴露的頂面W使層130 與襯底互連。由CIGS形成的吸收層130可W由任意合適的真空或非真空工藝形成。運(yùn)種 工藝包括但不限于，砸化、砸化后硫化（"SAS")、蒸發(fā)、共蒸、瓣射、電沉積、化學(xué)汽相沉積、 噴墨、兩步工藝、溶液工藝和/或任何其他合適的工藝。在一些實(shí)施例中，在真空室中形成 CIGS吸收件。
[0067] 形成之后，CIGS吸收件可從真空室中移出并且可暴露于氧?？赡馨l(fā)生CIGS吸收 件的氧化，例如，在太陽能電池的存儲(chǔ)和/或運(yùn)輸期間。例如，在一些實(shí)施例中，該太陽能電 池是與一個(gè)或多個(gè)額外的太陽能電池在分批工藝中形成的。在形成其他太陽能電池時(shí)，該 太陽能電池可儲(chǔ)存一段時(shí)間，諸如，例如幾個(gè)小時(shí)。當(dāng)所有太陽能電池分批全部形成后，可 W對(duì)先形成的太陽能電池的氧化進(jìn)行還原。
[0068] 吸收件的界面質(zhì)量W及相應(yīng)的化強(qiáng)度通過表面氧化而降低。在第3步707中，將 太陽能電池浸沒在還原劑中。還原劑配置為使CIGS吸收件脫氧。例如，還原劑可包含任意 合適的還原劑，諸如，基于憐或硫的試劑。合適的試劑的實(shí)例包括但不限于亞硫酸鋼、連二 亞硫酸鋼、焦亞硫酸鋼、次憐酸鋼和硫脈。浸沒預(yù)定時(shí)間周期的太陽能電池，該預(yù)定時(shí)間周 期足W將CIGS吸收件修復(fù)至基本上等于將CIGS吸收件從真空室中移出之前的CIGS吸收 件的化強(qiáng)度的化強(qiáng)度。例如，化強(qiáng)度可隊(duì)陜復(fù)到其原始值的95%。浸沒時(shí)間可W根據(jù)溶 液的抑值變化。在一些實(shí)施例中，在25 °C下、具有抑為1的IMo 1的硫脈溶液中，浸沒時(shí)間 為約9分鐘（例如，從7分鐘到11分鐘）。在一些實(shí)施例中，在具有抑為7的IMo 1的硫脈 溶液中浸沒時(shí)間為約25分鐘（例如，從23分鐘到27分鐘）。
[0069] 在步驟708中，在CIGS層上施加阻擋層W防止進(jìn)一步氧化。緩沖層140可W用化 學(xué)沉積（例如，化學(xué)浴沉積）、PVD、ALD或者其他合適的技術(shù)沉積。在一些實(shí)施例中，在用于 浸沒還原劑的相同的腔室和/或工具中施加緩沖層140, W防止在施加阻擋層之前CIGS層 的額外的氧化。在一些實(shí)施例中，太陽能電池被運(yùn)送至不同的腔室中來施加阻擋層。在運(yùn) 送期間，CIGS層可能會(huì)發(fā)生一些氧化。然而，如圖2所示，CIGS層的氧化并不是在暴露于空 氣后立刻開始的。因此，將太陽能晶圓從浸沒還原劑運(yùn)送到用于沉積阻擋層的設(shè)備并不會(huì) 使CIGS層發(fā)生顯著的氧化。
[0070] 在步驟710中，如果形成穿過緩沖層和吸收層的P2劃線，暴露背面W使底電極120 的頂面暴露在P2劃線開口內(nèi)或通道內(nèi)?？蒞使用任意合適的方法來切割P2劃線，包括而 不限于機(jī)械劃切（例如，劃針）或者激光劃切。
[0071] 在步驟712中，正面接觸件150直接形成在緩沖層140上，并且填充P2劃線。在 一些實(shí)施例中，形成正面接觸件150的步驟可包括瓣射i-ZnO或AZ0的層。在其他實(shí)施例 中，形成正面接觸件150的步驟可包括通過金屬有機(jī)CVD(MOCVD)施加 BZ0的層。
[0072] 隨后，在步驟714中，在形成正面接觸層之后，P3劃線切穿正面接觸件150、緩沖層 140和吸收層130 W暴露相鄰的太陽能電池的背面接觸件120。
[007引在步驟716中，應(yīng)用乙締醋酸乙締醋巧VA)和下基合成橡膠的組合W密封太陽能 電池100。在一些實(shí)施例中，EVA和下基合成橡膠密封劑直接施加在頂電極層150上。EVA/ 下基合成橡膠作為合適的光傳輸密封劑。
[0074] 在步驟718中，施加熱量和壓力W將EVA/下基合成橡膠膜層壓至正面接觸件150。 [00巧]在步驟720中，可執(zhí)行另外的后段制程工藝。運(yùn)可包括將頂部覆蓋玻璃層壓在太 陽能電池結(jié)構(gòu)上W保護(hù)頂電極層150。
[0076] 在步驟722中，合適的進(jìn)一步的后段工藝可隨后被完成，該合適的進(jìn)一步的后段 工藝可包括在頂電極150上形成正面導(dǎo)電柵格接觸件和一個(gè)或多個(gè)抗反射涂層（未示出）。 柵格接觸件向上突出穿過和超過任何抗反射涂層的頂面W連接至外部電路。太陽能電池制 造工藝產(chǎn)生了最終的且完整的薄膜太陽能模塊。
[0077] 本發(fā)明總體上提供了在制造 CIGS太陽能電池的過程中修復(fù)CIGS吸收件表面的氧 化的方法和系統(tǒng)。大體來說，當(dāng)CIGS吸收件暴露于大氣時(shí)，發(fā)生CIGS表面的氧化并且降低 吸收件的界面質(zhì)量。降低的界面質(zhì)量可W通過降低的PL強(qiáng)度測量。根據(jù)本文公開的實(shí)施 例，將吸收件浸沒在還原劑中來修復(fù)吸收件的化強(qiáng)度。還原劑逆轉(zhuǎn)CIGS表面的氧化并增 強(qiáng)吸收件的化強(qiáng)度。修復(fù)CIGS表面后，在吸收件上沉積緩沖層W防止進(jìn)一步的表面氧化。 [007引在一些實(shí)施例中，公開了制造光電器件的方法。該方法包含W下步驟：在襯底上形 成銅/銅/嫁/砸（CIG巧吸收結(jié)構(gòu)、將CIGS吸收件結(jié)構(gòu)浸沒在還原劑中、W及在CIGS層 上形成緩沖層。
[0079] 在額外的實(shí)施例中，公開了修復(fù)銅/銅/嫁/砸（CIG巧吸收件的方法。該方法包 含W下步驟：準(zhǔn)備包含還原劑的還原槽W及將氧化的CIGS吸收件浸沒在還原劑中并持續(xù) 預(yù)定的時(shí)間周期。
[0080] 在額外的實(shí)施例中，公開了修復(fù)CIGS層的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包含其中具有還原劑的還 原槽W及緩沖層沉積器。還原槽配置為將氧化的銅/銅/嫁/砸（CIG巧吸收件容納在其 中。緩沖層沉積器配置為在CIGS吸收件上沉積緩沖層。
[0081] 前面概述了若干實(shí)施例的特征，使得本領(lǐng)域的技術(shù)人員可W更好地理解本公開的 各個(gè)方面。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解，他們可W容易地使用本公開作為用于設(shè)計(jì)或修改 用于執(zhí)行與本公開相同或類似的目的和/或?qū)崿F(xiàn)相同或類似優(yōu)點(diǎn)的其他工藝和結(jié)構(gòu)的基 礎(chǔ)。本領(lǐng)域的技術(shù)人員還應(yīng)該意識(shí)到，運(yùn)種等效結(jié)構(gòu)不背離本公開的精神和范圍，并且可W 進(jìn)行各種改變、替換和變更而不背離本公開的精神和范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種制造光伏器件的方法，包括以下步驟： 在襯底之上形成吸收層； 將所述吸收層浸沒在還原劑中；以及 在所述吸收層上形成緩沖層。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述還原劑配置為與所述吸收層的表面結(jié)構(gòu)反 應(yīng)以從所述吸收層的表面結(jié)構(gòu)解吸氧。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述吸收層包含銅/銦/鎵/硒（CIGS)吸收層。4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述還原劑選自由亞硫酸鈉、連二亞硫酸鈉、焦 亞硫酸鈉、次磷酸鈉和硫脲組成的組。5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，還包括以下步驟： 調(diào)節(jié)所述還原劑的一個(gè)或多個(gè)參數(shù)，其中，在將所述吸收層浸沒在所述還原劑中之前 調(diào)節(jié)所述還原劑的一個(gè)或多個(gè)參數(shù)，并且其中，所述一個(gè)或多個(gè)參數(shù)被調(diào)節(jié)為用于預(yù)定的 浸沒周期。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，所述一個(gè)或多個(gè)參數(shù)包括溫度、濃度、浸沒時(shí)間、 pH值、或它們的任意組合中的至少一個(gè)。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，在真空中形成所述吸收層。8. -種處理吸收件的方法，包括以下步驟： 提供包括還原劑的還原槽；以及 將具有先前被氧化的吸收件的襯底浸沒在所述還原劑中并持續(xù)預(yù)定的時(shí)間周期。9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，還包括基于所述還原劑的一個(gè)或多個(gè)參數(shù)選擇所述預(yù) 定的時(shí)間周期。10. -種系統(tǒng)，包括： 還原槽，所述還原槽中具有還原劑，所述還原槽配置為容納襯底，在所述襯底上具有氧 化的吸收件； 控制器，基于由還原劑的溫度、濃度、pH值或它們的任意組合組成組中的一個(gè)或多個(gè)參 數(shù)來控制在所述還原槽中浸沒所述襯底的時(shí)間量；以及 配置為在CIGS吸收件上沉積緩沖層的工具。
【文檔編號(hào)】H01L31/18GK105870246SQ201510025691
【公開日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2015年1月19日
【發(fā)明人】陳世偉
【申請(qǐng)人】臺(tái)積太陽能股份有限公司