CN104428902B

CN104428902B - 用于类似铜铟亚盐酸太阳能电池的光伏器件的后接触

Info

Publication number: CN104428902B
Application number: CN201380021883.8A
Authority: CN
Inventors: 阿列克谢·克拉斯诺夫; 威廉·邓·波尔
Original assignee: Guardian Industries Corp
Current assignee: Guardian Industries Corp
Priority date: 2012-04-25
Filing date: 2013-03-19
Publication date: 2017-03-01
Anticipated expiration: 2033-03-19
Also published as: CN104428902A; WO2013162780A2; US20130284251A1; EP2842172A2; WO2013162780A3; US9246025B2

Abstract

一种光伏器件(20)(例如，太阳能电池)包括：前基片(34)(例如，玻璃基片)；半导体吸收薄膜(28)；后接触部(36)，包括含铜(Cu)的第一导电层(24)和含钼(Mo)的第二导电层(26)；后基片(22)(例如，玻璃基片)。所述含铜的第一导电层(24)位于所述后基片(22)和所述含钼的第二导电层(26)之间，且其中，所述半导体吸收薄膜(28)位于所述后接触部(22)和所述前基片(34)之间。

Description

用于类似铜铟亚盐酸太阳能电池的光伏器件的后接触

相关申请的交互参照

本申请与美国专利申请号(律师签号3691-2644，-2645和-2646)相关，与此同时提交，其全部内容被纳入此处作为参考。

技术领域

本发明的实施例涉及一种光伏器件(例如，太阳能电池)、用于类似太阳能电池的光伏器件的后接触或背电极、用于类似太阳能电池的光伏器件的涂层制品、以及制备其的方法。特别是，本发明的实施例涉及一种含钼的背电极结构，并结合其他金属元素形成低成本高效率的太阳能电池。在一些例子中，背(或后)电极也可作为车后反光器。根据本发明的示例性实施例，CIGS太阳能电池中通常使用的含钼的后接触中的大部分以铜代替，从而可与CIGS吸收层兼容，并且不会明显地危害太阳能电池的性能。

发明背景和示例性实施例概述

本领域中许多不同类型的光伏器件被公开(例如，美国专利文献Nos.2004/0261841，2006/0180200，美国专利Nos.4335266，4611091，6784361，6288325，6631603，和6123824，其全部内容被纳入此处作为参考)。已知的示例性光伏器件包括CIGS(近似于Cu(In,Ga)(Se,S)₂和/或CuIn_x-1Ga_xSe₂)太阳能电池。CIGS薄膜为导电的半导体化合物，通常称为吸收层或光吸收层。一般说来，从前侧(或入射光)向后的顺序，CIGS类型的光伏器件包括：类似玻璃的前透明盖片(或基片)；含有透明导电层(例如，透明的导电氧化物)的前电极；光吸收半导体薄膜(例如，CIGS)；背电极或接触部；以及后基片，其材料可以是例如玻璃(或金属箔，在示例中灵活应用)。在一些情况下，在前基片和前电极之间提供粘合剂。此外，在一些情况下，光伏器件配有窗口层(例如，由CdS、ZnO构成或包括上述元素等)。在已知技术中，通常光入射至光伏器件的前侧(或前基片)上，穿过前电极并由光吸收半导体薄膜(例如，CIGS)吸收从而来产生光伏电力。

例如，参照图1，示出用于说明CIGS类型的光伏器件10的不同元件的原理的横断面图。电池10在结构上由后玻璃基片(或后玻璃)12支撑。后接触部则由金属层形成，例如，通常将钼(Mo)14沉积于后玻璃基片12上。光伏器件10的第一活动区包括半导体层16，其通常是P型铜铟/镓二硒化物(CIGS)。n型化合物半导体18的薄“窗口”层通常包括硫化镉(CdS)，被置于CIGS层16上。前电极20配置在CdS层18上作为光伏器件10的透明前接触部。光伏器件10可进一步包括：一系列正面接触部(未示出)，例如以金属网格位于透明前接触部20上的形式来促进生成的电子的提取；和前玻璃基片22，从而被完成。较大的太阳能电池可通过划线器被分成多个或更小的电池，例如激光或机械划线器，通常为P1、P2、和P3，其允许单个的电池以串联形式被连接。

如上所述，类似Mo的金属可作为光伏器件例如CIGS太阳能电池10的背电极(或后接触部)14，来提取太阳能电池10的CIGS半导体吸收层16中所产生的正电荷。在一些例子中，Mo背电极14可被溅射沉积，例如，直流磁控溅射至CIGS太阳能电池8的后玻璃基片12上。但是，仅单独使用Mo作为太阳能电池10的后接触部14的材料时具有不足之处。例如，Mo具有材料成本较高且从后玻璃基片中被分层的问题。此外，Mo通常显示相对较低的导电率和具有相对较慢的沉积率，以及产生相对地较小的生产线吞吐量。因此，当使用Mo作为后接触部的材料时占去整个器件成本的大部分。此外，CIGS类型的太阳能电池的后接触部优选是达到<1欧姆/平方的片电阻(SR)。为了使Mo后接触部符合该要求，依据CIGS沉积法，Mo的厚度范围须为300-900nm。换句话说，薄膜越厚其片电阻则越低。其为整个光伏模组成本的15-25％。

在此对使用其他类型的金属作为形成后接触部的唯一材料进行了试验。在该试验中仅与较少其他材料获得成功，例如钨(W)、钽(Ta)、和铌(Nb)显示出与CIGS吸收层具较好的兼容性，例如不会与CIGS吸收层产生反应。但是，与使用Mo作为后接触部材料的器件相比，CIGS器件效率较低。

对替换Cu作为CIGS器件的后接触部的材料进行了试验但没有成功。在CIGS沉积期间发现Cu/CIGS堆栈脱落。该试验使用了类似分子束外延(MBE)的方法，来用于CIGS沉积。MBE没有当前用于CIGS制造的类似共蒸发、溅射、电镀等过程更快。此外，该试验使用高温的CIGS沉积，来代替使用高温硒化的非加热沉积方法。但是，上述试验未能发现可通过采取措施来减轻Cu和Mo之间的压力，以及在此公开的示例性实施例所提供的可提高Cu对后玻璃基片的粘附性的优势。

在本发明的示例性实施例中，提供一种光伏器件(例如，太阳能电池)包括：面板玻璃(前基片)；半导体吸收薄膜；后接触部，包括含铜或基本由铜构成的第一导电层和含钼或基本由钼构成的第二导电层；后基片，其中含铜或基本由铜构成的第一导电层位于后基片和含钼或基本由钼构成的第二导电层之间，其中，半导体吸收薄膜位于后接触部和前基片之间。

在此公开的示例性实施例中，Mo后接触部的大部分以铜(Cu)代替，其不是很贵并相对更具导电性。此外发现使用Cu来替换后接触部的一部分Mo，不会明显地危害CIGS电池中的电池性能(当然，应理解后接触结构中使用的Cu可包括一些或少量的其他元素材料，且不会较大影响Cu的性能或电特性，如上所述，Cu可包括铜的氧化分级层)。使用铜作为后接触部的大部分(或至少部分)具有许多优点，例如，成本低，铜溅射靶材通常比使用Mo溅射靶材要便宜两部。另外，Cu的溅射沉积率通常至少比Mo高两倍。例如，没有限制，Mo的沉积率趋向2.8-3.6nm/kW，则Cu的沉积率趋向7.2-8.2nm/kW，从而吞吐量被提高并可更有效和更快地进行生产。在后接触部中使用Cu的另一优点在于，溅射的Cu与溅射的Mo相比，导电率要高4至5倍。例如，与Mo的15.5x10⁶Sm^-1相比，溅射的铜导电率可约为60.7x10⁶Sm^-1，且并不仅局限于此。因此，为了基本上到达与单纯的Mo达到相同的片电阻，可制备含有Cu和Mo的多层后接触结构，例如比单独使用Mo要薄4-5倍。此外，当Cu作为CIGS吸收层的主要成分时，Cu与CIGS吸收层兼容。此外，Cu通过Mo层与CIGS吸收层分离，因此，无须较大改变其化学计量，通过加热/扩散仅一些Cu从后接触部到达CIGS吸收层。此外，应理解，Cu可包括一些或少量的其他元素或材料，且基本上不会影响Cu的性能或电性质。

在进一步的示例性实施例中，压力匹配或含氧化铜(例如，CuO_X)的粘附层可在后玻璃基片和基于铜的层之间形成。可选择地，基于铜的层可以是氧化分级的铜层，在邻近后玻璃基片的部分具有较大的氧化反应，从而具有较大氧浓度的该部分，可提供氧化铜压力匹配层的压力匹配函数。导电性Mo层可配置在导电性铜层上。在示例性实施例中，Cu和/或Mo层中的一个或全部可以是反射层。应理解在示例性实施例中包括氧化分级的导电层，该分级不必是连续的，且可以是不连续的。通过提供压力匹配/粘附层和/或氧化分级的铜层，可提高铜层对于后基片的粘附性。

根据在此公开的示例性实施例，为了减轻与层之间热膨胀系数(CTE)的错配相关的机械性问题，可选择性地在多层后接触结构的Mo与Cu之间提供钼铜合金作为CTE匹配层。

根据在此说明的上述和其他示例性实施例，Cu和CIGS吸收层之间的后接触部分继续包括Mo。Cu和CIGS吸收层之间Mo的使用可具有多个操作上和结构上的优势。在该优势中，Mo在用于形成CIGS吸收层的高温硒化过程中，在其与CIGS吸收层的交界处形成较薄的(例如，3-50nm，取决于Mo质量参数，例如密度、净度、压力等)硒化钼(MoSe₂)层。由于MoSe₂层的形成会导致与CIGS吸收层欧姆(非整流)接触的形成，从而促进空穴提取使损失最小化，因此对CIGS光伏器件十分有利。在Cu和CIGS吸收层之间使用Mo的另一优点是，在CIGS光伏模组制造过程中Mo可较好地与选择性的第二机械划线器一起工作。此外，溅射沉积的Mo可产生特定的表面形态，有利于CIGS生长，并特别有利于大颗粒尺寸的微晶的形成，从而获得较高的载体迁移率以及较高的设备效率。

关于示例性实施例，以下参照附图对上述和其他示例性实施例的优点进行说明，且相同的参照符号表示相同的元素，其中：

附图简要说明

图1是示出示例性的已知CIGS光伏器件的横断面图。

图2是示出根据在此公开的示例性实施例的示例性光伏器件的横断面图。

图3是示出根据在此公开的示例性实施例的用于类似太阳能电池的光伏器件的示例性涂层制品的横断面图。

图4是示出根据在此公开的示例性实施例的用于类似太阳能电池的光伏器件的示例性涂层制品的制备方法的流程图。

图5是示出根据在此公开的示例性实施例的用于类似太阳能电池的光伏器件的示例性涂层制品的制备方法的另一个流程图。

示例性实施例的具体说明

以下，对在此公开的示例性实施例进行详细说明，相同参照符号中的特定特征表示相同的元素。

光伏器件，例如太阳能电池，将太阳能(或其他光)辐射转化成可用的电能源。能源转化通常作为光生伏打效应的结果而存在。光辐射(例如，日光)冲击到光伏器件上并被半导体材料(例如，含有一个或多个半导体层的半导体薄膜，例如CIGS)的活动区吸收，有时称为吸收层或薄膜，在活动区中产生电子空穴对。该电子和空穴可通过光伏器件中的电场接合被分离。电子和空穴的分离导致电流和电压的产生。在示例性实施例中，电子流向具n型导电率的半导体材料的区域，且空穴流向具p型导电率的半导体的区域。电流可流动穿过将n型区域连接至p型区域(或反之亦然)的外电路，作为冲击光能继续在光伏器件中产生电子空穴对。

在此公开的示例性实施例中，吸收薄膜或吸收层中，可包括CIGS(近似于Cu(In,Ga)(Se,S)₂)。在此公开并说明的示例性实施例中，提供用于CIGS光伏(例如，太阳能电池)器件的后部不透明物和/或反射电极，通过磁控溅射沉积钼(Mo)和铜(Cu)被置于多层结构中，其中，例如，Mo层的厚度可以是，例如优选是5-300nm，且Cu层的厚度可以是，例如优选是厚度范围为20-200nm。在示例性实施例中，与常规的纯Mo后接触部相比，该后接触部的厚度可被减少。

此外，根据在此公开并说明的示例性实施例，含氧化铜(CuO_X)的附加应力匹配或粘附层可配置在Cu层和后玻璃基片之间。由于金属铜通常不能较好地粘附于玻璃，因此，配置在后玻璃基片附近并位于后玻璃基片和Cu层之间的CuO_X层被用来在Cu和后玻璃基片之间形成紧密连接。在示例性实施例中CuO_X层可以是化学计算的，或是亚化学计算的。含CuO_X的应力匹配或粘附层可从氩气和氧气(Ar+O₂)大气中的金属铜目标通过反应溅射被沉积，其中氧分压约为0.3-0.6mTorr，但并不仅局限于此。由此，CuO_X匹配/粘附层的厚度为，例如，优选是3-50nm。其他可使用的将Cu匹配/粘附至后玻璃基片的替换物可包括，例如，较薄的(例如，～1-10nm)基于钛(Ti)或铬(Cr)的层，但并不仅局限于此。可选地，导电的铜层可以是氧化分级的铜层，且邻近后玻璃基片的部分具有较大的氧化反应，从而具有较大氧浓度的该部分可提供氧化铜压力匹配层的压力匹配函数。应理解，在包括氧化分级导电层的示例性实施例中，分级不必是连续的，且可以是不连续的。通过提供压力匹配/粘附层或氧化分级的Cu层，可提高Cu层对于后玻璃基片的粘附性。

此外，根据在此公开并说明的示例性实施例，可引入附加的匹配层以减少与Mo/Cu后接触堆栈相关的机械性问题。例如，线性热膨胀系数(CTE)中的错配可存在于多层后接触堆栈的Mo和Cu之间。根据示例性实施例，为了减少其他设计(例如，较厚的层、较高温度、附加层等)中的Mo/Cu堆栈中机械性问题的发生，在Mo和Cu之间可引入钼铜合金的CTE匹配层。该层可通过溅射沉积被配置。导电的钼铜组合提供灵活性并可更容易地定制CTE，以及提供较好的导热性。以下的表I示出用于Mo(CTE～17x 10^-6/°K)和Cu(CTE～5x 10^-6/°K)层的钼铜合金的优秀CTE匹配属性。

表I

根据在此被公开的上述和其他示例性实施例，Cu和CIGS吸收层之间的后接触部分继续包括Mo。在Cu和CIGS吸收层之间Mo的使用具有多个操作上和结构上的优势。在该优势中，Mo在用于形成CIGS吸收层的高温硒化过程中，在其与CIGS吸收层的交界处形成较薄的(例如，3-60nm，取决于Mo质量参数，例如密度、净度、压力等)硒化钼(MoSe₂)层。由于MoSe₂层的形成会导致与CIGS吸收层欧姆(非整流)接触的形成，从而促进空穴提取使损失最小化，因此对CIGS光伏器件十分有利。在导电Cu和CIGS吸收层之间使用导电Mo的另一优点是，在CIGS光伏模组制造过程中Mo可较好地与第二机械划线器一起工作。此外，溅射沉积的Mo可产生特定的表面形态，有利于CIGS生长，并特别有利于大颗粒尺寸的微晶的形成，从而获得较高的载体迁移率以及较高的设备效率。

参照图2，根据示例性实施例，示出一种示例性CIGS光伏器件的横断面图。该光伏器件包括含有Mo和Cu的多层后接触结构。光伏器件(例如，太阳能电池20)在结构上由后玻璃基片22支撑，其可包括钠钙硅玻璃，但并不仅局限于此。多层后接触结构36包括含Cu的导电层24和含Mo的导电层26，被配置在后玻璃基片22上。在一个示例性实施例中，配置Cu层24和Mo层26的优选方法是通过直流磁控束溅射法。可选择地，可将介电层(未示出)(例如，包括氮化硅和/或氮氧化硅)直接配置在后基片22上，从而位于后基片22和Cu层24之间。Mo层26的厚度范围优选是5-300nm，且Cu层24的厚度范围优选是20-200nm。进一步，Mo层26的厚度范围优选是10-200nm，且更优选是25-60nm或约为40nm。进一步，Cu层24的厚度范围优选是40-150nm，且更优选是70-130nm或约为100nm。在示例性实施例中，铜(Cu)层24可被氧化分级或不氧化分级(其中，较高的氧含量部分更靠近基片22)，且可选择性地掺杂其他材料。在有关图2的不同实施例中，Cu层24可以是(i)金属的，(ii)基本金属的，(iii)被氧化分级的，和/或(iv)构成金属层部分和含氧层部分，其中含氧层部分更靠近基片22。

仍然参照图2，光伏器件20的活动或吸收区域在后接触部36的Mo层26上被形成，且优选是具有含铜铟联硒化物和/或P型CIGS层(近似于Cu(In,Ga)(Se,S)₂)的半导体薄膜28。CIGS层28可以通过共蒸发、溅射、电镀、或任何其他合适的方法被沉积。例如，没有限制，形成CIGS的方法是先提供含沉积的Cu的层(如上所述，使用电镀或任何其他沉积技术)，其他CIGS的成分，例如，铟和/或镓被沉积在Cu层上，然后在硒大气中以高温与Cu起反应，形成CIGS半导体吸收层28。CIGS吸收层28形成之后，可选择性地执行硫化镉(CdS)窗口层30的湿沉积。然后，光伏器件20可通过沉积含有氧化锡、氧化锌、锌氧化铝的基本透明的导电层，或任何其他合适的透明导电电极，来配置宽能带隙导体或半导体材料32。在优选的非限制性的示例子中，可将包含ZnO层和掺杂有n型导电铝的ZnO层的双层32配置在CdS窗口层30上。ZnO/ZnO:Al透明导电薄膜32可作为光伏器件20的前透明电极/接触部。光伏器件20可进一步包括：一系列的正面接触部，例如以金属网格(未示图)位于透明前接触部32上的形式来促进生成的电子的提取；和前(光入射侧)玻璃基片34，从而被完成。

当根据图2实施例的优选实施例由图2中所示的层组成时，可提供其他未示出的层。例如，可在前基片22的光入射侧提供抗反射薄膜(未示出)，进一步，可在前基片34和前电极32之间提供电极或介电层。在其他示例中，可在后基片22上提供介电层(例如，包括氮化硅和/或氮氧化硅)，从而位于后基片22和Cu层24之间。

如上所述，根据进一步的示例性实施例，优选是提供附加层来改进在此公开的光伏器件的性能和特征。参照图3，示出示例性实施例的横断面图。根据图3的实施例，图2的光伏器件20配置有一个或多个附加层，其在图2中没有明确说明，包括一个或多个匹配/粘附层44、CTE匹配层48和/或欧姆接触层52，来形成涂层40用于光伏器件，例如太阳能电池，以下将分别进行详细说明，但并不仅局限于此。应理解。有关图2的如上所述的厚度和沉积技术，可同样地应用至图3所说明的示例性实施例中。例如，图3中的Cu层46对应于图2中所述的Cu层24，图3中的Mo层50对应于图2中所述的Mo层26，图3中的CIGS薄膜54对应于图2中所述的CIGS薄膜28，图2中的层30-34也可存在于图3的实施例中等。如上所述，由于用于层46的金属铜通常不能较好粘附至玻璃基片42，因此，可在Cu层46和后玻璃基片42之间提供附加的含氧化铜(例如，CuO_X)的应力匹配或粘附层44。例如CuO_X层44，优选是配置在后玻璃基片42的附近并位于后玻璃基片42和Cu层46之间，用于在Cu层46和后玻璃基片42之间形成紧密连接。优选是，CuO_X应力匹配或粘附层44可从氩气和氧气(Ar+O₂)大气中的金属铜目标通过反应溅射被沉积，其中氧分压约为0.3-0.6mTorr，但并不仅局限于此。由此，CuO_X匹配/粘附层44的厚度范围，例如，优选是约为1-60nm，更优选是约为3-50nm，且最优选是约为10-40nm或20-30nm的厚度。其他可使用的将Cu层46匹配/粘附至后玻璃基片42的替换物可包括，例如，较薄的(例如，～1-10nm)基于钛(Ti)或铬(Cr)的层，可与示出的CuO_X匹配/粘附层44一起使用或代替其，但本发明并不仅局限于此。可选择地，如上所述的介电层(例如，包括氮化硅和/或氮氧化硅)可直接配置在后基片22上，从而位于后基片22和含CuO_X的匹配/粘附层44之间。

根据示例性实施例，除了匹配/附着层44之外，可进一步在Mo层50和Cu层46之间提供层来减少机械应力，从而提供CTE匹配。仍旧参照图3，可引入附加的含钼铜合金的匹配层48来减少可能与Mo/Cu后接触堆栈有关的机械性问题。例如，线性热膨胀系数(CTE)中的错配可存在于多层后接触堆栈的Mo50和Cu46之间。根据示例性实施例，为了减少其他设计(例如，较厚的层、较高温度、附加层等)中的Mo/Cu堆栈中机械性问题的发生，在Mo和Cu之间可引入压力减轻CTE匹配层48。该层可通过溅射沉积被配置，但并不仅局限于此。钼铜组合提供灵活性并可更容易地定制CTE，以及提供较好的导热性。以上的表I示出用于Mo(CTE～17x10^-6/°K)和Cu(CTE～5x10^-6/°K)层的钼铜合金的优秀CTE匹配属性。MoCu组合提供弹性并容易使CTE适合并提供好的导热性。在处所述的示例性实施例中，例如，钼铜CTE匹配层48，其组合范围优选是30wt.％Mo/70wt.％Cu-70wt.％Mo/30wt.％Cu。换句话说，钼铜匹配层48的Mo含量可约为30-70％，且同样层48的铜含量可约为30-70％，更优选是，分别约为40-60％。此外，钼铜压力匹配层48的厚度范围优选是的5-50nm，更优选是约5-25nm，且更优选是约为10nm。

根据在此公开的上述和其他示例性实施例，Cu46和CIGS吸收层54之间的后接触部分继续包括Mo50。类似图2，图3中Cu和CIGS吸收层54之间Mo(例如，金属活基本金属的导电性的Mo层)的使用具有多个操作上和结构上的优势。在该优势中，Mo在用于形成CIGS吸收层的高温硒化过程中，在其与CIGS吸收层54的交界处形成较薄的(例如，3-60nm，取决于Mo质量参数，例如密度、净度、压力等)硒化钼(MoSe₂)层52。由于MoSe₂层的形成会导致与CIGS吸收层54欧姆(非整流)接触的形成，从而促进空穴提取使损失最小化，因此对CIGS光伏器件40十分有利。Cu46和CIGS吸收层54之间的Mo50的另一优点是，在CIGS光伏模组制造过程中，Mo可较好地与第二机械划线器一起工作。此外，溅射沉积的Mo可产生特定的表面形态，有利于CIGS生长，并特别有利于大颗粒尺寸的微晶的形成，从而获得较高的载体迁移率以及较高的设备效率。

应注意，根据本发明的示例性实施例，将常规的Mo后接触部的一部分替换成Cu(其中一部分可以是如上所述的钼铜合金合金)，基本上不会改变能带图并促进空穴提取使损失最小化。这是由于Cu具有与Mo(例如，约4.6eV)基本相似的功函数，并可忽视金属中的载体耗尽区域的宽度。此外，后玻璃基片附近的CuO_X的使用不会明显影响地在单个电池之间的电流。

参照图4，示出根据在此公开的示例性实施例，用于制备光伏器件中所使用的涂层制品的示例性方法，例如光伏器件可为太阳能电池，在图2和/或图3被说明，但并不仅局限于此。在步骤S1中，提供后玻璃基片22(或42)，其可包含钠钙硅玻璃，作为用于光伏器件的涂层制品的基片，光伏器件可为太阳能电池，但并不仅局限于此。多层后接触结构包括含有Cu和Mo的导电层。根据示例性实施例，在步骤S4和S6中，分别将含有Cu层24(或44、46、和/或48)和Mo层26(或50)的多层后接触部配置在后玻璃基片22(或42)上。在示例性实施例中，优选是通过直流磁控溅射的方法来配置Cu层24(或44、46、和/或48)和Mo层26(或50)。Cu层和/或Mo层的厚度与图2和/或3所述的相同。根据示例性实施例，Mo层26(或50)的厚度范围优选是，例如约5-300nm，基本上比光伏器件中的后接触部所使用的常规Mo层薄，例如图1所说明的光伏器件。如上所述，在将含有Cu层和Mo层的多层后接触部配置在后玻璃基片22上之后，在多层后接触结构的Mo层26(或50)上(直接或间接地)配置光伏器件的活动或吸收层28(或54)。如上所述，根据实施例，优选是活动或吸收层28(或54)包括含有铜铟联硒化物或P型CIGS层(近似Cu(In,Ga)(Se,S)₂)的半导体层28。该CIGS薄膜28(或54)在步骤S8中被形成，例如，在步骤S8a中，通过共蒸发、溅射、电镀或任何其他合适的沉积技术来配置含有铜的"种子"层。在步骤S8b中，CIGS吸收膜的其他组成，例如铟和/或镓，被配置在Cu层上，并且步骤S8c中，在硒大气中以较高的温度与Cu起反应，例如约550℃。从而形成步骤S8中的CIGS半导体吸收层。如上所述的步骤针对制备用于光伏器件(例如，太阳能电池)的涂层制品。此外可执行进一步的处理步骤来完成光伏器件。例如，CIGS吸收层沉积之后，可将硫化镉(CdS)窗口层30湿沉积。此外，可在CdS窗口层30上配置宽能带隙半导体材料，类似ZnO和掺杂有n型导电铝的ZnO的双层32，来作为前电极。然后提供一系列的正面接触部，例如以金属网格(未示图)位于前电极上的形式；和前玻璃基片，例如包括钠钙硅玻璃，从而来完成光伏器件20(或40)。

图5是示出根据在此公开的示例性实施例的制备用于光伏器件的涂层制品的流程图，例如图3中所示出的示例性涂层制品。除了图4中所述的步骤之外，可进一步执行步骤以实现其他示例性实施例。例如，在S10步骤中提供后玻璃基片之后，可在配置多层后接触结构的含有Cu46的层的步骤S14之前，先在步骤S12中将含有类似氧化铜(CuO_X)的压力匹配或粘附层配置在后玻璃基片42上。由于金属铜通常不能较好粘附至玻璃，因此，CuO_X层44用来在后玻璃基片42和多层后接触结构的Cu层46之间形成紧密连接。根据示例性实施例，压力匹配或粘附层44可从氩气和氧气(Ar+O₂)大气中的金属铜目标通过反应溅射被沉积，其中氧分压约为0.3-0.6mTorr，但并不仅局限于此。由此，CuO_X匹配/粘附层44的厚度范围，例如，优选是约为1-60nm，且更优选是约为3-50nm，但并不仅局限于此。其他可使用的将Cu层46匹配/粘附至后玻璃基片的替换物可包括，例如，较薄的(例如，～1-10nm)基于钛(Ti)或铬(Cr)的层，但并不仅局限于此。在将匹配/粘附层44配置在后玻璃基片42之后，参照如上所述的图4，在步骤S14中将含有Cu层46的多层后接触部的一部分配置在匹配/粘附层44上。如上所述，在示例性实施例中，优选是通过直流磁控溅射的方法来配置Cu层46。根据示例性实施例，在步骤S16中，如图3所示可在多层后接触结构的含有Cu46的层和含有Mo50的层之间，通过溅射来配置含有钼铜合金48的CTE匹配层。该钼铜层48用来减少潜在的可能与上述的接触堆栈有关的机械性问题。当步骤S16将含有MoCu48的CTE匹配层配置到后玻璃基片42上之后，在步骤S18中，如上面图4中所述的，将含有Mo层50的多层后接触部的一部分配置在CTE匹配层48上。如上所述，在示例性实施例中，优选是通过直流磁控溅射的方法来配置Mo层50。在步骤S20,S20a,S20b,S20c中，如上面图4中所述的，在含有Mo层50的多层后接触部分上形成CIGS吸收层54。但是，应注意，在步骤S20c中，通过高温硒化过程来形成CIGS吸收层54，在步骤S20d中，Mo层50的一部分形成含有MoSe ₂的薄层(例如，3-60nm，取决于Mo质量参数)。如参照图3所详细说明的，MoSe₂层的形成具有很多好处。

在本发明的示例性实施例中(例如图2和/或图3)，提供一种光伏器件，包括：前基片；半导体吸收薄膜；后接触部，包括含铜或基本由铜构成的第一导电层、和含钼或基本由钼构成的第二导电层；和后基片，其中，所述含铜或基本由铜构成的第一导电层位于所述后面基片和所述含钼或基本由钼构成的第二导电层之间，且其中，所述半导体吸收薄膜位于所述后接触部和所述前基片之间。

如前段落的光伏器件，其中所述半导体吸收薄膜可包含CIGS或基本由CIGS构成。

如前两个段落中任何一项的光伏器件，所述含铜的第一导电层可包括氧化分级部分，其中靠近所述后基片的区域中氧浓度较高，且靠近所述含钼的第二导电层的区域中氧浓度较低。

如前三个段落中任何一项的光伏器件，所述含铜或基本由铜构成的第一导电层可直接接触所述含钼或基本由钼构成的第二导电层

如前四个段落中任何一项的光伏器件，所述氧化分级部分可连续被分级也可不连续被分级。

如前五个段落中任何一项的光伏器件，进一步包括：含CuO_X的第一压力匹配层，其配置在所述后基片的附近并位于所述后基片和所述第一导电层之间。

如前六个段落中任何一项的光伏器件，进一步包括：压力减轻层，配置在所述后接触部的所述第一导电层和所述后接触部的所述第二导电层之间，所述压力减轻层包含铜和钼的合金。

如前七个段落中任何一项的光伏器件，进一步包括：欧姆接触，形成于所述半导体吸收薄膜和所述第二导电层之间，所述欧姆接触包含硒化期间形成的MoSe₂。

如前八个段落中任何一项的光伏器件，进一步包括：含有基本透明的金属氧化物的基本透明的导电性前接触部。所述基本透明的前接触部可掺杂有n型导电金属。在示例性实施例中，所述基本透明的前接触部可包括：双层，包含ZnO和掺杂有n型导电铝的ZnO。

如前九个段落中任何一项的光伏器件，进一步包括：介电层，可配置在所述后基片上，位于所述后基片和所述含铜的第一导电层之间。

如上所述，本发明虽然参照多个示例性实施例对用于光伏器件的涂层制品及制备其的方法进行了说明，但是应理解，本发明并不局限于所述实施例，本领域的普通技术人员可进行各种修改和变形，修改将由后附的权利要求范围定义。

Claims

1.一种光伏器件，包括：

前基片；

半导体吸收薄膜；

后接触部，包括含铜的第一导电层和含钼的第二导电层；和

后基片，

其中，所述含铜的第一导电层位于所述后基片和所述含钼的第二导电层之间，且其中，所述半导体吸收薄膜位于所述后接触部和所述前基片之间，

其中，进一步包括：压力减轻层，配置在所述后接触部的所述第一导电层和所述后接触部的所述第二导电层之间，所述压力减轻层包含铜和钼的合金。

2.如权利要求1所述的光伏器件，其中，所述半导体吸收薄膜包含CIGS。

3.如上述权利要求中任何一项所述的光伏器件，其中，所述含铜的第一导电层包括氧化分级部分，其中靠近所述后基片的区域中氧浓度较高，且靠近所述含钼的第二导电层的区域中氧浓度较低。

4.如权利要求3所述的光伏器件，其中，所述氧化分级部分不是连续被分级。

5.如权利要求1所述的光伏器件，进一步包括：含CuO_X的第一压力匹配层，其配置在所述后基片的附近并位于所述后基片和所述含铜的第一导电层之间。

6.如权利要求1所述的光伏器件，进一步包括：欧姆接触，形成于所述半导体吸收薄膜和所述第二导电层之间，所述欧姆接触包含MoSe₂。

7.如权利要求1所述的光伏器件，进一步包括：含有基本透明的金属氧化物的基本透明的导电性前接触部。

8.一种基于CIGS的光伏器件的后接触部，所述后接触部由后基片支撑并包括：

压力匹配层，位于所述后基片上；

含铜的第一导电层，位于所述后基片之上覆盖所述压力匹配层；和

含钼的第二导电层，位于所述后基片之上覆盖所述第一导电层，

进一步包括：压力减轻层，配置在所述第一和第二导电层之间，所述压力减轻层包含钼和铜的合金。

9.如权利要求8所述的后接触部，其中，所述第一和第二导电层为金属，且其中，所述压力匹配层为所述含铜的第一导电层的一部分，所述含铜的第一导电层包括至少一个氧化分级部分，其中靠近所述后基片的区域中氧浓度较高，且靠近所述含钼的第二导电层的其他区域中氧浓度较低。

10.如权利要求8所述的后接触部，其中，所述第二导电层的厚度范围为10-200nm。

11.如权利要求8所述的后接触部，其中，所述第二导电层的厚度为40nm。

12.如权利要求8所述的后接触部，其中，所述第一导电层的厚度范围为40-150nm。

13.如权利要求8所述的后接触部，其中，所述第一导电层的厚度为100nm。

14.如权利要求8所述的后接触部，其中，所述压力匹配层包括含CuO_X的压力匹配层。

15.如权利要求8所述的后接触部，其中，所述压力匹配层的厚度范围为3-50nm。

16.如权利要求8所述的后接触部，其中，所述压力匹配层包括：含钛和/或铬的压力匹配层。

17.如权利要求8所述的后接触部，其中，所述压力匹配层的厚度范围为1-10nm。

18.如权利要求8所述的后接触部，其中，所述钼和铜的合金包含30-70wt.％的钼和30-70wt.％的铜。

19.如权利要求8所述的后接触部，进一步包括：介电层，位于所述含铜的第一导电层和所述后基片之间。

20.如权利要求19所述的后接触部，其中，所述介电层包含氮化硅和/或氮氧化硅。

21.一种CIGS太阳能电池，包括：

含玻璃的后基片；

后接触部，由所述后基片支撑，所述后接触部包含压力匹配层；含铜的第一基本金属接触层，配置在所述压力匹配层之上；压力减轻层，配置在所述第一基本金属接触层之上；含钼的第二基本金属接触层，配置在所述压力减轻层之上；CIGS吸收层，配置在所述第二基本金属接触层之上；前玻璃基片。

22.如权利要求21所述的CIGS太阳能电池，其中，所述含铜的第一基本金属接触层直接接触所述含钼的第二基本金属接触层。

23.如权利要求21所述的CIGS太阳能电池，进一步包括：含MoSe₂的欧姆接触。

24.一种制备用于权利要求1所述的光伏器件的涂层制品的方法，包括：

提供基片；

将含铜的第一接触层配置在所述基片上；

将含钼的第二接触层配置在所述第一接触层上并覆盖所述基片；以及

在所述第二接触层上形成CIGS吸收层。

25.如权利要求24所述的方法，其中，形成CIGS吸收层的步骤包括：

将含铜的种子层配置在所述第二接触层上；

将铟和/或镓配置在所述种子层上；以及

在含有硒的大气中加热处理含有所述铟和/或镓的所述种子层。

26.如权利要求24所述的方法，其中，所述第一接触层至少部分被氧化分级，从而靠近所述基片的区域中氧浓度较高，且靠近所述第二接触层的区域中氧浓度较低。

27.如权利要求24所述的方法，其中，所述第一接触层包含铜和氧化铜，且所述第二接触层主要由钼构成。

28.如权利要求24所述的方法，其中，所述第一接触层主要由铜构成。

29.如权利要求24所述的方法，其中，所述含钼的第二接触层直接接触所述含铜的第一接触层。

30.如权利要求24所述的方法，进一步包括：

将介电层配置在所述基片上，其中，所述介电层位于所述基片和所述含铜的第一接触层之间。