光伏装置及制造方法与流程

光伏装置及制造方法


背景技术：

1.本说明书总体上涉及用于光伏装置的层，并且更具体地涉及使用材料和层形成参数的特定组合来改进光伏装置的效率。
2.光伏装置通过使用表现出光伏作用的半导体材料将光转换成电来产生电力。具有低接触电阻率和低复合损耗的p型接触已经成为基于薄膜碲化镉的太阳能电池开发中的持续挑战。缺乏具有良好能带对准的高功函数材料使得难以形成与p型cdte和其它ii-vi型半导体合金的欧姆接触。因此，期望用于改进光伏装置的效率的材料层。
3.因此，需要用于光伏装置的替代层结构和组合物。
附图说明
4.附图中阐述的实施方案本质上是说明性和示例性的，并且不旨在限制由权利要求书限定的主题。当结合附图阅读时，可以理解以下对说明性实施方案的详细描述，其中在所有视图中，相同的附图标记表示相同或相应的部件。
5.图1示意性地描绘根据本文所示和所述的一个或多个实施方案的光伏装置。
6.图2示意性地描绘根据本文所示和所述的一个或多个实施方案的图1的光伏装置的片段的横截面图。
7.图3示意性地描绘根据本文所示和所述的一个或多个实施方案的光伏装置的片段的横截面图。
8.图4示意性地描绘根据本文所示和所述的一个或多个实施方案的光伏装置的片段的横截面图。
9.图5显示根据本文所示和所述的实施方案的具有niox、p3ht、ptaa或螺ometad的p型接触层的对比装置的电流-电压(iv)曲线的性能特性的比较。
10.图6显示根据本文所示和所述的实施方案的装置在黑暗条件下电流-电压(iv)曲线的性能特性的比较。
11.图7显示对照装置和根据本文所示和所述的实施方案的装置的受体(na)的载流子浓度数量相对于以微米(μm)计的耗尽宽度(w)的性能特性的比较。
12.图8显示对照装置和根据本文所示和所述的实施方案的装置的光致发光强度相对于峰值波长的性能特性的比较。
13.图9a-9b显示对照装置和根据本文所示和所述的实施方案的装置的光致发光强度相对于峰值波长的性能特性的比较。
14.图10显示对照装置和根据本文所示和所述的实施方案的装置的voc和ff的性能特性的比较。
15.专利或申请文件可以含有至少一张彩色附图和/或一张或多张照片。具有彩色附图的本专利或专利申请公开的副本将在请求并支付必要的费用后由官方提供。
具体实施方式
16.光伏装置可以由在基材上形成的功能层的堆叠形成。一个或多个功能层可以包括材料的薄膜，即，光伏装置可以是薄膜光伏装置。薄膜光伏装置可以包括用于将光转换成载荷子的吸收剂层和用于收集载荷子的导电层。当产生载荷子时，通过电荷的分离产生电势。正载荷子和负载荷子、空穴和电子分别在相反方向上朝向吸收剂的相对侧上的p型区和n型区移动。
17.在基于薄膜碲化镉的太阳能电池开发中，产生具有低接触电阻率和低复合损耗的p型接触一直是一个挑战。缺乏具有良好能带对准的高功函数材料使得难以形成与p型cdte及其合金的欧姆接触。使用所述材料和方法的界面工程提供了具有高空穴传导性和低电子亲和力的界面层、背接触或p型接触层。因此，当p型多数载流子(空穴)到达接触界面时，p型接触层有效地从吸收剂传输空穴并使界面复合最小化。
18.p型接触层为具有包含镉和碲的合金的吸收剂的太阳能电池提供良好的背接触，所述镉和碲的合金包括二元、三元和四元合金。p型接触层具有与cdte的良好的能带对准，具有低的或可忽略的空穴传输阻挡和用于电子反射的高电子阻挡。p型接触层具有最小的界面缺陷、良好钝化和高传导性。p型接触层具有用于深费米能级的高掺杂和高空穴迁移率。在一些情况下，p型接触层可以相对于吸收剂层朝向模块的背侧形成。在一些情况下，p型接触层可以被配制成基本上透明的，并且可以相对于吸收剂层朝向模块的前侧或面向光的侧形成。本文提供的实施方案涉及p型接触层和包括p型接触层的光伏装置。所公开的p型接触层可以改进光伏装置的集流部分的效率。
19.现在参考图1，示意性地描绘光伏装置100的实施方案。光伏装置100可以被配置成接收光并将光转换成电能，例如，可以从光吸收光子并经由光伏作用将光子转换成电流。因此，为了讨论和清楚起见，光伏装置100可以限定被配置成面向主光源(例如太阳)的前侧102。另外，光伏装置100还可以限定与前侧102偏移的背侧104，例如，通过材料的多个功能层。注意，术语“光”可以指电磁波谱的各种波长，例如但不限于电磁波谱的紫外(uv)、红外(ir)和可见光部分中的波长。如本文所用，“日光”是指由太阳发射的光。
20.光伏装置100可以包括设置在前侧102和背侧104之间的多个层。如本文所用，术语“层”是指在表面上提供的材料的厚度。每一层可以覆盖相邻表面的全部或任何部分。在一些实施方案中，光伏装置100的层可以被分成光伏电池200的阵列。例如，光伏装置100可以根据多个串行划线202和多个并行划线204来划线。串行划线202可以沿着光伏装置100的长度y延伸，并且沿着光伏装置100的长度y划分光伏电池200的界线。光伏电池200的相邻电池可以沿着光伏装置100的宽度x串行连接。换句话说，可以形成相邻电池200的整体互连，即，与串行划线202相邻。并行划线204可以沿着光伏装置100的宽度x延伸，并且沿着光伏装置100的宽度x划分光伏电池200的界线。在操作下，电流205可以主要沿着宽度x流动通过由串行划线202串行连接的光伏电池200。在操作下，并行划线204可以限制电流205沿着长度y流动的能力。并行划线204是任选的，并且可以被配置成将串行连接的光伏电池200分成沿着长度y布置的组206。
21.仍然参考图1，并行划线204可以电隔离串行连接的光伏电池200的组206。在一些实施方案中，光伏电池200的组206可以并行连接，例如，经由电汇流排。任选地，并行划线204的数量可以被配置成限制由光伏电池200的每个组206产生的最大电流。在一些实施方
案中，由每组206产生的最大电流可以小于或等于约200毫安(ma)，例如，在一个实施方案中小于或等于约100ma，在另一个实施方案中小于或等于约75ma，或在进一步的实施方案中小于或等于约50ma。
22.现在参考图2，光伏装置100的层可以包括在基材110上提供的薄膜堆叠。基材110可以被配置成促进光透射到光伏装置100中。基材110可以设置在光伏装置100的前侧102处。基材110可以具有基本上面向光伏装置100的前侧102的第一表面112和基本上面向光伏装置100的背侧104的第二表面114。一个或多个层可以设置在基材110的第一表面112和第二表面114之间。
23.基材110可以包括透明层。透明层可以由基本上透明的材料(例如玻璃)形成。合适的玻璃可以包括钠钙玻璃或具有降低的铁含量的任何玻璃。透明层可以具有任何合适的透射率范围，包括在一些实施方案中约250nm至约1,300nm。透明层还可以具有任何合适的透射率百分比，包括例如在一个实施方案中超过约50％，在另一个实施方案中超过约60％，在又另一个实施方案中超过约70％，在进一步的实施方案中超过约80％，或在再进一步的实施方案中超过约85％。在一个实施方案中，透明层可以由具有约90％或更高的透射率的玻璃形成。任选地，基材110可以包括在第一表面112处的涂层。涂层可以被配置成与光相互作用或改进基材110的耐久性，例如但不限于抗反射涂层、防污涂层或其组合。
24.再次参考图2，光伏装置100可以包括阻挡层130，其被配置成减轻污染物(例如，钠)从基材110的扩散，所述扩散可能导致光伏堆叠的其它层的降解或分层。阻挡层130可以具有基本上面向光伏装置100的前侧102的第一表面132和基本上面向光伏装置100的背侧104的第二表面134。在一些实施方案中，阻挡层130可以与基材110相邻提供。例如，阻挡层130的第一表面132可以在基材100的第二表面114上提供。如本文所用，短语“与
……
相邻”是指两个层连续设置并且在至少一部分层之间没有任何中间材料。
25.通常，阻挡层130可以是基本上透明的、热稳定的、具有减少数量的小孔并且具有高的钠阻挡能力和良好的粘合性质。作为另外一种选择或除此之外，阻挡层130可以被配置成向光施加颜色抑制。阻挡层130可以包括一层或多层合适的材料，包括但不限于氧化锡、二氧化硅、铝掺杂的氧化硅、氧化硅、氮化硅或氧化铝。阻挡层130可以具有由第一表面132和第二表面134界定的任何合适的厚度，包括例如在一个实施方案中超过约在另一个实施方案中超过约或在进一步的实施方案中小于约
26.仍参考图2，光伏装置100可以包括n型接触层140，其被配置成提供电接触以传输由光伏装置100产生的载荷子。n型接触层可以是透明导电氧化物(tco)层140。tco层140可以具有基本上面向光伏装置100的前侧102的第一表面142和基本上面向光伏装置100的背侧104的第二表面144。在一些实施方案中，tco层140可以与阻挡层130相邻提供。例如，tco层140的第一表面142可以在阻挡层130的第二表面134上提供。通常，tco层140可以由一层或多层基本上透明且具有宽带隙的n型半导体材料形成。具体地，与光的光子的能量相比，宽带隙可以具有更大的能量值，这可以减轻不期望的光吸收。tco层140可以包括一层或多层合适的材料，包括但不限于二氧化锡、掺杂的二氧化锡(例如f-sno2)、氧化铟锡或锡酸镉(cd2sno4)。在其中tco层140包含锡酸镉的实施方案中，锡酸镉可以以晶体形式提供。例如，锡酸镉可以沉积成膜，然后经受退火过程，该退火过程将薄膜转变成结晶的膜。
27.光伏装置100可以包括缓冲层150，其被配置成在tco层140与半导体层之间提供绝缘层。缓冲层150可以具有基本上面向光伏装置100的前侧102的第一表面152和基本上面向光伏装置100的背侧104的第二表面154。在一些实施方案中，缓冲层150可以与tco层140相邻提供。例如，缓冲层150的第一表面152可以在tco层140的第二表面144上提供。缓冲层150可以包括具有比tco层140更高电阻率的材料，包括但不限于本征(intrinsic)二氧化锡、氧化锌镁(例如zn
1-x
mg
x
o)、二氧化硅(sno2)、氧化铝(al2o3)、氮化铝(aln)、氧化锌锡、氧化锌、氧化锡硅或其任意组合。在一些实施方案中，缓冲层150的材料可以被配置成基本上匹配相邻半导体层(例如，吸收剂)的带隙。缓冲层150可以具有在第一表面152和第二表面154之间任何合适的厚度，包括例如在一个实施方案中超过约在另一个实施方案中在约至约之间，或在进一步的实施方案中在约至约之间。
28.仍参考图2，光伏装置100可以包括吸收剂层160，其被配置成与另一层协作并在光伏装置100内形成p-n结。因此，光的被吸收的光子可以释放电子-空穴对并且产生载流子流，其可以产生电能。
29.包括基材110、n型层(包括tco层140和/或缓冲层150)以及其间的层的部分形成的装置可以称为基材堆叠113。可以在基材堆叠113上形成吸收剂层160。吸收剂层160可以具有基本上面向光伏装置100的前侧102的第一表面162和基本上面向光伏装置100的背侧104的第二表面164。吸收剂层160的厚度可以限定在第一表面162和第二表面164之间。吸收剂层160的厚度可以在约0.5μm至约10μm之间，例如，在一个实施方案中在约1μm至约7μm之间，或在另一个实施方案中在约1.5μm至约4μm之间。
30.根据本文所述的实施方案，吸收剂层160可以由具有过量正载荷子(即空穴或受体)的p型半导体材料形成。吸收剂层160可以包括任何合适的p型半导体材料，例如ii-vi族半导体，例如镉和碲。进一步的实例包括但不限于包含镉、锌、碲、硒或其任意组合的半导体材料。在一些实施方案中，吸收剂层160可以包括镉、硒和碲的三元物质(例如cdse
x
te
1-x
)，或包含镉、硒、碲和一种或多种另外的元素的化合物(例如cdznsete)。吸收剂层160可以进一步包含一种或多种掺杂剂。本文提供的光伏装置100可以包括多种吸收剂材料。
31.在其中吸收剂层160包含碲和镉的实施方案中，吸收剂层160中碲的平均原子百分比可以大于或等于约25原子百分比且小于或等于约50原子百分比，例如，在一个实施方案中大于约30原子百分比且小于约50原子百分比，在进一步的实施方案中大于约40原子百分比且小于约50原子百分比，或在又另一个实施方案中大于约47原子百分比且小于约50原子百分比。作为另外一种选择或除此之外，吸收剂层160中碲的平均原子百分比可以大于约45原子百分比，例如，在一个实施方案中大于约49％。注意，本文所述的平均原子百分比代表整个吸收剂层160，与吸收剂层160的总组成相比，吸收剂层160内特定位置处的材料的原子百分比可以在整个厚度上分级。例如，吸收剂层160可以具有分级的组成。
32.在其中吸收剂层160包含硒和碲的实施方案中，吸收剂层160中硒的平均原子百分比可以大于0原子百分比且小于或等于约25原子百分比，例如在一个实施方案中大于约1原子百分比且小于约20原子百分比，在另一个实施方案中大于约1原子百分比且小于约15原子百分比，或在进一步的实施方案中大于约1原子百分比且小于约8原子百分比。注意，碲、硒或二者的浓度可以在吸收剂层160的厚度上分级。例如，当吸收剂层160包含包括摩尔分
数为x的硒和摩尔分数为1-x的碲的化合物(se
x
te
1-x
)时，吸收剂层160中的x可以随着与吸收剂层160的第一表面162的距离而变化。
33.仍参考图2，吸收剂层160可以掺杂有配置成控制载荷子浓度的掺杂剂。在一些实施方案中，吸收剂层160可以掺杂有v族掺杂剂，例如砷、磷、锑或其组合。作为另外一种选择或除此之外，吸收剂层160可以掺杂有ib族掺杂剂，例如铜、银、金或其组合。可以控制吸收剂层160内的掺杂剂的总密度。此外，掺杂剂的量可以随着与吸收剂层160的第一表面162的距离而变化。
34.根据本文提供的实施方案，p-n结可以通过提供足够靠近具有过量负载荷子(即电子或供体)的光伏装置100的一部分的吸收剂层160来形成。例如，p型吸收剂层可以在n型tco层140上提供，任选地具有中间缓冲层150。在一些实施方案中，吸收剂层160可以与n型半导体材料相邻提供。或者，可以在吸收剂层160和n型半导体材料之间提供一个或多个中间层。在一些实施方案中，吸收剂层160可以与缓冲层150相邻提供。例如，吸收剂层160的第一表面162可以在缓冲层150的第二表面154上提供。在一些实施方案中，吸收剂层160可以与tco层140相邻提供。例如，吸收剂层160的第一表面162可以在tco层140的第二表面144上提供。
35.光伏装置100可以包括p型接触层180，其被配置成提供与吸收剂层160的电接触。p型接触层180可以具有基本上面向光伏装置100的能量侧102的第一表面182和基本上面向光伏装置100的相对侧104的第二表面184。p型接触层180可以是具有基本上面向吸收剂层160的第一表面182的背接触层。p型接触层180的厚度可以限定在第一表面182和第二表面184之间。p型接触层180的厚度可以小于约500nm，例如在一个实施方案中在约0.5nm至约100nm之间，或者在另一个实施方案中在约5nm至约50nm之间。在一些实施方案中，p型接触层180的厚度可以在约5nm至约200nm之间，例如在一个实施方案中在约10nm至约50nm之间。
36.在一些实施方案中，p型接触层180是聚合物、小分子或无机化合物。在一些实施方案中，p型接触层包含选自以下的聚合物材料：聚[双(4-苯基)(2,4,6-三甲基苯基)胺](ptaa)、聚(9,9-二辛基芴-交替-n-(4-仲丁基苯基)-二苯胺)(tfb)、聚[(9,9-二辛基芴基-2,7-二基)-共-(4,4
’‑
(n-(2,4-二甲基苯基))二苯胺)](pf8-taa)、聚[[(2,4-二甲基苯基)亚氨基]-1,4-亚苯基(6,12-二氢-6,6,12,12-四辛基茚并[1,2-b]芴-2,8-二基)-1,4-亚苯基](pif8-taa)、聚(3-己基噻吩-2,5-二基)(p3ht)、聚(n,n'-双-4-丁基苯基-n,n'-双苯基)联苯胺(polytpd)、聚噻吩或聚(3,4-亚乙基二氧基噻吩)-聚(苯乙烯磺酸酯)(pedot:pss)。在一些实施方案中，p型接触层是ptaa。在一些实施方案中，p型接触层包含选自以下的小分子：n2,n2,n2',n2',n7,n7,n7',n7'-八(4-甲氧基苯基)-9,9'-螺二[9h-芴]-2,2',7,7'-四胺(螺-ometad)、n2,n2,n2',n2',n7,n7,n7',n7'-八(4-甲氧基苯基)-10-苯基-10h-螺[吖啶-9,9'-芴]-2,2',7,7'-四胺(saf-ome)、n,n'-二烷基芘二酰亚胺(pdi)、4,4'-双(n-咔唑基)-1,1'-联苯(cbp)、三(4-咔唑基-9-基苯基)胺(tcta)、1,3,5-三(咔唑-9-基)苯(tcp)、三{n,n-双(4-甲氧基苯基)-n-苯基}胺喹嗪并吖啶(ometpa-fa)、sgt-407、fused-f或四硫富瓦烯(ttf-1)。在一些实施方案中，p型接触层包含选自以下的材料：α-npd、6,13-双(三异丙基甲硅烷基乙炔基)并五苯(tips-并五苯)、聚[2,6-(4,4-双-(2-乙基己基)-4h-环戊[2,1-b；3,4-b']二噻吩)-交替-4,7(2,1,3-苯并噻二唑)](pcpdtbt)、聚[n-9'-十七烷基-2,7-咔唑-交替-5,5-(4',7'-二-2-噻吩基-2',1',3'-苯并噻二唑)](pcdtbt)、石墨烯
氧化物和喹嗪并吖啶。在一些实施方案中，p型接触层包含选自以下的无机化合物：氧化镍(niox)、硫氰酸亚铜(cuscn)、碘化铜(cui)或氧化铜(cu2o)。在一些实施方案中，p型接触层是氧化镍(niox)。
[0037]
薄膜结176可以定义为主要有助于光伏作用的薄膜堆叠。例如，在一些实施方案中，薄膜结176可以包括透明导电氧化物层140、缓冲层150、吸收剂层160和p型接触层180。
[0038]
光伏装置100可以包括传导或导电层190，其被配置成提供与吸收剂层160的电接触。导电层190可以具有基本上面向光伏装置100的能量侧102的第一表面192和基本上面向光伏装置100的相对侧104的第二表面194。在一些实施方案中，导电层190可以与p型接触层180相邻提供。例如，导电层190的第一表面192可以在p型接触层180的第二表面184上提供。导电层190可以包括任何合适的传导材料，例如一层或多层含氮金属、银、镍、铜、铝、钛、钯、铬、钼、金等。含氮金属层的合适的实例可以包括氮化铝、氮化镍、氮化钛、氮化钨、氮化硒、氮化钽或氮化钒。
[0039]
光伏装置100可以包括背支撑196，其被配置成与基材110协作以形成用于光伏装置100的壳体。背支撑196可以设置在光伏装置100的相对侧102处。例如，背支撑196可以形成为与导电层190相邻。背支撑196可以包括任何合适的材料，包括例如：硼硅酸盐玻璃、浮法玻璃、钠钙玻璃、碳纤维或聚碳酸酯。
[0040]
图3显示类似于图2的装置，其具有在面向光的前侧102上的基材110、在基材110上的n型接触层140、在n型接触层140上的吸收剂层160、以及在吸收剂层160和导电层190之间的p型接触180。
[0041]
图4显示与图3所示的装置类似的装置，但是相对于吸收剂层160的任一侧上的接触层的极性反转，相对于n型接触层140，具有朝向面向光的前侧102的p型接触层180。在图4所示的取向中，吸收剂层160可以在包含p型接触层180的基材堆叠113上提供。
[0042]
p型接触层180可以具有基本上面向光伏装置100的前侧102的第一表面182和基本上面向光伏装置100的背侧104的第二表面184。p型接触层180可以在导电层190和吸收剂层160之间提供。在一些实施方案中，p型接触层180可以与导电层190和吸收剂层160中的一个或两者相邻提供。例如，如在图4中说明的，p型接触层180的第一表面182可以在导电层190的第二表面194上提供，并且p型接触层180的第二表面184可以与吸收剂层160的第一表面162相邻。p型接触层180的厚度可以限定在第一表面182和第二表面184之间。
[0043]
共同参考图3和4，光伏装置100可以包括与吸收剂层160相邻的p型接触层180。图3-4显示包含n型接触层140、吸收剂层160和p型接触层180的薄膜结176。
[0044]
共同参考图1-4，光伏装置100的基材堆叠113朝向面向光的前侧102并与背侧104相对地定位。吸收剂层在基材堆叠113上提供。包含基材堆叠113的层基本上是透明的。光伏装置100可以包括多个层，并且在层未被指定为相邻的情况下，光伏装置可以包括未描绘的中间层。层可以包括材料的一个或多个功能层，并且单层可以在其中具有组成梯度。部署就绪的装置可以进一步包括电连接、封装和其它特征。
[0045]
光伏装置可以含有在基材上顺序沉积的若干材料层。用于制造光伏装置的步骤可以包括通过一个或多个沉积过程在层的“堆叠”中顺序设置功能层或层前体，所述沉积过程包括但不限于旋涂、喷涂、狭缝涂布、刮涂、浸涂、溅射、蒸发、分子束沉积、热解、封闭空间升华(css)、脉冲激光沉积(pld)、化学气相沉积(cvd)、电化学沉积(ecd)、原子层沉积(ald)或
气相传输沉积(vtd)。可以使用一种或多种方法(例如通过退火、钝化、加热、蒸气接触或化学处理)处理刚沉积的层或层堆叠以改变特性。光伏装置的制造可以进一步包括选择性地去除层堆叠的某些层的部分，例如通过划线，以将光伏装置分成多个光伏电池。
[0046]
用于p型接触层180的合适的材料可以包括聚合物、小分子或无机化合物。不受理论的约束，申请人已经发现，当与ii-vi型半导体合金的接触形成时，这些材料可以表现出改进的电性质。进一步相信，所选材料的组合可以提供抗降解的稳健结构。
[0047]
适用于p型接触层的一组材料包括例如聚合物，其中聚合物为ptaa、p3ht或pedot:pss中的一种。
[0048]
适用于p型接触层的另一组材料包括小分子组合物，例如螺-ometad、saf-ome、sgt-407、fused-f、ometpa-fa或ttf-1。小分子组合物可以是掺杂的。p-掺杂剂的实例包括但不限于：f4-tcnq、过渡金属氧化物(例如三氧化钼(moo3)、五氧化钒(v2o5)或三氧化钨(wo3))和三[1,2-双(三氟甲基)乙烷-1,2-二硫烯]钼(mo(tfd)3)。
[0049]
适合用作p型接触层的另一组材料包括无机化合物，例如niox、cuscn、cui、cu2o。这些材料可以掺杂有杂质以改变它们的电性质和光学性质。
[0050]
出乎意料地，发现更常规地与钙钛矿吸收剂材料组合使用的一些材料可以与cdte基吸收剂和其它ii-vi型合金配对，以显示出相对于常规背接触材料的光学性质和电性质的优异组合。进一步发现，包括聚-三芳基-胺(ptaa)和氧化镍(niox)的所选组合物可以用于包括用砷、锑或铋掺杂吸收剂层的过程中的p型接触层，并且非常适合用于制造过程中。
[0051]
参考图5-8，制备一组装置并比较装置性能。制备具有玻璃
[0052]
/tco/cdte/au和玻璃/tco/cdte/znte/au结构的对照装置。制备具有以下结构的实验装置：玻璃/tco/cdte/niox/au、玻璃
[0053]
/tco/cdte/p3ht/au、玻璃/tco/cdte/ptaa/au和玻璃/tco/cdte/螺ometad/au。
[0054]
通过旋涂方法制备niox、p3ht、ptaa和螺ometad层。通过以3000、4000、5000或6000转/分钟(rpm)旋涂而沉积具有各种厚度的p3ht、ptaa和螺ometad层。通过1x、2x或3x重复1000rpm旋涂生长顺序来制备niox层。实验装置被制备为具有一定厚度范围的p型接触层。在形成之后，在100-150℃的范围内的温度下热处理该层30-120分钟的持续时间。应用金(au)背接触。在刚沉积状态和光浸泡处理后表征装置。
[0055]
图5显示具有niox、p3ht、ptaa或螺ometad的p型接触层的对比装置的电流-电压(iv)曲线的性能特性的比较。如上所述，在有或没有光浸泡的情况下测试装置，并且测试的装置包括具有各种厚度的装置。ptaa显示出最好的效率，与对照相比具有1.55％的效率增益。
[0056]
图6显示如上所述的对比装置在黑暗条件下电流-电压(iv)曲线的性能特性的比较。
[0057]
图7显示如上所述的对比装置的受体(na)的载流子浓度数量相对于以微米(μm)计的耗尽宽度(w)的性能特性的比较。ptaa和螺ometad显示稍高的载流子浓度水平。实验数据证实p型接触层的传导性良好，并且在背界面处不产生寄生电容增加。
[0058]
图8显示如上所述的对比装置的光致发光强度的性能特性的比较。
[0059]
图5-8和对比测试结果中所示的对比性能特性指示所测试的结构是有效的。观察到良好的效率、高欧姆接触、低分流和良好的载流子浓度水平。该度量显示在多个参数方面
表现出与对照类似或优于对照的测试结构。
[0060]
在示例方法中，制备装置。玻璃上的tco可以用作前电极。吸收剂可以直接沉积在tco层上或可以沉积在tco层上方的缓冲层上。吸收剂材料可以包括硒化碲化镉与碲化镉、碲化镉锌和/或碲化锌的子层。可以在吸收剂表面上进行表面处理。该处理可以包括掺杂、用氯化镉热处理钝化表面、用酸或碱清洁表面并去除氧化物。然后，p型接触材料可以沉积在吸收剂层的经处理的表面上并与其接触。
[0061]
p型接触材料可以通过各种方法直接沉积以形成层，所述方法包括例如溅射、旋涂、蒸发。在实例中，p型接触材料包含ptaa。在实例中，所形成的薄膜结堆叠的结构是tco/cdsete/cdte:as/ptaa。然后，部分形成的装置堆叠可以经受热处理，例如，在80-150℃下加热30-120分钟的时间段。p型接触的沉积后热处理可以使用热板、烘箱和/或压力控制的加热室来进行。然后可以在p型接触层上施加导电材料。
[0062]
导电材料可以包括一种或多种金属元素。导电材料可以包括金属合金、氮化物、氧化物和/或氮氧化物。导电材料可以具有不同成分的子层。
[0063]
在实例中，制备具有氧化镍(niox)p型接触层的装置。该装置由与包含ii-vi型合金的砷掺杂p型吸收剂相邻的niox层形成，所述ii-vi型合金包含镉、碲和硒。
[0064]
氧化镍(niox)基层具有优异的化学和热稳定性，其通过保持关键性质而促进制造，尽管在其沉积之后的后续处理步骤中可能使用高温和化学钝化步骤。高温或长时间加热可能对装置的一些层或部件具有有害作用，然而，niox耐受这些相同的条件。niox不与砷掺杂剂反应。与有机p型载荷子接触层相比，niox具有优异的化学稳定性、低光学吸收和相对高的迁移率。它具有高导带边缘并提供电子阻挡。未掺杂的niox中的p型传导性主要来自镍空位。
[0065]
当p型接触层是基材堆叠的一部分时，使用niox可能是特别有益的，因为尽管存在可能包括长时间暴露于高温的后续处理步骤，所形成的层可以保持其特性特征。在一些实施方案中，形成包含niox的基材堆叠，并随后暴露于在400-700℃的范围内的温度下1-3小时的时间段。
[0066]
在一些实施方案中，形成厚度仅为几纳米的niox膜作为p型接触层的界面层是有益的。通常难以沉积具有高膜质量的超薄niox层。能带结构的控制或适当调整有益于与所选ii-vi型吸收剂具有良好的能量对准。可以通过许多不同的方法沉积niox。例如，可以通过气相传输沉积(vtd)、磁控溅射、脉冲激光沉积或通过镍盐(例如其氯化物、硝酸盐或乙酸盐)的热分解来完成niox层的制备。在沉积期间，可以掺杂niox层。
[0067]
在一些实施方案中，使用低温方法形成p型接触层(例如niox膜)以防止对层堆叠的下层的损坏或保持吸收剂层表面的化学钝化状态是有益的。尽管niox耐受高加工温度，其也可以不使用高热方法形成。在实例中，使用由包括镍化合物(例如镍双(乙酰丙酮化物)或镍(acac)2)的前体制备的溶胶凝胶形成氧化镍层。将镍化合物溶解于溶剂(例如2-甲氧基乙醇(egme)或甲氧基丙醇(pgme))中。加入螯合碱，例如三乙醇胺(teoa)，以形成溶胶凝胶混合物。任选地，将掺杂剂加入到溶胶凝胶混合物中。然后将混合物超声处理以形成溶胶凝胶。将溶胶凝胶涂布到部分形成的装置上。在实例中，溶胶凝胶涂层可以通过浸渍、辊涂、喷涂、刮涂或旋涂形成。可以通过在相对低的温度下或在短的持续时间内进行的热处理来固化niox溶胶凝胶涂层，以控制对部分形成的光伏装置的层堆叠的热暴露。
[0068]
通过改变氧化镍前体的浓度，niox膜厚度可以在约2-100nm的范围内改变。氧化镍前体可以是镍盐。在一些实施方案中，niox前体可以是以下的一种或多种：氯化镍(nicl2)、硝酸镍ni(no3)2或乙酸镍ni(ch3coo)2。在一些实施方案中，螯合碱选自：三乙醇胺、二乙醇胺、乙醇胺或tris。在一些实施方案中，掺杂剂选自：cucl2、cucl、cui、cuscn、licl、lioac、kcl、cscl、csi、mgcl2或mg(oac)2。在一些实施方案中，掺杂剂可以包括以下的一种或多种：li、cs、cu、mg、sr或稀土元素(例如er、tb或eu)。在一些实施方案中，niox前体溶胶凝胶可以涂布一次或多次以产生期望的厚度。在一些实施方案中，固化温度可以在80℃至400℃之间，持续时间在1分钟至120分钟的范围内。在一些实施方案中，固化温度小于350℃、小于325℃、小于250℃或小于200℃。在一些实施方案中，固化温度在80℃至250℃的范围内。在一些实施方案中，固化时间在5分钟至60分钟之间。在一些实施方案中，固化时间在1分钟至30分钟之间。在一些实施方案中，固化时间小于35分钟、小于25分钟或小于15分钟。
[0069]
在形成p型背接触之前，吸收剂层的背表面的表面处理可以用于钝化。对于包括包含类似量的镉和碲的掺杂的三元和四元合金的cdte基吸收剂材料，碱性处理可以产生富cd表面。p型接触层可以在富cd背表面上形成并与之直接接触，以形成吸收剂界面，并有利地在吸收剂界面处提供降低的表面复合速度。然而，该益处可能被p型背接触层的高温形成所抵消，例如通过在吸收剂层的钝化的表面上通过气相传输沉积来沉积氮掺杂的碲化锌层。
[0070]
高的持续温度可能降低钝化步骤的益处或者可能损坏部分形成的装置层堆叠的层。为了保持吸收剂钝化和层堆叠完整性，选择在吸收剂表面的钝化之后的处理步骤，使具有在基材堆叠上的吸收剂层的中间结构不暴露于高温或可能引起损坏的其它条件。许多p型接触材料(包括大多数有机聚合物空穴传输材料)容易受到热、湿气、蚀刻剂和一些溶剂的损坏。由于这些限制，用于其它光伏装置或用于早期沉积的层的许多过程可能不适合于吸收剂层cd富集步骤之后的处理步骤。
[0071]
在一些实施方案中，使用低温方法沉积层的步骤通过以下中的至少一种进行：热蒸发、喷雾热解、封闭空间升华(css)、化学气相沉积(cvd)、原子层沉积(ald)、旋涂、喷涂、狭缝涂布、刮涂、辊涂、浸涂、喷墨印刷或溶胶-凝胶涂布。在一些实施方案中，使用低温方法沉积层的步骤防止在沉积过程期间过度加热基材层堆叠，并且在等于或低于150℃、等于或低于120℃、或者等于或低于100℃的基材温度下进行。
[0072]
可以通过碱性化学表面洗涤来进行吸收剂表面的钝化，这可以进一步提供表面清洁、表面有机污染物去除和氧化物去除。术语“洗涤(wash)”或“洗涤(washing)”包括使洗涤流体经受、暴露或接触表面，例如吸收剂层的背表面。通过非限制性实例，可以通过将表面浸渍在洗涤流体中而将其至少部分地浸没在浴中，或者可以通过喷涂、涂布、涂抹、流动或以其它方式使浴接触表面的至少一部分而将洗涤流体施加到基材。此外，部分形成的装置的表面可以在连续过程(例如通过连续携带基材进出洗涤的传送带)中或在分批过程中经受表面清洁或钝化。
[0073]
具有未钝化的过量te(在te-te键的拉曼特征中可检测到)的富te表面显示更大的复合和降低的膜侧光致发光。为了减少表面te悬挂键并将表面化学计量调节到期望的比率，进行用洗涤流体碱性蚀刻或钝化。在实例中，用于调节半导体材料的表面化学计量的方法包括调节洗涤流体的浓度以在半导体材料的表面上实现期望的化学计量比，并用洗涤流体使半导体材料经受钝化洗涤。可以调节洗涤流体的ph以改变cdte基材中cd与te的表面
比。使用ph水平在约8-14之间的碱性洗涤，可以将基本上化学计量的cdte表面改性为具有富cd表面。在一些实施方案中，洗涤流体的ph水平在11-13之间。洗涤钝化方法可以用于优化背接触表面化学和电子性质。
[0074]
在一些实施方案中，洗涤流体包含氢氧化物。在一些实施方案中，洗涤流体包含氢氧化钠(naoh)、氢氧化钾(koh)或四甲基氢氧化铵((ch3)4n(oh))(也称为tmah)的水性溶液。在一些实施方案中，洗涤流体包含koh。在一些实施方案中，洗涤流体包含浓度在约0.001m至约11.67m的范围内、在0.500m至4.000m的范围内、在1.500m至2.750m的范围内或在1.750m至2.000m的范围内的koh。在一些实施方案中，洗涤流体包含1.946m的koh。在一些实施方案中，洗涤流体与表面接触在10秒至90分钟的范围内的接触时间。在一些实施方案中，接触时间在30秒至30分钟的范围内，或在30秒至10分钟的范围内。在一些实施方案中，接触时间为1分钟。在一些实施方案中，洗涤流体温度在0℃至90℃的范围内。在一些实施方案中，洗涤流体温度在20℃至30℃的范围内。在一些实施方案中，洗涤流体温度在5℃至50℃的范围内或在15℃至35℃的范围内。在一些实施方案中，在与koh接触之后用水冲洗吸收剂表面。
[0075]
在一些实施方案中，在吸收剂层的富cd表面处cd与te的比率在1:1至4:1的范围内。在一些实施方案中，在吸收剂层的富cd表面处cd与te的比率大于1:1。在一些实施方案中，通过xps测量的在吸收剂层的富cd表面处的cd与te的比率在1.3:1至2.5:1之间。
[0076]
在示例方法中，在钝化步骤之后，在吸收剂层的富cd表面上形成包含空穴-传输材料(htm)的p型背接触。在一些实施方案中，吸收剂层包含多个子层，其中与背表面邻接的子层基本上由碲化镉、掺杂的碲化镉或包括镉和碲的三元或四元合金组成。在实例中，吸收剂层包含多个子层，并且与背表面邻接的子层基本上由砷掺杂的碲化镉组成。
[0077]
空穴传输材料(htm)具有高空穴迁移率和低电子亲和力。因此，当少数载流子(电子)到达背接触界面时，htm阻挡它们通过p型接触的传输并使界面复合最小化，同时允许多数载流子(空穴)的容易传输。在低温下沉积p型接触层以保持吸收剂表面的化学钝化状态。p型接触层在富镉或含化学计量的cdte的表面上沉积，其中富镉或化学计量的表面通过用一种或多种碱性溶液(例如氢氧化钾或四甲基氢氧化铵)处理刚生长的cdte多晶膜而产生。不希望被理论所束缚，p型层与cdte表面经由范德华相互作用或氢键微弱地相互作用。p型层具有与cdte的大的导带偏移以阻挡电子在金属接触处复合，并且具有小的价带偏移以允许有效的空穴传输。由于光生少数载流子的扩散长度变得与吸收剂膜的厚度相当，背接触表面复合速度的值可以显著地有助于总的装置复合电流。另外，对于双面太阳能电池设计，背接触表面复合的减少对开路电压和从背侧照射获得效率增益的潜力具有强烈影响。背接触复合率的降低可以允许光伏装置具有改进的少数载流子寿命和更高的开路电压(voc)。
[0078]
所选的htm允许空穴传导比电子传输有利得多，改进背接触的空穴选择性。由于这些p型接触层可以在相对低的温度(例如≤100℃)下沉积或形成，可以在对前结、吸收剂钝化和吸收剂材料的本体性质具有相对最小影响的情况下进行背接触变化。使用所述p型接触层的光伏装置显示光致发光强度和开路电压的增加，指示空穴选择性的改进。
[0079]
参考图9-10，制备一组装置并比较性能。使用砷掺杂cdsete和cdte合金化的膜作为吸收剂层并经受cdcl2处理，制备具有高质量本体材料的太阳能电池装置堆叠。进行不同的背表面处理并比较以评价产生富te或富cd的吸收剂层表面的处理。
[0080]
在表面处理之后，进行htm的沉积。高空穴迁移率材料聚[双(4-苯基)(2,4,6-三甲基苯基)胺(ptaa)用作导电空穴传输层。ptaa是未掺杂的或掺杂有f4-tcnq。将ptaa固体材料溶解于氯苯溶剂中。将该层在cdte膜上旋涂，然后进行热板烘烤。太阳能电池通过金属层和用于接触包含透明导电氧化物层的前接触的焊料线的热沉积来完成。
[0081]
在660nm激光的照射下，在对应于100太阳照射的强度下，在前玻璃侧和背膜侧两者上测量经表面处理的吸收剂层膜的光致发光强度。该数据搭配了在lis-p2发光工具上进行的光致发光成像。还在经处理的表面上进行拉曼显微术。测量完成的太阳能电池的电流-电压(iv)装置性能。
[0082]
图9a显示不同表面处理的背侧光致发光(pl)成像。从上到下，样品为：未经处理的、富te的和富cd的。左栏显示在表面处理之后和在ptaa涂布之前立即测量的装置。右栏显示在ptaa涂布之后和在施加金属层之前的测量。
[0083]
旋涂ptaa对没有表面处理的样品所测量的pl没有显著作用，指示ptaa本身不具有显著的钝化作用。ptaa的沉积显示富cd表面的光致发光的部分降低，但仍保持升高的pl。
[0084]
光致发光强度测量可能对cdte膜的空间非均匀性敏感，特别是在高pl强度下。如在图9a中说明的，光致发光成像使得可以进行验证这些结果的有用方法，指示对于处理成富te的表面大的pl降低，而对于处理成富cd的表面大的pl增加。具有富cd表面的膜证实在ptaa沉积之后pl强度的部分降低，并且指示对于富te表面pl未改变或略微降低。在ptaa沉积后未经处理的表面显示pl非常小的偏移。
[0085]
图9b显示经处理的或未经处理的吸收剂表面和具有或不具有ptaa层的装置的前侧光致发光成像的比较。顶部两个样品显示未经处理的吸收剂层的结果，而底部两个样品显示背表面用氢氧化钾(koh)洗涤处理的吸收剂的结果。注意最后一个样品的不同比例尺。顶部和底部样品显示在吸收剂上具有金属层而没有htm层的装置的结果。中间两个样品显示在金属层和吸收剂层之间具有ptaa层的装置的结果。黑方块表示在金属接触处的高复合。
[0086]
从前侧拍摄的光致发光图像指示在具有未经处理的金属接触的区域中增加的非辐射复合。具有ptaa的样品显示出减少这种复合途径的能力，其中在金属接触下的区域中维持高pl。ptaa显示在阻挡在背金属接触处的电子复合方面的有效性，而与表面处理无关。此外，在没有ptaahtm的情况下处理成富cd的表面在金属接触沉积之后丧失其大部分钝化，指示htm有助于在完成的装置中保持高钝化水平。
[0087]
光致发光强度数据说明未经处理的表面和富cd表面之间的强对比。过去，富te表面在用于产生欧姆接触时，被认为导致非辐射复合的增加。这由图9a中富te表面的pl强度的明显降低来指示。类似地富cd表面显示pl强度的显著增加。背侧pl测量是背表面钝化质量的更直接的测量。前侧pl更多地指示装置内的总少数载流子寿命，并因此对背表面处理较不敏感，并且对本体质量更敏感。在富cd的背表面处理之后，观察到的前侧pl的增加指示该处理显著降低从前侧扩散的光生载流子的非辐射复合，指示对太阳能电池voc的影响。
[0088]
图10提供太阳能电池装置结果，显示具有ptaa空穴传输层的样品的voc和ff。对光致发光已显示有益结果的富cd表面产生最高的装置voc值。具有富te表面的样品显示降低的平均voc，这与这些富te表面的降低的光致发光相关。没有表面处理的ptaa对voc没有明显的影响。如qe测量所证实的，在样品之间未观察到jsc的显著变化。使用富cd表面和ptaa
ometad、saf-ome、sgt-407、fused-f、ometpa-fa、α-npd、tips-并五苯、pcpdtbt、pcdtbt、喹嗪并吖啶、ttf-1、niox、石墨烯氧化物、cuscn、cui或cu2o。这些可以掺杂有杂质以改变它们的电性质和光学性质。
[0100]
出乎意料地，发现ptaa和nio显示出用于包含镉和碲的半导体吸收剂的光学性质和电性质的优异组合。此外，与掺杂有v族掺杂剂(例如砷、锑或铋)的ii-vi型半导体相邻形成的ptaa或niox层提供优异的性能性质。另外，相对于许多其它材料，ptaa和niox与较高温度制造过程相容。
[0101]
现在应当理解，p型接触层的功能层可以提供具有改进的钝化的与吸收剂的欧姆接触，同时提供相对于已知的用于ii-vi型吸收剂材料的p型接触层相当的功能性和可靠性。因此，本文提供的实施方案可以改进光伏装置的效用。
[0102]
根据本文所述的实施方案，光伏装置可以包括在基材堆叠上的吸收剂层，该吸收剂层包含ii-vi型半导体；在吸收剂层上的p型接触层，所述p型接触层包含以下中的至少一种：ptaa、p3ht、ttf-1、sgt-407、螺ometad、nio、cuscn或cui；和在p型接触层上的导电层。
[0103]
在一些实施方案中，吸收剂层包含硒化碲化镉；吸收剂层掺杂有选自砷、锑或铋的至少一种掺杂剂；和p型接触层包含ptaa、p3ht、ttf-1、sgt-407、螺或nio。
[0104]
在一些实施方案中，吸收剂层包含铜掺杂的硒化碲化镉。
[0105]
根据本文所述的实施方案，提供了用于光伏装置的p型接触层。在一些实施方案中，p型接触层在整个直接相邻的钝化的吸收剂层表面上提供有基本上均匀的厚度。在一些实施方案中，p型接触层在直接相邻的吸收剂层表面上以基本上均匀的厚度提供有90％至100％的基本上连续的覆盖。在一些实施方案中，p型接触层在吸收剂层表面的一部分上提供有不连续覆盖。在一些实施方案中，p型接触层在吸收剂表面的10％至25％上提供有不连续覆盖。在一些实施方案中，提供p型接触层用于选择性区域接触。在一些实施方案中，光伏装置包含具有ii-vi型半导体的吸收剂层。在一些实施方案中，p型接触层包含与吸收剂层接触的ptaa层，其中ptaa层具有厚度为0.5nm至500nm的连续或不连续覆盖。在一些实施方案中，p型接触层的厚度在0.5nm至100nm之间、在5nm至200nm之间、在5nm至50nm之间、在10nm至100nm之间或在10nm至50nm之间的范围内。
[0106]
在一些实施方案中，p型接触层包含与具有ii-vi型半导体的吸收剂层接触的ptaa层，其中ptaa层的厚度为10-100nm，ii-vi型半导体包含镉、碲、硒和锌，并且ii-vi型半导体掺杂有砷。
[0107]
根据本文所述的实施方案，提供了制造光伏装置的方法，并且该方法包括：在基材堆叠上沉积ii-vi型半导体以形成吸收剂层；在吸收剂层上沉积p型接触层，其中p型接触层包含以下中的至少一种：ptaa、p3ht、ttf-1、sgt-407、螺、nio、cuscn或cui；和在p型接触层上沉积导电层。
[0108]
在一些实施方案中，该方法包括在沉积导电层的步骤之前，在80-150℃的范围内的温度下加热p型接触层至少两分钟、10-120分钟、30-120分钟或5-60分钟的时间段。在一些实施方案中，p型接触的热处理可以使用热板、烘箱和/或压力控制的加热室来进行。
[0109]
在一些实施方案中，p型接触层包含通过溅射沉积的niox。
[0110]
在一些实施方案中，形成吸收剂层进一步包括掺杂、钝化；和在沉积p型接触层之前从ii-vi型半导体去除氧化物。
[0111]
在一些实施方案中，p型接触层是聚合物、小分子或无机化合物。
[0112]
在一些实施方案中，p型接触层包含选自ptaa、p3ht或pedot:pss的聚合物。在一些实施方案中，p型接触层是ptaa。
[0113]
在一些实施方案中，p型接触层包含选自螺-ometad、saf-ome、ometpa-fa或ttf-1的小分子。
[0114]
在一些实施方案中，p型接触层包含选自niox、cuscn、cui、cu2o的无机化合物。在一些实施方案中，p型接触层是niox。
[0115]
注意，术语“基本上”和“约”在本文中可以用于表示可以归因于任何定量比较、值、测量或其它表示的固有的不确定程度。这些术语在本文中还用于表示定量表示可以从规定的参考值变化而不导致所讨论的主题的基本功能改变的程度。
[0116]
尽管本文已经说明和描述了特定实施方案，应当理解，在不脱离所要求保护的主题的精神和范围的情况下，可以进行各种其它改变和修改。此外，尽管本文已经描述了所要求保护的主题的各个方面，这样的方面不需要组合使用。因此，旨在所附权利要求书覆盖在所要求保护的主题的范围内的所有这样的改变和修改。

技术特征：
1.制造光伏装置的方法，其包括：在基材堆叠上形成吸收剂层，其中所述吸收剂层包含ii-vi型半导体材料，其中ii型材料包括镉(cd)并且vi型材料包括碲(te)；使包含氢氧化物的碱性洗涤流体与所述吸收剂层的第二表面接触以产生富cd表面，其中cd与te的比率大于或等于1:1；在所述吸收剂层上沉积p型接触层，由此所述p型接触层与富cd层直接相邻，和其中所述p型接触层包含以下中的至少一种：ptaa、p3ht、聚-tpd、tfb、ttf-1、tf8-taa、tif8-taa、sgt-407、pcdtbt、螺ometad、蒽基htm、聚噻吩、半导体聚合物、nio、cuscn或cui；和在所述p型接触层上沉积导电层。2.权利要求1所述的方法，其中沉积所述p型接触层的步骤在等于或低于150℃的基材温度下进行。3.权利要求1所述的方法，其中所述氢氧化物包含以下中的至少一种：氢氧化钠(naoh)、氢氧化钾(koh)或四甲基氢氧化铵((ch3)4n(oh))tmah。4.权利要求1所述的方法，其中所述p型接触层包含未掺杂或掺杂有f4-tcnq的pif8-taa、聚-tpd或ptaa。5.权利要求1所述的方法，其中所述吸收剂层掺杂有选自磷、砷、锑或铋的至少一种掺杂剂。6.权利要求1所述的方法，其中所述富cd表面的cd与te的比率为1:1至4:1。7.权利要求1所述的方法，其中所述p型接触层通过狭缝涂布、刮涂、辊涂、喷涂、旋涂、蒸发或溶胶-凝胶形成来沉积。8.光伏装置，其包含：在基材堆叠上的吸收剂层，所述吸收剂层包含ii-vi型半导体，其中ii型材料包括镉(cd)并且vi型材料包括碲(te)；在所述吸收剂层上的p型接触层，所述p型接触层包含以下中的至少一种：ptaa、p3ht、聚-tpd、tfb、ttf-1、pf8-taa、pif8-taa、sgt-407、pcdtbt、螺ometad、蒽基htm、聚噻吩、半导体聚合物、nio、cuscn或cui；和在所述p型接触层上的导电层；其中所述p型接触层在钝化界面处与所述吸收剂层的第二表面直接相邻，并且所述吸收剂层的所述第二表面是富cd表面，其中cd与te的比率大于或等于1:1。9.权利要求8所述的光伏装置，其中所述p型接触层的厚度在0.5nm至100nm之间的范围内。10.权利要求8所述的光伏装置，其中所述吸收剂层掺杂有选自磷、砷、锑或铋的至少一种掺杂剂；并且其中所述p型接触层包含pif8-taa、pf8-taa、聚-tpd、tfb或ptaa。11.光伏装置，其包含：在基材堆叠上的吸收剂层，所述吸收剂层包含ii-vi型半导体；在所述吸收剂层上的p型接触层，所述p型接触层包含以下中的至少一种：ptaa、p3ht、ttf-1、sgt-407、螺ometad、niox、cuscn或cui；和
在所述p型接触层上的导电层。12.权利要求11所述的光伏装置，其中所述p型接触层包含ptaa。13.权利要求11所述的光伏装置，其中：所述吸收剂层包含硒化碲化镉；所述吸收剂层掺杂有选自砷、锑或铋的至少一种掺杂剂；和所述p型接触层包含ptaa、p3ht、ttf-1、sgt-407、螺ometad或niox。14.权利要求11所述的光伏装置，其中所述吸收剂层包含铜掺杂的硒化碲化镉。15.权利要求11所述的光伏装置，其中所述p型接触层的厚度在0.5nm至100nm之间的范围内。16.权利要求1所述的光伏装置，其中：所述导电层与所述p型接触层相邻，和所述导电层包含至少一种金属或金属氮化物。17.用于光伏装置的p型接触层，所述光伏装置包含具有ii-vi型半导体的吸收剂层，所述p型接触层包含：与所述吸收剂层接触的ptaa层，其中所述ptaa层的厚度在0.5nm至100nm的范围内。18.权利要求17所述的p型接触层，其中所述ptaa层的厚度在5nm至50nm的范围内。19.权利要求17所述的p型接触层，其中所述ii-vi型半导体包含镉、碲、硒和锌，并且其中所述ii-vi型半导体掺杂有砷。20.制造光伏装置的方法，其包括：在基材堆叠上形成吸收剂层，其中所述吸收剂层包含ii-vi型半导体材料；在所述吸收剂层上沉积p型接触层，其中所述p型接触层包含以下中的至少一种：ptaa、p3ht、ttf-1、sgt-407、螺ometad、nio、cuscn或cui；和在所述p型接触层上沉积导电层。21.权利要求20所述的方法，其中在沉积导电层的步骤之前，在80-150℃的范围内的温度下加热所述p型接触层。22.权利要求21所述的方法，其中使用热板、烘箱和/或压力控制的加热室来进行所述p型接触层的热处理。23.权利要求20所述的方法，其中所述p型接触层通过狭缝涂布、刮涂、辊涂、喷涂、旋涂、蒸发或溶胶-凝胶形成来沉积。24.权利要求20所述的方法，其中所述p型接触层包含通过溅射沉积的niox。25.权利要求20所述的方法，其中形成所述吸收剂层进一步包括掺杂、钝化；和在沉积所述p型接触层之前从所述ii-vi型半导体去除氧化物。26.权利要求20所述的方法，其中所述p型接触层包含ptaa。27.权利要求20所述的方法，其中：所述吸收剂层包含硒化碲化镉；所述吸收剂层掺杂有选自砷、锑或铋的至少一种掺杂剂；和所述p型接触层包含ptaa、p3ht、ttf-1、sgt-407、螺ometad或niox。28.权利要求20所述的方法，其中所述吸收剂层包含铜掺杂的硒化碲化镉。29.权利要求20所述的方法，其中所述p型接触层的厚度在0.5nm至100nm之间的范围
内。30.权利要求20所述的方法，其中所述导电层与所述p型接触层相邻，并且所述导电层包含至少一种金属或金属氮化物。31.权利要求21-22中任一项所述的方法，其中所述p型接触层通过狭缝涂布、刮涂、辊涂、喷涂、旋涂、蒸发或溶胶-凝胶形成来沉积。32.权利要求21-22中任一项所述的方法，其中所述p型接触层包含通过溅射沉积的niox。33.权利要求21-22或权利要求31-32中任一项所述的方法，其中形成所述吸收剂层进一步包括掺杂、钝化；和在沉积所述p型接触层之前从所述ii-vi型半导体去除氧化物。34.权利要求21-22或权利要求31-33中任一项所述的方法，其中所述p型接触层包含ptaa。35.权利要求21-22或权利要求31-34中任一项所述的方法，其中：所述吸收剂层包含硒化碲化镉；所述吸收剂层掺杂有选自砷、锑或铋的至少一种掺杂剂；和所述p型接触层包含ptaa、p3ht、ttf-1、sgt-407、螺ometad或niox。36.权利要求21-22或权利要求31-34中任一项所述的方法，其中所述吸收剂层包含铜掺杂的硒化碲化镉。37.权利要求21-22或权利要求31-36中任一项所述的方法，其中所述p型接触层的厚度在0.5nm至100nm之间的范围内。38.权利要求21-22或权利要求31-37中任一项所述的方法，其中所述导电层与所述p型接触层相邻，并且所述导电层包含至少一种金属或金属氮化物。39.权利要求13所述的光伏装置，其中所述p型接触层包含ptaa。40.权利要求12所述的光伏装置，其中所述吸收剂层包含铜掺杂的硒化碲化镉。41.权利要求12-13或39-40中任一项所述的光伏装置，其中所述p型接触层的厚度在0.5nm至100nm之间的范围内。42.权利要求12-13或39-41中任一项所述的光伏装置，其中：所述导电层与所述p型接触层相邻，和所述导电层包含至少一种金属或金属氮化物。43.权利要求11、19、39、40或42中任一项所述的p型接触层，其中所述p型接触层的厚度在5nm至50nm的范围内。44.权利要求11、18、39或41-43中任一项所述的p型接触层，其中所述ii-vi型半导体包含镉、碲、硒和锌，并且其中所述ii-vi型半导体掺杂有砷。

技术总结
通过如下获得具有p型接触层(180)的、具有II-VI型半导体吸收剂材料(160)的光伏装置(100)：在基材堆叠(113)上形成II-VI吸收剂层，其中II型材料包括镉(Cd)并且VI型材料包括碲(Te)；使包含氢氧化物的碱性洗涤流体与所述吸收剂层的第二表面接触以产生富Cd表面，在所述吸收剂层(160)上沉积p型接触层(180)，由此所述p型接触层与富Cd层直接相邻，并且其中所述p型接触层包含以下中的至少一种：PTAA、P3HT、聚-TPD、TFB、TTF-1、TF8-TAA、TIF8-TAA、SGT-407、PCDTBT、螺OMeTAD、蒽基HTM、聚噻吩、半导体聚合物、NiO、CuSCN或CuI；和在所述p型接触层上沉积导电层(190)。沉积导电层(190)。沉积导电层(190)。


技术研发人员：D
受保护的技术使用者：第一阳光公司
技术研发日：2021.12.01
技术公布日：2023/10/5