在薄膜光伏装置中具有Te富集控制的背接触浆的利记博彩app
【专利说明】在薄膜光伏装置中具有Te富集控制的背接触浆
[0001] 优先权信息 本申请要求 2012 年 8 月 31 日提交的题为"BackContactPastewithTeEnrichment ControlinlliinFilmPhotovoltaicDevices(在薄膜光伏装置中具有Te富集控制的背 接触浆）"的美国专利申请序列号13/600, 940的优先权，其通过引用结合到本文中。 发明领域
[0002] 本文公开的主题一般性设及包括导电浆作为薄膜光伏装置的背接触或背接触的 一部分的光伏装置。 阳00引发明背景 基于蹄化儒（CdTe)与硫化儒（Cd巧配对作为光-反应性组分的薄膜光伏（PV)模块 (也称为"太阳板"）在工业中正得到广泛的接受和关注。CdTe为具有特别适用于将太阳 能转化为电的特性的半导体材料。例如，CdTe的能量带隙为约1.45eV，与历史上用于太 阳能电池应用的较低带隙半导体材料（例如，约1. 1eV，对于娃）相比，使得CdTe能够潜 在地转化更多来自太阳光谱的能量。当将CdTePV模块暴露于光能（例如日光）时，n-型 层和P-型吸收体层的结通常引起电位和电流的产生。具体地，蹄化儒（CdTe)层和硫化儒 (Cd巧形成p-n异质结，其中CdTe层用作P-型吸收体层（即，正电子接受层），而CdS层用 作n-型层（即，负电子供给层）。
[0004] 通常在窗玻璃和形成结的层之间使用透明的导电氧化物广TC0")层。该TCO层在 装置的一侧上提供前面电接触，并且用于收集和携带通过电池产生的电荷。相反地，在形成 结的层的相对侧上提供背接触层，并且用作电池的相对接触。该背接触层与P-型吸收体层 (例如在CdTePV装置中的蹄化儒层）相邻。 阳0化]由于CdTe的高功函，常规的金属背接触通常认为是不合适的。相反，石墨浆（未 渗杂的或渗杂有例如铜或隶）广泛用作CdTePV电池的背接触。然而，运些石墨-浆背接 触倾向于随着时间显著劣化，如经由加速寿命测试可显示的。该劣化通常自身显示为随着 时间而降低填充因子（F巧和/或开路电压（V。。）。填充因子劣化通常通过随着时间降低分 流电阻化h)和/或提高串联电阻（RJ来驱动。在长期基础上，背接触电极的劣化不期望 地导致太阳能电池效率劣化。
[0006] 对由铜制备并且使用导电浆完成的CdTe背接触长期W来的理解是，运样的背接 触需要具有一些蹄富集属性/机制，W形成良好的欧姆背接触，作为铜步骤（其为单独的蚀 刻过程，通过直接沉积富含Te的层）的一部分，或者作为在导电浆固化期间形成的副产物 的结果。在施用背接触之前，由于使用单独的蚀刻或沉积富含Te的层需要另外的工艺步 骤，期望使用其中在处理期间背接触步骤产生富含Te的层的方法。
[0007] 其中通过作为导电浆固化的副产物产生的酸发生蹄富集的方法已在开始时有效 实现良好的欧姆背接触，但是该过程通常不受控。怀疑用于产生酸（在石墨浆的固化期间） 的材料在整个电池寿命期间继续产生酸，运导致最后电池的劣化。大部分该劣化可归因于 在导电浆固化期间产生的酸变得在CdTe表面被捕集。当将电流和/或热量施用于模块时， 随着时间可能产生更多的酸。因此，蹄层生长超过其理想厚度，结果是，串联电阻提高，电压 下降，并且最终性能劣化。劣化的第二个可能的机理是失去石墨浆与CdTe层和/或金属背 接触的粘着。 阳OO引 因此，期望提供一种用于CdTePV电池的背接触电极，在PV电池的寿命期间呈现 较少劣化和/或更好的粘着。进一步期望提供一种用于形成改进的背接触电极的经济方 法，W促进CdTePV电池商业化。
[0009] 发明概述 本发明的各方面和优点在W下描述中部分陈述，或者可由描述显而易见，或者可通过 本发明的实践学习。
[0010] 总体上提供了用于在薄膜光伏装置上形成背接触的方法。在一个实施方案中，所 述方法包括在由p-n结的P-型吸收体层（蹄化儒）限定的表面上施用导电浆；和，固化所 述导电浆，W在表面上形成导电涂层，使得在固化期间，来自导电浆的酸反应W使表面富集 蹄，但是在固化期间酸基本被消耗和/或从浆释放。总的来说，导电浆包含导电材料、粘合 剂（例如，设置用于在固化后形成聚合粘合剂的聚合粘合剂和/或单体系统）和任选的溶 剂系统。
[0011] 还总体上提供了薄膜光伏装置，例如具有基本不含酸的导电涂层的那些。
[0012] 参考W下描述和所附权利要求，本发明的运些和其它特征、方面和优点将变得更 好理解。结合到并且构成本说明书的一部分的附图连同描述一起说明本发明的实施方案， 并且用于解释本发明的原理。
[0013] 附图简述 针对本领域普通技术人员，参考附图，在说明书中描述包括最佳方式的对本发明的充 分和可实现的公开，其中： 图1显示根据本发明的一个实施方案的一个示例性蹄化儒薄膜光伏装置的横截面图 的一般性示意图；和 图2显示在形成富集蹄的区域之前，在图1中显示的示例性蹄化儒薄膜光伏装置的另 一个横截面图；和 图3显示在P-型吸收体层的表面上施用导电浆之后，在图2中显示的示例性蹄化儒薄 膜光伏装置的横截面图；和 图4显示在形成背接触期间，在P-型吸收体层的表面上使导电浆退火之后，在图3中 显示的示例性蹄化儒薄膜光伏装置的横截面图。
[0014] 在本说明书和附图中重复使用附图标记旨在表示相同或类似的特征或要素。 阳〇1引发明详述 现在详细参考本发明的实施方案，在附图中说明其一个或多个实例。每一个实例通 过解释本发明的方式来提供，而不是限制本发明。实际上，对于本领域技术人员显而易见 的是，在不偏离本发明的范围或精神下，可对本发明进行各种修改和变化。例如，作为一个 实施方案的一部分说明或描述的特征可与另一个实施方案一起使用，W得到再一个实施方 案。因此，旨在本发明涵盖在所附权利要求和它们的等价物的范围内的运样的修改和变化。
[0016] 在本公开中，当描述一个层在另一层或基材"上"或"之上"时，应理解的是，各 层可彼此直接接触或在各层之间具有另一层或特征。因此，运些术语简单地描述层彼此的 相对位置，并且不必然意味着"在…的顶部"，由于相对位置W上或W下取决于装置对于观 察者的取向。此外，虽然本发明不限于任何具体的膜厚度，但描述光伏装置的任何膜层的术 语"薄"通常指膜层的厚度小于约10微米广微米"或"ym")。
[0017] 应理解的是，本文提及的范围和限度包括位于规定的限度内的所有范围（目P，子 范围）。例如，约 100-约 200 的范围还包括 110-150、170-190、153-162 和 145. 3-149. 6 的 范围。此外，最多约7的限度还包括最多约5、最多3和最多约4. 5的限度W及在该限度内 的范围，例如约1-约5和约3. 2-约6. 5。
[0018] 通常提供可永久施用于CdTe的P-型吸收体层W形成作为欧姆背接触的一部分的 导电层的导电浆。在使用热量处理后（例如，在退火期间），导电浆释放酸，当与CdTe表面 接触后，随后提供蹄富集。因此，在装置和导电浆退火期间，在P-型吸收体层内可形成富集 Te的区域。
[0019] 然而，在PV装置的处理期间，酸和/或在该处理期间释放酸的任何反应物基本被 消耗和/或从浆释放。因此，释放酸不会随着时间而继续，即使有另外的电流和/或热量施 用于所得到的PV装置。因此，所得到的模块可实现在背接触和P-型吸收体层的处理期间 存在酸的益处，同时避免将运些酸永久留在所得到的PV装置中的缺点。因此，当在P-型吸 收体层上沉积时，导电浆为活性浆，但是在所得到的PV装置中变为惰性层（例如，惰性石墨 层）。
[0020] 在一个实施方案中，通常提供具有导电涂层作为背接触或作为背接触的一部分的 薄膜光伏装置。例如，可在薄膜PV装置的p-n结和金属接触层之间利用导电涂层。特别是， 可在薄膜PV装置的P-型吸收体层（例如，蹄化儒层）和金属接触层之间利用导电涂层。例 如，薄膜光伏装置可包括蹄化儒层作为与导电涂层直接接触的P-型吸收体层。在一个实施 方案中，导电涂层可通常提供基于蹄化儒的薄膜PV装置的蹄化儒薄膜层和背面电接触之 间的改进的粘着和/或接触，并且还使蹄化儒层的表面富集Te。虽然本公开总体上设及基 于蹄化儒的薄膜光伏装置，应理解的是，导电涂层可用于任何PV装置作为背接触或作为背 接触的一部分。
[0021] 图1显示示例性的基于蹄化儒的薄膜光伏装置10的横截面。显示装置10包括透 明基材12 (例如，玻璃基材）、透明导电氧化物（TCO)层14、电阻透明缓冲层16、n-型层18 (例如，硫化儒层）、P-型吸收体层20 (例如，蹄化儒层）、导电涂层23和金属接触层24。 n-型层18和P-型吸收体层20通常在装置10中形成p-n结19。 阳02引如上讨论的，在通过P-型吸收体层20限定的表面21上施用作为导电浆的导电涂 层23,并且随后固化，使得来自导电浆的酸（例如，已经在导电浆内，或在固化后由在导电 浆中的产酸剂产生）与表面21反应，使其富集蹄。因此，导电涂层23的退火在P-型吸收 体层20内形成富集Te的区域22。例如，富集Te的区域22可使蹄与儒的原子比大于约2 (例如，约大于约10)。在某些实施方案中，形成的富集蹄的区域22的厚度为约10纳米-约 1000纳米。
[0023] 导电涂层23可通常在P-型吸收体层20的表面21和金属接触层24之间提供改 进的粘着和/或接触。此外，在退火后，通过基本不含化学活性材料（例如，酸或产酸剂）， 装置10可呈现提高的初始性能和提高的长期稳定性，包括在P-型吸收体层20和金属接触 层24之间降低的分层。
[0024] 用于形成导电涂层23的导电浆可通常包括导电材料、溶剂系统和粘合剂。在一个 具体的实施方案中，运些材料（即，导电材料、溶剂系统或聚合粘合剂）中的至少一种