專利名稱：含錫酸鎘的透明導(dǎo)電材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及透明導(dǎo)電材料。
背景技術(shù)：
在光伏器件的制造過程中，可以將多層半導(dǎo)體材料涂覆到基底，一層半導(dǎo)體材料 作為窗口層，第二層半導(dǎo)體材料作為吸收層。窗口層可允許太陽輻射透過到達(dá)吸收層，在吸 收層光能被轉(zhuǎn)化為電能。一些光伏器件可以使用透明的薄膜，所述透明的薄膜也是電荷的 導(dǎo)體。導(dǎo)電薄膜可包括透明導(dǎo)電層，透明導(dǎo)電層含有透明導(dǎo)電氧化物(TCO)，例如摻雜氟的 氧化錫、摻雜鋁的氧化鋅或者氧化銦錫。TCO可以讓光通過半導(dǎo)體窗口層到達(dá)活性的光吸收 材料，還可以作為用來傳輸離開光吸收材料的光生載荷子的歐姆接觸件。后電極可以形成 在半導(dǎo)體層的后表面上。后電極可包含導(dǎo)電材料，例如金屬銀、鎳、銅、鋁、鈦、鈀、鉻、鉬或者 它們?nèi)我饪捎玫慕M合。

發(fā)明內(nèi)容
總的說來，一種導(dǎo)電材料可包含透明導(dǎo)電氧化物，所述透明導(dǎo)電氧化物包含鎘、錫 和氧，其中，鎘的濃度按重量計(jì)大于67%。按總金屬含量的重量百分比來計(jì)算鎘的百分?jǐn)?shù)。 例如，Cd重量/(Cd重量+Sn重量)XlOO = 67% (重量)。在某些情況下，光伏器件可包括在基底上的透明導(dǎo)電層，透明導(dǎo)電層包括錫酸鎘， 其中鎘的濃度按重量計(jì)大于67%，大于70%，大于72 %，小于78 %，小于76 %，小于74%， 在72%和67%之間或在70%和72%之間。在其他情況中，光伏器件可包括在基底上的透明導(dǎo)電層，透明導(dǎo)電層包括錫酸鎘， 其中鎘的濃度按重量計(jì)大于67%，大于70%，大于72%，小于80%，小于78%，小于76%， 在75%和67%之間或在70%和75%之間。光伏器件可具有大于0. 9的品質(zhì)因數(shù)，所述品質(zhì)因數(shù)是1/ ((平均吸收率*薄層電 阻)的平方根)，平均吸收率是針對350-850納米的波長間隔求平均的吸收率。該器件還 可包括在透明導(dǎo)電層上的半導(dǎo)體層。以百分?jǐn)?shù)為單位測量平均吸收率，即0表示吸收率為 0%，0.5表示50%的吸收率，1表示100%的吸收率。以歐姆平方為單位測量薄層電阻。因 此，提供的品質(zhì)因數(shù)的單位為1/歐姆平方。在某些情況中，光伏器件可包括在基底上的透明導(dǎo)電層，透明導(dǎo)電層包括錫酸鎘， 鎘和錫的比大于大約2. 15 1，大于大約2.2 1或小于大約2. 4 1。在其他情況下，光伏器件可包括在基底上的透明導(dǎo)電層，透明導(dǎo)電層包括錫酸鎘，鎘和錫的比大于大約2. 15 1，大于大約2. 2 1或大于大約2. 4 1，小于大約2. 6 1， 或小于大約3 1。在某些情況下，一種制造透明導(dǎo)電材料的方法包括在材料表面上沉積錫酸鎘的步 驟，錫酸鎘中鎘的濃度按重量計(jì)大于67%。沉積錫酸鎘的步驟可包括從合金靶濺射錫酸 鎘膜，該合金靶包含鎘和錫，其中合金靶中鎘的濃度按重量計(jì)大于67%，大于70%，大于 72%，小于78%，小于76%，小于74%，在72%和67%之間，在70%和72%之間。在其他情況下，一種制造透明導(dǎo)電材料的方法包括在材料表面上沉積錫酸鎘的步 驟，錫酸鎘中鎘的濃度按重量計(jì)大于67%。沉積錫酸鎘的步驟包括從合金靶濺射錫酸鎘膜， 該合金靶包含鎘和錫，其中合金靶中鎘的濃度按重量計(jì)大于67%，大于70%，大于72%，小 于80%，小于78%，小于76%，在75%和67%之間，在70%和75%之間。在其他情況下，制造光伏電池的方法可包括在基底上設(shè)置第一半導(dǎo)體層，基底具 有表面；在基底的所述表面上設(shè)置透明導(dǎo)電層，其中，該透明導(dǎo)電層包括錫酸鎘，鎘的濃度 按重量計(jì)大于70%。透明導(dǎo)電氧化物或透明導(dǎo)電層具有大于0.9的品質(zhì)因數(shù)，所述品質(zhì)因數(shù)是1/((平 均吸收率*薄層電阻)的平方根)，平均吸收率是針對350-850納米的波長間隔求平均的吸收率。要求保護(hù)的方法可以包括通過濺射、通過化學(xué)氣相沉積、旋涂、噴涂、浸涂來沉積 或設(shè)置透明導(dǎo)電層。該方法還可以包括在第一半導(dǎo)體層上設(shè)置第二半導(dǎo)體層。一種制造光伏電池的方法可包括在基底上設(shè)置第一半導(dǎo)體層，基底具有表面；在 基底的所述表面上設(shè)置透明導(dǎo)電層，其中，該透明導(dǎo)電層包括錫酸鎘，其中鎘和錫的比大于 2.15 1，大于2.2 1或大于2.4 1。該方法還可以包括在第一半導(dǎo)體層上設(shè)置第二半 導(dǎo)體層。在其他情況下，一種制造光伏電池的方法還可包括在基底上設(shè)置第一半導(dǎo)體層， 基底具有表面；在基底的所述表面上設(shè)置透明導(dǎo)電層，其中，該透明導(dǎo)電層包括錫酸鎘，其 中鎘和錫的比大于2. 15 1，大于2. 2 1，大于2. 4 1，小于2. 6 1或小于3 1。該 方法還可包括在第一半導(dǎo)體層上設(shè)置第二半導(dǎo)體層?？梢酝ㄟ^濺射來沉積透明導(dǎo)電層。濺 射工藝可包括將材料(例如原子)驅(qū)出金屬靶、鎘靶、錫靶或同時包含鎘和錫的靶，或者從 金屬靶、鎘靶、錫靶或同時包含鎘和錫的靶噴射材料(例如原子)。靶可以是管或板。在某些情況下，濺射鈀可包含以大于2. 15 1，大于2.2 1，大于2.4 1，小于 2.6 1或小于3 1的重量比基本上均勻地分布在靶內(nèi)的鎘和錫?？赏ㄟ^將鎘和錫制造 成管形，將鎘和錫鑄造成套管的形狀并將它們焊接在一起，包括壓制(例如等靜壓制)的粉 末冶金，纏繞線或熱噴射來制造濺射靶。在附圖和下面的描述中闡述了一個或多個實(shí)施例的細(xì)節(jié)。根據(jù)這些描述和附圖以 及權(quán)利要求書，其他特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將變得清楚。


圖1是基底上的透明導(dǎo)電材料的示意圖。圖2是具有多層的光伏器件的示意圖。圖3是第一組實(shí)驗(yàn)用樣品的圖表，該圖表示出了與透明導(dǎo)電材料的金屬百分?jǐn)?shù)的相關(guān)的品質(zhì)因數(shù)。圖4是第二組實(shí)驗(yàn)用樣品的圖表，該圖表示出了與透明導(dǎo)電材料的金屬百分?jǐn)?shù)的 相關(guān)的品質(zhì)因數(shù)。圖5是示出了透明導(dǎo)電材料的金屬百分?jǐn)?shù)的X射線光電子能譜(XPS)分析的圖表。
具體實(shí)施例方式參照圖1，透明導(dǎo)電層21可被沉積在基底20的表面上。透明導(dǎo)電層包括透明導(dǎo)電材料。透明導(dǎo)電材料可包括寬帶隙半導(dǎo)體，所述寬帶隙半導(dǎo)體可被較高水平地?fù)诫s，并可 被制造成表現(xiàn)出良好透光性和導(dǎo)電性的薄膜。例如，透明導(dǎo)電材料可以是錫酸鎘。在一個 示例中，錫酸鎘可以從錫酸鎘靶得到，其中錫酸鎘靶中鎘的濃度按重量計(jì)可大于67%，大于 70%，小于80%，小于78%，小于76%，在67%和75%之間，或者在70%和75%之間。形成透明導(dǎo)電層的方法可包括將金屬(例如錫酸鎘)膜沉積到透明基底上的步驟。例如，金屬膜可以由濺射、化學(xué)氣相沉積、旋涂、噴涂或浸涂來形成。在一個示例中，基本 上非晶的錫酸鎘的層可以通過適當(dāng)?shù)募夹g(shù)(如濺射)沉積到適當(dāng)?shù)耐该骰咨?例如，玻 璃或鈉鈣玻璃)。濺射靶可以由鎘和錫按最終的錫酸鎘材料中期望的比混合來制成。在另 一個示例中，可以通過將基底浸到由鎘化合物和錫化合物得到的含鎘和錫的反應(yīng)物溶液中 來形成金屬膜。在又一示例中，可以通過噴涂或旋涂將錫酸鎘沉積到玻璃基底上。將錫酸鎘 膜沉積到透明基底上的方法已經(jīng)在美國專利6，221，495,6, 137，048,5, 922，142,4, 229，491 和4，048，372中描述過，通過參考完全包含上述每一篇美國專利。在沉積錫酸鎘膜之后，可以將其他不同導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體材料沉積在錫酸鎘膜上用作器件中的半導(dǎo)體。參照圖2，光伏器件10可包括基底100上的透明導(dǎo)電層110、第一半 導(dǎo)體層120和第二半導(dǎo)體層140，第一半導(dǎo)體層120是位于透明導(dǎo)電層上方的第一半導(dǎo)體 層，第二半導(dǎo)體層140是位于第一半導(dǎo)體層和后金屬接觸件150之間的第二半導(dǎo)體層。例 如，透明導(dǎo)電層可包括諸如鎘的金屬或錫酸鎘錫酸鎘可具有在氫氟酸和鹽酸中容易蝕刻 的優(yōu)點(diǎn)。透明導(dǎo)電層中金屬的濃度沿著透明導(dǎo)電層的長度而變化。例如，鎘的重量百分?jǐn)?shù) 濃度可以大于67%，大于70%，小于80%，小于78%，小于76%，在67%和75%之間或在 70%和75%之間。參照圖3，示出了第一組實(shí)驗(yàn)用錫酸鎘TC0樣品的曲線圖，該曲線圖描繪出被定義的品質(zhì)因數(shù)與鎘重量百分?jǐn)?shù)。用繪制成菱形和方形的點(diǎn)來表示樣品，菱形點(diǎn)表示的樣品具 有圖3中所反映的相應(yīng)的鎘的重量百分?jǐn)?shù)，并且通過反應(yīng)濺射在56%的氧環(huán)境中形成。方 形的點(diǎn)表示的樣品具有圖3中所反映的相應(yīng)的鎘的重量百分?jǐn)?shù)，并且通過反應(yīng)濺射在58% 的氧環(huán)境中形成。如圖3所示，兩種氧濃度中一種或兩種的樣品顯示出高于基線的品質(zhì)因 數(shù)，基線是不含鎘的TC0涂覆的玻璃(用三角形的點(diǎn)來表示)。例如，當(dāng)鎘的濃度大于67%， 大于70%，小于80%，小于78%，小于76%，在67%和75%之間或者在70%和75%之間時 或當(dāng)鎘和錫的重量比變得大于大約2. 15 1，大于大約2. 2 1，大于大約2. 4 1，小于大 約2. 6 1或小于大約3 1時，觀察到升高的品質(zhì)因素值。從光吸收數(shù)據(jù)可以得出品質(zhì)因數(shù)等于1/ ((平均吸收率*薄層電阻)的平方根)， 其中針對350-850納米的波長間隔計(jì)算平均吸收率。因此，對于具有上述鎘濃度的樣品來說，載流子濃度的清楚的最大值和膜電阻的清楚的最小值是顯而易見的。利用從跨過透明 導(dǎo)電層的“1X1”樣品獲取的X射線光電子能譜來測量鎘的濃度。參照圖4，對于第二組實(shí) 驗(yàn)用錫酸鎘TC0樣品，示出了第二個曲線圖，該曲線圖描繪出被定義的品質(zhì)因數(shù)與鎘重量 百分?jǐn)?shù)。用繪制成菱形和方形的點(diǎn)來表示樣品，如上所述。如圖4所示，兩種氧濃度中一 種或兩種的樣品顯示出高于基線的品質(zhì)因數(shù)，基線是不含鎘的TC0涂覆的玻璃(用三角形 的點(diǎn)來表示)。例如，當(dāng)鎘的濃度為大約63wt%到大約71wt%時，觀察到品質(zhì)因數(shù)預(yù)料不 到的提高，當(dāng)鎘的濃度為大約67wt%到大約70wt%時，觀察到品質(zhì)因數(shù)具有局部最大值。 這等同于鎘和錫的比為大約2. 03 1到2.33 1。鎘和錫的比為大約2. 05 1到大約 2. 30 1。得到品質(zhì)因數(shù)等于1/((平均吸收率*薄層電阻)的平方根)，其中針對波長范圍 為350-850納米的波長間隔計(jì)算平均吸收率。因此，對于具有上述鎘濃度的樣品來說，載流 子濃度的清楚的最大值和膜電阻的清楚的最小值是顯而易見的。參照圖5，示出了分級的錫酸鎘靶的X射線光電子能譜分析。作為示例，第一半導(dǎo)體層可以為CdS層，第二半導(dǎo)體層可以為CdTe層。然而，可 使用不同導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體材料的任何適合的組合。透明導(dǎo)電層可沉積在前接觸件和第 一半導(dǎo)體層之間，并且可具有足夠高的電阻率來減少第一半導(dǎo)體層中的針孔(pinholes) 效應(yīng)。第一半導(dǎo)體層中的針孔會導(dǎo)致在第二半導(dǎo)體層和第一接觸件之間形成分流(shunt formation)，導(dǎo)致圍繞針孔的局部場上形成漏(drain)。該通道的電阻的小幅度的增加可以 顯著地減小受分流影響的區(qū)域。濺射工藝經(jīng)常被用于沉積金屬薄膜，如透明導(dǎo)電層。當(dāng)通過濺射利用金屬氧化物 制備化合物薄膜時，靶中金屬氧化物中的化合物的重量百分?jǐn)?shù)與沉積膜中的化合物的重量 百分?jǐn)?shù)成正比。在一個示例中，可以通過將靶濺射到基底上來制備錫酸鎘膜，該錫酸鎘膜可包含 化學(xué)計(jì)量的金屬氧化物，例如氧化錫和氧化鎘。濺射可以在氧中進(jìn)行，所述氧基本上沒有 可與存在的金屬氧化物反應(yīng)的雜質(zhì)。例如，在反應(yīng)濺射過程中，最佳的氧濃度可為例如 56%-58%。濺射可以在室溫下執(zhí)行。濺射工藝可包括從金屬靶、鎘靶、錫靶或包含鎘和錫 的靶噴射材料(例如原子)或者將材料(例如原子)驅(qū)出金屬靶、鎘靶、錫靶或包含鎘和錫 的靶。靶可以是管或板。因?yàn)橥ㄟ^濺射進(jìn)行沉積，所以透明導(dǎo)電層基本上是非晶態(tài)的。本 領(lǐng)域技術(shù)人員清楚的是，利用較薄的膜獲得較高的透光率，利用較厚的膜獲得較低的薄層 電阻率。申請人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)改變膜中金屬氧化物的濃度產(chǎn)生了最大的載流子濃度和最小的膜 電阻率，因此增加了導(dǎo)電率。在一個示例中，濺射靶可包含以大于2. 15 1，大于2. 2 1，大于2.4 1，小于 2.6 1或小于3 1的重量比基本上均勻地分布在靶中的鎘和錫。濺射靶可包含重量比 是大約2. 03 1到大約2. 33 1的鎘和錫。濺射靶可包含重量百分比是大約2. 05 1 到大約2. 30 1的鎘和錫。濺射靶可以是利用任何合適的濺射工具、機(jī)器、設(shè)備或系統(tǒng)通 過任何工藝并按任何適于應(yīng)用的形狀、組成或結(jié)構(gòu)而制造、形成和/或成形的鎘和錫?？赏ㄟ^鑄造冶金法來制造濺射靶?？梢杂涉k、由錫或由鎘和錫來制造濺射靶。鎘 和錫在同一靶中可以按照化學(xué)計(jì)量的合適的量存在。濺射靶可以以任何合適的形狀被制造 成單片。濺射靶可以是管?？赏ㄟ^將金屬材料鑄造成任何合適的形狀(例如管形)來制造濺射靶?？梢杂刹恢挂黄瑏碇圃鞛R射靶。可以由不止一片金屬(例如一片鎘和一片錫)來 制造濺射靶?？梢园凑杖魏魏线m的形狀(例如套管)制造鎘和錫，并且可以按照任何合適的 方式或結(jié)構(gòu)結(jié)合或連接鎘和錫。例如，可將一片鎘和一片錫焊接在一起來形成濺射靶。一 個套管可以位于另一個套管內(nèi)?？梢酝ㄟ^粉末冶金來制造濺射靶?？梢酝ㄟ^將金屬粉末(例如鎘或錫粉末)壓實(shí) 而形成靶來形成濺射靶。金屬粉末可以通過任何合適的工藝(例如，諸如等靜壓制的壓制) 并按照任何合適的形狀將金屬粉末壓實(shí)。壓實(shí)可以在任何適合的溫度下進(jìn)行。濺射靶可以 由包括不止一種金屬粉末(例如，鎘和錫)的金屬粉末形成。不止一種金屬粉末可以以化 學(xué)計(jì)量的合適的量存在。可以通過鄰近基體設(shè)置包含靶材料的線來制造濺射靶。例如，含有靶材料的線可 以纏繞基體管。所述線可包括以化學(xué)計(jì)量的合適的量存在的多種金屬(例如鎘和錫)?；?體管可由將不被濺射的材料形成。所述線可被按壓(例如，通過等靜壓制)。可以通過將靶材料噴射到基體上來制造濺射靶。可以通過任何合適的噴射工藝 (包括熱噴射和等離子體噴射)來噴射金屬靶材料。金屬靶可包含以化學(xué)計(jì)量的合適的量 存在的多種金屬(例如鎘和錫)。在其上噴射的金屬靶材料的基體可以是管。光伏電池可以具有多層。所述多層可包括底層、覆蓋層、窗口層、吸收層和頂層，所 述底層可以是透明導(dǎo)電層?？梢杂脝为?dú)的沉積氣體供應(yīng)部和真空密封沉積室在生產(chǎn)線的不 同的沉積站沉積每層，其中，所述單獨(dú)的沉積氣體供應(yīng)部和真空密封沉積室根據(jù)需要處于 每個站上?？梢酝ㄟ^輥式傳送機(jī)將基底從一個沉積站傳送到另一個沉積站，直到沉積完所 有的期望的層。可以使用諸如濺射的其他技術(shù)來添加另外的層。導(dǎo)電體可分別連接到頂層 和底層以收集當(dāng)太陽能傳入到吸收層上時產(chǎn)生的電能?？蓪㈨敾讓臃胖迷陧攲拥捻敳?上，從而形成夾層結(jié)構(gòu)并完成光伏電池。底層可以為透明導(dǎo)電層，例如可以是透明導(dǎo)電氧化物，如氧化錫或摻雜有氟的氧 化錫。半導(dǎo)體層在高溫下直接沉積在透明導(dǎo)電氧化物層上會引起對光伏器件的性能和穩(wěn)定 性有消極影響的反應(yīng)。沉積具有高化學(xué)穩(wěn)定性的材料(例如二氧化硅、三氧化二鋁、二氧化 鈦、三氧化二硼和其他類似的物質(zhì))的覆蓋層可以顯著減小這些反應(yīng)對裝置性能和穩(wěn)定性 的影響。因?yàn)槭褂玫牟牧系碾娮杪矢?，所以覆蓋層的厚度應(yīng)該被最小化。否則，會出現(xiàn)與期 望的電流相反的電阻阻滯。覆蓋層可通過填充表面的不規(guī)則性(irregularities)來減少 透明導(dǎo)電氧化物層的表面粗糙度，這可以有助于窗口層的沉積并且可使窗口層具有較薄的 橫斷面，減小的表面粗糙度可有助于提高窗口層的均勻性。在光伏電池中包括覆蓋層的其 他優(yōu)點(diǎn)可包括提高光學(xué)清晰度，提高帶隙一致性，提供結(jié)處更好的場強(qiáng)度以及提供更好的 以開路電壓損失來衡量的器件效率。例如，覆蓋層已經(jīng)在美國專利公開20050257824中被 描述過，通過引用完全包含該美國專利公開。例如，窗口層和吸收層可包括二元半導(dǎo)體，例如II-VI族、III-V族或IV族半導(dǎo) 體,例如 ZnO、ZnS、ZnSe、ZnTe、CdO、CdS、CdSe、CdTe、MgO、MgS、MgSe、MgTe、HgO、HgS、HgSe、 HgTe、A1N、A1P、AlAs、AlSb、GaN、GaP、GaAs、GaSb、InN、InP、InAs、InSb、TIN、TIP、TIAs、 TISb或它們的混合物。窗口層和吸收層的示例可以是被CdTe所涂覆的CdS層。頂層可覆 蓋半導(dǎo)體層。例如，頂層可包括金屬，如鋁、鉬、鎳、鈦、鎢，或者它們的合金。
例如，第5，248，349,5, 372，646,5, 470，397,5, 536，333,5, 945，163,6, 037，241 和 6，444，043號美國專利中描述了在制造光伏器件的過程中沉積各種層，通過引用完全包含 每篇美國專利。沉積可以涉及蒸氣從源到基底的傳輸或密閉系統(tǒng)中固體的升華。制造光伏 電池的設(shè)備可包括傳送機(jī)，例如帶有輥的傳送機(jī)。其他類型的傳送機(jī)是可以的。傳送機(jī)將 基底傳輸?shù)接糜谠诨椎谋┞侗砻嫔铣练e材料層的一系列的沉積站中的一個或多個中。美 國臨時申請11/692，667中描述了傳送機(jī)，通過引用完全包含該申請。沉積室可以被加熱成達(dá)到不小于大約450°C且不大于大約700°C的處理溫度，例 如，溫度的范圍可為450-550°C、550-650°C、570-60(rC、600-64(rC或者為大于450°C小于 大約700°C的任何其他范圍。沉積室包括連接到沉積蒸氣供應(yīng)部的沉積分布器。分布器可 以被連接到用于沉積多個層的多個蒸氣供應(yīng)部，或者可以移動基底，使基底通過具有自己 的蒸氣分布器和供應(yīng)部的多個沉積站。分布器可以是噴嘴的形式，其中，通過改變噴嘴的幾 何形狀來促進(jìn)蒸氣供給的均勻分布。光伏電池的底層可以是透明導(dǎo)電層。薄的覆蓋層可位于透明導(dǎo)電層的頂部并至少 部分地覆蓋透明導(dǎo)電層。沉積的下一層是第一半導(dǎo)體層，第一半導(dǎo)體層可用作窗口層。并 且根據(jù)透明導(dǎo)電層和覆蓋層的用途第一半導(dǎo)體層可以更薄。沉積的下一層是第二半導(dǎo)體 層，第二半導(dǎo)體層用作吸收層。其他層(例如包含摻雜物的層)，可以在整個制造過程中根 據(jù)需要而沉積或另外地放置在基底上。透明導(dǎo)電層可以是可摻雜有例如氟的透明導(dǎo)電氧化物，例如金屬氧化物，(如氧化 錫)。該層可以沉積在前接觸件和第一半導(dǎo)體層之間，并且可具有足夠高的電阻率來減少第 一半導(dǎo)體層中的針孔效應(yīng)。第一半導(dǎo)體層中的針孔會導(dǎo)致在第二半導(dǎo)體層和第一接觸件之 間形成分流，導(dǎo)致圍繞針孔的局部場上形成漏。該通道的電阻的小幅度的增加可以顯著地 減小受分流影響的區(qū)域?？稍O(shè)置覆蓋層來提供電阻的所述增加。覆蓋層可以是非常薄的具有高化學(xué)穩(wěn)定性 的材料層。覆蓋層與具有相同厚度的半導(dǎo)體材料即相當(dāng)厚度的半導(dǎo)體材料相比具有更高的 透明度。適合用作覆蓋層的材料的示例包括二氧化硅、三氧化二鋁、二氧化鈦、三氧化二硼 和其他類似的物質(zhì)。覆蓋層還可以用來將透明導(dǎo)電層與第一半導(dǎo)體層電學(xué)地和化學(xué)地隔 離，來防止在高溫下發(fā)生的會對性能和穩(wěn)定性產(chǎn)生消極影響的反應(yīng)。覆蓋層還可提供導(dǎo)電 表面，該導(dǎo)電表面可以更適于接受第一半導(dǎo)體層的沉積。例如，覆蓋層可以提供具有降低的 表面粗糙度的表面。第一半導(dǎo)體層可以用作用于第二半導(dǎo)體層的窗口層。第一半導(dǎo)體層可比第二半導(dǎo) 體層更薄。因?yàn)楦?，所以第一半?dǎo)體層可允許更短波長的入射光更大程度地透過到達(dá)第 二半導(dǎo)體層。例如，第一半導(dǎo)體層可以是II-VI族、III-V族或IV族半導(dǎo)體，例如ZnO、ZnS、 ZnSe、ZnTe、CdO、CdS、CdSe、CdTe、MgO、MgS、MgSe、MgTe、HgO、HgS、HgSe、HgTe、A1N、A1P、 AlAs、AlSb、GaN、GaP、GaAs、GaSb、InN、InP、InAs、InSb、TIN、TIP、TIAs、TISb 或它們的混 合物。第一半導(dǎo)體層可以是二元半導(dǎo)體，例如可以是CdS。第二半導(dǎo)體層可沉積到第一半導(dǎo) 體層上。當(dāng)?shù)谝话雽?dǎo)體層作為窗口層時，第二半導(dǎo)體層可用作入射光的吸收層。和第一半 導(dǎo)體層類似，例如第二半導(dǎo)體層也可以是II-VI族、III-V族或IV族半導(dǎo)體，例如ZnO、ZnS、 ZnSe、ZnTe、CdO、CdS、CdSe、CdTe、MgO、MgS、MgSe、MgTe、HgO、HgS、HgSe、HgTe、A1N、A1P、AlAs、AlSb、GaN、GaP、GaAs、GaSb、InN、InP、InAs、InSb、TIN、TIP、TIAs、TISb 或它們的混 合物。 已經(jīng)描述了許多實(shí)施例。然而，應(yīng)當(dāng)理解，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況 下，可做出各種修改。例如，半導(dǎo)體層可包括各種其他的材料，只要這些材料可以用于緩沖 層和覆蓋層即可。另外，裝置在第二半導(dǎo)體層和后金屬電極之間可包含界面層，以減少第二 半導(dǎo)體層和后電極之間的界面上的電阻損失和復(fù)合(recombination)損失。因此，其他實(shí) 施例在權(quán)利要求的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種導(dǎo)電材料，所述導(dǎo)電材料包括透明導(dǎo)電氧化物，所述透明導(dǎo)電氧化物包含鎘、錫和氧，其中，鎘的濃度按重量計(jì)大于大約67％。
2.如權(quán)利要求1所述的導(dǎo)電材料，所述導(dǎo)電材料包括錫酸鎘，其中鎘和錫的比大于大 約2. 03 1，并小于大約3 1。
3.如權(quán)利要求2所述的導(dǎo)電材料，其中，鎘和錫的比是大約2.05 1到大約2. 3 1。
4.一種光伏器件，所述光伏器件包括位于基底上的透明導(dǎo)電層，所述透明導(dǎo)電層包括 錫酸鎘，其中鎘的濃度按重量計(jì)為大約67%至大約75%。
5.如權(quán)利要求1所述的導(dǎo)電材料，其中，鎘的濃度按重量計(jì)為大約67%至大約70%。
6.如權(quán)利要求4所述的光伏器件，其中，透明導(dǎo)電氧化物具有大于0.9的品質(zhì)因數(shù)，所 述品質(zhì)因數(shù)是1/ ((平均吸收率*薄層電阻)的平方根)，平均吸收率是針對350-850納米 的波長間隔求平均的吸收率。
7.如權(quán)利要求4中所述的光伏器件，所述光伏器件還包括位于透明導(dǎo)電層上的半導(dǎo)體層。
8.如權(quán)利要求4中所述的光伏器件，其中，鎘和錫的比是大約2.03 1到大約 3.0 1。
9.如權(quán)利要求8中所述的光伏器件，其中，鎘和錫的比是大約2.03 1到大約
10.一種光伏電池的制造方法，所述方法包括以下步驟在基底上設(shè)置第一半導(dǎo)體層，基底具有表面；在基底的所述表面上設(shè)置透明導(dǎo)電層，其中，所述透明導(dǎo)電層包括錫酸鎘，鎘的濃度按 重量計(jì)為大約67%至大約75%。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其中，鎘的濃度按重量計(jì)為大約67%至大約70%。
12.如權(quán)利要求10所述的方法，其中，透明導(dǎo)電氧化物具有大于0.9的品質(zhì)因數(shù)，所述 品質(zhì)因數(shù)是1/ ((平均吸收率*薄層電阻)的平方根)，平均吸收率是針對350-850納米的 波長間隔求平均的吸收率。
13.如權(quán)利要求10所述的方法，所述方法還包括在第一半導(dǎo)體層上設(shè)置第二半導(dǎo)體層。
14.如權(quán)利要求10所述的方法，其中，鎘和錫的比是大約2.03 1到大約3.0 1。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其中，鎘和錫的比是大約2.05 1到大約2. 3 1。
16.如權(quán)利要求14所述的方法，其中，透明導(dǎo)電氧化物具有大于0.9的品質(zhì)因數(shù)，所述 品質(zhì)因數(shù)是1/ ((平均吸收率*薄層電阻)的平方根)，平均吸收率是針對350-850納米的 波長間隔求平均的吸收率。
17.如權(quán)利要求14所述的方法，所述方法還包括通過濺射來設(shè)置所述透明導(dǎo)電層。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，其中，所述濺射包括從金屬靶噴射材料。
19.如權(quán)利要求17所述的方法，其中，所述濺射包括從鎘靶噴射材料。
20.如權(quán)利要求17所述的方法，其中，所述濺射包括從錫靶噴射材料。
21.如權(quán)利要求17所述的方法，其中，所述濺射包括從包含鎘和錫的靶噴射材料。
22.如權(quán)利要求21所述的方法，其中，靶包括管。
23.如權(quán)利要求21所述的方法，其中，靶包括板。
24.如權(quán)利要求14所述的方法，所述方法還包括通過化學(xué)氣相沉積來設(shè)置所述透明導(dǎo)電層。
25.如權(quán)利要求14所述的方法，所述方法還包括通過旋涂來設(shè)置所述透明導(dǎo)電層。
26.如權(quán)利要求14所述的方法，所述方法還包括通過噴涂來設(shè)置所述透明導(dǎo)電層。
27.如權(quán)利要求14所述的方法，所述方法還包括通過浸涂來設(shè)置所述透明導(dǎo)電層。
28.如權(quán)利要求14所述的方法，所述方法還包括在第一半導(dǎo)體層上設(shè)置第二半導(dǎo)體層。
29.—種基本由鎘和錫組成的濺射靶，其中，鎘和錫的重量比為大約2. 03 1到大約 3.0 1，且鎘和錫基本均勻地分布在靶內(nèi)。
30.如權(quán)利要求29所述的濺射靶，其中，通過將鎘和錫鑄造成單片管的形狀來制造所述濺射靶。
31.如權(quán)利要求29所述的濺射靶，其中，通過將鎘和錫鑄造成套管的形狀并將它們焊接在一起來制造所述濺射靶。
32.如權(quán)利要求29所述的濺射靶，其中，利用等靜壓制通過粉末冶金來制造所述濺射靶。
33.如權(quán)利要求29所述的濺射靶，其中，通過纏繞線來制造所述濺射靶。
34.如權(quán)利要求29所述的濺射靶，其中，通過熱噴涂來制造所述濺射靶。
35.一種制造濺射靶的方法，所述方法包括使鎘和錫基本上分布在所述濺射靶內(nèi)。
36.如權(quán)利要求35所述的方法，其中，使鎘和錫基本上分布在所述濺射靶內(nèi)的步驟包括按照化學(xué)計(jì)量來分布鎘和錫。
37.如權(quán)利要求35所述的方法，所述方法還包括將鎘和錫放在模具中的步驟。
38.如權(quán)利要求37所述的方法，其中，所述模具被構(gòu)造成將所述濺射靶鑄造成管形。
39.如權(quán)利要求35所述的方法，其中，使鎘和錫基本上分布在所述濺射靶內(nèi)的步驟包括形成包含鎘的片，形成包含錫的片，連接包含鎘的片和包含錫的片，從而形成所述濺射 靶。
40.如權(quán)利要求39所述的方法，其中，包含鎘的片和包含錫的片中的每片通過鑄造形成。
41.如權(quán)利要求39所述的方法，其中，包含鎘的片和包含錫的片被成形為套管。
42.如權(quán)利要求39所述的方法，其中，通過焊接來連接包含鎘的片和包含錫的片。
43.如權(quán)利要求35所述的方法，其中，使鎘和錫基本上分布在所述濺射靶內(nèi)的步驟包括壓實(shí)鎘粉和錫粉以形成所述濺射靶。
44.如權(quán)利要求43所述的方法，其中，壓實(shí)鎘粉和錫粉的步驟包括按壓鎘粉和錫粉。
45.如權(quán)利要求44所述的方法，其中，按壓鎘粉和錫粉的步驟包括對鎘粉和錫粉進(jìn)行等靜壓制。
46.如權(quán)利要求35所述的方法，其中，使鎘和錫基本上分布在所述濺射靶內(nèi)的步驟包括鄰近基體設(shè)置包含鎘和錫的線。
47.如權(quán)利要求46所述的方法，其中，鄰近基體設(shè)置包含鎘和錫的線的步驟包括用所述線纏繞所述基體。
48.如權(quán)利要求47所述的方法，其中，所述基體包括管。
49.如權(quán)利要求46所述的方法，所述方法還包括按壓所述線的步驟。
50.如權(quán)利要求49所述的方法，其中，按壓所述線的步驟包括對所述線進(jìn)行等靜壓制。
51.如權(quán)利要求35所述的方法，其中，使鎘和錫基本上分布在所述濺射靶內(nèi)的步驟包 括將鎘和錫噴射到基體上。
52.如權(quán)利要求51所述的方法，其中，將鎘和錫噴射到基體上的步驟包括熱噴射鎘和錫。
全文摘要
一種光伏電池可包括透明導(dǎo)電層，該透明導(dǎo)電層包括錫酸鎘。
文檔編號H01L31/00GK101803033SQ200980100122
公開日2010年8月11日 申請日期2009年5月1日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月1日
發(fā)明者基思·J·布羅斯, 布伊爾·帕斯馬科夫, 戴爾·羅伯茨, 本雅明·布勒, 約翰·格爾曼 申請人:第一太陽能有限公司