用于高性能和低光劣化的太陽能電池的緩沖層及其形成方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及用于高性能和低光劣化的太陽能電池的緩沖層及其形成方法。一種用于形成光伏器件的方法包括在透明電極和p-型層之間形成緩沖層。緩沖層包括摻雜的無鍺的硅基材料。緩沖層具有落入在透明電極和p-型層的勢壘能量內(nèi)的功函數(shù)。在p-型層上形成本征層和n-型層。還提供了器件。
【專利說明】用于高性能和低光劣化的太陽能電池的緩沖層及其形成方法
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
[0002]本申請一般地涉及2012年2月28日提交的共同受讓的專利申請N0.13/407,006,在此通過引用將其并入在這里。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本發(fā)明涉及光伏器件及其制造方法，更具體地，涉及減少光誘導的劣化以及通過在光伏電池的電極和P+摻雜層之間采用硅緩沖層來提高性能的器件、結(jié)構(gòu)和制造方法。
【背景技術(shù)】
[0004]當氫化非晶硅太陽能(a_S1:H)浸沒于太陽輻射中時，電池的效率隨著浸沒時間的增加而劣化。在其它類型的太陽能電池中沒有發(fā)現(xiàn)此現(xiàn)象。這稱為Staebler-Wronski效應(yīng)。根據(jù)Staebler-Wronski效應(yīng)(SW效應(yīng))的傳統(tǒng)理論，在光子照射下，氫的重構(gòu)增加了太陽能電池的硅基材料的氫鈍化。太陽能電池的經(jīng)歷減小了填充因子(FF)并且減少了開路電壓(V。。)，這兩者都會降低太陽能器件的效率。
[0005]勢壘高度或勢壘為不同材料之間的功函數(shù)之間的差。勢壘受與半導體接觸的材料的類型影響。能帶偏移是兩種固體之間的界面處的能級間的錯配量度。電極和半導體之間的偏移稱為“肖特基勢壘”。勢壘和偏移是給定材料阻礙電荷穿過介質(zhì)流動的程度的尺度。這些量在太陽能電池中受光誘導的電池劣化的不利影響。半導體-半導體能帶偏移和半導體-電極肖特基勢壘兩者都會增加SW效應(yīng)。
[0006]電極和摻雜半導體層之間的勢壘高度是高的。為了減少勢壘高度并且因此減少肖特基勢壘的形成，可以使用緩沖層。為非晶硅太陽能電池選擇的緩沖層典型地為鍺，其對減少光劣化有好處。然而，Ge吸收光并且易于產(chǎn)生結(jié)構(gòu)缺陷，這會降低性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]—種用于形成光伏器件的方法包括在透明電極和P-型層之間形成緩沖層。緩沖層包括摻雜的無鍺的硅基材料。緩沖層具有落入在透明電極和P-型層的勢壘能量內(nèi)的功函數(shù)。在P-型層上形成本征層和η-型層。
[0008]用于形成光伏器件的另一種方法包括:在透明襯底上形成透明電極；在透明電極上沉積緩沖層；通過等離子體增強化學氣相沉積工藝以一沉積功率沉積所述緩沖層以便向所述緩沖層提供具有基本落入在鄰近層之間形成的勢壘的中間的功函數(shù)的摻雜的無鍺的非結(jié)晶硅層，從而提供對光誘導劣化的抵抗以及減少肖特基勢壘；在緩沖層上沉積P-型層；在P-型層上形成本征層；在本征層上形成η-型層；并且在η-型層上形成背電極。
[0009]一種光伏器件包括在透明襯底上形成透明電極。在透明電極上形成緩沖層。由摻雜的無鍺的硅層形成緩沖層。在緩沖層上形成P-型層以便緩沖層的功函數(shù)基本落入透明電極和P-型層之間形成的勢壘內(nèi)。在P-型層上形成本征層，在本征層上形成η-型層并且在η-型層上形成背電極。
[0010]一種太陽能電池結(jié)構(gòu)包括玻璃襯底、在玻璃襯底上形成的透明電極以及在透明電極上形成的緩沖層。緩沖層由摻雜的無鍺的硅層形成并且在可見光范圍內(nèi)具有大于80%的透光率。在緩沖層上形成P-型層以便緩沖層的功函數(shù)基本落入透明電極和P-型層之間形成的勢壘內(nèi)。在P-型層上形成本征層，在本征層上形成η-型層并且在η-型層上形成背電極。
[0011]從聯(lián)系附圖閱讀的隨后對示出的實施例的詳細描述將明白其這些和其它特征以及優(yōu)點。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]本公開在參考隨后附圖對優(yōu)選實施例的描述中提供細節(jié):
[0013]圖1示出了根據(jù)本原理形成的具有緩沖層的光伏器件的截面圖；
[0014]圖2示出了根據(jù)本原理的具有Ge緩沖層的器件和具有Si緩沖層的器件的電流密度對電壓的曲線圖；
[0015]圖3示出了根據(jù)本原理的標明了緩沖層和P-型層界面區(qū)域的高分辨透射電子顯微圖；
[0016]圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的在緩沖層和P-型層界面區(qū)域?qū)τ贑、B和Zn的二次離子質(zhì)譜(SMS)分析；
[0017]圖5示出了根據(jù)本原理的在緩沖層和P-型層界面區(qū)域?qū)τ贖、Si和O的另一個二次離子質(zhì)譜(SIMS)分析；
[0018]圖6示出了根據(jù)示范性實施例的用于制造具有調(diào)整的功函數(shù)(例如，通過低沉積速率/低沉積功率工藝)的緩沖層的光伏器件的方法的框/流程圖。
【具體實施方式】
[0019]根據(jù)本原理，存在一種方法和器件，其能夠提供降低成本、提高效率并且防止光誘導的劣化的新緩沖層。本原理在器件的光伏疊層中的電極和P+非晶硅(a-Si)層之間提供緩沖層。緩沖層使用硅材料以更好的對準半導體層(P+摻雜層)和電極之間的能級。這明顯降低了勢壘高度從而減少了肖特基勢壘形成的顯著性。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)當使用低功率工藝形成時，根據(jù)本發(fā)明的緩沖層能夠減少光誘導的劣化。
[0020]當入射輻射(浸沒的光)使結(jié)構(gòu)達到飽和時，半導體結(jié)構(gòu)中會發(fā)生光誘導的劣化。該結(jié)構(gòu)開始劣化的部分原因是氫原子的重構(gòu)，重構(gòu)導致構(gòu)建材料之間的鈍化和鍵的斷裂。如果在p-1 (P-層到本征層)界面處和/或在透明導電氧化物(TCO)電極到P+界面處存在能帶偏移，此劣化過程變得顯著。
[0021]能帶偏移描述在半導體異質(zhì)結(jié)處的材料之間能帶的相對對準(例如，失準)。在電極/P+層處的能帶偏移不可避免，因為所有開發(fā)的電極包括透明導電氧化物(TCO)膜，該膜都是η-型。在具體的實用實施例中，使用能夠減少光誘導劣化的風險的材料和工藝構(gòu)建光伏器件。在特定條件下形成時，在器件的電極和P+層之間形成的緩沖層提供改善的光劣化效率。緩沖層具有根據(jù)材料選擇和包括沉積功率(例如，功率密度)的處理參數(shù)選擇的功函數(shù)，以提供橋接鄰接材料的功函數(shù)的功函數(shù)。功函數(shù)是從固體移動電子到固體表面外部的最接近點需要的最小能量(或者從費米能級移動電子到真空中需要的能量).[0022]帶隙是固體中不存在電子態(tài)的能量范圍。帶隙一般地指絕緣體和半導體中在價帶頂和導帶底之間的能量差。這等價于從圍繞核的軌道釋放最外殼層電子，從而變成可移動電荷載流子，其能夠在固體材料中自由移動的能量。緩沖層在電極(TCO)和P+層之間形成中間帶隙層。在一個實施例中，導帶(Ec)在緩沖層和P-型層之間對準。
[0023]根據(jù)本原理，功函數(shù)位于兩個鄰接材料之間(例如，在電極(TCO)和p+層之間)形成的勢壘中間的緩沖層提供最小的光劣化。勢壘中間包括優(yōu)選在準確的勢壘中間的任意一側(cè)約10%范圍內(nèi)的能量，雖然對于與中間的更大差異也可是實現(xiàn)改善。優(yōu)選準確的中間能量已提高并優(yōu)化劣化效率。
[0024]提供了利用緩沖層的特性以改善劣化效率的方法和器件。在包括a-Si的電池中，Ge形成好的緩沖層；然而，在形成a-Si器件期間，需要另外的氣體源以形成Ge緩沖層。這增加了制造成本。另外，Ge緩沖層比根據(jù)本實施例提供的Si緩沖層吸收的光更多。在具體使用的實施例中，緩沖層包括氫化Si (S1:H)并且設(shè)置在光伏器件的電極層和p+層之間。緩沖層基本無鍺，并且在該工藝中不使用鍺。以低功率沉積工藝沉積S1:H以調(diào)節(jié)功函數(shù)，從而增加對光劣化效應(yīng)的抵抗。
[0025]具體地，當以低功率沉積S1:H時，例如，小于50W優(yōu)選小于或者等于約25W。S1:H優(yōu)選非晶氫化Si (a-S1:H)并且形成其以便優(yōu)化功函數(shù)以提供最小光劣化。當使用Si替代Ge用于緩沖層時，更少的入射光被吸收，這增加了通過器件的有源層(例如，a-S1:H層疊層)吸收的光的量。
[0026]應(yīng)該明白，這里引用的功率(W)或者功率密度(W/cm2)值僅作為實例提供。給定的功率不是絕對的值并且可以根據(jù)不同的設(shè)備和條件變化。這里給定的功率/功率密度表示被測試為提供緩沖結(jié)構(gòu)以及用于鄰近材料之間的緩沖層的功函數(shù)的位置的功率/功率密度。例如，使用S1:H作為緩沖層的材料，選擇功率/功率密度以提供減少光劣化的特定形態(tài)(morphology)。
[0027]還應(yīng)該明白，本發(fā)明將關(guān)于具有襯底和光伏疊層的給定的說明性體系架構(gòu)進行描述；然而，其它體系架構(gòu)、結(jié)構(gòu)、襯底、材料以及工藝特征和步驟可以在本發(fā)明的范圍內(nèi)變化。
[0028]還應(yīng)該明白，當元件，如層、區(qū)域或者襯底稱為在另一個元件“上”或者“之上”時，其可以直接在另一個元件上或者還可以存在間隔元件。相比之下，當元件被稱為“直接在另一個元件上”或者“直接在另一個元件之上”時，不存在間隔元件。還應(yīng)該明白，當元件稱為與另一個元件“連接”或者“耦合”時，其可以直接連接或者耦合到另一個元件或者可以存在間隔元件。相比之下，當元件被稱為“直接連接”或者“直接耦合”到另一個元件時，不存在間隔元件。
[0029]可以為集成電路集成產(chǎn)生光伏器件的設(shè)計或者可以將光伏器件的設(shè)計與印刷電路板上的部件組合。電路或者板可以用圖形計算機程序語言具體化并且存儲在計算機存儲介質(zhì)中(例如，硬盤、磁帶、物理硬盤驅(qū)動器或者如存儲存取網(wǎng)絡(luò)中的虛擬硬盤驅(qū)動器)。如果設(shè)計者不制造芯片或者光伏器件，設(shè)計者通過物理工具(例如，通過提供存儲設(shè)計的介質(zhì)存儲的拷貝)或者電學(例如通過互聯(lián)網(wǎng))直接或者間接地傳輸產(chǎn)生的設(shè)計。
[0030]這里描述的方法可以用在光伏器件和/或具有光伏器件的集成電路的制造中。產(chǎn)生的器件/芯片可以原料晶片形式(即，作為具有多個未封裝器件/芯片的單個晶片)，作為裸芯片，或者以封裝形式由制造者發(fā)布。在后一種情況中，器件/芯片安裝在單個芯片封裝(例如具有附著在主板或者其他更高級載體上的引線的塑料載體)中或者安裝在多芯片封裝(例如具有任一或兩個表面互連或掩埋互連的陶瓷載體)中。在任意情況中，隨后將器件/芯片與其他芯片、分離電路元件、和/或其他信號處理期間集成作為(a)如主板的中間產(chǎn)品或者(b)最終產(chǎn)品的一部分。最終產(chǎn)品可以是任意包括集成電路芯片的產(chǎn)品、范圍為玩具、能量收集器、太陽能裝置和其它包括具有顯示器、鍵盤或者其它輸入裝置以及中央處理器的計算機產(chǎn)品或裝置的應(yīng)用。
[0031]還應(yīng)該明白，材料化合物將以列舉元素的形式描述，例如SiC等等。這些化合物包括在化合物中的元素的不同比例，例如SixCy，其中x/y ^ I等等。另外在化合物中還可以包括其他元素并且仍然具有根據(jù)本原理運作。
[0032]在本發(fā)明的說明書中的參 考“一個實施例”或者“實施例”以及它的其它變化表示結(jié)合實施例描述的特定特征、結(jié)構(gòu)、特性等等被包括在本發(fā)明的至少一個實施例中。因此，短語“在一個實施例中”或者“在實施例中”的出現(xiàn)以及在整個說明書的不同地方出現(xiàn)的任意其它變化不必都指相同的實施例。
[0033]應(yīng)該明白，隨后的“/”，“和/或”以及“至少一個”中的任意詞的使用，例如，在“A/B”，“A和/或B”和“A和B的至少一個”指僅包括第一列表選項(A)或者僅選擇第二列表選項(B)或者選擇兩個選項(A和B)。如另一個實例，在“A、B和/或C”以及“A、B和C的至少一個”的情況中，這樣的短語指僅包括第一列表選項(A)或者僅選擇第二列表選項(B)或者僅選擇第三列表選項(C)或者僅選擇第一和第二列表選項(A和B)，或者僅選擇第一和第三列表選項(A和C)或者僅選擇第二和第三列表選項(B和C)或者選擇所有三個選項(A和B和C)。這可以延伸到列出的多個條目，如本領(lǐng)域的或者相關(guān)技術(shù)的技術(shù)人員容易理解的。
[0034]現(xiàn)在參考附圖，其中類似的標號表示相同或者相似的元件并且從圖1開始，根據(jù)一個實施例不出了光伏結(jié)構(gòu)100。光伏結(jié)構(gòu)100可以用于太陽能電池、光傳感器或者其它光伏應(yīng)用。結(jié)構(gòu)100包括允許高光透過率的襯底102。襯底102可以包括透明材料，如玻璃、聚合物等或者其組合。
[0035]第一電極04包括透明導電材料。電極104可以包括透明導電氧化物(TC0)，如氟摻雜的氧化錫(Sn02:F，或者“FT0”)、摻雜氧化鋅(例如，Ζη0:Α1)、氧化銦錫(ITO)或者其它合適的材料。對于本實例，示出了摻雜氧化鋅用作電極104。電極或TC0104允許光穿過并到達下面的有源光吸收材料并且允許導電以從光吸收材料輸運走光生電荷載流子?？梢酝ㄟ^化學氣相沉積(CVD)工藝、低壓CVD(LPCVD)工藝或者等離子體增強CVD(PECVD)工藝沉積TC0104。在一個實施例中，TC0104可以紋理化并且可以包括約I微米的厚度，雖然也可以使用其它厚度。
[0036]緩沖層105包括硅基材料并且特別地包括氫化硅(S1:H)并且可以包括至少一個P型摻雜劑，如B、Ga和In。硅基層意味著該層由硅和其摻雜劑構(gòu)成并且沒有跟其它基礎(chǔ)材料結(jié)合。硅基層在形式和化學組成上與其鄰近材料不同。形成緩沖層的硅基層以在可見光范圍內(nèi)具有大于80%的透光率。在一個實施例中，緩沖層105包括可選的P型摻雜劑和氫的硅層。在S1:H緩沖層中的摻雜劑濃度可以根據(jù)TC0104的功函數(shù)變化。緩沖層105具有比與緩沖層105接觸地形成的P-摻雜層106更大的硅原子濃度。使用Si替代Ge導致緩沖層105更高的透光率，例如在具有在380nm和750nm之間的波長的可見光譜內(nèi)80%或者更大。另外，Si比Ge具有更少的結(jié)構(gòu)缺陷，導致更好的性能。
[0037]緩沖層105可以是非晶、微晶或者單晶。優(yōu)選緩沖層105包括氫化材料，雖然可以使用非氫化Si。緩沖層105的材料的氫化降低了局域電子態(tài)并且增加了緩沖層105的導電率。
[0038]可以通過例如化學氣相沉積(CVD)工藝或者等離子體增強化學氣相沉積(PECVD)形成緩沖層105。緩沖層105的厚度可以從約2nm到約10nm，雖然還可以使用更小或者更大的厚度。根據(jù)本發(fā)明，可以通過采用處理參數(shù)或者對緩沖層105的功函數(shù)進行調(diào)整來改善緩沖層105和整個器件100的光劣化。
[0039]在一個實施例中，緩沖層105設(shè)置在電極104和P-型層106之間。選擇緩沖層105的材料和工藝以優(yōu)化(減小)光劣化。根據(jù)發(fā)明人的發(fā)現(xiàn)，優(yōu)選用于緩沖層105的功函數(shù)具有落入電極104和P-型層106的功函數(shù)值之間的值。優(yōu)選，功函數(shù)值直接落入電極104的功函數(shù)和P-型層106的功函數(shù)之間的中間。例如，如果電極104的功函數(shù)為A，并且P-型層的功函數(shù)是B，緩沖層的功函數(shù)應(yīng)該約((B-A)/2+A (例如，中間))。緩沖層105的功函數(shù)應(yīng)該在中間的約±10%內(nèi)，雖然可以使用更大或者更小的能量。
[0040]在一個實例中，TC0104的功函數(shù)是約4.5eV并且p-型層(例如p+a_SiC:H) 106的功函數(shù)是約5.7eV。Si緩沖層(S1:H) 105的功函數(shù)約在4.5eV和5.7eV之間(例如，對于P型a-Si根據(jù)摻雜水平在4.7-5.6eV)。這可以通過例如調(diào)整P型摻雜氣體的量(例如，二硼烷(B2H6))、調(diào)整沉積功率到低于例如50W或者功率密度低于0.2ff/cm2獲得。在一個特定的有用實施例中，功率小于或等于約25W或者功率密度小于或者等于約0.lW/cm2。功函數(shù)位于TC0104的功函數(shù)和P型層的功函數(shù)之間的任意高導電緩沖層105都能夠很好的提供a-S1: H太陽能電池器件的高填充因子(FF )。
[0041]在一個實施例中，可以由硅烷(SiH4)等離子體增強沉積形成緩沖層105。低功率沉積包括小于約0.2ff/cm2并且優(yōu)選小于約0.1ff/cm2并且更優(yōu)選小于約0.01ff/cm2的功率密度。低功率PECVD導致對光劣化的更大抵抗。另外，由于使用更少的能量，更低功率沉積工藝更加制造友好并且保持了熱量預算。低功率工藝為更長期器件效率犧牲初始器件效率。也就是說，光劣化后的最后的效率在低功率工藝太陽能電池中可以高于高功率工藝太陽能電池，雖然在具有高功率沉積的太陽能電池中，因為更高的結(jié)晶度(例如，當使用高功率工藝時，出現(xiàn)更高的導電率)在太陽能電池沉積之后即刻的初始效率通常更高。
[0042]在一個實施例中，緩沖層形成工藝可以包括在小于400攝氏度并且更優(yōu)選低于250攝氏度的沉積溫度下的PECVD。沉積可以包括氫化非晶硅緩沖層，其被配置為具有含有通過鄰近層形成的勢壘的中間值的約±10%的值的功函數(shù)。在一個實例中，對于氫化硅(S1:H)，緩沖層沉積氣體比率可以包括約100的SiH4/H2。優(yōu)選用B或者其它V族材料(例如，Ga、In)摻雜緩沖層。對于B摻雜，優(yōu)選二硼烷(B2H6)或者硼酸三甲酯(B (0CH3)3)。對于使用二硼烷的硼摻雜的緩沖層沉積氣體比率可以包括約2.75的B2H4/H2。
[0043]除了低功率沉積之外、低沉積速率導致更小的光劣化。在一個實施例中，PECVD工藝沉積緩沖層105的沉積速率在約I埃/秒到2埃/秒之間，雖然也包括其他沉積速率，但是優(yōu)選小于約100埃/秒。對于緩沖層的沉積，通過大于1:50的高稀釋比率(SiH4 = H2)保持低沉積速率。高稀釋和低沉積速率允許在斷裂硅鍵上的氫的更徹底的鈍化，這導致更少的光劣化。
[0044]P-摻雜層106包括非晶、微晶或者單晶P-摻雜含硅材料。P摻雜層106可以是包括娃和至少一種p-型摻雜劑以及可選的氫的p-摻雜娃層；包括娃、鍺、至少一種P型摻雜劑和可選的氫的p-摻雜娃-鍺合金層；包括娃、碳、至少一種P型摻雜劑和可選的氫的p-摻雜娃-碳合金層；包括娃、鍺、碳、至少一種P型摻雜劑和可選的氫的p-摻雜娃-鍺-碳合金層。
[0045]在一些情況中，P-摻雜層106包括氫化非晶、微晶或者單晶P-摻雜含硅材料。在P-摻雜層106中氫的存在可以通過釘扎在缺陷位置的電荷的非局域化增加如空穴的自由電荷載流子的濃度?？梢栽诎ê璺磻?yīng)劑氣體作為載帶氣體的處理室中沉積氫化P-摻雜含硅材料。為了促進氫化的P-摻雜含硅材料中氫的結(jié)合，可以使用包括氫的載體氣體。在載體氣體中的氫氣中的氫原子并入在沉積的材料中以形成P-摻雜層106的非晶或者微晶氫化P-摻雜含娃材料。
[0046]在一個實施例中，P-摻雜或者P-型層106包括硼作為摻雜劑，雖然可以使用其它P-型材料或者摻雜劑?？梢允褂枚鹜?、硼酸三甲酯或者其它氣體來沉積層106。P-型層106可以具有在約5-20nm之間的厚度。在特定有使的實施例中，層106包括非晶SiC，雖然還可以使用微晶SiC = HjhaH S1:H或者微晶SiH。
[0047]注意，雖然緩沖層105和P-型摻雜層106包括Si，可以使用相同的源形成這兩個層和其它層。這與使用需要另外的Ge源的Ge緩沖層不同。
[0048]接著在相容材料的層106上形成的本征層110的工藝。本征層110可以未摻雜并且可以包括非晶硅材料，例如氫化非晶Si (a-S1:H)。本征層110可以包括在約100-300nm之間的厚度，但也包括其他厚度。本征層110可以包括例如，a-S1:H或者氫化的非晶碳化硅(a-SiC:H)并且可以通過化學氣相沉積(CVD)工藝或者等離子體增強(PECVD)沉積?？梢詮墓柰闅怏w以及氫氣沉積a-S1: H。
[0049]在本征層110上形成摻雜層112(例如，η-型層)。層112可以包括η-型含Si層，例如氫化微晶Si ( μ c-S1:H)、結(jié)晶Si或者a-Si層。可以通過CVD工藝或者PECVD工藝沉積層112。η-型層112可以具有在約5-20nm之間的厚度。
[0050]可以使用TCO材料形成底電極114。底電極114可以包括例如ZnO并且包括70nm和150nm之間的厚度。可以根據(jù)是否使用背反射器調(diào)整厚度?？梢允褂萌鏏g、Al、Au等的反射金屬形成背反射器116?？梢允褂萌缥锢砘蚧瘜W氣相沉積、濺射、電或者化學鍍等合適的金屬沉積工藝。背反射器116可以具有在約100到200nm之間的厚度。應(yīng)該明白，可以在包括另外的背反射器或者替代背反射器，串列基元等的器件100中使用其它材料選擇、層、結(jié)構(gòu)等。
[0051]參考圖2，示出了用于具有Ge緩沖(線202)和具有Si緩沖(線204)的a_S1:H器件的電流(mA)對電壓(V)曲線。在此實例中Si緩沖以如下氣體比率沉積:B2H6/SiH4=2.75。線202和204顯示Si緩沖具有超過Ge緩沖的更高性能。表I示出了與圖2相關(guān)的器件的工藝條件和特征。V。。是開路電壓并且Js。是短路電流密度。
[0052]表I
[0053]
【權(quán)利要求】
1.一種用于形成光伏器件的方法，包括: 在透明電極和P-型層之間形成緩沖層，所述緩沖層包括摻雜的無鍺的硅基材料，所述緩沖層包括落入所述透明電極和所述P-型層的勢壘能量內(nèi)的功函數(shù)；以及在所述P-型層上形成本征層和η-型層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中形成所述緩沖層包括沉積非結(jié)晶形式的硅。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中形成所述緩沖層包括以小于約0.20瓦特每平方厘米的沉積功率密度沉積所述硅基材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其中所述沉積功率包括小于約0.10瓦特每平方厘米的功率山/又ο
5.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中形成所述緩沖層包括用下述摻雜劑的一種或多種摻雜所述緩沖層:H、B、Ga和In。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中形成緩沖層包括用等離子體增強化學氣相沉積工藝形成所述緩沖層。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述P-型層包括非晶硅、非晶碳化硅、氫化非晶硅或者氫化非晶碳化硅中的至少一種。
8.根據(jù)權(quán) 利要求1的方法，其中沉積所述緩沖層包括提供在約I和2埃每秒之間的沉積速率以提供改善的所述光伏器件的長期效率。
9.一種用于形成光伏器件的方法，包括: 在所述透明襯底上形成透明電極； 在所述透明電極上沉積緩沖層，通過等離子體增強化學氣相沉積工藝以一沉積功率沉積所述緩沖層以便向所述緩沖層提供具有基本落入在鄰近層之間形成的勢壘的中間的功函數(shù)的摻雜的無鍺的非結(jié)晶硅層，從而提供對光誘導劣化的抵抗以及減少肖特基勢壘；在所述緩沖層上沉積P-型層； 在所述P-型層上形成本征層； 在所述本征層形成η-型層上；以及 在所述η-型層上形成背電極。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其中沉積所述緩沖層包括沉積氫化非晶硅。
11.根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其中沉積所述緩沖層包括用H、B、Ga和In中的一種或多種摻雜所述緩沖層。
12.根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其中所述沉積功率包括小于約0.20瓦特每平方厘米的功率密度。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的方法，其中所述沉積功率包括小于約0.10瓦特每平方厘米的功率密度。
14.根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其中沉積所述緩沖層包括提供在約I和2埃每秒之間的沉積速率以提供改善的所述光伏器件的長期效率。
15.根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其中所述P-型層包括非晶硅、非晶碳化硅、氫化非晶硅或者氫化非晶碳化硅中的至少一種。
16.一種光伏器件，包括: 透明電極，在透明襯底上形成；緩沖層，在所述透明電極上形成，所述緩沖層由摻雜的無鍺的硅層形成； P-型層，在所述緩沖層上形成，以便所述緩沖層的所述功函數(shù)基本落入在所述透明電極和所述P-型層之間形成的勢壘內(nèi)； 本征層，在所述P-型層上形成； η-型層，在所述本征層上形成；以及 背電極，在所述η-型層上形成。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的器件，其中所述緩沖層包括氫化非晶硅。
18.根據(jù)權(quán)利要求16的器件，其中所述功函數(shù)包括在所述勢壘的中間的約±10%內(nèi)的值。
19.根據(jù)權(quán)利要求16的器件，其中所述緩沖層包括B、Ga和In摻雜劑中的一種或多種。
20.根據(jù)權(quán)利要求16的器件，其中所述P-型層包括非晶硅、非晶碳化硅、氫化非晶硅或者氫化非晶碳化硅中的至少一種。
21.根據(jù)權(quán)利要求16的器件，其中所述P-型層包括硼摻雜的氫化非晶碳化硅并且所述緩沖層包括硼摻雜的氫化非晶硅，并且其中在所述緩沖層中的碳濃度為在所述P-型層中的碳濃度的約1/100，在所述緩沖層中的硼濃度為在所述P-型層中的硼濃度的約5倍到10倍之間并且在所述緩沖層中的氫濃度為在所述P型層中的氫濃度的約1/3到1/2之間。
22.—種太陽能電池結(jié)構(gòu)，包括: 玻璃襯底； 透明電極，在所述玻璃襯底上形成； 緩沖層，在所述透明電極上形成，所述緩沖層由摻雜的無鍺的硅層形成并且在可見光內(nèi)具有大于80%的透光率； P-型層，在所述緩沖層上形成，以便所述緩沖層的所述功函數(shù)基本落入在所述透明電極和所述P-型層之間形成的勢壘內(nèi)； 本征層，在所述P-型層上形成； η-型層，在所述本征層上形成；以及 背電極，在所述η-型層上形成。
23.根據(jù)權(quán)利要求22的電池，其中所述緩沖層包括氫化非晶硅。
24.根據(jù)權(quán)利要求22的電池，其中所述功函數(shù)包括在所述勢壘的中間的約±10%內(nèi)的值。
25.根據(jù)權(quán)利要求22的電池，其中所述緩沖層包括B、Ga和In摻雜劑中的一種或多種。
26.根據(jù)權(quán)利要求22的電池，其中所述P-型層包括硼摻雜的氫化非晶碳化硅并且所述緩沖層包括硼摻雜的氫化非晶硅，并且其中在所述緩沖層中的碳濃度為在所述P-型層中的碳濃度約1/100，在所述緩沖層中的硼濃度為在所述P-型層中的硼濃度的5倍到10倍之間并且在所述緩沖層中的氫濃度為在所述P型層中的氫濃度的約1/3到1/2倍之間。
【文檔編號】H01L31/075GK103972331SQ201410040488
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年1月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年2月6日
【發(fā)明者】A·J·宏, M·J·霍普斯塔肯, 金志煥, J·A·奧特, D·K·薩達那 申請人:國際商業(yè)機器公司