用于處理包括半導體材料的半導體層的方法技術

本發明專利技術提供一種用于處理包括半導體材料的半導體層的方法。所述方法包括使所述半導體材料的至少一部分與鈍化劑接觸。所述方法進一步包括通過將摻雜劑引入所述半導體材料中而在所述半導體層中形成第一區域；以及形成富含硫族元素的區域。所述方法進一步包括在所述半導體層中形成第二區域，所述第二區域包括摻雜劑，其中所述第二區域中摻雜劑的平均原子濃度大于所述第一區域中摻雜劑的平均原子濃度。

【技術實現步驟摘要】
【專利摘要】本專利技術提供一種。所述方法包括使所述半導體材料的至少一部分與鈍化劑接觸。所述方法進一步包括通過將摻雜劑引入所述半導體材料中而在所述半導體層中形成第一區域；以及形成富含硫族元素的區域。所述方法進一步包括在所述半導體層中形成第二區域，所述第二區域包括摻雜劑，其中所述第二區域中摻雜劑的平均原子濃度大于所述第一區域中摻雜劑的平均原子濃度。【專利說明】
本專利技術總體上涉及用于處理半導體層的方法。確切地說，本專利技術涉及用于處理薄膜光伏裝置中所用的半導體層的方法。
技術介紹
薄膜光伏裝置通常包括安置在透明基片上的多個半導體層，其中第一半導體層用作窗口層，而第二半導體層用作吸收層。所述窗口層允許太陽輻射穿透到吸收層，其中光能轉換為可用的電能。在特定配置中，薄層光伏裝置可以進一步包括安置在窗口層與吸收層之間的額外半導體層，此半導體層可以用作本征層。基于碲化鎘/硫化鎘(CdTe/CdS)異質結的光伏裝置就是一種此類薄膜太陽能電池的實例，其中基于碲化鎘(CdTe)的半導體層可以用作本征層或吸收層。但是，基于CdTe的光伏裝置通常呈現出相對較低的能量變換效率，原因可能在于相對于材料的帶隙而言，開路電壓(V。。)相對較低，而它的原因部分在于CdTe中有效的載流子濃度較低且少數載流子的壽命較短。CdTe的有效載流子濃度可以通過摻雜P型摻雜劑而提聞。要提高CdTe太陽能電池的裝置效率，還需要解決的進一步問題包括:CdTe的功函數較高，并且CdTe與基于金屬的背接觸層之間界面處的背接觸電阻較高。背接觸電阻可以通過增加背部界面上的載流子濃度來提高。例如，對于P型CdTe材料而言，即增加載流子濃度量以增加CdTe材料中的P型載流子量，從而在CdTe層的背部形成“歐姆接觸層”，該層與背接觸層接觸。用于形成歐姆層或用于摻雜吸收層的典型方法包括蝕刻CdTe層，以及將銅集成到吸收層的線路處理的后端。但是，在使用典型的CdTe處理方法時，可能難以控制集成到基本部分和背部界面中的銅的量。此外，使用典型方法制造的光伏裝置在背部界面上可能包括高銅含量，而這可能對長期穩定性造成不利影響。此外，使用傳統蝕刻劑對CdTe層進行蝕刻可能導致CdTe材料與表面脫離，以及對晶粒邊界進行選擇性地蝕刻，導致缺陷數量增加。因此，需要對半導體層的處理方法做出改進。此外，還需要對包括半導體層的光伏裝置配置做出改進。
技術實現思路
本專利技術的實施例用于滿足這些和其他需求。一個實施例是一種，其中所述半導體材料包括硫族化物。所述方法包括使所述半導體材料的至少一部分與鈍化劑接觸。所述方法進一步包括通過將摻雜劑引入所述半導體材料中而在所述半導體層中形成第一區域；以及形成富含硫族元素的區域。所述方法進一步包括在所述半導體層中形成第二區域，所述第二區域包括摻雜劑，其中所述第二區域中摻雜劑的平均原子濃度大于所述第一區域中摻雜劑的平均原子濃度。根據該實施例，步驟(a)、(b)、(C)和(d)中的兩個或更多個步驟同時執行。根據該實施例，步驟(a)、(b)、(C)和(d)中的兩個或更多個步驟按順序執行。根據該實施例，步驟(b)包括使所述半導體材料的至少一部分與包括所述摻雜劑的金屬鹽接觸。根據該實施例，第一區域中的所述摻雜劑包括銅、銀、金或其組合。根據該實施例，步驟(a)和(b)同時執行。根據該實施例，步驟(a)在所述步驟(b)之后執行。根據該實施例，其進一步包括對所述半導體材料的至少一部分進行熱處理。根據該實施例，鈍化劑包括氯化鎘。根據該實施例，步驟(C)包括使所述半導體材料的至少一部分與化學試劑接觸。根據該實施例，化學試劑包括氧化劑、酸、金屬鹵化物，或者其組合。根據該實施例，化學試劑包括碘、硫酸、鹽酸、氯化錳、氯化鋅、氯化銨，或者其組八口 ο根據該實施例，步驟(C)包括在所述半導體層上沉積出富含硫族元素的區域。根據該實施例，步驟(C)包括形成富碲區域。根據該實施例，富碲區域中碲與鎘的原子比約比2大。根據該實施例，富碲區域中碲與鎘的原子比約比10大。根據該實施例，富含硫族元素的區域具有約10納米至約1000納米的厚度。根據該實施例，步驟(C)和⑷同時執行。根據該實施例，步驟(C)和⑷按順序執行。根據該實施例，步驟(b)、(C)和⑷同時執行。根據該實施例，第二區域中的所述摻雜劑包括銅、銀、金或其組合。根據該實施例，步驟(d)包括使所述半導體材料的至少一部分與所述摻雜劑的濃度小于IOppm左右的接觸混合物接觸。根據該實施例，步驟(d)包括使所述半導體材料的至少一部分與所述摻雜劑的濃度在約IOppb至約IOOOppb之間的接觸混合物接觸。根據該實施例，第二區域中的所述摻雜劑的平均原子濃度與所述第一區域中的所述摻雜劑的平均原子濃度之間的比率約比10大。根據該實施例，第二區域中的所述摻雜劑的平均原子濃度在約5xl018個原子/cm3以上。根據該實施例，半導體材料包括碲化鎘、碲化鎂、碲化汞、碲化鉛、碲化鋅、硒化鎘、硒化萊、硒化鉛、硒化鋅、硫化鎘、硫化萊、硫化鋅、硫化鉛、締化鎘鋅、硫締化鎘、締化鎘猛、碲化鎘鎂或其組合。一個實施例是一種，其中所述半導體材料包括硫族化物。所述方法包括使所述半導體材料的至少一部分與鈍化劑接觸。所述方法進一步包括通過將銅引入所述半導體材料中而在所述半導體層中形成第一區域；以及形成富含硫族元素的區域。所述方法進一步包括在所述半導體層中形成第二區域，所述第二區域包括銅，其中所述第二區域中銅的平均原子濃度大于所述第一區域中銅的平均原子濃度。根據該實施例，步驟(a)、(b)、(C)和(d)中的兩個或更多個步驟同時執行。根據該實施例，步驟(a)、(b)、(C)和(d)中的兩個或更多個步驟按順序執行。根據該實施例，步驟(a)在所述步驟(b)之后執行。根據該實施例，步驟(C)包括使所述半導體材料的至少一部分與化學試劑接觸，所述化學試劑包括氧化劑、酸、金屬齒化物或其組合。根據該實施例，化學試劑包括碘、硫酸、鹽酸、氯化錳、氯化鋅、氯化銨，或者其組口 ο根據該實施例，步驟(C)包括形成富碲區域。一個實施例是一種，其中所述半導體材料包括硫族化物。所述方法包括使所述半導體材料的至少一部分與鈍化劑接觸。所述方法進一步包括通過將摻雜劑引入半導體材料中在所述半導體層中形成第一區域。所述方法進一步包括通過使半導體材料的至少一部分與化學試劑接觸來形成富含硫族元素的區域，其中所述化學試劑包括碘。所述方法進一步包括在所述半導體層中形成第二區域，所述第二區域包括摻雜劑，其中所述第二區域中摻雜劑的平均原子濃度大于所述第一區域中摻雜劑的平均原子濃度。根據該實施例，步驟(a)、(b)、(C)和(d)中的兩個或更多個步驟同時執行。根據該實施例，步驟(a)、(b)、(C)和(d)中的兩個或更多個步驟按順序執行。根據該實施例，步驟(a)在所述步驟(b)之后執行。根據該實施例，第一區域中的所述摻雜劑包括銅、銀、金或其組合。根據該實施例，步驟(C)包括形成富碲區域。根據該實施例，第二區域中的所述摻雜劑包括銅、銀、金或其組合。一個實施例是一種，其中所述半導體材料包括硫族化物。所述方法包括使所述半導體材料的至少一部分與鈍化劑接觸。所述方法進一步包括通過將銅引入半導體材料中在所述半導體層中形成第一區域。所述方法進一步包本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于處理包括半導體材料的半導體層的方法，所述方法包括：（a）使所述半導體材料的至少一部分與鈍化劑接觸，其中所述半導體材料包括硫族化物；（b）通過將摻雜劑引入所述半導體材料中，在所述半導體層中形成第一區域；（c）形成富含硫族元素的區域；以及（d）在所述半導體層中形成第二區域，所述第二區域包括摻雜劑；其中所述第二區域中的所述摻雜劑的平均原子濃度大于所述第一區域中的所述摻雜劑的平均原子濃度。

【技術特征摘要】
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【專利技術屬性】
技術研發人員：DF富斯特，RA加伯，WK梅茨格爾，R舒巴，曹洪波，SD菲爾德曼皮博迪，LA克拉克，單英輝，
申請(專利權)人：通用電氣公司，
類型：發明
國別省市：美國;US