ITLU20010008A1 - Procedura per realizzare un contatto non rettificante su film cdte utilizzati per fabbricare celle solari a film sottili tipo cdte/cds. - Google Patents

Description

Procedura per realizzare un contatto non rettificante su film di CdTe utilizzati per fabbricare celle solari a film sottili tipo CdTe/CdS.

1) Introduzione

La cella solare a film sottili CdTe/CdS ha ottime possibilità di essere utilizzata per una produzione su larga scala. Un’efficienza di conversione di 16.4% è stata recentemente annunciata dal gruppo americano del NREL (National Renewable Energy Laboratory). Questo risultato verrà presentato alla conferenza europea sull’energia solare fotovoltaica che si terrà a Monaco di Baviera dal 22 al 26 Ottobre 2001.

Tuttavia questa efficienza così elevata è stata ottenuta facendo un contatto elettrico sul film di CdTe usando pasta di grafite contenente rame. E’ ben noto che il rame è un buon drogante di tipo p per il CdTe in quanto diffonde molto velocemente anche a basse temperature. A lungo andare il rame precipita ai bordi di grano del film policristallino di CdTe danneggiando irreversibilmente il dispositivo. Un nuovo tipo di contatto è stato recentemente sviluppato nel nostro laboratorio che ha mostrato un ottima stabilità nel tempo. Questo contatto consiste nell’uso di un composto, il tellururo di antimonio (Sb2Te3), che viene depositato mediante sputtering sulla superficie del film di CdTe ad una temperatura di substrato di 250-300°C. Il tellururo di antimonio è un semiconduttore di tipo p e presenta una resistività dell’ordine di 10<-4 >cm (1). Prima della deposizione del contatto è uso generale trattare la cella CdS/CdTe in aria a 400°C per 20 min in presenza di CdCl2 che viene normalmente depositato sulla superficie del CdTe.

Dopo questo trattamento, la superficie del CdTe deve essere pulita per rimuovere degli ossidi tipo CdO o CdTe03 che si possono formare durante la reazione del CdTe con il CdCl2. Questa pulizia viene fatta immergendo il CdTe per pochi secondi in una soluzione di bromo-metanolo o in una miscela di acido nitrico-acido fosforico. Durante l’etching si forma una superficie ricca in Te che si crede sia importante per fare un contatto non rettificante anche se viene usato un contatto quale il tellururo di antimonio. In questo brevetto viene descritto un nuovo processo in cui non solo viene evitato l’uso dell’etching, che è una grossa limitazione nei processi di produzione in linea, ma viene proposto un nuovo materiale in alternativa al tellururo di antimonio, che consiste nell’uso del tellururo di arsenico (As2Te3) anch’esso depositato per sputtering.

2) Descrizione del processo

La cella solare a film sottili CdTe/CdS consiste in una struttura formata da tre strati sottili depositati su vetro comune (fig. 1) in sequenza. Il primo strato è un ossido trasparente e conduttore (TCO) che normalmente viene depositato per sputtering. Il TCO serve anche da contatto elettrico inferiore. Il secondo strato consiste in un film sottile di CdS di circa 1000-1500 À che può essere depositato sia per sputtering che per close-spaced-sublimation (CSS). Infine il terzo strato consiste in un film di CdTe di 10μm di spessore che viene depositato per CSS. Il dispositivo viene poi completato facendo un contatto superiore sul CdTe. Tuttavia prima della deposizione del contatto, il CdTe deve essere trattato con CdCl2 per rimuovere la maggior parte dei difetti che si formano nel CdTe durante la sua deposizione. Per evitare l’uso dell’ etching del CdTe bisogna che non si formino ossidi superficiali sul film di CdTe durante il trattamento con CdCl2.

In questo caso il trattamento va fatto in un ambiente privo di ossigeno. La procedura che abbiamo seguito è la seguente. Si depositano, per evaporazione semplice, 1000-2000 À di CdCl2 sulla superficie del CdTe in una camera da vuoto mantenendo il substrato a temperatura ambiente. Vengono quindi introdotti 500 mbar di Ar nella camera e il substrato viene portato a 400°C dove viene tenuto per 20 min. Successivamente si porta il substrato a 350°C e viene rifatto il vuoto nella camera. A 350°C in vuoto il CdCl2 residuo rievapora lasciando pulita la superficie del film di CdTe. Senza fare alcun etching il CdTe viene ricoperto da alcune migliaia di angstrom di Sb2Te3 o As2Te3 che formano un contatto stabile non rettificante con il CdTe. Infine l’Sb2Te3 o l’As2Te3 viene coperto da poche migliaia di àngstrom di Mo per diminuire ulteriormente la resistenza di sheet. L’As2Te3 è un semiconduttore con energy gap piccola, di tipo p e presenta una esistività leggermente più alta rispetto a quella dell’Sb2Te3 cioè 10<- >cm, ma è ancora sufficientemente bassa per poter fare un buon contatto ohmico con il CdTe di tipo p. I risultati ottenuti utilizzando la procedura sopra descritta sono del tutto confrontabili con quelli ottenuti facendo il trattamento del CdTe con CdCl2 in aria con susseguente etching della superficie del CdTe

Claims (2)

1. Rivendicazioni 1) Contatto non rettificante realizzato mediante deposizione per sputtering, per evaporazione con cannone elettronico o per CSS di Sb2Te3 su una superficie di CdTe trattata con CdCl2 in Ar o in qualsiasi gas inerte e non sottoposta ad alcun tipo di etching.
2. 2) Contatto non rettificante realizzato mediante deposizione per sputtering, per evaporazione con cannone elettronico o per CSS di As2Te3 su una superficie di CdTe trattata con CdCl2 in Ar o in qualsiasi gas inerte e non sottoposta ad alcun tipo di etching.