(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023171911
(43)【公開日】2023-12-05
(54)【発明の名称】Ｖ族ドーピングを有する光起電デバイスの緩衝層
(51)【国際特許分類】
H01L 31/073 20120101AFI20231128BHJP
H01L 31/18 20060101ALI20231128BHJP
【ＦＩ】
H01L31/06 420
H01L31/04 440
【審査請求】有
【請求項の数】20
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023172249
(22)【出願日】2023-10-03
(62)【分割の表示】P 2021522517の分割
【原出願日】2019-10-23
(31)【優先権主張番号】62/834,017
(32)【優先日】2019-04-15
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】62/749,934
(32)【優先日】2018-10-24
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】62/833,312
(32)【優先日】2019-04-12
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】62/866,665
(32)【優先日】2019-06-26
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(71)【出願人】
【識別番号】510328032
【氏名又は名称】ファースト・ソーラー・インコーポレーテッド
(74)【代理人】
【識別番号】100118902
【弁理士】
【氏名又は名称】山本 修
(74)【代理人】
【識別番号】100106208
【弁理士】
【氏名又は名称】宮前 徹
(74)【代理人】
【識別番号】100196508
【弁理士】
【氏名又は名称】松尾 淳一
(74)【代理人】
【識別番号】100104374
【弁理士】
【氏名又は名称】野矢 宏彰
(72)【発明者】
【氏名】チェン，レ
(72)【発明者】
【氏名】グローバー，サチット
(72)【発明者】
【氏名】ケファート，ジェイソン
(72)【発明者】
【氏名】クニアジャンスキ，セルゲイ
(72)【発明者】
【氏名】リー，チュンホ
(72)【発明者】
【氏名】リー，シヤオピーン
(72)【発明者】
【氏名】リヤオ，フオン
(72)【発明者】
【氏名】ル，ディーンユアン
(72)【発明者】
【氏名】マリック，ラジニ
(72)【発明者】
【氏名】ワーン，ウエンミーン
(72)【発明者】
【氏名】シオーン，ガーン
(72)【発明者】
【氏名】ジャーン，ウエイ
(57)【要約】 （修正有）
【課題】Ｖ族ｐ型ドーパントでドープされた吸収層と共に使用するための代替の緩衝層が必要とされている。
【解決手段】光起電デバイス１００は、光起電デバイス１００により発生した電荷担体を輸送するための電気接点をもたらすように構成された透明導電性酸化物（ＴＣＯ）層１４０を含む。ＴＣＯ層１４０は、光起電デバイス１００のエネルギー側１０２に実質的に面する第１の表面１４２と、光起電デバイス１００の反対側１０４に実質的に面する第２の表面１４４とを有し得る。ＴＣＯ層１４０は、緩衝層１３０に隣接して設けられ得る。光起電デバイス１００は、ＴＣＯ層１４０といずれかの隣接する半導体層との間に低導電層を設けるように構成された緩衝層１５０を含むことができる。
【選択図】図１
【解決手段】光起電デバイス１００は、光起電デバイス１００により発生した電荷担体を輸送するための電気接点をもたらすように構成された透明導電性酸化物（ＴＣＯ）層１４０を含む。ＴＣＯ層１４０は、光起電デバイス１００のエネルギー側１０２に実質的に面する第１の表面１４２と、光起電デバイス１００の反対側１０４に実質的に面する第２の表面１４４とを有し得る。ＴＣＯ層１４０は、緩衝層１３０に隣接して設けられ得る。光起電デバイス１００は、ＴＣＯ層１４０といずれかの隣接する半導体層との間に低導電層を設けるように構成された緩衝層１５０を含むことができる。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
部分的に形成された光起電デバイスをアニールする方法であって、前記部分的に形成された光起電デバイスが、緩衝層上に配置された吸収層を含み、前記吸収層が、カドミウム及びテルルを含み、前記緩衝層がＭｎＯｘ層を含み、前記方法が、
前記吸収層を、塩化カドミウムを含むアニーリング化合物と接触させるステップと、
前記吸収層を、前記吸収層の再結晶を促進するのに十分な時間及び温度で加熱するステップと、
Ｖ族ドーパントを、前記吸収層を通して前記緩衝層中に拡散させるステップと
を含み、
前記ＭｎＯｘ層が少なくとも０．０５μｇ／ｃｍ２で１５μｇ／ｃｍ２以下のＭｎ量を有する、
方法。
前記吸収層を、塩化カドミウムを含むアニーリング化合物と接触させるステップと、
前記吸収層を、前記吸収層の再結晶を促進するのに十分な時間及び温度で加熱するステップと、
Ｖ族ドーパントを、前記吸収層を通して前記緩衝層中に拡散させるステップと
を含み、
前記ＭｎＯｘ層が少なくとも０．０５μｇ／ｃｍ２で１５μｇ／ｃｍ２以下のＭｎ量を有する、
方法。
【請求項2】
前記ＭｎＯｘ層の酸化状態を変化させるステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項3】
前記ＭｎＯｘ層が、前記吸収層の前記第１の表面に隣接する、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項4】
前記ＭｎＯｘ層が、１ｎｍから３ｎｍの間の厚さを有する、請求項１～３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項5】
前記吸収層中の前記Ｖ族ドーパントのピーク濃度が、少なくとも原子１×１０１６個／ｃｍ３である、請求項１～４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項6】
前記緩衝層が、第１の表面と、前記吸収層に隣接する第２の表面とを有し、
前記緩衝層が、前記緩衝層の前記第１の表面に配置された基層と、前記緩衝層の前記第２の表面に配置された界面層とを含み、
前記緩衝層の前記基層が酸化スズを含み、
前記緩衝層の前記界面層が、前記緩衝層の前記基層とは異なる材料で構成されている、
請求項１～５のいずれか一項に記載の方法。
前記緩衝層が、前記緩衝層の前記第１の表面に配置された基層と、前記緩衝層の前記第２の表面に配置された界面層とを含み、
前記緩衝層の前記基層が酸化スズを含み、
前記緩衝層の前記界面層が、前記緩衝層の前記基層とは異なる材料で構成されている、
請求項１～５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項7】
前記緩衝層の前記界面層が酸化マグネシウム、二酸化ケイ素または酸化亜鉛マグネシウムの少なくとも１つを含む、請求項６に記載の方法。
【請求項8】
前記緩衝層の前記界面層が前記ＭｎＯｘ層である、請求項６に記載の方法。
【請求項9】
前記緩衝層の前記界面層が窒化ケイ素を含む、請求項６に記載の方法。
【請求項10】
前記緩衝層の前記基層が、前記緩衝層の前記界面層より厚い、請求項６に記載の方法。
【請求項11】
前記緩衝層の前記基層と前記緩衝層の前記界面層との間に配置された中間層を含み、
前記緩衝層の前記中間層が、前記緩衝層の前記基層及び前記緩衝層の前記界面層とは異なる材料で構成されている、
請求項６～１０のいずれか一項に記載の方法。
前記緩衝層の前記中間層が、前記緩衝層の前記基層及び前記緩衝層の前記界面層とは異なる材料で構成されている、
請求項６～１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項12】
前記緩衝層の前記基層が、前記緩衝層の前記中間層より厚い、請求項１１に記載の方法。
【請求項13】
前記緩衝層の前記中間層が酸化亜鉛マグネシウムを含む、請求項１１又は１２に記載の方法。
【請求項14】
前記ＭｎＯｘ層が、前記吸収層の前記第１の表面から２００ｎｍ以内にある、請求項１～１３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項15】
前記ＭｎＯｘ層が不連続である、請求項１～１４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項16】
前記ＭｎＯｘ層がＭｎＯ２を含む、請求項１～１５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項17】
前記ＭｎＯｘ層がＭｎ２Ｏ３を含む、請求項１～１５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項18】
前記ＭｎＯｘ層がＭｎ３Ｏ４を含む、請求項１～１５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項19】
前記ＭｎＯｘ層のｘが１以上かつ２以下である、請求項１～１５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項20】
前記ＭｎＯｘ層がＶ族ドーパントを含む、請求項１～１９のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
[0001]本明細書は一般に、Ｖ族ドーパントに適合する緩衝層を有する光起電デバイス、より具体的には、Ｖ族ドーパントがｐ型ドープされた吸収層に隣接する、Ｖ族ドーパントに適合する緩衝層を有する光起電デバイスに関する。
【背景技術】
【0002】
[0002]光起電デバイスは、光起電力効果を示す半導体材料を使用して光を直流電流に変換することにより電力を発生する。特定の種類の半導体材料は、製造が困難なことがある。例えば、半導体材料に隣接して設けられる薄膜層は、光起電デバイスの動作不能又は不安定性を招く場合がある。ｐ型半導体材料用のドーパントとしてＶ族元素を使用することは特に困難な場合がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
[0003]したがって、Ｖ族ｐ型ドーパントでドープされた吸収層と共に使用するための代替の緩衝層が必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【0004】
[0004]本明細書で提供される実施形態は、Ｖ族ドーパントに適合する緩衝層を有する光起電デバイスに関する。本明細書に記載の実施形態により提供されるこれらの特徴及び追加の特徴は、図面と併せて、以下の詳細な説明を考慮してより完全に理解されるであろう。
【0005】
[0005]図面中に記載される実施形態は、本質的に説明及び例示であり、特許請求の範囲により規定される主題を限定することを意図しない。例示的な実施形態の以下の詳細な説明は、該当する構造が該当する参照番号で示される以下の図面と併せて読めば理解することができる。
【図面の簡単な説明】
【0006】
【図1】[0006]本明細書に示され、記載される１つ以上の実施形態による光起電デバイスの横断面図を概略的に示す。
【図2】[0007]本明細書に示され、記載される１つ以上の実施形態による基板を概略的に示す。
【図3】[0008]本明細書に示され、記載される１つ以上の実施形態による緩衝層を概略的に示す。
【図4】[0009]本明細書に示され、記載される１つ以上の実施形態による緩衝層を概略的に示す。
【図5】[0010]本明細書に示され、記載される１つ以上の実施形態による積層をアニールするためのプロセスを概略的に示す。
【図6】[0011]本明細書に示され、記載される１つ以上の実施形態による正規化フォトルミネセンススペクトルをグラフに示す。
【発明を実施するための形態】
【0007】
[0012]Ｖ族ドーパントに適合する緩衝層を有する光起電デバイスの実施形態が提供される。光起電デバイスと、光起電デバイスを形成する方法との様々な実施形態を、本明細書中でより詳細に説明する。
【0008】
[0013]ここで図１を参照して、光起電デバイス１００の実施形態を概略的に示す。光起電デバイス１００は、受光して、光を電気信号に変換するように構成されてもよく、例えば、光子が光から吸収され、光起電力効果を介して電気信号に変換され得る。これに応じて、光起電デバイス１００は、例えば太陽等の光源に曝露されるように構成されたエネルギー側１０２を画定できる。光起電デバイス１００は、例えば複数の材料層等によりエネルギー側１０２から相殺される反対側１０４も画定できる。用語「光」は、様々な波長の電磁スペクトル、例えば、これらに限定されないが紫外線（ＵＶ）、赤外線（ＩＲ）、及び可視部の波長の電磁スペクトル等を指すことができることに留意されたい。「太陽光」は、本明細書中で使用される場合、太陽から放出される光を指す。光起電デバイス１００は、エネルギー側１０２と反対側１０４との間に配置される複数の層を含んでもよい。本明細書で使用される場合、用語「層」は、表面上に設けられた材料の厚みを指す。各層は、表面全て（すなわち、連続層）又はいずれかの一部分（すなわち、不連続層）を包含し得る。例えば、連続層は実質的に不断であってよく、不連続層は、異なる材料が占める層を通して形成される１つ以上の空隙を有し得る。
【0009】
[0014]図１及び図２をまとめて参照して、光起電デバイス１００の層は、光起電デバイス１００中への光の透過を促進するように構成された基板１１０を含むことができる。基板１１０は、光起電デバイス１００のエネルギー側１０２に配置され得る。基板１１０は、光起電デバイス１００のエネルギー側１０２に実質的に面する第１の表面１１２と、光起電デバイス１００の反対側１０４に実質的に面する第２の表面１１４とを有することができる。基板１１０の第１の表面１１２と第２の表面１１４との間に１つ以上の材料の層を配置してもよい。
【0010】
[0015]基板１１０は、光起電デバイス１００のエネルギー側１０２に実質的に面する第１の表面１２２と、光起電デバイス１００の反対側１０４に実質的に面する第２の表面１２４とを有する透明層１２０を含んでもよい。幾つかの実施形態において、透明層１２０の第２の表面１２４は、基板１１０の第２の表面１１４を形成することができる。透明層１２０は、実質的に透明な材料、例えばガラス等から形成することができる。好適なガラスとしては、ソーダ石灰ガラス又は鉄分を減らしたいずれかのガラスを挙げることができる。透明層１２０は、いずれかの好適な透過率（幾つかの実施形態では約２５０ｎｍ～約１３００ｎｍ、又は他の実施形態では約２５０ｎｍ～約９５０ｎｍを含む）を有していてよい。透明層１２０は、例えば、一実施形態では約５０％超、別の実施形態では約６０％超、更に別の実施形態では約７０％超、更なる実施形態では約８０％超、又はこれとは別の更なる実施形態では約８５％超を含めたいずれかの好適な透過率も有し得る。一実施形態において、透明層１２０は、約９０％以上の透過率を有するガラスから形成することができる。任意に、基板１１０は、透明層１２０の第１の表面１２２に適用されるコーティング１２６を含んでもよい。コーティング１２６は、光と相互作用するように又は基板１１０の耐久性を改善するように構成され得、例えば、これらに限定されないが、反射防止コーティング、防汚コーティング、又はこれらの組合せを挙げることができる。
【0011】
[0016]再度、図１を参照して、光起電デバイス１００は、劣化又は層間剥離を招き得る基板１１０からの汚染物質（例えば、ナトリウム）の拡散を軽減するように構成された緩衝層１３０を含んでもよい。緩衝層１３０は、光起電デバイス１００のエネルギー側１０２に実質的に面する第１の表面１３２と、光起電デバイス１００の反対側１０４に実質的に面する第２の表面１３４とを有してもよい。幾つかの実施形態において、緩衝層１３０は、基板１１０に隣接して設けられ得る。例えば、緩衝層１３０の第１の表面１３２は、基板１１０の第２の表面１１４上に設けることができる。語句「に隣接する」は、本明細書中で使用される場合、少なくとも一部の層の間に２つの層が隣接して配置され、介入する材料が一切ないことを意味する。
【0012】
[0017]一般に、緩衝層１３０は、実質的に透明で、熱的に安定性であり、ピンホールの数が減少され、高いナトリウム阻止能力を有し、良好な接着特性を有し得る。或いは又は加えて、緩衝層１３０は、光に色抑制を適用するように構成され得る。緩衝層１３０は、これらに限定されないが、酸化スズ、二酸化ケイ素、アルミニウムをドープした酸化ケイ素、酸化ケイ素、窒化ケイ素、又は酸化アルミニウムを含めた好適な材料の１つ以上の層を含んでもよい。緩衝層１３０は、第１の表面１３２及び第２の表面１３４によって境界されるいずれかの好適な厚さを有することができ、例えば、一実施形態では約１００Å超、別の実施形態では約１５０Å超、又は更なる実施形態では約２００Å未満である。
【0013】
[0018]更に図２を参照して、光起電デバイス１００は、光起電デバイス１００により発生した電荷担体を輸送するための電気接点をもたらすように構成された透明導電性酸化物（ＴＣＯ）層１４０を含んでもよい。ＴＣＯ層１４０は、光起電デバイス１００のエネルギー側１０２に実質的に面する第１の表面１４２と、光起電デバイス１００の反対側１０４に実質的に面する第２の表面１４４とを有し得る。幾つかの実施形態において、ＴＣＯ層１４０は、緩衝層１３０に隣接して設けられ得る。例えば、ＴＣＯ層１４０の第１の表面１４２は、緩衝層１３０の第２の表面１３４上に設けられ得る。一般に、ＴＣＯ層１４０は、実質的に透明で、広域バンドギャップを有するｎ型半導体材料の１つ以上の層から形成することができる。特に、広域バンドギャップは、光の光子エネルギーと比較して大きなエネルギー値を有し得、望ましくない吸光度を低減することができる。ＴＣＯ層１４０は、これらに限定されないが、酸化スズ、フッ素をドープした酸化スズ（例えば、Ｆ：ＳｎＯ、Ｆ：ＳｎＯ２、又はＦ：ＳｎＯｘ）、インジウムスズ酸化物、又はスズ酸カドミウムを含めた好適な材料の１つ以上の層を含み得る。
【0014】
[0019]光起電デバイス１００は、ＴＣＯ層１４０といずれかの隣接する半導体層との間に低導電層を設けるように構成された緩衝層１５０を含むことができる。緩衝層１５０は、光起電デバイス１００のエネルギー側１０２に実質的に面する第１の表面１５２と、光起電デバイス１００の反対側１０４に実質的に面する第２の表面１５４とを有することができる。幾つかの実施形態において、緩衝層１５０は、ＴＣＯ層１４０に隣接して設けられ得る。例えば、緩衝層１５０の第１の表面１５２は、ＴＣＯ層１４０の第２の表面１４４上に設けられ得る。緩衝層１４０は、ＴＣＯ層１４０より高い抵抗率を有する材料を含んでもよい（これらに限定されないが、高純度酸化スズ（ＳｎＯ、ＳｎＯ２又はＳｎＯｘ）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、酸化亜鉛マグネシウム（例えば、Ｚｎ１－ｘＭｇｘＯ）、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、酸化マンガン（ＭｎＯｘ）、窒化ケイ素（ＳｉＮｘ）又はこれらのいずれかの組合せを含む）。本明細書中で使用される場合、酸化マンガン（ＭｎＯｘ）は、マンガンが好適ないずれかの酸化状態で存在するマンガン及び酸素の化合物を含む。幾つかの実施形態において、ＭｎＯｘのｘは約１又はそれ以上であってもよく、例えば、これらに限定されないが、約１以上、約２以下であってもよい。これに応じて、例示的なＭｎＯｘ化合物としては、これらに限定されないが、ＭｎＯ（ｘ＝１に相当）、ＭｎＯ２（ｘ＝２に相当）、Ｍｎ２Ｏ３（ｘ＝１．５に相当）、又はＭｎ３Ｏ４（ｘ＝１．３に相当）が挙げられる。例示的なＭｎＯｘ化合物は、単相として又は多相の混合物として存在することができ、それぞれ、幾つかのＭｎ及びＯの非晶質成分を含んでいても含んでいなくてもよい。
【0015】
[0020]幾つかの実施形態において、緩衝層１４０の材料は、隣接の半導体層（例えば、吸収体）のバンドギャップと実質的に整合するように構成され得る。緩衝層１５０は、第１の表面１５２と第２の表面１５４との間に厚さ１５６を有していてもよい。厚さ１５６は、いずれかの好適な距離、例えば、一実施形態では約０．５ナノメートル（ｎｍ）超、別の実施形態では約１ｎｍから約２００ｎｍの間、別の実施形態では約１ｎｍから約１００ｎｍの間、又は更なる実施形態では１ｎｍから約１０ｎｍの間、又はそれ以外の更なる実施形態では約１ｎｍから約３ｎｍの間に及び得る。幾つかの実施形態において、緩衝層１５０又はその複数の層は不連続であってもよい。例えば、緩衝層１５０は、実質的に不連続のＭｎＯｘの層を含んでもよい。ＭｎＯｘの層が不連続な場合、ＭｎＯｘの層は、誘導結合プラズマ発光分光法（ＩＣＰ－ＯＥＳ）を用いて特性決定することができる。特に、ＭｎＯｘの層は、少なくとも約０．０５μｇ／ｃｍ２、例えば、一実施形態では約０．０５μｇ／ｃｍ２以上かつ約１５μｇ／ｃｍ２以下、別の実施形態では約０．１μｇ／ｃｍ２以上かつ約１２μｇ／ｃｍ２以下、又は更なる実施形態では約０．２μｇ／ｃｍ２以上かつ約６μｇ／ｃｍ２以下等のＭｎ量を有していてもよい。
【0016】
[0021]図１及び図３をまとめて参照して、緩衝層１５０は複数の層２００を含み得る。特に、緩衝層１５０の複数の層２００は、緩衝層１５０の第１の表面１５２に配置される基層２１０を含むことができる。これに応じて、基層２１０は、ＴＣＯ層１４０に隣接して設けられ得る。幾つかの実施形態において、緩衝層１５０の第１の表面１５２は、基層２１０の表面であってもよい。基層２１０は、光起電デバイス１００の反対側１０４に実質的に面する第２の表面２１４を有していてもよい。基層２１０は、第１の表面１５２と第２の表面２１４との間に厚さ２１６を有していてもよい。幾つかの実施形態において、基層２１０の厚さ２１６は、緩衝層１５０の厚さ１５６の大部分にわたってもよい。
【0017】
[0022]緩衝層１５０の複数の層２００は、緩衝層１５０の第２の表面１５４に配置される界面層２２０を含んでもよい。一般に、界面層２２０は、基層２１０より光起電デバイスのエネルギー側１０２から離れた位置にあってもよい。界面層２２０は、光起電デバイス１００のエネルギー側１０２に実質的に面する第１の表面２２４を有していてもよい。幾つかの実施形態において、緩衝層１５０の第２の表面１５４は、界面層２２０の表面であってもよい。界面層２２０は、第１の表面２２２と第２の表面１５４との間に厚さ２２６を有していてもよい。幾つかの実施形態において、界面層２２０の厚さ２２６は、基層２１０の厚さ２１６より薄くてもよい。
【0018】
[0023]本明細書で提供される実施形態によれば、基層２１０及び界面層２２０は、異なる材料で構成されていてもよい。例えば、幾つかの実施形態において、基層２１０は酸化スズ（ＳｎＯ、ＳｎＯ２、又はＳｎＯｘ）を含んでもよく、界面層２２０は、酸化マグネシウム（ＭｇＯ、酸化亜鉛マグネシウム（例えば、Ｚｎ１－ｘＭｇｘＯ）、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、酸化マンガン（ＭｎＯｘ）、及び窒化ケイ素（ＳｉＮｘ）のうちの１つを含んでもよい。
【0019】
[0024]図１及び図４をまとめて参照して、緩衝層１５０の複数の層２００は、基層２１０と界面層２２０との間に配置された１つ以上の中間層２３０を含んでもよい。１つ以上の中間層２３０は、光起電デバイス１００のエネルギー側１０２に実質的に面する第１の表面２３２と、光起電デバイス１００の反対側１０４に実質的に面する第２の表面２３４とを有していてもよい。１つ以上の中間層２３０は、基層２１０及び界面層２２０に隣接して設けられ得る。これに応じて、１つ以上の中間層２３０の第１の表面２３２は、基層２１０の第２の表面２１４上に設けられ得、１つ以上の中間層２３０の第２の表面２３４は、界面層２１０の第１の表面２２４上に設けられ得る。１つ以上の中間層２３０は、第１の表面２３２と第２の表面２３４との間に厚さ２３６を有していてもよい。幾つかの実施形態において、１つ以上の中間層２３０の厚さ２３６は、基層２１０の厚さ２１６より薄くてもよい。
【0020】
[0025]本開示の実施形態によれば、１つ以上の中間層２３０は、基層２１０及び界面層２２０とは異なる材料で構成されていてもよい。例えば、幾つかの実施形態では、１つ以上の中間層２３０は、酸化亜鉛マグネシウム（例えば、Ｚｎ１－ｘＭｇｘＯ）を含んでもよい。
【0021】
[0026]再度、図１を参照して、光起電デバイス１００は、別の層と連携して光起電デバイス１００中にｐ－ｎ接合を形成するように構成された吸収層１６０を含んでもよい。これに応じて、光の吸収光子は、電子正孔対を自由にし、キャリア流を発生することができ、これにより電力を得ることができる。吸収層１６０は、光起電デバイス１００のエネルギー側１０２に実質的に面する第１の表面１６２と、光起電デバイス１００の反対側１０４に実質的に面する第２の表面１６４とを有し得る。吸収層１６０の厚さは、第１の表面１６２と第２の表面１６４との間で画定され得る。吸収層１６０の厚さは、約０．５μｍから約１０μｍの間、例えば、一実施形態では約１μｍから約７μｍの間、又は別の実施形態では約１．５μｍから約４μｍの間等であってもよい。
【0022】
[0027]本明細書に記載の実施形態によれば、吸収層１６０は、過剰の正電荷担体、すなわち正孔又は受容体を有するｐ型半導体材料から形成され得る。吸収層１６０は、ＩＩ～ＶＩ族半導体等のいずれかの好適なｐ型半導体材料を含むことができる。具体例としては、これらに限定されないが、カドミウム、テルル、セレン、又はこれらのいずれかの組合せを含む半導体材料が挙げられる。好適な例としては、これらに限定されないが、カドミウム、セレン及びテルルの三元物質（例えば、ＣｄＳｅｘＴｅ１－ｘ）、又はカドミウム、セレン、テルル、及び１つ以上の追加の元素を含む化合物が挙げられる。
【0023】
[0028]吸収層１６０がテルル及びカドミウムを含む実施形態において、テルルの原子パーセントは、約２５原子パーセント以上かつ約５０原子パーセント以下、例えば、一実施形態では約３０原子パーセント超かつ約５０原子パーセント未満、更なる実施形態では約４０原子パーセント超かつ約５０原子パーセント未満、又は更に別の実施形態では約４７原子パーセント超かつ約５０原子パーセント未満等であってもよい。或いは又は加えて、吸収層１６０中のテルルの原子パーセントは、約４５原子パーセント超、例えば、一実施形態では約４９％超等であってもよい。本明細書に記載の原子パーセントは、吸収層１６０全体を表し、吸収層１６０中の特定の位置の材料の原子パーセントは、吸収層１６０の全体組成と比較した厚さに応じて変化し得ることに留意されたい。
【0024】
[0029]吸収層１６０がセレン及びテルルを含む実施形態において、吸収層１６０中のセレンの原子パーセントは、約０原子パーセント超かつ約２５原子パーセント以下、例えば一実施形態では約１原子パーセント超かつ約２０原子パーセント未満、別の実施形態では約１原子パーセント超かつ約１５原子パーセント未満、又は更なる実施形態では約１原子パーセント超かつ約８原子パーセント未満等であってもよい。テルル、セレン、又は両方の濃度は、吸収層１６０の厚さによって変化し得ることに留意されたい。例えば、吸収層１６０は、モル分率ｘのセレン及びモル分率１－ｘのテルルを含む化合物（ＳｅｘＴｅ１－ｘ）を含む場合、ｘは、吸収層１６０中で、吸収層１６０の第１の表面１６２からの距離によって変化し得る。
【0025】
[0030]更に図１を参照して、吸収層１６０は、電荷担体の濃度を操作するように構成されたドーパントでドープされていてもよい。幾つかの実施形態において、吸収層１６０は、Ｉ族又はＶ族ドーパント、例えば、銅、ヒ素、リン、アンチモン、又はこれらの組合せ等がドープされていてもよい。吸収層１６０中のドーパントの総密度は制御可能である。幾つかの実施形態において、吸収層１６０は、少なくとも原子約１×１０１６個／ｃｍ３、例えば、一実施形態では少なくとも原子約５×１０１６個／ｃｍ３、別の実施形態では原子約９×１０１６個／ｃｍ３から原子約７×１０１８個／ｃｍ３の間、又は更なる実施形態では原子約１×１０１７個／ｃｍ３から原子約４×１０１８個／ｃｍ３の間等の単一のＶ族ドーパントの平均濃度を有し得る。或いは又は加えて、幾つかの実施形態では、吸収層１６０中のＶ族ドーパントのピーク濃度は、少なくとも原子約１×１０１６個／ｃｍ３であってもよい。或いは又は加えて、ドーパントの量は、吸収層１６０の第１の表面１６２からの距離によって変化し得る。
【0026】
[0031]本明細書で提供される実施形態によれば、過剰の負電荷担体、すなわち電子又は供与体を有する光起電デバイス１００の一部分の十分近くに吸収層１６０を設けることによってｐ－ｎ接合が形成され得る。幾つかの実施形態において、吸収層１６０は、ｎ型半導体材料に隣接して設けることができる。或いは、１つ以上の介在層を、吸収層１６０とｎ型半導体材料との間に設けることができる。幾つかの実施形態では、吸収層１６０は、緩衝層１５０に隣接して設けられ得る。例えば、吸収層１６０の第１の表面１６２は、緩衝層１５０の第２の表面１５４上に設けられ得る。
【0027】
[0032]光起電デバイス１００は、ドーパントの不要な変更を軽減し、吸収層１６０に電気接点をもたらすように構成されたバック接点層１８０を含むことができる。バック接点層１８０は、光起電デバイス１００のエネルギー側１０２に実質的に面する第１の表面１８２と、光起電デバイス１００の反対側１０４に実質的に面する第２の表面１８４とを有し得る。バック接点層１８０の厚さは、第１の表面１８２と第２の表面１８４との間で画定され得る。バック接点層１８０の厚さは、約５ｎｍから約２００ｎｍの間、例えば、一実施形態では約１０ｎｍから約５０ｎｍの間等であってもよい。
【0028】
[0033]幾つかの実施形態において、バック接点層１８０は、吸収層１６０に隣接して設けられ得る。例えば、バック接点層１８０の第１の表面１８２は、吸収層１６０の第２の表面１６４上に設けられ得る。幾つかの実施形態では、バック接点層１８０は、Ｉ、ＩＩ、ＶＩ族の材料の二元又は三元の組合せ、例えば、様々な組成中の亜鉛、銅、カドミウム及びテルルを含有する１つ以上の層を含むことができる。更なる例示的な材料としては、これらに限定されないが、テルル化銅がドープされたテルル化亜鉛、又はテルル化銅と合金されたテルル化亜鉛が挙げられる。
【0029】
[0034]光起電デバイス１００は、吸収層１６０との電気接点をもたらすように構成された導電層１９０を含むことができる。導電層１９０は、光起電デバイス１００のエネルギー側１０２に実質的に面する第１の表面１９２と、光起電デバイス１００の反対側１０４に実質的に面する第２の表面１９４とを有し得る。幾つかの実施形態では、導電層１９０は、バック接点層１８０に隣接して設けられ得る。例えば、導電層１９０の第１の表面１９２は、バック接点層１８０の第２の表面１８４上に設けられ得る。導電層１９０は、いずれかの好適な導電性材料、例えば、窒素含有金属、銀、ニッケル、銅、アルミニウム、チタン、パラジウム、クロム、モリブデン、金等の１つ以上の層を含んでもよい。窒素含有金属層の好適な例としては、窒化アルミニウム、窒化ニッケル、窒化チタン、窒化タングステン、窒化セレン、窒化タンタル、又は窒化バナジウムを挙げることができる。
【0030】
[0035]光起電デバイス１００は、基板１１０と連携して、光起電デバイス１００の筐体を形成するように構成された背部サポート１９６を含むことができる。背部サポート１９６は、光起電デバイス１００の反対側１０２に配置され得る。例えば、背部サポート１９６は、導電層１９０に隣接して形成され得る。背部サポート１９６は、例えば、ガラス（例えば、ソーダ石灰ガラス）等のいずれかの好適な材料を含むことができる。
【0031】
[0036]図１及び図５をまとめて参照して、光起電デバイス１００の製造は、一般に、これらに限定されないが、スパッタリング、スプレー、蒸着、分子線蒸着、熱分解、近接昇華法（ＣＳＳ）、パルスレーザー蒸着（ＰＬＤ）、化学蒸着（ＣＶＤ）、電気化学堆積（ＥＣＤ）、原子層蒸着（ＡＬＤ）、又は蒸気輸送蒸着（ＶＴＤ）を含めた１つ以上の薄膜蒸着法によって層の「堆積」中の機能層前駆体を連続的に配置することを含む。幾つかの実施形態において、部分的に形成された光起電デバイス２４０をアニーリング工程にかけて吸収層１６０の機能を改善することができる。例えば、部分的に形成された光起電デバイス２４０は、積層２０４に隣接する吸収層１６０を含んでもよい。積層２０４は、吸収層１６０とエネルギー側１０２との間に配置される光起電デバイス１００の層を１つ以上含むことができる。
【0032】
[0037]部分的に形成された光起電デバイス２４０は、還元された周囲環境２４６、すなわち、５００ｐｐｍ（parts per million＝百万分の一）未満の酸素を有する環境をもた
らす処理室２４４中でアニールすることができる。アニーリング工程の間、吸収層１６０は、塩化カドミウム（ＣｄＣｌ２）を含むアニーリング化合物２４８と接触され得る。一般に、アニーリング工程は、吸収層１６０（例えば、多結晶半導体材料）を、吸収層１６０の再結晶を促進するのに十分な時間及び温度で加熱することを含む。加えて、加熱、還元周囲環境２４６及びアニーリング化合物２４８が共働して、吸収層１６０中の粒成長及びＶ族ドーパント、例えば、窒素（Ｎ）、リン（Ｐ）、ヒ素（Ａｓ）、アンチモン（Ｓｂ）、ビスマス（Ｂｉ）、又はこれらの組合せ等の活性化を促進することができる。幾つかの実施形態において、緩衝層１５０中の化合物（例えば、ＭｎＯｘ）の酸化状態は、アニーリング工程中に変化できる。特に、アニーリング前、ＭｎＯｘは、例えばＭｎＯ２（ｘ＝２に相当）、Ｍｎ３Ｏ４（ｘ＝１．３に相当）又はこれらの組合せとして存在することができる。或いは又は加えて、アニーリング前、ＭｎＯｘは、Ｍｎ及びＯの非晶質成分を含み得る。アニーリング後、少なくとも一部のＭｎＯｘは酸化状態を変化でき、それは異なるＭｎＯｘ化合物の存在により証明することができる。
らす処理室２４４中でアニールすることができる。アニーリング工程の間、吸収層１６０は、塩化カドミウム（ＣｄＣｌ２）を含むアニーリング化合物２４８と接触され得る。一般に、アニーリング工程は、吸収層１６０（例えば、多結晶半導体材料）を、吸収層１６０の再結晶を促進するのに十分な時間及び温度で加熱することを含む。加えて、加熱、還元周囲環境２４６及びアニーリング化合物２４８が共働して、吸収層１６０中の粒成長及びＶ族ドーパント、例えば、窒素（Ｎ）、リン（Ｐ）、ヒ素（Ａｓ）、アンチモン（Ｓｂ）、ビスマス（Ｂｉ）、又はこれらの組合せ等の活性化を促進することができる。幾つかの実施形態において、緩衝層１５０中の化合物（例えば、ＭｎＯｘ）の酸化状態は、アニーリング工程中に変化できる。特に、アニーリング前、ＭｎＯｘは、例えばＭｎＯ２（ｘ＝２に相当）、Ｍｎ３Ｏ４（ｘ＝１．３に相当）又はこれらの組合せとして存在することができる。或いは又は加えて、アニーリング前、ＭｎＯｘは、Ｍｎ及びＯの非晶質成分を含み得る。アニーリング後、少なくとも一部のＭｎＯｘは酸化状態を変化でき、それは異なるＭｎＯｘ化合物の存在により証明することができる。
【0033】
[0038]ある場合には、緩衝層１５０はまた、Ｖ族ドーパントでドープされていてもよい。例えば、Ｖ族ドーパントは緩衝層１５０中に拡散され得る。これに応じて、幾つかの実施形態では、緩衝層１５０中のＶ族ドーパントのピーク濃度は、少なくとも原子約１×１０１６個／ｃｍ３であってもよい。したがって、ＭｎＯｘ層はＶ族ドーパントを含み得る。代替の実施形態では、緩衝層１５０の層の１つ以上はＶ族ドーパントを含んでいなくてもよく、すなわち、拡散が軽減され得る。
【0034】
[0039]界面領域１５８は、吸収層１６０の第１の表面１６２と緩衝層１５０の第２の表面１５４との界面を含むことができる。例えば、界面領域１５８は、緩衝層１５０の第１の表面１５２から開始し、吸収層１６０まで及び得る。界面領域１５８は、約５００ｎｍ以下、例えば、一実施形態では約０．５ｎｍから５００ｎｍの間、又は別の実施形態では約１ｎｍから１００ｎｍの間等の厚さを有し得る。本出願人は、アニーリング工程にかけたとき、緩衝層１５０が予測しなかった様式で働くことを発見した。理論に束縛されるものではないが、緩衝層１５０及び吸収層１６０の化学的性質は、界面領域１５８中で望ましくない不具合をもたらす可能性があると考えられる。多くの化学組成は、例えば、還元周囲環境２４６におけるドーパント活性化の間等により不具合になりやすいことがある。そのような不具体は、光起電デバイス１００の効率を低下し得る。
【0035】
[0040]光起電デバイス１００の効率は、緩衝層１５０中のＭｎＯｘ層を含むことにより改善することができる。例えば、吸収層１６０の第１の表面１６２に隣接するＭｎＯｘ層又は吸収層１６０の第１の表面１６２に十分に近いＭｎＯｘ層である。すなわち、緩衝層の複数の層２００のうちの１つ以上が、ＭｎＯｘ層と吸収層１６０の第１の表面１６２との間に置かれ得る。これに応じて、ＭｎＯｘ層は、吸収層１６０の第１の表面１６２から約２００ｎｍ以内、例えば、一実施形態では約１００ｎｍ未満、別の実施形態では約８０ｎｍ未満、更に別の実施形態では約３５ｎｍ未満、更なる実施形態では約１５ｎｍ未満等にあってもよい。
【0036】
[0041]
【実施例0037】
[0042]比較例：ガラス基板上に積層膜を調製した。積層膜は、ガラス基板上に形成され
たフッ素をドープした酸化スズのＴＣＯ層、ＴＣＯ層上に形成された酸化スズの緩衝層、及びＡｓ：ＣｄＳｅＴｅの吸収層を含んでいた。積層体を、還元周囲環境中で、塩化カドミウム（ＣｄＣｌ２）を含むアニーリング化合物でアニールした。
たフッ素をドープした酸化スズのＴＣＯ層、ＴＣＯ層上に形成された酸化スズの緩衝層、及びＡｓ：ＣｄＳｅＴｅの吸収層を含んでいた。積層体を、還元周囲環境中で、塩化カドミウム（ＣｄＣｌ２）を含むアニーリング化合物でアニールした。
【0038】
[0043]実施例：実施例１は、比較例と同じ方法で形成したが、緩衝層は、酸化スズの基層とＺｎ１－ｘＭｇｘＯの界面層とを有するように改変した。実施例２は、比較例と同じ方法で形成したが、緩衝層は、酸化スズの基層とＳｉＯ２の界面層とを有するように改変した。実施例３は、比較例と同じ方法で形成したが、緩衝層は、酸化スズの基層、Ｚｎ１－ｘＭｇｘＯの中間層、及びＳｉＯ２の界面層を有するように改変した。実施例４は、比較例と同じ方法で形成したが、緩衝層は、酸化スズの基層とＭｎＯｘの界面層とを有するように改変した。実施例５は、比較例と同じ方法で形成したが、緩衝層は、Ｚｎ１－ｘＭｇｘＯの基層とＳｉＯ２の界面層とを有するように改変した。比較例及び実施例の複数のサンプルを調製し、二次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ）を用いて特性決定した。
【0039】
[0044]
【0040】
【表1】
【0041】
[0045]図１及び図６をまとめて参照して、フォトルミネセンス分光法を利用して、比較例及び実施例１～４の緩衝層と吸収層との界面における再結合を特性決定した。一般に、エネルギー側１０２（図１）に注入される光に応答する高強度のルミネセンスは、緩衝層と吸収層との界面におけるより少ないキャリア再結合に対応し得る。したがって、より高い強度は、光起電デバイス１００のより高い効率に対応し得る。
【0042】
[0046]比較例及び実施例１～４のフォトルミネセンス強度（ＰＬＩ）を図６に示す。特に、ＰＬＩスペクトル２５０は比較例に対応し、ＰＬＩスペクトル２５２は実施例１に対応し、ＰＬＩスペクトル２５４は実施例２に対応し、ＰＬＩスペクトル２５６は実施例３に対応し、ＰＬＩスペクトル２５８は実施例４に対応する。スペクトル２５０、２５２、２５４、２５６、２５８はそれぞれ、ＰＬＩスペクトル２５０のピーク値に対して正規化される。ＰＬＩスペクトル２５２、ＰＬＩスペクトル２５４、ＰＬＩスペクトル２５６、及びＰＬＩスペクトル２５８は、比較例に対して実施例１～４の向上した性能を実証する。特に、ＰＬＩスペクトル２５２は、比較例に対して実施例１の約７００％のピーク強度の改善に対応する。ＰＬＩスペクトル２５４は、比較例に対して実施例２の約１０００％のピーク強度の改善に対応する。ＰＬＩスペクトル２５６及び２５８は、比較例に対して実施例３及び４の約１５００％のピーク強度の改善に対応する。更なる試験は、実施例３で示されたものと同様の、実施例５の性能における改善を実証した。
【0043】
[0047]実施例４の様々な例を、Ｘ線回折（ＸＲＤ）を用いて分析し、アニーリング工程
の前後の緩衝層１５０の組成を決定した。一例では、緩衝層１５０は、アニーリング工程の前にＭｎ３Ｏ４を含み、アニーリング工程の後にＭｎＯ及びＭｎ３Ｏ４を含んでいた。別例では、緩衝層１５０は、アニーリング工程の前にＭｎ２Ｏ３を含み、アニーリング工程の後にＭｎ３Ｏ４を含んでいた。更なる例では、緩衝層１５０は、アニーリング工程の前にＭｎＯ２及びＭｎ３Ｏ４を含み、アニーリング工程の後に（ＭｎＯ２は含まず）Ｍｎ３Ｏ４を含んでいた。別の更なる例では、緩衝層１５０は、アニーリング工程の前にＭｎＯ２を含み、アニーリング工程の後にＭｎＯ２及びＭｎ３Ｏ４を含んでいた。
の前後の緩衝層１５０の組成を決定した。一例では、緩衝層１５０は、アニーリング工程の前にＭｎ３Ｏ４を含み、アニーリング工程の後にＭｎＯ及びＭｎ３Ｏ４を含んでいた。別例では、緩衝層１５０は、アニーリング工程の前にＭｎ２Ｏ３を含み、アニーリング工程の後にＭｎ３Ｏ４を含んでいた。更なる例では、緩衝層１５０は、アニーリング工程の前にＭｎＯ２及びＭｎ３Ｏ４を含み、アニーリング工程の後に（ＭｎＯ２は含まず）Ｍｎ３Ｏ４を含んでいた。別の更なる例では、緩衝層１５０は、アニーリング工程の前にＭｎＯ２を含み、アニーリング工程の後にＭｎＯ２及びＭｎ３Ｏ４を含んでいた。
【0044】
[0048]本明細書で提供される実施形態によれば、光起電デバイスは、緩衝層上に配置される吸収層を含んでもよい。吸収層は、第１の表面及び第２の表面を有し得る。吸収層は、カドミウム及びテルルを含んでもよい。吸収層は、Ｖ族ドーパントでドープされていてもよい。緩衝層は、ＭｎＯｘ層を含んでもよい。
【0045】
[0049]本明細書で提供される実施形態によれば、部分的に形成された光起電デバイスをアニールする方法は、吸収層を、塩化カドミウムを含むアニーリング化合物と接触させるステップを含んでもよい。部分的に形成された光起電デバイスは、緩衝層上に配置された吸収層を含んでもよい。吸収層は、カドミウム及びテルルを含んでもよい。緩衝層は、ＭｎＯｘ層を含んでもよい。方法は、吸収層の再結晶を促進するのに十分な時間及び温度で吸収層を加熱するステップを含んでもよい。方法は、Ｖ族ドーパントを、吸収層を通して緩衝層中に拡散させるステップを含んでもよい。
【0046】
[0050]用語「実質的に」及び「約」は、何らかの定量比較、値、測定、又は他の表現に起因し得る不確実性の固有度合いを表すために本明細書中で利用され得る。これらの用語は、問題となる主題の基本機能を変化させることなく量的表現が指定の対照から変化できる度合いを表すためにも利用される。
【0047】
[0051]本明細書中に特定の実施形態を例示及び説明してきたが、特許請求の範囲の主題の趣旨及び範囲から逸脱することなく様々な他の変更及び修正を行うことができることを理解されたい。その上、特許請求の範囲の主題の様々な態様を本明細書に記載してきたが、このような態様を組み合わせて利用する必要はない。したがって、添付の特許請求の範囲には、特許請求の範囲の主題の範囲内の全てのこのような変更及び修正が包含されることが意図される。
［発明の態様］
［１］
緩衝層上に配置された吸収層を含む光起電デバイスであって、
前記吸収層が、第１の表面及び第２の表面を有し、
前記吸収層が、カドミウム及びテルルを含み、
前記吸収層が、Ｖ族ドーパントでドープされており、
前記緩衝層が、ＭｎＯｘ層を含む、光起電デバイス。
［２］
前記ＭｎＯｘ層が、前記吸収層の前記第１の表面に隣接する、請求項１に記載の光起電デバイス。
［３］
前記ＭｎＯｘ層が、１ｎｍから３ｎｍの間の厚さを有する、請求項１に記載の光起電デバイス。
［４］
前記吸収層中の前記Ｖ族ドーパントのピーク濃度が、少なくとも原子１×１０１６個／ｃｍ３である、請求項１に記載の光起電デバイス。
［５］
前記緩衝層が、第１の表面と、前記吸収層に隣接する第２の表面とを有し、
前記緩衝層が、前記緩衝層の前記第１の表面に配置された基層と、前記緩衝層の前記第２の表面に配置された界面層とを含み、
前記緩衝層の前記基層が、酸化スズを含み、
前記緩衝層の前記界面層が、前記緩衝層の前記基層とは異なる材料で構成されている、請求項１に記載の光起電デバイス。
［６］
前記緩衝層の前記界面層が酸化マグネシウムを含む、請求項５に記載の光起電デバイス。
［７］
前記緩衝層の前記界面層が酸化亜鉛マグネシウムを含む、請求項５に記載の光起電デバイス。
［８］
前記緩衝層の前記界面層が二酸化ケイ素を含む、請求項５に記載の光起電デバイス。
［９］
前記緩衝層の前記界面層が前記ＭｎＯｘ層である、請求項５に記載の光起電デバイス。
［１０］
前記緩衝層の前記界面層が窒化ケイ素を含む、請求項５に記載の光起電デバイス。
［１１］
前記緩衝層の前記基層が、前記緩衝層の前記界面層より厚い、請求項５に記載の光起電デバイス。
［１２］
前記緩衝層が、前記緩衝層の前記基層と前記緩衝層の前記界面層との間に配置された中間層を含み、
前記緩衝層の前記中間層が、前記緩衝層の前記基層及び前記緩衝層の前記界面層とは異なる材料で構成されている、
請求項５に記載の光起電デバイス。
［１３］
前記緩衝層の前記基層が、前記緩衝層の前記中間層より厚い、請求項１２に記載の光起電デバイス。
［１４］
前記緩衝層の前記中間層が酸化亜鉛マグネシウムを含む、請求項１２に記載の光起電デバイス。
［１５］
前記緩衝層の前記界面層が二酸化ケイ素を含む、請求項１４に記載の光起電デバイス。
［１６］
前記ＭｎＯｘ層が、前記吸収層の前記第１の表面から２００ｎｍ以内にある、請求項１に記載の光起電デバイス。
［１７］
前記ＭｎＯｘ層が不連続である、請求項１に記載の光起電デバイス。
［１８］
前記ＭｎＯｘ層が、少なくとも０．０５μｇ／ｃｍ２のＭｎ量を有する、請求項１７に記載の光起電デバイス。
［１９］
前記ＭｎＯｘ層がＭｎＯ２を含む、請求項１に記載の光起電デバイス。
［２０］
前記ＭｎＯｘ層がＭｎ２Ｏ３を含む、請求項１に記載の光起電デバイス。
［２１］
前記ＭｎＯｘ層がＭｎ３Ｏ４を含む、請求項１に記載の光起電デバイス。
［２２］
前記ＭｎＯｘ層が、１ｎｍから１０ｎｍの間の厚さを有する、請求項１に記載の光起電デバイス。
［２３］
前記ＭｎＯｘ層のｘが１以上かつ２以下である、請求項１に記載の光起電デバイス。
［２４］
前記緩衝層が、透明導電性酸化物層に隣接して設けられる、請求項１に記載の光起電デバイス。
［２５］
前記透明導電性酸化物層がスズ酸カドミウムを含み、前記ＭｎＯｘ層が、前記吸収層に隣接する、請求項２４に記載の光起電デバイス。
［２６］
前記透明導電性酸化物層が、フッ素をドープした酸化スズを含み、前記ＭｎＯｘ層が、前記吸収層に隣接する、請求項２４に記載の光起電デバイス。
［２７］
前記透明導電性酸化物層が、フッ素をドープした酸化スズを含み、
前記緩衝層が、第１の表面と、前記吸収層に隣接した第２の表面とを有し、
前記緩衝層が、前記緩衝層の前記第１の表面に配置された基層と、前記緩衝層の前記第２の表面に配置された界面層とを含み、
前記緩衝層の前記基層が酸化スズを含み、
前記緩衝層の前記界面層が前記ＭｎＯｘ層である、
請求項２４に記載の光起電デバイス。
［２８］
前記透明導電性酸化物層が、フッ素をドープした酸化スズを含み、
前記緩衝層が、第１の表面と、前記吸収層に隣接した第２の表面とを有し、
前記緩衝層が、前記緩衝層の前記第１の表面に配置された基層と、前記緩衝層の前記第２の表面に配置された界面層とを含み、
前記緩衝層が、前記緩衝層の前記基層と前記緩衝層の前記界面層との間に配置された中間層を含み、
前記緩衝層の前記基層が酸化スズを含み、
前記緩衝層の前記中間層がＭｎＯｘ層であり、
前記緩衝層の前記界面層が二酸化ケイ素を含む、
請求項２４に記載の光起電デバイス。
［２９］
前記透明導電性酸化物層がインジウムスズ酸化物を含み、前記ＭｎＯｘ層が、前記吸収層に隣接する、請求項２４に記載の光起電デバイス。
［３０］
前記緩衝層が、第１の表面と、前記吸収層に隣接する第２の表面とを有し、
前記緩衝層が、前記緩衝層の前記第１の表面に配置された基層を含み、
前記基層が、酸化亜鉛マグネシウムを含む、
請求項２９に記載の光起電デバイス。
［３１］
部分的に形成された光起電デバイスをアニールする方法であって、前記部分的に形成された光起電デバイスが、緩衝層上に配置された吸収層を含み、前記吸収層が、カドミウム及びテルルを含み、前記緩衝層がＭｎＯｘ層を含み、前記方法が、
前記吸収層を、塩化カドミウムを含むアニーリング化合物と接触させるステップと、
前記吸収層を、前記吸収層の再結晶を促進するのに十分な時間及び温度で加熱するステップと、
Ｖ族ドーパントを、前記吸収層を通して前記緩衝層中に拡散させるステップと
を含む、方法。
［３２］
前記ＭｎＯｘ層の酸化状態を変化させるステップを含む、請求項３１に記載の方法。
［３３］
前記ＭｎＯｘ層が、前記吸収層の前記第１の表面に隣接する、請求項１及び３１～３２のいずれか一項に記載の光起電デバイス又は方法。
［３４］
前記ＭｎＯｘ層が、１ｎｍから３ｎｍの間の厚さを有する、請求項１及び３１～３３のいずれか一項に記載の光起電デバイス又は方法。
［３５］
前記吸収層中の前記Ｖ族ドーパントのピーク濃度が、少なくとも原子１×１０１６個／ｃｍ３である、請求項１及び３１～３４のいずれか一項に記載の光起電デバイス又は方法。
［３６］
前記緩衝層が、第１の表面と、前記吸収層に隣接する第２の表面とを有し、
前記緩衝層が、前記緩衝層の前記第１の表面に配置された基層と、前記緩衝層の前記第２の表面に配置された界面層とを含み、
前記緩衝層の前記基層が酸化スズを含み、
前記緩衝層の前記界面層が、前記緩衝層の前記基層とは異なる材料で構成されている、
請求項１及び３１～３５のいずれか一項に記載の光起電デバイス又は方法。
［３７］
前記緩衝層の前記界面層が酸化マグネシウムを含む、請求項３６に記載の光起電デバイス又は方法。
［３８］
前記緩衝層の前記界面層が酸化亜鉛マグネシウムを含む、請求項３６に記載の光起電デバイス又は方法。
［３９］
前記緩衝層の前記界面層が二酸化ケイ素を含む、請求項３６に記載の光起電デバイス又は方法。
［４０］
前記緩衝層の前記界面層が前記ＭｎＯｘ層である、請求項３６に記載の光起電デバイス又は方法。
［４１］
前記緩衝層の前記界面層が窒化ケイ素を含む、請求項３６に記載の光起電デバイス又は
方法。
［４２］
前記緩衝層の前記基層が、前記緩衝層の前記界面層より厚い、請求項３６に記載の光起電デバイス又は方法。
［４３］
前記緩衝層の前記基層と前記緩衝層の前記界面層との間に配置された中間層を含み、
前記緩衝層の前記中間層が、前記緩衝層の前記基層及び前記緩衝層の前記界面層とは異なる材料で構成されている、
請求項３６～４２のいずれか一項に記載の光起電デバイス又は方法。
［４４］
前記緩衝層の前記基層が、前記緩衝層の前記中間層より厚い、請求項４３に記載の光起電デバイス又は方法。
［４５］
前記緩衝層の前記中間層が酸化亜鉛マグネシウムを含む、請求項４３又は４４に記載の光起電デバイス又は方法。
［４６］
前記ＭｎＯｘ層が、前記吸収層の前記第１の表面から２００ｎｍ以内にある、請求項１及び３１～４５のいずれか一項に記載の光起電デバイス又は方法。
［４７］
前記ＭｎＯｘ層が不連続である、請求項１及び３１～４６のいずれか一項に記載の光起電デバイス又は方法。
［４８］
前記ＭｎＯｘ層が、少なくとも０．０５μｇ／ｃｍ２のＭｎ量を有する、請求項１及び３１～４７のいずれか一項に記載の光起電デバイス又は方法。
［４９］
前記ＭｎＯｘ層がＭｎＯを含む、請求項１及び３１～４８のいずれか一項に記載の光起電デバイス又は方法。
［５０］
前記ＭｎＯｘ層がＭｎＯ２を含む、請求項１及び３１～４８のいずれか一項に記載の光起電デバイス又は方法。
［５１］
前記ＭｎＯｘ層がＭｎ２Ｏ３を含む、請求項１及び３１～４８のいずれか一項に記載の光起電デバイス又は方法。
［５２］
前記ＭｎＯｘ層がＭｎ３Ｏ４を含む、請求項１及び３１～４８のいずれか一項に記載の光起電デバイス又は方法。
［５３］
前記吸収層がセレンを含む、請求項１及び３１～５２のいずれか一項に記載の光起電デバイス又は方法。
［５４］
前記ＭｎＯｘ層が、１ｎｍから１０ｎｍの間の厚さを有する、請求項１、３１～３３及び３５～５３のいずれか一項に記載の光起電デバイス又は方法。
［５５］
前記ＭｎＯｘ層のｘが１以上かつ２以下である、請求項１、３１～４８及び５３～５４のいずれか一項に記載の光起電デバイス又は方法。
［５６］
前記緩衝層が、透明導電性酸化物層に隣接して設けられる、請求項１、３１～３５及び４６～５５のいずれか一項に記載の光起電デバイス又は方法。
［５７］
前記透明導電性酸化物層がスズ酸カドミウムを含み、前記ＭｎＯｘ層が前記吸収層に隣
接する、請求項５６に記載の光起電デバイス又は方法。
［５８］
前記透明導電性酸化物層が、フッ素をドープした酸化スズを含み、前記ＭｎＯｘ層が前記吸収層に隣接する、請求項５６に記載の光起電デバイス又は方法。
［５９］
前記透明導電性酸化物層が、フッ素をドープした酸化スズを含み、
前記緩衝層が、第１の表面と、前記吸収層に隣接する第２の表面とを有し、
前記緩衝層が、前記緩衝層の前記第１の表面に配置された基層と、前記緩衝層の前記第２の表面に配置された界面層とを含み、
前記緩衝層の前記基層が酸化スズを含み、
前記緩衝層の前記界面層が前記ＭｎＯｘ層である、
請求項５６に記載の光起電デバイス又は方法。
［６０］
前記透明導電性酸化物層が、フッ素をドープした酸化スズを含み、
前記緩衝層が、第１の表面と、前記吸収層に隣接する第２の表面とを有し、
前記緩衝層が、前記緩衝層の前記第１の表面に配置された基層と、前記緩衝層の前記第２の表面に配置された界面層とを含み、
前記緩衝層が、前記緩衝層の前記基層と前記緩衝層の前記界面層との間に配置された中間層を含み、
前記緩衝層の前記基層が酸化スズを含み、
前記緩衝層の前記中間層が前記ＭｎＯｘ層であり、
前記緩衝層の前記界面層が二酸化ケイ素を含む、
請求項５６に記載の光起電デバイス又は方法。
［６１］
前記透明導電性酸化物層が、フッ素をドープした酸化スズを含み、前記ＭｎＯｘ層が前記吸収層に隣接する、請求項５６に記載の光起電デバイス又は方法。
［６２］
前記透明導電性酸化物層が、フッ素をドープした酸化スズを含み、
前記緩衝層が、第１の表面と、前記吸収層に隣接する第２の表面とを有し、
前記緩衝層が、前記緩衝層の前記第１の表面に配置された基層と、前記緩衝層の前記第２の表面に配置された界面層とを含み、
前記緩衝層の前記基層が酸化スズを含み、
前記緩衝層の前記界面層が前記ＭｎＯｘ層である、
請求項５６に記載の光起電デバイス又は方法。
［６３］
前記透明導電性酸化物層がインジウムスズ酸化物を含み、前記ＭｎＯｘ層が前記吸収層に隣接する、請求項５６に記載の光起電デバイス又は方法。
［６４］
前記緩衝層が、第１の表面と、前記吸収層に隣接する第２の表面とを有し、
前記緩衝層が、前記緩衝層の前記第１の表面に配置された基層を含み、
前記基層が酸化亜鉛マグネシウムを含む、
請求項６３に記載の光起電デバイス又は方法。
［６５］
前記ＭｎＯｘ層がＶ族ドーパントを含む、請求項１及び３１～６４のいずれか一項に記載の光起電デバイス又は方法。
［発明の態様］
［１］
緩衝層上に配置された吸収層を含む光起電デバイスであって、
前記吸収層が、第１の表面及び第２の表面を有し、
前記吸収層が、カドミウム及びテルルを含み、
前記吸収層が、Ｖ族ドーパントでドープされており、
前記緩衝層が、ＭｎＯｘ層を含む、光起電デバイス。
［２］
前記ＭｎＯｘ層が、前記吸収層の前記第１の表面に隣接する、請求項１に記載の光起電デバイス。
［３］
前記ＭｎＯｘ層が、１ｎｍから３ｎｍの間の厚さを有する、請求項１に記載の光起電デバイス。
［４］
前記吸収層中の前記Ｖ族ドーパントのピーク濃度が、少なくとも原子１×１０１６個／ｃｍ３である、請求項１に記載の光起電デバイス。
［５］
前記緩衝層が、第１の表面と、前記吸収層に隣接する第２の表面とを有し、
前記緩衝層が、前記緩衝層の前記第１の表面に配置された基層と、前記緩衝層の前記第２の表面に配置された界面層とを含み、
前記緩衝層の前記基層が、酸化スズを含み、
前記緩衝層の前記界面層が、前記緩衝層の前記基層とは異なる材料で構成されている、請求項１に記載の光起電デバイス。
［６］
前記緩衝層の前記界面層が酸化マグネシウムを含む、請求項５に記載の光起電デバイス。
［７］
前記緩衝層の前記界面層が酸化亜鉛マグネシウムを含む、請求項５に記載の光起電デバイス。
［８］
前記緩衝層の前記界面層が二酸化ケイ素を含む、請求項５に記載の光起電デバイス。
［９］
前記緩衝層の前記界面層が前記ＭｎＯｘ層である、請求項５に記載の光起電デバイス。
［１０］
前記緩衝層の前記界面層が窒化ケイ素を含む、請求項５に記載の光起電デバイス。
［１１］
前記緩衝層の前記基層が、前記緩衝層の前記界面層より厚い、請求項５に記載の光起電デバイス。
［１２］
前記緩衝層が、前記緩衝層の前記基層と前記緩衝層の前記界面層との間に配置された中間層を含み、
前記緩衝層の前記中間層が、前記緩衝層の前記基層及び前記緩衝層の前記界面層とは異なる材料で構成されている、
請求項５に記載の光起電デバイス。
［１３］
前記緩衝層の前記基層が、前記緩衝層の前記中間層より厚い、請求項１２に記載の光起電デバイス。
［１４］
前記緩衝層の前記中間層が酸化亜鉛マグネシウムを含む、請求項１２に記載の光起電デバイス。
［１５］
前記緩衝層の前記界面層が二酸化ケイ素を含む、請求項１４に記載の光起電デバイス。
［１６］
前記ＭｎＯｘ層が、前記吸収層の前記第１の表面から２００ｎｍ以内にある、請求項１に記載の光起電デバイス。
［１７］
前記ＭｎＯｘ層が不連続である、請求項１に記載の光起電デバイス。
［１８］
前記ＭｎＯｘ層が、少なくとも０．０５μｇ／ｃｍ２のＭｎ量を有する、請求項１７に記載の光起電デバイス。
［１９］
前記ＭｎＯｘ層がＭｎＯ２を含む、請求項１に記載の光起電デバイス。
［２０］
前記ＭｎＯｘ層がＭｎ２Ｏ３を含む、請求項１に記載の光起電デバイス。
［２１］
前記ＭｎＯｘ層がＭｎ３Ｏ４を含む、請求項１に記載の光起電デバイス。
［２２］
前記ＭｎＯｘ層が、１ｎｍから１０ｎｍの間の厚さを有する、請求項１に記載の光起電デバイス。
［２３］
前記ＭｎＯｘ層のｘが１以上かつ２以下である、請求項１に記載の光起電デバイス。
［２４］
前記緩衝層が、透明導電性酸化物層に隣接して設けられる、請求項１に記載の光起電デバイス。
［２５］
前記透明導電性酸化物層がスズ酸カドミウムを含み、前記ＭｎＯｘ層が、前記吸収層に隣接する、請求項２４に記載の光起電デバイス。
［２６］
前記透明導電性酸化物層が、フッ素をドープした酸化スズを含み、前記ＭｎＯｘ層が、前記吸収層に隣接する、請求項２４に記載の光起電デバイス。
［２７］
前記透明導電性酸化物層が、フッ素をドープした酸化スズを含み、
前記緩衝層が、第１の表面と、前記吸収層に隣接した第２の表面とを有し、
前記緩衝層が、前記緩衝層の前記第１の表面に配置された基層と、前記緩衝層の前記第２の表面に配置された界面層とを含み、
前記緩衝層の前記基層が酸化スズを含み、
前記緩衝層の前記界面層が前記ＭｎＯｘ層である、
請求項２４に記載の光起電デバイス。
［２８］
前記透明導電性酸化物層が、フッ素をドープした酸化スズを含み、
前記緩衝層が、第１の表面と、前記吸収層に隣接した第２の表面とを有し、
前記緩衝層が、前記緩衝層の前記第１の表面に配置された基層と、前記緩衝層の前記第２の表面に配置された界面層とを含み、
前記緩衝層が、前記緩衝層の前記基層と前記緩衝層の前記界面層との間に配置された中間層を含み、
前記緩衝層の前記基層が酸化スズを含み、
前記緩衝層の前記中間層がＭｎＯｘ層であり、
前記緩衝層の前記界面層が二酸化ケイ素を含む、
請求項２４に記載の光起電デバイス。
［２９］
前記透明導電性酸化物層がインジウムスズ酸化物を含み、前記ＭｎＯｘ層が、前記吸収層に隣接する、請求項２４に記載の光起電デバイス。
［３０］
前記緩衝層が、第１の表面と、前記吸収層に隣接する第２の表面とを有し、
前記緩衝層が、前記緩衝層の前記第１の表面に配置された基層を含み、
前記基層が、酸化亜鉛マグネシウムを含む、
請求項２９に記載の光起電デバイス。
［３１］
部分的に形成された光起電デバイスをアニールする方法であって、前記部分的に形成された光起電デバイスが、緩衝層上に配置された吸収層を含み、前記吸収層が、カドミウム及びテルルを含み、前記緩衝層がＭｎＯｘ層を含み、前記方法が、
前記吸収層を、塩化カドミウムを含むアニーリング化合物と接触させるステップと、
前記吸収層を、前記吸収層の再結晶を促進するのに十分な時間及び温度で加熱するステップと、
Ｖ族ドーパントを、前記吸収層を通して前記緩衝層中に拡散させるステップと
を含む、方法。
［３２］
前記ＭｎＯｘ層の酸化状態を変化させるステップを含む、請求項３１に記載の方法。
［３３］
前記ＭｎＯｘ層が、前記吸収層の前記第１の表面に隣接する、請求項１及び３１～３２のいずれか一項に記載の光起電デバイス又は方法。
［３４］
前記ＭｎＯｘ層が、１ｎｍから３ｎｍの間の厚さを有する、請求項１及び３１～３３のいずれか一項に記載の光起電デバイス又は方法。
［３５］
前記吸収層中の前記Ｖ族ドーパントのピーク濃度が、少なくとも原子１×１０１６個／ｃｍ３である、請求項１及び３１～３４のいずれか一項に記載の光起電デバイス又は方法。
［３６］
前記緩衝層が、第１の表面と、前記吸収層に隣接する第２の表面とを有し、
前記緩衝層が、前記緩衝層の前記第１の表面に配置された基層と、前記緩衝層の前記第２の表面に配置された界面層とを含み、
前記緩衝層の前記基層が酸化スズを含み、
前記緩衝層の前記界面層が、前記緩衝層の前記基層とは異なる材料で構成されている、
請求項１及び３１～３５のいずれか一項に記載の光起電デバイス又は方法。
［３７］
前記緩衝層の前記界面層が酸化マグネシウムを含む、請求項３６に記載の光起電デバイス又は方法。
［３８］
前記緩衝層の前記界面層が酸化亜鉛マグネシウムを含む、請求項３６に記載の光起電デバイス又は方法。
［３９］
前記緩衝層の前記界面層が二酸化ケイ素を含む、請求項３６に記載の光起電デバイス又は方法。
［４０］
前記緩衝層の前記界面層が前記ＭｎＯｘ層である、請求項３６に記載の光起電デバイス又は方法。
［４１］
前記緩衝層の前記界面層が窒化ケイ素を含む、請求項３６に記載の光起電デバイス又は
方法。
［４２］
前記緩衝層の前記基層が、前記緩衝層の前記界面層より厚い、請求項３６に記載の光起電デバイス又は方法。
［４３］
前記緩衝層の前記基層と前記緩衝層の前記界面層との間に配置された中間層を含み、
前記緩衝層の前記中間層が、前記緩衝層の前記基層及び前記緩衝層の前記界面層とは異なる材料で構成されている、
請求項３６～４２のいずれか一項に記載の光起電デバイス又は方法。
［４４］
前記緩衝層の前記基層が、前記緩衝層の前記中間層より厚い、請求項４３に記載の光起電デバイス又は方法。
［４５］
前記緩衝層の前記中間層が酸化亜鉛マグネシウムを含む、請求項４３又は４４に記載の光起電デバイス又は方法。
［４６］
前記ＭｎＯｘ層が、前記吸収層の前記第１の表面から２００ｎｍ以内にある、請求項１及び３１～４５のいずれか一項に記載の光起電デバイス又は方法。
［４７］
前記ＭｎＯｘ層が不連続である、請求項１及び３１～４６のいずれか一項に記載の光起電デバイス又は方法。
［４８］
前記ＭｎＯｘ層が、少なくとも０．０５μｇ／ｃｍ２のＭｎ量を有する、請求項１及び３１～４７のいずれか一項に記載の光起電デバイス又は方法。
［４９］
前記ＭｎＯｘ層がＭｎＯを含む、請求項１及び３１～４８のいずれか一項に記載の光起電デバイス又は方法。
［５０］
前記ＭｎＯｘ層がＭｎＯ２を含む、請求項１及び３１～４８のいずれか一項に記載の光起電デバイス又は方法。
［５１］
前記ＭｎＯｘ層がＭｎ２Ｏ３を含む、請求項１及び３１～４８のいずれか一項に記載の光起電デバイス又は方法。
［５２］
前記ＭｎＯｘ層がＭｎ３Ｏ４を含む、請求項１及び３１～４８のいずれか一項に記載の光起電デバイス又は方法。
［５３］
前記吸収層がセレンを含む、請求項１及び３１～５２のいずれか一項に記載の光起電デバイス又は方法。
［５４］
前記ＭｎＯｘ層が、１ｎｍから１０ｎｍの間の厚さを有する、請求項１、３１～３３及び３５～５３のいずれか一項に記載の光起電デバイス又は方法。
［５５］
前記ＭｎＯｘ層のｘが１以上かつ２以下である、請求項１、３１～４８及び５３～５４のいずれか一項に記載の光起電デバイス又は方法。
［５６］
前記緩衝層が、透明導電性酸化物層に隣接して設けられる、請求項１、３１～３５及び４６～５５のいずれか一項に記載の光起電デバイス又は方法。
［５７］
前記透明導電性酸化物層がスズ酸カドミウムを含み、前記ＭｎＯｘ層が前記吸収層に隣
接する、請求項５６に記載の光起電デバイス又は方法。
［５８］
前記透明導電性酸化物層が、フッ素をドープした酸化スズを含み、前記ＭｎＯｘ層が前記吸収層に隣接する、請求項５６に記載の光起電デバイス又は方法。
［５９］
前記透明導電性酸化物層が、フッ素をドープした酸化スズを含み、
前記緩衝層が、第１の表面と、前記吸収層に隣接する第２の表面とを有し、
前記緩衝層が、前記緩衝層の前記第１の表面に配置された基層と、前記緩衝層の前記第２の表面に配置された界面層とを含み、
前記緩衝層の前記基層が酸化スズを含み、
前記緩衝層の前記界面層が前記ＭｎＯｘ層である、
請求項５６に記載の光起電デバイス又は方法。
［６０］
前記透明導電性酸化物層が、フッ素をドープした酸化スズを含み、
前記緩衝層が、第１の表面と、前記吸収層に隣接する第２の表面とを有し、
前記緩衝層が、前記緩衝層の前記第１の表面に配置された基層と、前記緩衝層の前記第２の表面に配置された界面層とを含み、
前記緩衝層が、前記緩衝層の前記基層と前記緩衝層の前記界面層との間に配置された中間層を含み、
前記緩衝層の前記基層が酸化スズを含み、
前記緩衝層の前記中間層が前記ＭｎＯｘ層であり、
前記緩衝層の前記界面層が二酸化ケイ素を含む、
請求項５６に記載の光起電デバイス又は方法。
［６１］
前記透明導電性酸化物層が、フッ素をドープした酸化スズを含み、前記ＭｎＯｘ層が前記吸収層に隣接する、請求項５６に記載の光起電デバイス又は方法。
［６２］
前記透明導電性酸化物層が、フッ素をドープした酸化スズを含み、
前記緩衝層が、第１の表面と、前記吸収層に隣接する第２の表面とを有し、
前記緩衝層が、前記緩衝層の前記第１の表面に配置された基層と、前記緩衝層の前記第２の表面に配置された界面層とを含み、
前記緩衝層の前記基層が酸化スズを含み、
前記緩衝層の前記界面層が前記ＭｎＯｘ層である、
請求項５６に記載の光起電デバイス又は方法。
［６３］
前記透明導電性酸化物層がインジウムスズ酸化物を含み、前記ＭｎＯｘ層が前記吸収層に隣接する、請求項５６に記載の光起電デバイス又は方法。
［６４］
前記緩衝層が、第１の表面と、前記吸収層に隣接する第２の表面とを有し、
前記緩衝層が、前記緩衝層の前記第１の表面に配置された基層を含み、
前記基層が酸化亜鉛マグネシウムを含む、
請求項６３に記載の光起電デバイス又は方法。
［６５］
前記ＭｎＯｘ層がＶ族ドーパントを含む、請求項１及び３１～６４のいずれか一項に記載の光起電デバイス又は方法。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
