[发明专利]多段式硫化镉薄膜沉积方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种硫化镉薄膜沉积方法，特别是涉及一种多段式硫化镉薄膜沉积方法。

背景技术

近年来，随国际油价高涨及环保意识的抬头，绿色能源已成为新能源主流，其中太阳能电池又因是取自太阳的稳定辐射能，来源不会枯竭，因此更为各国所重视，无不挹注大量研发经费及政策性补贴，以扶植本地的太阳能电池产业，使得全球太阳能产业的发展非常快速。

第一代太阳能模块包括单晶硅和多晶硅的太阳能模块，虽然光电转换效率高且量产技术成熟，但因为材料成本高，且硅晶圆常因半导体工业的需求而货源不足，影响后续的量产规模。因此，包含非晶硅薄膜、铜铟镓硒(CIGS)薄膜或铜铟镓硒(硫)(CIGSS)薄膜和碲化镉薄膜的第二代的薄膜太阳能模块，在近几年已逐渐发展并成熟，其中又以铜铟镓硒或铜铟镓硒(硫)太阳能电池的转换效率最高(单元电池可高达20％而模块约14％)，因此特别受到重视。

参阅图1所示，现有习用技术铜铟镓硒或铜铟镓硒(硫)太阳能电池结构的示意图。如图1所示，现有习用技术的铜铟镓硒太阳能电池结构包括基板10、第一导电层20、铜铟镓硒或铜铟镓硒(硫)吸收层30、缓冲层40、绝缘层50以及第二导电层60，其中基板10可为玻璃板、铝板、不绣钢板或塑胶板，第一导电层20一般包括金属钼，当作背面电极，铜铟镓硒或铜铟镓硒(硫)吸收层30包括适当比例的铜、铟、镓及硒，当作p型薄膜，为主要的光线吸收层，缓冲层40可包括硫化镉(CdS)、硫化锌(ZnS)、氧化锌(ZnO)、硒化锌(ZnSe)、硒化铟(In₂Se₃)和硫化铟(In₂S₃)等，当作n型薄膜，绝缘层50包括氧化锌(ZnO)，用以提供保护，第二导电层60包含氧化锌铝(ZnO:Al)，用以连接正面电极。

铜铟镓硒或铜铟镓硒(硫)太阳能电池结构中，在铜铟镓硒或铜铟镓硒(硫)光吸收层上会镀上一层约50～100nm的硫化镉、硫化锌、硫化铟或硒化铟作为N层或缓冲层，其镀膜方法包含化学水浴沉积法(chemical bathdeposition)、微波加热化学水浴沉积法(microwave-assisted chemicalbath deposition)、真空蒸镀法(vacuum evaporation)、溅镀法(sputtering)、化学气相沉积法(chemical vapor deposition)以及喷雾热解法(spray pyrolysis)等方法，虽然有许多缓冲层材料可使用，但涂布硫化镉缓冲层的铜铟镓硒或铜铟镓硒(硫)太阳能电池拥有最佳效率(约20％)，仍是市场上最常使用的材料。

现有习知技术会在铜铟镓硒或铜铟镓硒(硫)光吸收层上镀一层膜厚约30～100nm的硫化镉，镀太厚会造成电阻太高，降低太阳能电池效率，同时会造成光穿透率下降，影响光吸收层吸光量，而涂布太薄很容易有覆盖不均和各层覆盖率差异大的问题，因此提出一种多段式硫化镉的沉积法，以改善上述缺点。

发明内容

本发明的主要目的在于，提供一种新的多段式硫化镉薄膜沉积方法，所要解决的技术问题是使其利用调配不同温度化学浴槽，将含铜铟镓硒或铜铟镓硒(硫)光吸收层的基板置入浸泡不同时间，使长出特性不同的硫化镉层。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种多段式硫化镉薄膜沉积方法，至少包含以下步骤：步骤一：将一含有光吸收层的基板置于一具有硫离子及镉离子且高浴温的第一化学浴溶液中，以在该基板的光吸收层上沉积一第一硫化镉膜；以及步骤二：再将上述基板置于一具有硫离子及镉离子的另一低浴温的第二化学浴溶液中，以在该第一硫化镉膜上沉积一第二硫化镉膜，其中该第一化学浴溶液和第二化学浴溶液中的温度差异在10℃以上。

本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

前述的多段式硫化镉薄膜沉积方法，其中在步骤一中，利用含硫化合物及含镉化合物备置该化学浴，并将该化学浴调整为碱性。

前述的多段式硫化镉薄膜沉积方法，其中利用浓度20至30％的氨水调整该化学浴的pH值介于8至11。

前述的多段式硫化镉薄膜沉积方法，其更进一步于该化学浴中添加缓冲剂及复合剂。

前述的多段式硫化镉薄膜沉积方法，其中在步骤一中，该第一化学浴浴温介于75～90℃。

前述的多段式硫化镉薄膜沉积方法，其中在步骤二中，利用含硫化合物及含镉化合物备置该另一化学浴，并将该另一化学浴调整为碱性，且该第一化学浴浴温介于60～75℃。