[发明专利]铜铟镓硒薄膜的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种薄膜，且尤其涉及一种铜铟镓硒薄膜。

背景技术

薄膜太阳能电池依材料技术可分为许多种类，如非晶硅(a-Si)、碲化镉(CdTe)、铜铟硒(CIS)、铜铟镓硒(CIGS)薄膜太阳能电池等。其中，铜铟镓硒(CIGS)薄膜太阳能电池因具有高转换效率的优点，已成为各国厂商的新宠儿。

铜铟镓硒(CIGS)薄膜太阳能电池中的光吸收层为铜铟镓硒薄膜。一般而言，制作铜铟镓硒(CIGS)薄膜的方法有共蒸镀(Co-evaporation)法以及二阶段硒化(sequential method)法。在共蒸镀法中，是以高温同时蒸镀铜、铟、镓以及硒等元素于镀钼(Mo)基板上，而形成铜铟镓硒薄膜。在二阶段硒化法中，是先在镀钼基板上溅镀镓化铜(CuGa)以及铟(In)等金属前驱迭层，再藉由炉管或快速热工艺(Rapid Thermal Process，RTP)进行高温硒化工艺以于镀钼基板上形成铜铟镓硒薄膜。

然而，以共蒸镀法形成的铜铟镓硒薄膜虽其质量较佳，但其工艺费时。以二阶段硒化法形成的铜铟镓硒薄膜，其工艺时间较短，但其所形成的铜铟镓硒薄膜中易有缺陷(defect)，导致电子空穴复合(recombination)机率提高，而降低其光电转换效率。承上述，如何在较短的工艺时间内制作出一高质量的铜铟镓硒薄膜，实为目前研发者亟欲达成的目标之一。

发明内容

本发明提供一种铜铟镓硒薄膜的制造方法，其通过一结晶诱发层使铜铟镓硒薄膜可以较短的工艺时间制作完成，并且具有良好的质量(晶向排列)。

本发明提供一种铜铟镓硒薄膜的制造方法，包括于基板上形成结晶诱发层，于结晶诱发层上形成第一前驱金属层。第一前驱金属层的材质包括铜、铟以及镓。然后，透过升温工艺使结晶诱发层与第一前驱金属层硒化为一铜铟镓硒薄膜。

其中，该结晶诱发层通过共蒸镀工艺或溅镀工艺制作。

其中，该结晶诱发层为一铜铟镓硒结晶诱发层。

其中，该结晶诱发层为一铜铟镓硒结晶诱发层，形成该结晶诱发层的方法包括：于该基板上形成一第二前驱金属层，该第二前驱金属层的材质包括铜、铟以及镓；以及通过慢速升温硒化工艺使该第二前驱金属层硒化为该结晶诱发层。

其中，该铜铟镓硒薄膜的厚度为T，且0.7um≤T≤2.7um。

其中，该结晶诱发层的厚度为t，该铜铟镓硒薄膜的厚度为T，且T/4≤t≤T/3。

其中，该结晶诱发层为一铜铟镓硒结晶诱发层，形成该第一前驱金属层的方法包括：于该结晶诱发层上形成一铜镓合金层；以及于该铜镓合金层上形成一铟金属层。

其中，该结晶诱发层为一铜铟镓硒结晶诱发层，形成该第一前驱金属层的方法包括：于该结晶诱发层上形成一铟金属层；以及于该铟金属层上形成一铜镓合金层。

其中，形成该第一前驱金属层的方法包括于该结晶诱发层上形成一迭层，该迭层由多层铜镓合金层以及多层铟金属层交替堆栈而成。

其中，形成该第一前驱金属层的方法包括于该结晶诱发层上形成一铜铟镓合金层。

其中，该结晶诱发层的材质包括铟以及硒。

本发明提供一种铜铟镓硒薄膜的制造方法，包括于基板上形成第一结晶诱发层，于第一结晶诱发层上形成第一前驱金属层。第一前驱金属层的材质包括铜、铟以及镓。接着，于第一前驱金属层上形成第二结晶诱发层。然后，于第二结晶诱发层上形成一第二前驱金属层。第二前驱金属层的材质包括铜、铟以及镓。最后，透过升温工艺使第一结晶诱发层、第一前驱金属层、第二结晶诱发层与第二前驱金属层硒化为铜铟镓硒薄膜。

其中，该第一结晶诱发层通过共蒸镀工艺或溅镀工艺制作。

其中，该第一结晶诱发层为一铜铟镓硒结晶诱发层。

其中，该第一结晶诱发层为一第一铜铟镓硒结晶诱发层，形成该第一结晶诱发层的方法包括：于该基板上形成一第三前驱金属层，该第三前驱金属层的材质包括铜、铟以及镓；以及通过慢速升温硒化工艺使该第三前驱金属层硒化为该第一结晶诱发层。其中，该铜铟镓硒薄膜的厚度为T，且0.7um≤T≤2.7um。

其中，该第一结晶诱发层的厚度为t，该铜铟镓硒薄膜的厚度为T，且T/4≤t≤T/3。

其中，该第二结晶诱发层通过共蒸镀工艺或溅镀工艺制作。

其中，该第二结晶诱发层为一铜铟镓硒结晶诱发层。

其中，该第二结晶诱发层的厚度为t，该铜铟镓硒薄膜的厚度为T，且T/4≤t≤T/3。

其中，形成该第一前驱金属层的方法包括：于该第一结晶诱发层上形成一铜镓合金层；以及于该铜镓合金层上形成一铟金属层。