[发明专利]薄膜太阳能电池的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种光吸收层的制备方法，尤其涉及一种铜铟镓硒光吸收层的制备方法。

背景技术

由于具有低成本的优势，薄膜太阳能电池(thin film solar cell)逐渐成为发展太阳能发电不可获缺的要角之一。现今，有不同种类的半导体化合物被用来制作薄膜太阳能电池，其中使用铜(Copper)、铟(Indium)、镓(Gallium)、硒(Selenium)化合物的铜铟镓硒太阳能薄膜电池(CIGS thin film solar cells)是最具效率的一种。因此，在不同种类的薄膜太阳能电池，CIGS太阳能薄膜电池的发展最受瞩目。

CIGS薄膜太阳能电池使用的吸光材料为铜铟镓硒(CIGS)化合物半导体。CIGS层可以通过共蒸镀铜、铟、镓和硒来形成。以共蒸镀工艺制作的CIGS层，其光电转换效率可达20.0％(为德国公司ZSW所生产的产品)。但是，共蒸镀工艺需要较高的温度，并且会浪费较多的材料。此外，共蒸镀工艺还需在高真空度下进行，且CIGS层的形成速度慢，效率低。以共蒸镀工艺制作的CIGS层虽具有高光电转换效率，但却也有高工艺成本的问题。

此外，CIGS层亦可利用溅镀铜、铟、镓和硒化(Selenization)来形成，但是由于在溅镀工艺中，铜、铟、镓和硒的比例受限于靶材，使得CIGS层在制作时，无法再做铜、铟、镓和硒的比例调整。倘若铜、铟、镓和硒的比例不适当，会影响CIGS太阳能薄膜电池的效率。

图3显示一种以传统形成CIGS层的方法所形成的CIGS层。另一种传统形成CIGS层的方法可先溅镀一铜层在基板上，然后再共蒸镀铟、镓和硒。在CIGS层总厚度不变的情形下，先溅镀一铜层，然后再共蒸镀铟、镓和硒，可降低共蒸镀所需的时间，而让整个工艺的时间缩短，降低制作成本。然而，在根据上述步骤所做的实验中可发现，由于此种方法需先形成一厚铜层，厚铜层容易在CIGS层与其下的阳极层间形成孔洞(如图3中箭头所示)，从而可能发生剥离(peeling)现象。

图3是申请人按传统形成CIGS层的方法所形成的CIGS层，该方法记载于文献“应用于新型装置结构的均质高效的混合CIGS工艺(Uniform，High Efficiency，Hybrid CIGS Process with Application to Novel Device Structures)”-A.E.Delahoy，L.Chen，and B.Sang Energy Photovoltaics，Inc.Princeton，New Jersey中。很明显厚铜层与其下的阳极层间的介面有孔隙，因此推论会于此处产生剥离。因此，本发明即为解决此一问题，而提出一种较佳的薄膜太阳能电池的制备方法。

发明内容

本发明的一目的是提供一种薄膜太阳能电池的制备方法，其可以较短的工艺时间制备CIGS光吸收层，降低制作成本。

本发明的另一目的是提供一种制备方法，其可弹性调整铜、铟、镓和硒的比例，以制备高转换效率的CIGS光吸收层。

本发明的再一目的是提供一种制备方法，在该制备方法中，CIGS光吸收层的制备步骤内先形成一铜层，而该铜层形成后不会产生剥离的现象。

根据前述种种目的，本发明一实施例揭示一种薄膜太阳能电池的制备方法，包含下列步骤：形成一阳极层于一基板上；形成一铜层于该阳极层上；以及共沉积铜、铟、镓和硒于该铜层上，以形成一铜铟镓硒光吸收层。

在一实施例中，铜层的铜量为在共沉积铜、铟、镓和硒的步骤中的铜量的一半以下。

在一实施例中，铜层的厚度介于1000埃至2500埃。

在一实施例中，形成一铜层于该阳极层上的步骤包含蒸镀或溅镀该铜层于该阳极层上。

通过本发明的制备方法可在较短的工艺时间制备CIGS光吸收层，降低制作成本，避免铜层产生剥离现象，同时可以获得高转换效率的铜铟镓硒光吸收层。

上文已经概略地叙述本发明的技术特征及优点，以使下文的本发明详细描述得以获得较佳了解。构成本发明的权利要求范围标的的其它技术特征及优点将描述于下文。本发明所属技术领域中普通技术人员应可了解，下文揭示的概念与特定实施例可作为基础而相当轻易地予以修改或设计其它结构或工艺而实现与本发明相同的目的。本发明所属技术领域中普通技术人员亦应可了解，这类等效的建构并无法脱离所附的权利要求范围所提出的本发明的精神和范围。

附图说明

图1显示本发明一实施例的薄膜太阳能电池的截面示意图；

图2显示利用本发明一实施例的工艺所制作的CIGS光吸收层的照片；及