[发明专利]光电元件及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种光电元件及其制造方法，特别是涉及一种具有一富铜黄铜矿型化合物层(p-型CIGS半导体层)与一铜瘠黄铜矿型化合物层(n-型CIGS半导体层)的光电元件及其制造方法。

背景技术

黄铜矿型化合物，例如CuInSe2、Cu(InxGa1-x)(SeyS2-y)及Cu(InxA11-x)(SeyS2-y)等CIGS(Cu-In-Ga-Se或-S)化合物，因具备高光电效率和低成本等优点而常被用来制造光电元件，例如太阳能电池的半导体吸附层。传统做为太阳能电池的CIGS光电元件通常包括一碱石灰玻璃基材，一形成于该碱石灰玻璃基材上的背电极，一形成于该背电极上且由p-型CIGS材料所构成的吸收层，一形成于该吸收层上且与该吸收层形成pn界面(pn junction)的由CdS材料构成的缓冲层，一形成于该缓冲层上由ZnO材料构成的窗口层，一形成于该窗口层上由高掺杂Al的ZnO材料做为前电极的TCO(Transparent Conductive Oxide)层，及一形成于该TCO层上的顶电极接触。

太阳能电池的效率高度倚靠吸收层的p-型CIGS材料的质量及组成。传统上，吸收层的p-型CIGS材料可以借由共蒸发技术，两阶段式溅镀技术，或电镀沉积技术形成。

共蒸发技术具有可任意调整吸收层组成份的浓度的优点，以获得吸收层所要的浓度梯度并借此达到高的光电转换效率的目的。然而，因为生产设备的限制不易达到形成具有一致均匀性的吸收层，共蒸发技术不适合生产大面积吸收层及量产。

美国专利号6,048,442公开一种两阶段式溅镀制备一CIGS层的方法。该方法包含：以溅镀技术依序在一背电极上溅镀形成一迭先驱层(precursor films)，该等先驱层包括一第一铜镓层，一第二铜镓层，及一纯铟层；在一含硒或硫的环境下，加热以硒化该等先驱层以获得一CIGS吸收层。如此获得的CIGS吸收层具有一自靠近界面一侧至靠近背电极一侧而浓度渐增的镓浓度梯度，借此可以达到较高的转换效率。虽然上述两阶段式溅镀方法可以改善共蒸镀的缺点，其工艺略嫌复杂。

由此可见，上述现有的技术在方法、产品结构及使用上，显然仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。因此如何能创设一种新的光电元件及其制造方法，亦成为当前业界极需改进的目标。

发明内容

本发明的目的在于，克服现有的技术存在的缺陷，而提供一种新的光电元件及其制造方法，所要解决的技术问题是使其在于提供一种可以克服上述先前技术所提的各项缺点的光电元件及其制造方法，非常适于实用。

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光电元件，其中包含：一背电极；一透明前电极；一p-型半导体层，设于该背电极与该透明前电极之间，且由一第一半导体化合物所构成，该第一半导体化合物包括M¹、M²及A¹，该M¹是选自于Cu、Au、Ag、Na、Li、K或此等的一组合，该M²是选自于In、Ga、Al、Ti、Zn、Cd、Sn、Mg或此等的一组合，及该A¹是选自于S、Se、Te或此等的一组合，该p-型半导体层具有一在其厚度方向上均匀的M¹/M²原子比；及一n-型层结构，设于该p-型半导体层与该透明前电极之间，与该p-型半导体层共同形成一p-n接面，且具有一n-型半导体层；该n-型半导体层是由一第二半导体化合物所构成，该第二半导体化合物包括M³、M⁴及A²，该M³是选自于Cu、Au、Ag、Na、Li、K或此等的一组合，该M⁴是选自于In、Ga、Al、Ti、Zn、Cd、Sn、Mg或此等的一组合，及该A²是选自于S、Se、Te或此等的一组合，该n-型半导体层具有一在其厚度方向上均匀的M³/M⁴原子比，该M³/M⁴原子比小于M¹/M²原子比且大于0.1而小于0.9。

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。

前述的光电元件，其中所述的该M¹/M²原子比大于0.9。