[发明专利]薄膜太阳能电池及其制作方法

说明书

技术领域

本发明是关于一种薄膜太阳能电池及其制作方法，尤指一种铜铟硒系薄膜太阳能电池及其制造方法。

背景技术

随着人类文明发展，全球面临严重的能源危机及环境污染等问题。其中，以能将太阳能直接转变成电能的太阳能电池，由于发电过程中不会产生二氧化碳等温室气体，且不会对环境造成污染，故为一种可再生的环保发电方式。目前已发展出多种不同材料所制作的太阳能电池，如硅基太阳能电池、染料敏化太阳能电池及有机材料电池等。

其中，以铜铟镓硒(CIGS)、或铜铟铝硒(CIAS)为吸收层的铜铟硒(CuInSe)系太阳能电池，因具有很高的吸收系数及高转换效率，且在户外环境下稳定性相当好，故视为一种次世代的太阳能电池。

一般的铜铟硒系太阳能电池的结构是如图1所示，其包括：一基板11，以及由下往上依序叠层在基板11上的背电极12、p型吸收层13、n型缓冲层14、透明导电层15、以及一上电极16。

于制作铜铟硒系太阳能电池的工艺中，一般是以钼做为背电极12材料；而p型吸收层13可以共蒸镀、涂布或以先驱物沉积后硒化方式制作。于硒化的过程中，背电极12与p型吸收层13接面会产生钼的硒化物，如MoSe₂。虽然，MoSe₂可使接面呈欧姆接触，但是高温高压的硒化工艺环境下，常常导致太厚的钼层被转换成MoSe₂，而太厚的MoSe₂会导致串联电阻的升高，甚至于影响吸收层附着，导致吸收层脱离或脱落。此外，如使用低压的硒化工艺虽可避免太厚的钼层被转换成MoSe₂，但形成的吸收层容易呈现颗粒状结构堆栈，而导致平坦度不足及形成粗糙的吸收层表面，造成缓冲层薄膜覆盖率不足，而导致漏电流太大，造成转换效率降低。另外，吸收层呈现颗粒状结构叠层亦使载子复合机率增加，亦会降低转换效率。

因此，目前亟需发展出一种薄膜太阳能电池及其制作方法，其可控制硒化钼(MoSe₂)的生成及生成厚度，进而防止串联电阻的升高及吸收层脱离或脱落，且提升吸收层表面平坦度以提升转换效率。

发明内容

本发明的主要目的是在提供一种薄膜太阳能电池，以便能具有适当的薄膜太阳能电池欧姆接触层(硒化钼)厚度。

本发明的另一目的是在提供一种薄膜太阳能电池的制作方法，通过于背电极(第一电极)上依序形成一阻挡层及一含钼金属层，而可控制欧姆接触层厚度。

为达成上述目的，本发明的薄膜太阳能电池，包括：一基板；一第一电极，是设置于基板上；一阻挡层，是设置于第一电极上，其中阻挡层的材料是为一导电材料；一欧姆接触层，是设置于阻挡层上；一吸收层，是设置于欧姆接触层上；一缓冲层，是设置于吸收层上；一透明导电层，是设置于缓冲层上；以及一第二电极，是设置于透明导电层上。

此外，本发明所提供的薄膜太阳能电池的制作方法，包括下列步骤：(A)提供一基板；(B)形成一第一电极于基板上；(C)形成一阻挡层于第一电极上，其中阻挡层的材料是为一导电材料；(D)形成一含钼金属层于阻挡层上；(E)形成一吸收层前趋物于含钼金属层上，并进行一硒化工艺或一硫化工艺，以反应该吸收层前趋物形成一吸收层，且反应含钼金属层形成一欧姆接触层；(F)形成一缓冲层于吸收层上；(G)形成一透明导电层于缓冲层上；以及(H)形成一第二电极于透明导电层上。此外，于步骤(F)后，还可包括一步骤(F1)：形成一i-ZnO薄膜于该缓冲层上，由此可降低漏电流。

于本发明的薄膜太阳能电池的制作方法中，于第一电极(钼背电极)及吸收层间插入一不与硒或硫反应的阻挡层及一含钼金属层。由于阻挡层具有导电性，故可同时做为一电极材料。同时，阻挡层更可防止硒穿透至第一电极，防止第一电极因硒化工艺而过度硒化。此外，更通过形成一含钼金属层，以达到控制欧姆接触层(硒化钼)厚度的目的，使所形成的薄膜太阳能电池的欧姆接触层不致于太厚而增加串联电阻。

因此，于本发明的薄膜太阳能电池及其制作方法中，经高温高压的硒化工艺，可形成具有适当厚度的欧姆接触层，进而提高电池制作时的一致性，且可避免吸收层脱离或脱落以提升吸收层工艺良率。同时，可使吸收层有较好的结晶及平坦的CIGS表面，并使缓冲层、i-ZnO薄膜及透明导电层容易完全覆盖于吸收层，且可降低漏电流及降低载子复合机率，而达到较多的载子收集及增加转换效率。