[发明专利]化合物太阳能电池与硫化物单晶纳米粒子薄膜的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种化合物太阳能电池技术，更特别地涉及一种化合物太 阳能电池与硫化物单晶纳米粒子薄膜的制造方法。

背景技术

近年来，由于新兴国家的快速发展导致各种能源短缺，全球的气候变 异、环境污染及生态浩劫情况也到了危急的情况，无污染、不用担心匮乏 并足够全世界长期使用的太阳能备受各界的瞩目与期待。就现况而言，太 阳能所产生的电力仍无法取代现有的石化能源，主因在于成本较高及供电 时间的不稳定性，但是长远来看，导致温室效应的二氧化碳必须减量以及 石化燃料总有耗尽的一天，让世界各国无不卯足全力补助太阳能产业的发 展，希望能借助太阳能制作技术的进步，使其成为未来能源的主流。

目前，降低成本是太阳能电池的重要课题之一，所以具备低成本优势 的VI族化合物太阳能电池成为近来颇受瞩目的太阳能电池。

VI族太阳能电池由字面的解释即是材料中含有元素周期表中VIA族 的材料，包含：氧(O)、硫(S)、硒(Se)、鍗(Te)等元素，II族的材 料以IIB族材料锌(Zn)、镉(Cd)为主，其中化合物碲化镉(CdTe)可 说是最具代表性的II-VI族太阳能电池材料，结构属于闪锌矿(zinc blende)，而I-III-VI族材料则是II-VI族的变化型，是II-VI族化合物衍生 而来，用第IB族元素(Cu、Ag)及第IIIA族元素(In、Ga、Al)来取代 第IIB族元素所形成的所谓黄铜矿(chalcopyrite)结构，以铜铟硒(CuInSe₂)、 铜铟镓硒(CuInGaSe₂)、铜锌锡硒硫(Cu₂ZnSn(S，Se)₄)等化合物为代 表性的电池材料，经过数十年的发展，VI族的太阳能电池材料研究已相当 成熟。

而这种薄膜太阳能电池的吸收层大都利用n型CdS层或n型ZnS层 来当作半导体的接合界面，其制备工艺包括近空间升华沉积法(Close spacedsublimation，简称CSS)、气相沉积、化学水浴沉积(chemicalbath deposition，简称CBD)等。然而，最常使用的是化学水浴沉积因为温度 大多控制在65℃～75℃，后续的工艺温度若过高会导致组件严重裂化，导 致上述接合界面被破坏，所以连带后续工艺都无法采用较高的温度(譬如 透明电极的形成)。此外，上述化学水浴沉积还有废液问题，导致废水处 理十分昂贵且麻烦，甚至增加对环境污染及生态冲击的隐忧。

除了化学水浴沉积工艺外，还有许多工艺技术可制作n型CdS层或n 型ZnS层，譬如真空工艺。然而，真空设备成本高昂、产率较低且技术瓶 颈高，造成难以用于商业量产，限缩市场发展。

发明内容

本发明提供一种化合物太阳能电池，能提升整体组件特性。

本发明另提供一种硫化物单晶纳米粒子薄膜的制造方法，能形成单晶 纳米粒子组成的高覆盖率薄膜，厚度可精确控制在纳米级厚度，并且达到 材料无损耗、低化学废液、制备工艺简单等效果。

本发明的化合物太阳能电池包括基板、位于基板上的第一电极、位于 第一电极上的VI族吸收层与位于VI族吸收层上的第二电极。而且，在第 二电极与VI族吸收层之间有一层第一缓冲层，其中所述第一缓冲层是硫 化物单晶纳米粒子所构成的薄膜。

本发明的硫化物单晶纳米粒子薄膜的制造方法，包括将硫化物前驱物 溶液滴在VI族吸收层的表面，再在一预定温度下热裂解上述硫化物前驱 物溶液，以在VI族吸收层的表面形成由硫化物单晶纳米粒子所构成的薄 膜。

由上可知，本发明使用热裂解形成的单晶纳米粒子所构成的薄膜，所 以没有高温裂化问题，可解决衰减问题，有效增强化合物太阳能电池的高 温稳定性，同时可提高后段的工艺温度，进一步增加化合物太阳能电池的 组件特性。而且本发明在制备工艺上具有低成本优势，可同时缩短工艺时 间增加产能，还能减少废液的产生。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配 合所附附图作详细说明如下。

附图说明

图1是依照本发明的一实施例的一种化合物太阳能电池的立体示意 图；

图2A至图2C是依照本发明的另一实施例的一种硫化物单晶纳米粒 子薄膜的制造流程示意图；

图3是制备实施例1的CIGS薄膜三阶段共蒸镀的曲线图；