[发明专利]太阳能薄膜结构及制造该太阳能薄膜结构的方法与装置

说明书

技术领域

本发明是有关于一种利用涂布方式生产的太阳能薄膜结构，以及制造该太阳能薄膜结构的方法与制造该太阳能薄膜结构的装置。

背景技术

在现今太阳能电池的相关制程技术一直保持着蓬勃的发展，且一般太阳能薄膜电池的类型繁多，其中，又以硅基太阳能电池最为常见，通常硅基太阳能电池具有P/N二极管层(P/N diode)、抗反射层(antireflection)、正面电极(front contact electrode)及背面电极(back contact electrode)等基本结构。

在上述结构中，硅原子的电子(Electron)电洞(Hole)对因受太阳光所激发而致游离，游离后的电子会受P/N二极管间之内建电场影响被加速分离，甚至被P/N二极管间之内建电场影响电子与电洞会分别被吸引至其上、下二端的金属导线，如此就此形成发电与导电回路。

在传统硅基材的太阳能电池在生产制造过程不管是P/N二极管层或抗反射层(antireflection)、正面电极(front contact electrode)及背面电极(back contact electrode)、空乏层等基本结构的材料通常是为固态材料所组成，此生产方法大大限制整体太阳能电池的使用型态，甚至不易于未来加工于软性基板或可挠性基板表面。

由上述说明可知，传统固态材料所制成的太阳能薄膜具有下列缺点：

无法有效捕捉电子

于半导体材料中有叙述，日光照射于半导体P/N接口时，P型半导体所产生的电子必须越过多个P型半导体分子才能到达电极，但所激发出的电子约有一半会被半导体分子抓住无法对外发出，使日光所激发出的电子电洞对无法有效的利用。

量产速度慢

早期太阳能薄膜都是以蒸镀或溅镀等半导体制程技术，将材料以分子的型态一层层的堆栈上去，为了达到厚度必须精准的控制镀膜时间，此外，也必须控制成长速度以避免太阳能固态材料成长失败。

成本较高

以半导体制程技术来制造的太阳能薄膜为了控制载子浓度，其设备也需增加控制增加杂质的流量设备，大大都提高了生产的成本。

发电效益受限日光照射面积

一般来说，传统太阳能薄膜的日光照射面都是为一个面，在传统以块材(Bulk)的基本发电结构下，无法更有效的提供单位面积下的日光照射面积，导致目前太阳能的发电效率都无法突破。

硬度无法降低

由于目前制造太阳能薄膜是以块材(Bulk)来进行镀膜施作，当厚度到达一定程度时其硬度也会随之而生，无法使用于可饶型材质上，对于产品的可利用度将无法提升。

发电效率低

太阳能发电的重点在光、电转化效率的提升，而光、电转化效率决定在受光曝晒层的本质半导体材料曝晒迎面太阳光的表面积多寡来决定，而不管是传统太阳能或薄膜太阳能发电方法均是使用本质半导体材料其表面积是最小比例，也因为这个原因导致目前太阳能的发电效率都无法突破。

由上述说明可知，目前传统固态材料所制成太阳能薄膜不仅硬度较高，其发电效益及制造成本都比较高，如何提升发电效益及制造成本，并有效提高产品的可实施性，可成为相关技术人员亟需努力的目标。

发明内容

有鉴于此，本发明的一目的是在提供一种太阳能薄膜结构，适用于吸收一日光的能量转换成电能输出，包括一导电底层、一第一半导体层、一第二半导体层及一导电顶层。

该导电底层由一第一导电材料所组成。

该第一半导体层设置于该导电底层上方，并包括一第一透光导电胶、一呈粉末状态的第一本质材料，及一呈粉末状态的第一杂质材料，该第一本质材料及该第一杂质材料均匀地分布于该第一透光导电胶之中。

该第二半导体层设置于该第一半导体层上方，并包括一第二透光导电胶、一呈粉末状态的第二本质材料，及一呈粉末状态的第二杂质材料，该第二本质材料及该第二杂质材料均匀地分布于该第二透光导电胶的中。

该导电顶层设置于该第二半导体层上方，并由一第二导电材料所组成，该导电顶层具高透光特性。

本发明的又一技术手段，是在于上述的太阳能薄膜结构还包括一第三半导体层，设置于该第一半导体层及该第二半导体层之间，并包括一第三透光导电胶，及一呈粉末状态的第三本质材料。

本发明的另一技术手段，是在于上述的太阳能薄膜结构还包括一抗反射层，设置于该第二半导体层与该导电顶层之间，用以降低该日光进入该太阳能薄膜结构的散逸量。