[发明专利]化合物太阳能电池以及光吸收层的制作方法

说明书

一种化合物太阳能电池，其包括第一电极、第二电极、第一型掺杂半导体层以及第二型掺杂半导体层。第一型掺杂半导体层配置于第一电极以及第二电极之间，且第二型掺杂半导体层配置于第一型掺杂半导体层以及第二电极之间。第一型掺杂半导体层具有靠近第一电极的第一侧以及靠近第二型掺杂半导体层的第二侧。第一型掺杂半导体层包括多个元素的至少其中之一，且这些元素包括钾、铷以及铯。这些元素的至少其中之一在第一侧的浓度高于在第二侧的浓度。另外，一种光吸收层的制作方法亦被提出。

技术领域

本发明是有关于一种太阳能电池，且特别是有关于一种化合物太阳能电池以及光吸收层的制作方法。

背景技术

太阳能电池经过长年的发展，在能量转换效率(power conversion efficiency)、稳定性与各种效能指标上有长足的进步。近年来，由于因应太阳能电池薄型化的发展，许多高效率的薄膜太阳能电池亦被开发出来。薄膜太阳能电池依材料技术可分为许多种类，如非晶硅(a-Si)、碲化镉(CdTe)、铜铟硒(CIS)、铜铟镓硒(CIGS)薄膜太阳能电池等等。其中，铜铟镓硒薄膜太阳能电池的光吸收层为铜铟镓硒薄膜。铜铟镓硒薄膜为直接能隙(directbandgap)的半导体材料，且其可在较大范围的太阳光谱进行光吸收，因此铜铟镓硒薄膜太阳能电池具有高光电转换效率。

一般而言，光吸收层吸收光能后会激发产生电子空穴对，位于P/N结(p-njunction)的电子空穴对会分离出电子与空穴，且电子与空穴通过半导体材料而被导出，进而产生电流。然而，在电子和空穴导出的过程中，容易因薄膜质量等因素而使电子空穴复合(recombination)的几率提高，而降低太阳能电池的光电转换效率。为了保持良好的薄膜质量以降低电子空穴复合的几率，一般制作铜铟镓硒薄膜的方法会采用真空工艺，例如是共蒸镀(co-evaporation)法以及二阶段硒化(sequential method)法等工艺方式。然而，真空工艺会使得太阳能电池整体制造成本较高，且工艺时间较长。因此，如何制作出高质量的光吸收层并符合低成本以及快速制作的原则，实为目前研发者亟欲达成的目标之一。

发明内容

本发明实施例的化合物太阳能电池包括第一电极、第二电极、第一型掺杂半导体层以及第二型掺杂半导体层。第一型掺杂半导体层配置于第一电极以及第二电极之间，且第二型掺杂半导体层配置于第一型掺杂半导体层以及第二电极之间。第一型掺杂半导体层具有靠近第一电极的第一侧以及靠近第二型掺杂半导体层的第二侧。第一型掺杂半导体层包括多个元素的至少其中之一，且这些元素包括钾、铷以及铯。这些元素的至少其中之一在第一侧的浓度高于在第二侧的浓度。

本发明实施例的光吸收层的制作方法包括：形成前驱物层于基板上。前驱物层包括多个纳米粒子，且这些纳米粒子的材料包括铜氧化物、铟氧化物以及镓氧化物；提供浆料于前驱物层上，其中浆料的材料包括碱金属化合物；以及对浆料以及前驱物层进行热处理。

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，并配合附图作详细说明如下。

附图说明

图1A至图1F绘示本发明一实施例的化合物太阳能电池的制作流程图。

图2绘示图1F实施例的化合物太阳能电池的光吸收层在不同深度的元素含量分析。

图3A至图3D绘示图1F实施例的化合物太阳能电池的光电转换的不同参数对氟化钾在浆料里的浓度的作图。

图4A绘示有无氟化钾的化合物太阳能电池的光吸收层在不同深度的元素含量分析。

图4B绘示有无氟化钾的化合物太阳能电池的电流对电压曲线(I-V curve)。

图5A至图5D绘示一比较实施例的化合物太阳能电池的光电转换的不同参数的表现。

图6A至图6D绘示另一比较实施例的化合物太阳能电池的光电转换的不同参数的表现。