[發明專利]多段式硫化鎘薄膜沉積方法

無效

• 申請號: 201010111492.3
• 申請日: 2010-02-11
• 公開（公告）號: CN101820028A
• 公開（公告）日: 2010-09-01
• 發明（設計）人: 楊益郎;陳文仁;林群福
• 申請（專利權）人: 昆山正富機械工業有限公司
• 主分類號: H01L31/18
• 分類號: H01L31/18;H01L31/0336
• 代理公司: 北京中原華和知識產權代理有限責任公司 11019
• 代理人: 壽寧;張華輝

技術領域

本發明涉及一種硫化鎘薄膜沉積方法，特別是涉及一種多段式硫化鎘薄膜沉積方法。

背景技術

近年來，隨國際油價高漲及環保意識的抬頭，綠色能源已成為新能源主流，其中太陽能電池又因是取自太陽的穩定輻射能，來源不會枯竭，因此更為各國所重視，無不挹注大量研發經費及政策性補貼，以扶植本地的太陽能電池產業，使得全球太陽能產業的發展非常快速。

第一代太陽能模塊包括單晶硅和多晶硅的太陽能模塊，雖然光電轉換效率高且量產技術成熟，但因為材料成本高，且硅晶圓常因半導體工業的需求而貨源不足，影響后續的量產規模。因此，包含非晶硅薄膜、銅銦鎵硒(CIGS)薄膜或銅銦鎵硒(硫)(CIGSS)薄膜和碲化鎘薄膜的第二代的薄膜太陽能模塊，在近幾年已逐漸發展并成熟，其中又以銅銦鎵硒或銅銦鎵硒(硫)太陽能電池的轉換效率最高(單元電池可高達20％而模塊約14％)，因此特別受到重視。

參閱圖1所示，現有習用技術銅銦鎵硒或銅銦鎵硒(硫)太陽能電池結構的示意圖。如圖1所示，現有習用技術的銅銦鎵硒太陽能電池結構包括基板10、第一導電層20、銅銦鎵硒或銅銦鎵硒(硫)吸收層30、緩沖層40、絕緣層50以及第二導電層60，其中基板10可為玻璃板、鋁板、不繡鋼板或塑膠板，第一導電層20一般包括金屬鉬，當作背面電極，銅銦鎵硒或銅銦鎵硒(硫)吸收層30包括適當比例的銅、銦、鎵及硒，當作p型薄膜，為主要的光線吸收層，緩沖層40可包括硫化鎘(CdS)、硫化鋅(ZnS)、氧化鋅(ZnO)、硒化鋅(ZnSe)、硒化銦(In₂Se₃)和硫化銦(In₂S₃)等，當作n型薄膜，絕緣層50包括氧化鋅(ZnO)，用以提供保護，第二導電層60包含氧化鋅鋁(ZnO:Al)，用以連接正面電極。

銅銦鎵硒或銅銦鎵硒(硫)太陽能電池結構中，在銅銦鎵硒或銅銦鎵硒(硫)光吸收層上會鍍上一層約50～100nm的硫化鎘、硫化鋅、硫化銦或硒化銦作為N層或緩沖層，其鍍膜方法包含化學水浴沉積法(chemical?bathdeposition)、微波加熱化學水浴沉積法(microwave-assisted?chemicalbath?deposition)、真空蒸鍍法(vacuum?evaporation)、濺鍍法(sputtering)、化學氣相沉積法(chemical?vapor?deposition)以及噴霧熱解法(spray?pyrolysis)等方法，雖然有許多緩沖層材料可使用，但涂布硫化鎘緩沖層的銅銦鎵硒或銅銦鎵硒(硫)太陽能電池擁有最佳效率(約20％)，仍是市場上最常使用的材料。

現有習知技術會在銅銦鎵硒或銅銦鎵硒(硫)光吸收層上鍍一層膜厚約30～100nm的硫化鎘，鍍太厚會造成電阻太高，降低太陽能電池效率，同時會造成光穿透率下降，影響光吸收層吸光量，而涂布太薄很容易有覆蓋不均和各層覆蓋率差異大的問題，因此提出一種多段式硫化鎘的沉積法，以改善上述缺點。

發明內容

本發明的主要目的在于，提供一種新的多段式硫化鎘薄膜沉積方法，所要解決的技術問題是使其利用調配不同溫度化學浴槽，將含銅銦鎵硒或銅銦鎵硒(硫)光吸收層的基板置入浸泡不同時間，使長出特性不同的硫化鎘層。

本發明的目的及解決其技術問題是采用以下技術方案來實現的。依據本發明提出的一種多段式硫化鎘薄膜沉積方法，至少包含以下步驟：步驟一：將一含有光吸收層的基板置于一具有硫離子及鎘離子且高浴溫的第一化學浴溶液中，以在該基板的光吸收層上沉積一第一硫化鎘膜；以及步驟二：再將上述基板置于一具有硫離子及鎘離子的另一低浴溫的第二化學浴溶液中，以在該第一硫化鎘膜上沉積一第二硫化鎘膜，其中該第一化學浴溶液和第二化學浴溶液中的溫度差異在10℃以上。

本發明的目的及解決其技術問題還可采用以下技術措施進一步實現。

前述的多段式硫化鎘薄膜沉積方法，其中在步驟一中，利用含硫化合物及含鎘化合物備置該化學浴，并將該化學浴調整為堿性。

前述的多段式硫化鎘薄膜沉積方法，其中利用濃度20至30％的氨水調整該化學浴的pH值介于8至11。

前述的多段式硫化鎘薄膜沉積方法，其更進一步于該化學浴中添加緩沖劑及復合劑。

前述的多段式硫化鎘薄膜沉積方法，其中在步驟一中，該第一化學浴浴溫介于75～90℃。

前述的多段式硫化鎘薄膜沉積方法，其中在步驟二中，利用含硫化合物及含鎘化合物備置該另一化學浴，并將該另一化學浴調整為堿性，且該第一化學浴浴溫介于60～75℃。