[發明專利]太陽能電池的制造方法

有效

• 申請號: 201010521172.5
• 申請日: 2010-10-22
• 公開（公告）號: CN102237439A
• 公開（公告）日: 2011-11-09
• 發明（設計）人: 李文欽;嚴文材;陳鼎元;余良勝;張玉函
• 申請（專利權）人: 臺灣積體電路制造股份有限公司
• 主分類號: H01L31/18
• 分類號: H01L31/18
• 代理公司: 隆天國際知識產權代理有限公司 72003
• 代理人: 姜燕;陳晨

技術領域

本發明涉及一種太陽能電池的制造方法，特別涉及一種太陽能電池的硫屬化合物吸收物的形成方法。

背景技術

太陽能，或是將太陽光轉變成為電能，如果具有高效率、便宜和安全等特點，則可較其他形式的產生能源方式具競爭力。雖然薄膜太陽能電池制造工藝是結合低制造成本和較高的效率，但是仍然需要有毒和危險的材料和工藝。

一般是利用吸收光子的方式使太陽能電池運行，上述光子可使電子從價帶激發至傳導帶。當連接至一電路時，在傳導帶中的電子流動以驅動一電流。薄膜太陽能電池是使用表現出直接帶隙(direct?bandgap)的吸收層，且可允許電池僅具有數毫米(mm)的厚度。在許多薄膜太陽能電池中，光子或光吸收包括每一個第I族(銅、銀、金)、第III族(鋁、鎵、銦)和第VI族(硫、硒、碲)的元素。在一些例子中，Sn或Zn可取代第III族的元素。在這種太陽能電池中，I-III-VI2半導體材料為銅銦鎵硒(二倍硒)(以下簡稱CIGS)。上述材料為銅銦硒(通常縮寫為CIS)和銅鎵硒的固態溶液，其化學方程式為CuInxGa(1-x)Se2，其中x值可從1(純銅銦硒)變化至0(純銅鎵硒)。上述半導體材料為四面體配位鍵結半導體，且具有硫屬化合物結晶結構，且帶隙可隨x值連續變化，可從約1.0eV(銅銦硒)至約1.7eV(銅鎵硒)。

含硫的CIGS薄膜也為現有的CIGSS，其已顯示改善的太陽能電池效率。CIGSS半導體材料具有寬于CIGS的直接帶隙。CIGSS半導體材料的帶隙介于約1.0eV至約2.5eV之間，其太陽能輻射范圍優于CIGS薄膜，且允許太陽能輻射吸收的最佳效果。小面積的太陽能電池已被報導出具有高達19.5％的變換效率。在一例子中，利用在硫化氫氣體中退火以硫化CIGSS的表面。因為硫化氫氣體有劇毒且因此產生工藝問題，其他的硫化工藝需要使CIGS薄膜中的硫或硫化物(In2S3)蒸發。形成CIGS薄膜后，利用在極高溫度下加熱在坩堝爐中的少量硫或硫化物的方式進行上述蒸發步驟。當不使用硫化氫(H2S)的較安全的蒸發工藝仍不適用于經濟的量產制造工藝時，有需要一種太陽能電池的制造方法，以滿足上述需求且克服現有技術的缺點。

發明內容

有鑒于此，本發明一實施例提供一種太陽能電池的制造方法。上述太陽能電池的制造方法包括提供一基板；利用濺鍍一第一靶材，在上述基板上形成一第一薄膜；在上述基板上形成一第二薄膜，形成上述第二薄膜包括在上述第一薄膜上方濺鍍一第二靶材，其中上述第二靶材包括硫或一硫化物；以及利用施加能量至上述基板，從上述第一和第二薄膜形成硫屬化合物太陽能吸收物，其中上述硫屬化合物太陽能吸收物包括第I族的至少一個元素和第VI族的至少二個元素。

本發明另一實施例提供一種太陽能電池的制造方法。上述太陽能電池的制造方法包括提供一鉬涂布玻璃基板；利用濺鍍一第一靶材，在上述基板上形成一第一薄膜；在上述基板上形成一第二薄膜，形成上述第二薄膜包括在上述第一薄膜上方濺鍍一第二靶材，其中上述第二靶材包括硫或硫化銦；以及對上述基板退火，其中形成上述第一薄膜、形成上述第二薄膜和施加能量的上述這些步驟不包括使用含硫氣體或含硫化物氣體。

相較于使用兩道退火步驟的其他工藝，本發明實施例的工藝簡易且僅使用一道退火步驟。此外，本發明實施例公開的工藝可避免使用難以量產的含硒或含硫氣體環境。特別地，可避免使用在低濃度下具有高毒性的硒化氫和硫化氫。

附圖說明

圖1～圖3為依據本發明不同實施例的太陽能電池的制造方法的流程圖。

圖4為依據本發明不同實施例的太陽能電池的制造方法形成的含硫的銅銦鎵硒(CIGSS)薄膜結構。

圖5為依據本發明不同實施例的含硫的銅銦鎵硒(CIGSS)太陽能電池。

【主要附圖標記說明】

11、21、31～方法；

13、14、15、17、19、23、25、27、29、33、35、37、39～步驟；

41～基板；

43～鉬層；

45～第一薄膜層；

47～第二薄膜層；

40～混合層；

46～硫屬化合物薄膜；

49、51、53、55～薄膜；

57、59～電極。

具體實施方式