[發(fā)明專利]太陽能電池元件結(jié)構(gòu)

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110004078.7
• 申請日: 2011-01-11
• 公開（公告）號: CN102593208A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 章豐帆;林信志;林信宏;謝季樺;李宗龍
• 申請（專利權(quán)）人: 太陽海科技股份有限公司
• 主分類號: H01L31/04
• 分類號: H01L31/04;H01L31/0336
• 代理公司: 隆天國際知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 72003
• 代理人: 鄭小軍;馮志云

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種太陽能電池結(jié)構(gòu)，尤其涉及一種例如含銅銦鎵硒四元素(簡稱CIGS)的薄膜太陽能電池結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

薄膜太陽能電池中，銅銦鎵硒太陽能電池(Copper?Indium?Gallium?Diselenide?Solar?Cells)類型的光電電池計有兩種：一種含銅銦硒三元素(簡稱CIS)以及一種含銅銦鎵硒四元素(簡稱CIGS)。由于其高光電效率及低材料成本，被許多人看好。在實驗室完成的CIGS光電池，光電效率最高可達約19％，就模塊而言，最高亦可達約13％。

圖1揭露一傳統(tǒng)的CIGS太陽能電池結(jié)構(gòu)10，其為層疊結(jié)構(gòu)包含一基板11、一金屬層12、一CIGS層13、一緩沖層14以及一透明導(dǎo)電層(TCO)15。基板11一般為玻璃基板，金屬層12可以由鉬(Mo)金屬層組成，以配合CIGS的化學(xué)性質(zhì)及可承受沉積CIGS層13時的相對高溫。CIGS層13是p型半導(dǎo)體層。該緩沖層14可為硫化鎘(CdS)，其是n型半導(dǎo)體層而與CIGS層13形成p-n接合面。透明導(dǎo)電層15可為摻鋁氧化鋅(AZO)或其他透明導(dǎo)電材料。透明導(dǎo)電層15亦有稱為窗層(window?layer)，其可讓上方的光線通過而至其下的CIGS層13。

若緩沖層包含硫化鎘(CdS)，因鎘含有毒性，若經(jīng)食用會對人體健康造成相當大的危害。因此太陽能電池元件中若存在鎘，未來廢棄后若未經(jīng)妥善處理，恐造成環(huán)境污染，而加深健康遭受威脅的疑慮。

另外，CdS一般利用化學(xué)浴沉積法(Chemical?Bath?Deposition；CBD)制作，因此制造過程中將產(chǎn)生大量廢液，亦將對環(huán)境造成沖擊。

因此，目前的先進工藝無不朝尋找CdS的替代物方向發(fā)展，以解決使用CdS可能產(chǎn)生的問題。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述問題，本發(fā)明提供一種太陽能電池元件結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明的太陽能電池元件結(jié)構(gòu)是利用于電池結(jié)構(gòu)中形成具光觸媒特性的n型半導(dǎo)體層，以替代鎘元素的使用，不僅減少制造時產(chǎn)生大量廢液，且避免鎘污染環(huán)境。

根據(jù)本發(fā)明一實施例的太陽能電池元件結(jié)構(gòu)，其包含一基板、一金屬層、一p型半導(dǎo)體層、一n型半導(dǎo)體層、一透明導(dǎo)電層以及一高阻值膜層。該金屬層形成于該基板的表面。該p型半導(dǎo)體層形成于該金屬層之上，且包含銅銦鎵硒硫(CIGSS)、銅銦鎵硒(CIGS)、銅銦硫(CIS)、銅銦硒(CIS)或包含銅、硒或硫二者或二者以上的化合物材料。該n型半導(dǎo)體層具光觸媒特性(例如可利用照光提高載子遷移率)，且形成于該p型半導(dǎo)體層的表面，而與該p型半導(dǎo)體層形成p-n接合面。該透明導(dǎo)電層形成于該n型半導(dǎo)體層之上。該高阻值膜層疊設(shè)接觸于該金屬層及該p型半導(dǎo)體層之間，或該n型半導(dǎo)體層及該透明導(dǎo)電層之間。

一實施例中，該n型半導(dǎo)體層包含氧化鈦(TiO₂)或氧化鎢(WO₃)，且其厚度介于1～1000nm。以氧化鈦而言，其經(jīng)照光后活性很強，而具備光觸媒的性質(zhì)，故可替代傳統(tǒng)的CdS作為n型半導(dǎo)體層，極具環(huán)保的實用價值。

因此，例如以氧化鈦(TiO₂)或氧化鎢(WO₃)作為n型半導(dǎo)體層，借由其光觸媒的性質(zhì)，可替代傳統(tǒng)的CdS，而可有效避免CdS可能造成的污染。

附圖說明

圖1為一傳統(tǒng)的太陽能電池元件結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明第一實施例的太陽能電池元件結(jié)構(gòu)示意圖；以及

圖3為本發(fā)明第二實施例的太陽能電池元件結(jié)構(gòu)示意圖。

其中，附圖標記說明如下：

20太陽能電池元件結(jié)構(gòu)

21基板

22金屬層

23高阻值膜層

24p型半導(dǎo)體層

25n型半導(dǎo)體層

26透明導(dǎo)電層

具體實施方式

以下詳細討論本發(fā)明目前優(yōu)選實施例的制作和使用。不過，應(yīng)當理解，本發(fā)明提供許多可應(yīng)用的裝置，其可在各種各樣的具體情況下實施。該討論的具體實施例僅說明了制作和使用該發(fā)明的具體方式，并沒有限制本發(fā)明的范圍。