[發(fā)明專利]薄膜太陽能電池及其制作方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110441126.9
• 申請日: 2011-12-26
• 公開（公告）號: CN102569442A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發(fā)明（設計）人: 彭洞清;方嘉鋒
• 申請（專利權(quán)）人: 彭洞清
• 主分類號: H01L31/032
• 分類號: H01L31/032;H01L31/0352;H01L31/18
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 湯保平

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明是關(guān)于一種薄膜太陽能電池及其制作方法，尤指一種銅銦硒系薄膜太陽能電池及其制造方法。

背景技術(shù)

隨著人類文明發(fā)展，全球面臨嚴重的能源危機及環(huán)境污染等問題。其中，以能將太陽能直接轉(zhuǎn)變成電能的太陽能電池，由于發(fā)電過程中不會產(chǎn)生二氧化碳等溫室氣體，且不會對環(huán)境造成污染，故為一種可再生的環(huán)保發(fā)電方式。目前已發(fā)展出多種不同材料所制作的太陽能電池，如硅基太陽能電池、染料敏化太陽能電池及有機材料電池等。

其中，以銅銦鎵硒(CIGS)、或銅銦鋁硒(CIAS)為吸收層的銅銦硒(CuInSe)系太陽能電池，因具有很高的吸收系數(shù)及高轉(zhuǎn)換效率，且在戶外環(huán)境下穩(wěn)定性相當好，故視為一種次世代的太陽能電池。

一般的銅銦硒系太陽能電池的結(jié)構(gòu)是如圖1所示，其包括：一基板11，以及由下往上依序疊層在基板11上的背電極12、p型吸收層13、n型緩沖層14、透明導電層15、以及一上電極16。

于制作銅銦硒系太陽能電池的工藝中，一般是以鉬做為背電極12材料；而p型吸收層13可以共蒸鍍、涂布或以先驅(qū)物沉積后硒化方式制作。于硒化的過程中，背電極12與p型吸收層13接面會產(chǎn)生鉬的硒化物，如MoSe₂。雖然，MoSe₂可使接面呈歐姆接觸，但是高溫高壓的硒化工藝環(huán)境下，常常導致太厚的鉬層被轉(zhuǎn)換成MoSe₂，而太厚的MoSe₂會導致串聯(lián)電阻的升高，甚至于影響吸收層附著，導致吸收層脫離或脫落。此外，如使用低壓的硒化工藝雖可避免太厚的鉬層被轉(zhuǎn)換成MoSe₂，但形成的吸收層容易呈現(xiàn)顆粒狀結(jié)構(gòu)堆棧，而導致平坦度不足及形成粗糙的吸收層表面，造成緩沖層薄膜覆蓋率不足，而導致漏電流太大，造成轉(zhuǎn)換效率降低。另外，吸收層呈現(xiàn)顆粒狀結(jié)構(gòu)疊層亦使載子復合機率增加，亦會降低轉(zhuǎn)換效率。

因此，目前亟需發(fā)展出一種薄膜太陽能電池及其制作方法，其可控制硒化鉬(MoSe₂)的生成及生成厚度，進而防止串聯(lián)電阻的升高及吸收層脫離或脫落，且提升吸收層表面平坦度以提升轉(zhuǎn)換效率。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的主要目的是在提供一種薄膜太陽能電池，以便能具有適當?shù)谋∧ぬ柲茈姵貧W姆接觸層(硒化鉬)厚度。

本發(fā)明的另一目的是在提供一種薄膜太陽能電池的制作方法，通過于背電極(第一電極)上依序形成一阻擋層及一含鉬金屬層，而可控制歐姆接觸層厚度。

為達成上述目的，本發(fā)明的薄膜太陽能電池，包括：一基板；一第一電極，是設置于基板上；一阻擋層，是設置于第一電極上，其中阻擋層的材料是為一導電材料；一歐姆接觸層，是設置于阻擋層上；一吸收層，是設置于歐姆接觸層上；一緩沖層，是設置于吸收層上；一透明導電層，是設置于緩沖層上；以及一第二電極，是設置于透明導電層上。

此外，本發(fā)明所提供的薄膜太陽能電池的制作方法，包括下列步驟：(A)提供一基板；(B)形成一第一電極于基板上；(C)形成一阻擋層于第一電極上，其中阻擋層的材料是為一導電材料；(D)形成一含鉬金屬層于阻擋層上；(E)形成一吸收層前趨物于含鉬金屬層上，并進行一硒化工藝或一硫化工藝，以反應該吸收層前趨物形成一吸收層，且反應含鉬金屬層形成一歐姆接觸層；(F)形成一緩沖層于吸收層上；(G)形成一透明導電層于緩沖層上；以及(H)形成一第二電極于透明導電層上。此外，于步驟(F)后，還可包括一步驟(F1)：形成一i-ZnO薄膜于該緩沖層上，由此可降低漏電流。

于本發(fā)明的薄膜太陽能電池的制作方法中，于第一電極(鉬背電極)及吸收層間插入一不與硒或硫反應的阻擋層及一含鉬金屬層。由于阻擋層具有導電性，故可同時做為一電極材料。同時，阻擋層更可防止硒穿透至第一電極，防止第一電極因硒化工藝而過度硒化。此外，更通過形成一含鉬金屬層，以達到控制歐姆接觸層(硒化鉬)厚度的目的，使所形成的薄膜太陽能電池的歐姆接觸層不致于太厚而增加串聯(lián)電阻。

因此，于本發(fā)明的薄膜太陽能電池及其制作方法中，經(jīng)高溫高壓的硒化工藝，可形成具有適當厚度的歐姆接觸層，進而提高電池制作時的一致性，且可避免吸收層脫離或脫落以提升吸收層工藝良率。同時，可使吸收層有較好的結(jié)晶及平坦的CIGS表面，并使緩沖層、i-ZnO薄膜及透明導電層容易完全覆蓋于吸收層，且可降低漏電流及降低載子復合機率，而達到較多的載子收集及增加轉(zhuǎn)換效率。