[發明專利]具有高紅外光吸收率的薄膜太陽能電池及其制程方法

無效

• 申請號: 201110456312.X
• 申請日: 2011-12-30
• 公開（公告）號: CN103187472A
• 公開（公告）日: 2013-07-03
• 發明（設計）人: 李炳寰;陳玟帆
• 申請（專利權）人: 亞樹科技股份有限公司
• 主分類號: H01L31/077
• 分類號: H01L31/077;H01L31/0224;H01L31/0376;H01L31/20
• 代理公司: 北京中博世達專利商標代理有限公司 11274
• 代理人: 申健;王俊民

技術領域

本發明是關于一種薄膜太陽能電池及其制程方法，特別是有關于一種具有高紅外光吸收率的薄膜太陽能電池及其制程方法，是藉由氧化銦鉬材料作為前透明導電薄膜以使元件有效地吸收紅外光并提升光電轉換效率。

背景技術

目前由于國際能源短缺，世界各國一直持續致力于研究各種可行的替代能源。其中太陽能電池具有使用方便、無污染、無轉動部分、無噪音、使用壽命長、普及化、可阻隔輻射熱并且尺寸可與建筑物結合而隨意變化等優點，而受到矚目。

典型的太陽能電池計有單晶硅太陽能電池、多晶硅太陽電池、非晶硅太陽能電池、化合物太陽能電池以及染料敏化太陽能電池等。其中，硅基薄膜太陽能電池能與建筑物整合，是極具潛力的元件。目前，硅基薄膜太陽能電池大部分采用以玻璃作為基板的超基板(Superstrate)結構，并利用含鋁氧化鋅(AZO)或含氟氧化錫(FTO)作為透明導電膜的材料。然而，該些透明導電膜于紅外光區的光穿透率普遍不高，因而無法有效的吸收整體太陽光能。此外，就成本來說，透明導電玻璃相對于整體元件的成本比例還是很高，故降低制作成本與增加太陽光能的吸收率為發展薄膜太陽能電池的重點。

參照美國公告專利第7,164,150號，其名稱為“Photovoltaic?device?and?manufacturing?method?thereof”，其主要揭示利用在電漿沉積過程中藉由通入二氧化碳流量，控制氧在晶硅層與非晶硅層接口的濃度，以達到高效率的太陽能電池。然而，該專利并未對該透明導電膜于紅外光區的光穿透率以及制程狀況詳細揭露，如此也同時影響后續應用范圍。

職是之故，申請人乃細心試驗與研究，并一本鍥而不舍的精神，終于研究出一種薄膜太陽能電池，特別是有關于一種具有高紅外光吸收率的薄膜太陽能電池。藉由氧化銦鉬材料作為透明導電膜材料可使整體元件有效地吸收紅外光并提升光電轉換效率。

發明內容

本發明的主要目的在于提出一種具有高紅外光吸收率的薄膜太陽能電池結構。

本發明的另一目的在于提出一種具有高紅外光吸收率的薄膜太陽能電池的制程方法。

本發明另提供一種具有高紅外光吸收率的薄膜太陽能電池的制備方法，其是取代傳統的AZO或者SnO₂作為前電極的太陽能電池，發展出可一種可提高紅外光吸收率的氧化銦鉬透明導電層，藉由該透明導電層使元件整體光電轉換效率與良率提升。

為達本發明的主要目的，本發明提出一種具有高紅外光吸收率的薄膜太陽能電池，包含：一基板、一第一透明導電層、一P型半導體層、一本質(i)型半導體層、一N型半導體層、一第二透明導電層及一背電極。其中，第一透明導電層形成于基板上，用于取出電能；P型半導體層形成于第一透明導電層上，用于產生電洞；本質(i)型半導體層形成于P型半導體層上，用于提高可見光譜光子的吸收范圍；N型半導體層形成于本質(i)半導體層上，用于產生電子；第二透明導電層形成于N型半導體層上方；背電極則是形成于第二透明導電層上，用于取出電能。其中，該第一透明導電層為一氧化銦鉬(Indium?molybdenum?oxides，IMO)材料，用以提高紅外光的吸收率。

為達本發明的另一目的，本發明提出一種具有高紅外光吸收率的薄膜太陽能電池的制程方法，其步驟包含：提供一基板；沉積一第一透明導電層于該基板上；沉積一P型半導體層于該第一透明導電層上；沉積一本質(i)型半導體層于該P型半導體層上；沉積一N型半導體層于該本質(i)半導體層上；沉積一第二透明導電層于該N型半導體層上；以及沉積一背電極于該第二透明導電層上。其中，該第一透明導電層為一氧化銦鉬(Indium?molybdenum?oxides，IMO)材料，用以提高紅外光的吸收率。其中該氧化銦鉬材料的前驅物選自一氧化銦(In₂O₃)與一氧化鉬(MoO₃)及其化合物。

根據本發明的一特征，其中該第一透明導電層的載子遷移率于20cm²/Vs至85cm²/Vs之間。

本發明的具有高紅外光吸收率的薄膜太陽能電池具有以下的功效：

1.比起傳統的AZO或者FTO，本發明的氧化銦鉬材料作為透明導電層可有效地達到提高紅外光吸收率的功效；

2.比起傳統的AZO或者FTO，本發明所使用的氧化銦鉬材料具有高電子遷移率與導電率；

3.比起使用傳統的AZO或者FTO作為透明導電層的太陽能電池，本發明的太陽能電池的光電轉換效率可有效提升；以及