[發明專利]多層堆疊的光吸收薄膜與其制造方法及太陽能電池

有效

• 申請號: 201310016193.5
• 申請日: 2013-01-16
• 公開（公告）號: CN103872156A
• 公開（公告）日: 2014-06-18
• 發明（設計）人: 邱鼎文;林偉圣;張仁銓;李宙澄
• 申請（專利權）人: 財團法人工業技術研究院
• 主分類號: H01L31/032
• 分類號: H01L31/032;H01L31/0352;H01L31/0749;H01L31/18
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 曹玲柱

技術領域

本發明是關于太陽能電池，更特別是關于其光電轉換層的多層堆疊的光吸收薄膜與其制造方法及太陽能電池。

背景技術

CIGS太陽能電池是以黃銅礦(chalcopyrite)型的化合物層為光電轉換層，并以氧化鋅(ZnO)為透明窗口層的構造的太陽能電池。適用于CIGS太陽能電池的黃銅礦型化合物是以Cu(銅)、In(銦)、Ga(鎵)、Se(硒)為基本成份，且為了控制能帶隙(band?gap)也可添加S(硫)。目前仍需在不大幅改變基本組成(CIGS)的前提下，改變光電轉換層的結構以進一步改良CIGS太陽能電池的光電轉換效率。

發明內容

本發明一實施例提供一種多層堆疊的光吸收薄膜，包括：第一層位于襯底上，且第一層是CuIn_1-xGa_xSe₂，其中0＜x≤1；第二層位于第一層上，且第二層是CuInSe₂；第三層位于第二層上，且第三層是Cu_zSe，其中0＜z≤2；第四層位于第三層上，且第四層是CuInSe₂；以及第五層位于第四層上，且第五層是CuIn_1-x’Ga_x’(Se_1-yS_y)₂，其中0＜x’≤1，且0≤y＜1。

本發明一實施例提供一種太陽能電池，包括上述的多層堆疊的光吸收薄膜。

本發明一實施例提供一種多層堆疊的光吸收薄膜的制造方法，包括：形成第一層于襯底上，且第一層是In_1-xGa_xSe₂，其中0＜x≤1；形成第二層于第一層上，且第二層是InSe₂；形成第三層于第二層上，且第三層是Cu_zSe，其中0＜z≤2；形成第四層于第三層上，且第四層是InSe₂；以及形成第五層于第四層上，且第五層是In_1-x’Ga_x’(Se_1-yS_y)₂，其中0＜x’≤1，且0≤y＜1，其中第三層中的Cu將擴散至第一層、第二層、第三層、第四層、及第五層中。

附圖說明

圖1為本發明一實施例中，多層堆疊的光吸收薄膜的結構示意圖；

圖2為本發明一實施例中，多層堆疊的光吸收薄膜的能級圖；

圖3為本發明一實施例中，太陽能電池的示意圖；以及

圖4為本發明一實施例中，多層堆疊的光吸收薄膜其元素縱深分析。

【主要元件符號說明】

T、T’、T1、T2～厚度；

1～襯底；

10、20～電極層；

11～第一層；

12～第二層；

13～第三層；

14～第四層；

15～第五層；

16～第六層；

17～緩沖層；

18～透明窗口層；

19～透明導電層；

100～多層堆疊的光吸收薄膜。

具體實施方式

本發明一實施例提供多層堆疊的光吸收薄膜100的制造方法，如圖1所示。首先形成第一層11于襯底1上，且第一層11是CuIn_1-xGa_xSe₂，其中0＜x≤1。在本發明一實施例中，0.23≤x≤0.33，即第一層11中的Ga/In比例介于0.3至0.5之間。在本發明另一實施例中，第一層11是組成漸變式的結構，且第一層11靠近襯底10的部分的x值，大于第一層11靠近第二層12的部分的x值。換句話說，多層堆疊的光吸收薄膜100的底部和表面部分具有較高比例的Ga。通過選擇x值(Ga含量)，可調整第一層11的能隙大小。形成第一層11的方法可為同時沉積Cu、In、Ga、與Se，而沉積方法可為濺射法、蒸鍍法、物理氣相沉積法、或其他合適的沉積方法。在本發明一實施例中，襯底1可為鈉玻璃(Solid?Lime?Glass，SLG)、不銹鋼(Steel?Stainless)、砷化鎵(GaAs)、高分子如聚亞酰胺(PI)、或其他常見的襯底材料。