[發(fā)明專利]一種制備多孔性前趨層及吸收層薄膜平坦化的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310340867.7
• 申請(qǐng)日: 2013-08-07
• 公開（公告）號(hào): CN103400899A
• 公開（公告）日: 2013-11-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃信二
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 研創(chuàng)應(yīng)用材料（贛州）有限公司
• 主分類號(hào): H01L31/18
• 分類號(hào): H01L31/18;H01L31/0216;H01L31/04;C23C14/34;C23C14/06;C22C1/02
• 代理公司: 江西省專利事務(wù)所 36100
• 代理人: 楊志宇

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種制備多孔性前趨層及吸收層薄膜平坦化的方法，屬于太陽能電池光伏領(lǐng)域。

背景技術(shù)

全球能源需求逐年攀高，在節(jié)能及環(huán)保意識(shí)抬頭下，發(fā)展再生能源為全球共同的目標(biāo)；以再生能源來說，無論水力、風(fēng)力、地?zé)岚l(fā)電來說，均需以動(dòng)能轉(zhuǎn)換方式來獲得轉(zhuǎn)換效率，而太陽能發(fā)電則是利用太陽光轉(zhuǎn)換成電能之發(fā)電系統(tǒng)，在太陽能發(fā)電系統(tǒng)中無可動(dòng)部分，不像風(fēng)力、水力、地?zé)岬劝l(fā)電系統(tǒng)中均須用到轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械，因此不會(huì)有高溫高壓及噪音等困擾，在發(fā)電過程中不造成環(huán)境負(fù)擔(dān)，為一潔凈地綠色能源。另外，太陽光源取之不盡用之不竭的特性，使得太陽能發(fā)電系統(tǒng)能具有永續(xù)利用之一大優(yōu)點(diǎn)；雖然現(xiàn)今太陽能發(fā)電之光電轉(zhuǎn)換效率尚不高，但太陽能發(fā)電系統(tǒng)不需耗費(fèi)額外的能源成本為其優(yōu)勢(shì)，換句話說，這些原本不被人們利用的能源現(xiàn)在有部分比例作為電力來源。太陽每天照射到地表的能量,超過全人類30年所需要的能源，太陽能電池已成為未來替代能源的主流。

?????太陽能電池的種類眾多，而CIGS(銅銦鎵硒)薄膜太陽能電池?fù)碛懈咿D(zhuǎn)換效率及發(fā)展?jié)摿Χ艿讲毮浚壳癈IGS(銅銦鎵硒)薄膜太陽能電池最高轉(zhuǎn)換效率由美國(guó)再生能源實(shí)驗(yàn)室(NREL)所創(chuàng)造，其效率已達(dá)20%。CIGS從1995年發(fā)展至今轉(zhuǎn)換效率已經(jīng)提高足足有7%之多，相較于同樣時(shí)間內(nèi)CdTe的4%、單晶硅與多晶硅各為3%以及非晶硅的1%，足以看出CIGS在轉(zhuǎn)換效率上的發(fā)展?jié)摿ΑIGS屬于Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ族的多晶黃銅礦結(jié)構(gòu)?(Chalcopyrite)?化合物，是一種由Ⅱ-Ⅵ族化合物閃鋅礦結(jié)構(gòu)?(Zinc-Blend?Structure)?所衍生而來的半導(dǎo)體材料，由兩個(gè)閃鋅礦之單位晶胞堆棧而成，原屬Ⅱ族元素之晶格位置由Ⅰ族及Ⅲ族所取代而形成，而黃銅礦內(nèi)部In所處晶格位置則可為所添加之Ga元素取代。CIGS(銅銦鎵硒)具有直接能隙(Direct?band-gap)性質(zhì)的P-type半導(dǎo)體特性，并且有相當(dāng)高的光吸收系數(shù)α(α=10⁴~10⁵?cm^-1)，是單晶硅的100倍，能涵蓋大部分的太陽光譜，與其它太陽能電池相比，故僅需1~3μm的厚度，即可吸收99%以上的入射太陽光。目前CIGS薄膜太陽能電池最高轉(zhuǎn)換效率由美國(guó)再生能源實(shí)驗(yàn)室(NREL)所創(chuàng)造，其效率已達(dá)20%。且NREL于2011年評(píng)估報(bào)告顯示，CIGS(銅銦鎵硒)在轉(zhuǎn)換效率上會(huì)以每年0.3%往上成長(zhǎng)。

CIGS(銅銦鎵硒)薄膜太陽能電池發(fā)展至今其組件結(jié)構(gòu)大致件由上電極(AL/Ni)、抗反射層(MgF2)、光窗層(AZO/ITO)、緩沖層(?CdS)、吸收層(CIGS)、背電極(Mo)與基板(SS/GLASS/PET)所組成；在單一膜層內(nèi)，各材料成份比之參數(shù)調(diào)配、薄膜晶體結(jié)構(gòu)、制程方式與優(yōu)化制程等各種因素為其制備上的挑戰(zhàn)，此外，還需考慮到各膜層堆棧成組件的匹配性、各膜層制備方式與制程間的相互影響等眾多因素，尤其從相關(guān)文獻(xiàn)顯示CIGS(銅銦鎵硒)對(duì)于各種制程參數(shù)下對(duì)于組件影響極其敏感，更增添CIGS(銅銦鎵硒)薄膜太陽能電池在制備上的困難，同時(shí)也使得技術(shù)門坎相對(duì)地提高，在國(guó)際光伏界認(rèn)為是技術(shù)難度比較大的一種太陽電池。

靶材是具有固定形狀用于濺射鍍膜之母材。靶材若依材料分類可簡(jiǎn)單地分為金屬與陶瓷兩大類，若依制程分類通常可大略區(qū)分為熔煉制程與粉末冶金制程兩大類。大多數(shù)金屬靶材采熔煉制程，少數(shù)靶材鑒于使用時(shí)晶粒大小控制、合金成份熔點(diǎn)差距太大等諸因素才采用粉末冶金制程。針對(duì)金屬或者合金靶材一般采用真空感應(yīng)熔煉來調(diào)配成分,并經(jīng)過后段的鍛造及熱處理等機(jī)加工方式獲得所需靶材。目前光電及半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)中如觸控屏、集成電路、液晶屏、建筑玻璃、光學(xué)膜及薄膜太陽能電池等，為獲得大面積均勻性及量產(chǎn)性，相關(guān)薄膜均大量使用真空磁控濺鍍制程。

多元化合物太陽能電池為目前最受屬目的材料之一，系為以Ⅰ族-Ⅲ族-Ⅳ族所構(gòu)成的太陽能電池吸收層可以其成份調(diào)控進(jìn)行能系改變而達(dá)到最佳光電轉(zhuǎn)換效率，其中，Ⅰ族為銅(Cu)、銀(Ag)、金(Au)，Ⅲ族為鋁(Al)、鎵(Ga)、銦(In)，Ⅳ族為硫(S)、硒(Se)、銻(Te)，目前以銅銦鎵硒太陽能電池光電轉(zhuǎn)換效率最高。