[發明專利]薄膜太陽能電池及其制造方法

有效

• 申請號: 201410082857.2
• 申請日: 2014-03-07
• 公開（公告）號: CN104051569B
• 公開（公告）日: 2017-09-26
• 發明（設計）人: 黃乾燿;邱永升;李文欽
• 申請（專利權）人: 臺灣積體電路制造股份有限公司
• 主分類號: H01L31/18
• 分類號: H01L31/18;H01L31/0445;H01L31/0749
• 代理公司: 北京德恒律治知識產權代理有限公司11409
• 代理人: 章社杲,孫征

相關和共同代決申請

本申請要求于2013年03月12日提交的標題為“薄膜太陽能電池及其制造方法（Thin Film Solar Cell and Fabrication Method Therefor）”的共同待決定的美國臨時專利申請第61/777,470號的優先權，其全部內容結合于此作為參考。

技術領域

本發明總體涉及太陽能電池領域，更具體的，涉及薄膜太陽能電池及其制造方法。

背景技術

薄膜太陽能電池，也稱為薄膜光伏電池，其用于將光能直接轉換為電能。薄膜太陽能電池的制造包括在諸如玻璃襯底的襯底上沉積光伏材料的一個或多個薄膜層的步驟。通常地，薄膜太陽能電池包括襯底、背電極層、吸收層、緩沖層和窗口層。吸收層可以是“CIS基”吸收件，其中“CIS”通常指的是銅銦硒。在典型的傳統薄膜太陽能電池中，CIS基吸收層是p型層，緩沖層是n型層，且窗口層是n型透明導電氧化物窗口。

制造薄膜太陽能電池的已知的方法包括使用用于制造吸收層的兩種方法中的一種，該兩種方法為“多源共蒸發”法和“硒化后硫化”（在本文中有時稱為“SAS”）法。每種方法都有其優點和缺點。例如，對于薄膜太陽能電池的相對較小尺寸的CIS基吸收層，雖然多源共蒸發法已經實現了高轉換效率，但是膜組成的均勻性存在嚴重的問題。此外，目前多源共蒸發法不具有在工業生產工藝規模中使用的能力。此外，這種方法所需要的設備是復雜且昂貴的。另一方面，SAS方法實現了相對大尺寸（即，超過1平方米）的均勻的吸收件的形成，有效地使用所需要的材料以形成吸收層，并使用比多源共蒸發法更加簡單且成本更低的設備。然而，SAS方法卻遭受低轉換效率和低填充因數的問題。

因此，需要一種用于薄膜太陽能電池的CIS基吸收層的制造方法，從而使得除其他屬性外，該薄膜太陽能電池具有在較大面積上的高均勻性的膜組成、有效使用材料且產生高填充因數的吸收層。

發明內容

為了解決現有技術中存在的問題，根據本發明的一個方面，提供了一種用于制造器件的吸收層的方法，所述方法包括以下步驟：（a）提供包括位于襯底上的前體膜和金屬背電極層的對象；（b）在第一溫度（“T₁”）下對所述對象實施持續第一時間段（“Δt₁”）的第一工藝；（c）在第二溫度（“T₂”）下對所述對象實施持續第二時間段（“Δt₂”）的第二工藝；以及（d）在第三溫度（“T₃”）下對所述對象實施持續第三時間段（“Δt₃”）的第三工藝。

在上述方法中，其中，所述器件是薄膜太陽能電池。

在上述方法中，其中，所述前體膜是金屬前體。

在上述方法中，其中，所述前體膜是金屬前體；所述金屬前體包括選自由銅、鎵、銦、硒、硫和它們的合金組成的組中的材料。

在上述方法中，其中，所述前體膜是CIS基半導體。

在上述方法中，其中，所述前體膜是CIS基半導體；所述CIS基半導體包括五元Cu-III-VI₂族黃銅礦半導體。

在上述方法中，其中，所述前體膜是CIS基半導體；所述CIS基半導體包括選自由CuInSe₂、CuGaSe₂、Cu(InGa)Se₂、CuInS₂、CuGaS₂、Cu(InGa)S₂、CuIn(Se,S)₂、CuGa(Se,S)₂、Cu(InGa)(Se,S)₂和它們的組合組成的組中的材料。

在上述方法中，其中，所述第一工藝包括將所述對象保持在包含硒源的氣體環境中，并且其中，200℃≤T₁≤800℃且0分鐘≤Δt₁≤300分鐘。

在上述方法中，其中，所述第一工藝包括將所述對象保持在包含硒源的氣體環境中，并且其中，200℃≤T₁≤800℃且0分鐘≤Δt₁≤300分鐘；所述硒源是硒化氫。

在上述方法中，其中，所述第二工藝包括將所述對象保持在惰性氣體環境中，并且其中，200℃≤T₂≤800℃且0分鐘≤Δt₂≤300分鐘，并且其中，T₁≤T₂。