專利名稱：硅薄膜與有機(jī)薄膜堆棧的太陽能電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種太陽能電池，特別涉及一種堆棧有硅薄膜與有機(jī)薄膜的太陽能電 池。
背景技術(shù)：
圖1是現(xiàn)有習(xí)知一種太陽能電池的剖面示意圖。請參閱圖1所示，太陽能電池100 包括一對基板112、114、二透明導(dǎo)電層122、124、一 N型半導(dǎo)體層130、一 P型半導(dǎo)體層140 與一非晶硅層150。非晶硅層150位于N型半導(dǎo)體層130與P型半導(dǎo)體層140之間。N型 半導(dǎo)體層130位于非晶硅層150與透明導(dǎo)電層122之間，而P型半導(dǎo)體140位于非晶硅層 150與透明導(dǎo)電層124之間，如圖1所示。此外，透明導(dǎo)電層122、124、N型半導(dǎo)體層130、P 型半導(dǎo)體層140與非晶硅層150夾設(shè)于基板112、114之間。承上述結(jié)構(gòu)，當(dāng)陽光160由外側(cè)照射至太陽能電池100時，如靠近P型半導(dǎo)體層 的一側(cè)，位于N型半導(dǎo)體層130與P型半導(dǎo)體層140之間的非晶硅層150受光能而產(chǎn)生自 由電子-電洞對，并藉由N型半導(dǎo)體層130與P型半導(dǎo)體層140形成的內(nèi)電場使電子與電 洞分別往兩層移動，而產(chǎn)生一種電能的儲存形態(tài)，此時若外加負(fù)載電路或電子裝置，便可提 供電能而使電路或裝置被驅(qū)動。一般來說，為了提高太陽能電池100的光電轉(zhuǎn)換效率，通常會在基板112與透明導(dǎo) 電層122之間配置一反射電極170，如此一來，光線穿透N型半導(dǎo)體層130后會再被反射電 極170反射回非晶硅層150，以提高光線的利用率，而可提升太陽能電池100的光電轉(zhuǎn)換效率。然而，目前在提升太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率上仍然有其所面臨的瓶頸，因此，如 何能更進(jìn)一步提升薄膜太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率一直是眾人所關(guān)注的問題。由此可見，上述現(xiàn)有的太陽能電池在結(jié)構(gòu)與使用上，顯然仍存在有不便與缺陷，而 亟待加以進(jìn)一步改進(jìn)。為了解決上述存在的問題，相關(guān)廠商莫不費(fèi)盡心思來謀求解決之道， 但長久以來一直未見適用的設(shè)計被發(fā)展完成，而一般產(chǎn)品又沒有適切的結(jié)構(gòu)能夠解決上述 問題，此顯然是相關(guān)業(yè)者急欲解決的問題。因此如何能創(chuàng)設(shè)一種新型結(jié)構(gòu)的硅薄膜與有機(jī) 薄膜堆棧的太陽能電池，實(shí)屬當(dāng)前重要研發(fā)課題之一，亦成為當(dāng)前業(yè)界極需改進(jìn)的目標(biāo)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，克服現(xiàn)有的太陽能電池存在的缺陷，而提供一種新型結(jié)構(gòu)的 硅薄膜與有機(jī)薄膜堆棧的太陽能電池，所要解決的技術(shù)問題是使其堆棧有硅薄膜與有機(jī)薄 膜，進(jìn)而具有較佳的光電轉(zhuǎn)換效率，從而更加適于實(shí)用。本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題是采用以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的。為達(dá)到上述目 的，依據(jù)本發(fā)明的硅薄膜與有機(jī)薄膜堆棧的太陽能電池，其包括基板、第一導(dǎo)電層、硅薄膜、 有機(jī)薄膜以及第二導(dǎo)電層。第一導(dǎo)電層配置于基板上。硅薄膜配置于第一導(dǎo)電層上。有機(jī) 薄膜配置于硅薄膜上。第二導(dǎo)電層配置于有機(jī)薄膜上。
在本發(fā)明的一實(shí)施例中，太陽能電池更包括一第三導(dǎo)電層，配置于硅薄膜與有機(jī) 薄膜之間。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，有機(jī)薄膜的材料為有機(jī)導(dǎo)電聚合物。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，有機(jī)導(dǎo)電聚合物包括聚乙炔、聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩或 聚對苯乙烯撐，或及其衍生物。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，有機(jī)薄膜的膜層結(jié)構(gòu)至少為雙層(bilayer)結(jié)構(gòu)或單層 異質(zhì)接面(bulk-heterojunction)結(jié)構(gòu)。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，有機(jī)薄膜包括P型高分子材料層與N型高分子材料層。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，N型高分子材料層包括富勒烯(fullerene)衍生物。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，P型高分子材料層與所述的N型高分子材料層分別包括 亞乙基二氧硫代酚與6，6-苯基-C61 丁酸甲酯。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，硅薄膜包括非晶硅(a-Si)、多晶硅、微晶硅(μ C-Si)、堆 棧式(tandem)硅薄膜或三層(triple)硅薄膜至少其一。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，第一導(dǎo)電層的材料為透明導(dǎo)電層，而第二導(dǎo)電層包含反 射層與透明導(dǎo)電層至少其一。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，第二導(dǎo)電層的材料為透明導(dǎo)電層，而第一導(dǎo)電層包含反 射層與透明導(dǎo)電層至少其一。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有明顯的優(yōu)點(diǎn)和有益效果。借由上述技術(shù)方案，本發(fā)明 硅薄膜與有機(jī)薄膜堆棧的太陽能電池至少具有下列優(yōu)點(diǎn)及有益效果本發(fā)明的太陽能電池 藉由堆棧硅薄膜與有機(jī)薄膜作為光電轉(zhuǎn)換層，如此一來，可以同時將可見光與不可見光的 光線轉(zhuǎn)換為電能，進(jìn)而可以提升太陽能電池將光線轉(zhuǎn)成電能的光波段，而具有較佳的光電 轉(zhuǎn)換效率。綜上所述，本發(fā)明是有關(guān)于一種硅薄膜與有機(jī)薄膜堆棧的太陽能電池，包括基板、 第一導(dǎo)電層、硅薄膜、有機(jī)薄膜以及第二導(dǎo)電層。第一導(dǎo)電層配置于基板上。硅薄膜配置于 第一導(dǎo)電層上。有機(jī)薄膜配置于硅薄膜上。第二導(dǎo)電層配置于有機(jī)薄膜上。上述說明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段， 而可依照說明書的內(nèi)容予以實(shí)施，并且為了讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠 更明顯易懂，以下特舉較佳實(shí)施例，并配合附圖，詳細(xì)說明如下。



圖1 圖2 圖3 圖4 100 122、 140、 160 200
是現(xiàn)有習(xí)知一種太陽能電池的剖面示意圖。
是本發(fā)明一實(shí)施例的硅薄膜與有機(jī)薄膜堆棧的太陽能電池的剖面示意圖< 是圖2的太陽能電池與現(xiàn)有習(xí)知的太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率示意圖。 是本發(fā)明另一實(shí)施例的薄膜太陽能電池的示意圖。
太陽能電池 124:透明導(dǎo)電層 232 =P型半導(dǎo)體層 陽光
硅薄膜與有機(jī)薄膜堆棧的太陽能電池
112、114、210 基板 130,234 :N型半導(dǎo)體層 150 非晶硅層 170 反射電極 220 第一導(dǎo)電層
230:硅薄膜240 有機(jī)薄膜244 =N型高分子材料層260:第三導(dǎo)電層
236 本質(zhì)層 242 =P型高分子材料層 250 第二導(dǎo)電層 300 薄膜太陽能電池
具體實(shí)施例方式為更進(jìn)一步闡述本發(fā)明為達(dá)成預(yù)定發(fā)明目的所采取的技術(shù)手段及功效，以下結(jié)合 附圖及較佳實(shí)施例，對依據(jù)本發(fā)明提出的硅薄膜與有機(jī)薄膜堆棧的太陽能電池其具體實(shí)施 方式、結(jié)構(gòu)、特征及其功效，詳細(xì)說明如后。有關(guān)本發(fā)明的前述及其他技術(shù)內(nèi)容、特點(diǎn)及功效，在以下配合參閱圖式的較佳實(shí) 施例的詳細(xì)說明中將可清楚呈現(xiàn)。通過具體實(shí)施方式
的說明，當(dāng)可對本發(fā)明為達(dá)成預(yù)定目 的所采取的技術(shù)手段及功效獲得一更加深入且具體的了解，然而所附圖式僅是提供參考與 說明之用，并非用來對本發(fā)明加以限制。圖2是本發(fā)明一實(shí)施例的硅薄膜與有機(jī)薄膜堆棧的太陽能電池的剖面示意圖。請 參閱圖2所示，本實(shí)施例的硅薄膜與有機(jī)薄膜堆棧的太陽能電池200包括基板210、第一導(dǎo) 電層220、硅薄膜230、有機(jī)薄膜240以及第二導(dǎo)電層250。第一導(dǎo)電層220配置于基板210 上。在本實(shí)施例中，基板210例如是玻璃基板，而其尺寸例如是大于等于lm2。此外，第一導(dǎo) 電層220例如是透明導(dǎo)電層，而其材料包括銦錫氧化物、銦鋅氧化物、銦錫鋅氧化物、氧化 鋅、鋁錫氧化物、鋁鋅氧化物、鎘銦氧化物、鎘鋅氧化物、鎵鋅氧化物及錫氟氧化物等至少其
ο硅薄膜230配置于第一導(dǎo)電層220上，如圖2所示。在本實(shí)施例中，硅薄膜230至 少包括P型半導(dǎo)體層232與N型半導(dǎo)體層234，而其中P型半導(dǎo)體層232與N型半導(dǎo)體層 234的材料可以是非晶硅(a-Si)、多晶硅、微晶硅(yc-Si)或其組合。此外，為了可提升 太陽能電池200的光電轉(zhuǎn)換效率，硅薄膜230更可以包括有一本質(zhì)層236，配置于P型半導(dǎo) 體層232與N型半導(dǎo)體層234之間，如圖2所示，其中本質(zhì)層236的材料也可以是非晶硅 (a-Si)、多晶硅、微晶硅(μ c-Si)或其組合。在另一實(shí)施例中，上述的硅薄膜230也可以是采用上述的材料而形成一種堆棧式 (tandem)硅薄膜膜層或是三層(triple)式硅薄膜膜層。也就是說，本實(shí)施例的硅薄膜230 的膜層結(jié)構(gòu)可以是采用一般的非晶硅太陽能電池、多晶/微晶硅薄膜太陽能電池、堆棧式 (tandem)硅薄膜太陽能電池或三層(triple)式硅薄膜太陽能電池所具有的光電轉(zhuǎn)換膜層 結(jié)構(gòu)。另外，有機(jī)薄膜240配置于硅薄膜230上，如圖2所示。在本實(shí)施例中，有機(jī)薄膜 240的材料例如是有機(jī)導(dǎo)電聚合物，其中此有機(jī)導(dǎo)電聚合物可以是聚乙炔、聚苯胺、聚吡咯、 聚噻吩或聚對苯乙烯撐，或及其衍生物。在本實(shí)施例中，有機(jī)薄膜240的膜層結(jié)構(gòu)至少可以是雙層(bilayer)結(jié)構(gòu)或單層 異質(zhì)接面(bulk-heterojunction)結(jié)構(gòu)，其中圖2所繪示的有機(jī)薄膜240是以雙層結(jié)構(gòu)作 為舉例說明，但不限于此。詳細(xì)來說，有機(jī)薄膜240至少包括P型高分子材料層242與N型 高分子材料層244。P型高分子材料層242是選用具有高穩(wěn)定度與對可見光有高吸收度的有 機(jī)半導(dǎo)體材料，作為有機(jī)薄膜240在受光后進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換過程時的電荷施體(Donor)。N型高分子材料層244則是選用具有高穩(wěn)定度且具有良好電子傳輸特性的富勒烯(fullerene) 衍生物，作為有機(jī)薄膜240在受光后進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換過程時的電荷受體(Acceptor)材料。在本實(shí)施例中，P型高分子材料層242與N型高分子材料層244例如是分別選用 亞乙基二氧硫代酚(Poly-3,4-Ethylenedioxythiophene,PED0T)與 6，6_ 苯基-C61 丁酸甲 酯([6,6] -phenyl-C61-butyric acid methyl ester, (PCBM))作為舉例說明，其中 6，6-苯 基-C61 丁酸甲酯摻有摻質(zhì)而具有電荷受體(Acceptor)的特性，但本發(fā)明并不以此為限。圖 3是圖2的太陽能電池與現(xiàn)有習(xí)知的太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率示意圖。從圖3可知，現(xiàn)有 習(xí)知硅薄膜太陽能電池在可見光的波段(約400nm-700nm)具有較佳的光電轉(zhuǎn)換效率，而現(xiàn) 有習(xí)知有機(jī)太陽能電池則在不可見光的波段(約650nm-850nm)具有較佳的光電轉(zhuǎn)換效率。 換言之，現(xiàn)有習(xí)知硅薄膜太陽能電池與有機(jī)太陽能電池可將光線轉(zhuǎn)換成電能的有效光波段 會比較短。請再參閱圖2與圖3所示，本實(shí)施例的太陽能電池200藉由堆棧硅薄膜230與有 機(jī)薄膜240而形成的光電轉(zhuǎn)換層，則可同時轉(zhuǎn)換上述可見光與不可見光的光線，如此將可 提升太陽能電池200將光線轉(zhuǎn)換成電能的光波段，而具有較佳的光電轉(zhuǎn)換效率，如此一來 其應(yīng)用范圍也可獲得提升。另外，第二導(dǎo)電層250配置于有機(jī)薄膜240上，如圖2所示。在本實(shí)施例中，第二 導(dǎo)電層250可以是采用上述的透明導(dǎo)電層所提及的材料，在此不再贅述。在本實(shí)施例中，第 二導(dǎo)電層250更可以包括反射層，其中反射層位于上述透明導(dǎo)電層上。在此需要說明的是， 當(dāng)?shù)诙?dǎo)電層250具有反射層時，第一導(dǎo)電層220僅可為透明導(dǎo)電層。反之，當(dāng)?shù)谝粚?dǎo)電層 220具有反射層的設(shè)計時，第二導(dǎo)電層250僅可為透明導(dǎo)電層，而不具有上述的反射層。在 一實(shí)施例中，第一導(dǎo)電層220與第二導(dǎo)電層250也可以皆為透明導(dǎo)電層，而無反射層的配 置，如此光線L便可由兩側(cè)入射，如圖2所示。換言之，此部分的設(shè)計可依使用者的需求而 作調(diào)整(例如是制作雙面受光的太陽能電池或單面受光的太陽能電池)，上述僅為舉例說 明，非限于此。另外，為了使太陽能電池200受光后所產(chǎn)生的自由電子電洞對在硅薄膜230與有 機(jī)薄膜240之間具有較佳的傳導(dǎo)性，因此本實(shí)施例的太陽能電池200更可包括一第三導(dǎo)電 層260，配置于硅薄膜230與有機(jī)薄膜240之間，如圖2所示。在本實(shí)施例中，第三導(dǎo)電層 260例如是采用上述透明導(dǎo)電層所提及的材料，在此不再贅述。另外，圖4是本發(fā)明另一實(shí)施例的薄膜太陽能電池的示意圖。請同時參閱圖2與圖 4所示，薄膜太陽能電池300是采用上述太陽能電池200的膜層概念而設(shè)計，相同構(gòu)件標(biāo)示 相同符號，但二者不同處在于，本實(shí)施例的薄膜太陽能電池300是將上述多個太陽能電池 200串聯(lián)而成，意即在制作太陽能電池200的步驟中，適當(dāng)?shù)厥褂眉す夤に噲D案化膜層220、 230、240、250、260，即可得到如圖4所繪示薄膜太陽能電池300。換言之，本實(shí)施例的薄膜太 陽能電池300同樣具有上述太陽能電池200所提及的優(yōu)點(diǎn)，在此不再贅述。綜上所述，本發(fā)明的硅薄膜與有機(jī)薄膜堆棧的太陽能電池至少具有下列優(yōu)點(diǎn)。藉 由堆棧硅薄膜與有機(jī)薄膜以形成太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換層，如此一來，可以同時將可見光 與不可見光的光線轉(zhuǎn)換為電能，進(jìn)而可以提升太陽能電池將光線轉(zhuǎn)成電能的光波段，而具 有較佳的光電轉(zhuǎn)換效率。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人 員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)，當(dāng)可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容作出些許更動或修飾 為等同變化的等效實(shí)施例，但凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對 以上實(shí)施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
一種硅薄膜與有機(jī)薄膜堆棧的太陽能電池，其特征在于包括基板；第一導(dǎo)電層，配置于所述基板上；硅薄膜，配置于所述第一導(dǎo)電層上；有機(jī)薄膜，配置于所述硅薄膜上；以及第二導(dǎo)電層，配置于所述有機(jī)薄膜上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅薄膜與有機(jī)薄膜堆棧的太陽能電池，其特征在于更包括一 第三導(dǎo)電層，配置于所述硅薄膜與所述有機(jī)薄膜之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅薄膜與有機(jī)薄膜堆棧的太陽能電池，其特征在于其中所述 的有機(jī)薄膜的材料為有機(jī)導(dǎo)電聚合物。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅薄膜與有機(jī)薄膜堆棧的太陽能電池，其特征在于其中所述 的有機(jī)薄膜的膜層結(jié)構(gòu)至少為雙層結(jié)構(gòu)或單層異質(zhì)接面結(jié)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅薄膜與有機(jī)薄膜堆棧的太陽能電池，其特征在于其中所述 的有機(jī)薄膜包括P型高分子材料層與N型高分子材料層。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的硅薄膜與有機(jī)薄膜堆棧的太陽能電池，其特征在于其中所述 的N型高分子材料層包括富勒烯衍生物。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的硅薄膜與有機(jī)薄膜堆棧的太陽能電池，其特征在于其中所 述的P型高分子材料層與所述的N型高分子材料層分別包括亞乙基二氧硫代酚與6，6_苯 基-C61 丁酸甲酯。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅薄膜與有機(jī)薄膜堆棧的太陽能電池，其特征在于其中所述 的硅薄膜包括非晶硅、多晶硅、微晶硅、堆棧式硅薄膜或三層硅薄膜至少其一。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅薄膜與有機(jī)薄膜堆棧的太陽能電池，其特征在于其中所 述的第一導(dǎo)電層的材料為透明導(dǎo)電層，而所述第二導(dǎo)電層包含反射層與透明導(dǎo)電層至少其ο
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅薄膜與有機(jī)薄膜堆棧的太陽能電池，其特征在于其中所 述的第二導(dǎo)電層的材料為透明導(dǎo)電層，而所述第一導(dǎo)電層包含反射層與透明導(dǎo)電層至少其
全文摘要
本發(fā)明是有關(guān)于一種硅薄膜與有機(jī)薄膜堆棧的太陽能電池，包括基板；第一導(dǎo)電層，配置于所述基板上；硅薄膜，配置于所述第一導(dǎo)電層上；有機(jī)薄膜，配置于所述硅薄膜上；以及第二導(dǎo)電層，配置于所述有機(jī)薄膜上。本發(fā)明的太陽能電池藉由堆棧硅薄膜與有機(jī)薄膜作為光電轉(zhuǎn)換層，如此一來，可以同時將可見光與不可見光的光線轉(zhuǎn)換為電能，進(jìn)而可以提升太陽能電池將光線轉(zhuǎn)成電能的光波段，而具有較佳的光電轉(zhuǎn)換效率。
文檔編號H01L51/44GK101887945SQ20091013648
公開日2010年11月17日 申請日期2009年5月12日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月12日
發(fā)明者張一熙, 李家嫻 申請人:張一熙;李家嫻