專利名稱：薄膜太陽能電池及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及太陽能電池及其制作方法，且特別是有關(guān)于一種薄膜太陽能電池及其 制作方法。
背景技術(shù)：
圖1為現(xiàn)有一種薄膜太陽能電池的剖面示意圖。請(qǐng)參考圖1，薄膜太陽能電池100 包括一對(duì)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、 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與P型半導(dǎo)體層140分別位于非晶硅層150與透明導(dǎo)電層122之間以及非晶硅 層130與透明導(dǎo)電層IM之間，如圖1所示。此外，上述透明導(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)照射至太陽能電池時(shí)，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適于受光能而產(chǎn)生自 由電子-空穴對(duì)，并通過N型半導(dǎo)體層130與P型半導(dǎo)體層140之間的內(nèi)電場(chǎng)使電子與空 穴分別往兩層移動(dòng)，而產(chǎn)生一種電能的儲(chǔ)存形態(tài)，此時(shí)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進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。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(huì)在N型半導(dǎo)體層130 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(huì)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，采用上述結(jié)構(gòu)的太陽能電池100僅能轉(zhuǎn)換能硅(energy band gap)大于1. 7 電子伏特的太陽光，因此其光電轉(zhuǎn)換效率提升有限。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種薄膜太陽能電池，其具有較良好的光電轉(zhuǎn)換效率。本發(fā)明另提供一種薄膜太陽能電池的制作方法，其能制作出上述之薄膜太陽能電 池。本發(fā)明提出一種薄膜太陽能電池，其包括一基板、一第一導(dǎo)電層、一第一型半導(dǎo)體 層、一混合式半導(dǎo)體層、一第二型半導(dǎo)體層以及一第二導(dǎo)電層。第一導(dǎo)電層配置于基板上。 第一型半導(dǎo)體層配置于導(dǎo)電層上?；旌鲜桨雽?dǎo)體層具有一非晶硅層及一結(jié)晶硅層。非晶硅 層具有一第一能隙，而結(jié)晶硅層具有一第二能隙，其中第一能隙大于第二能隙?；旌鲜桨雽?dǎo) 體層位于第一型半導(dǎo)體層與第二型半導(dǎo)體層之間。第二導(dǎo)電層配置于第二型半導(dǎo)體層上。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，當(dāng)?shù)谝恍桶雽?dǎo)體層為一 N型半導(dǎo)體層，而第二型半導(dǎo)體 層為一 P型半導(dǎo)體層時(shí)，結(jié)晶硅層位于非晶硅層與N型半導(dǎo)體層之間，或位于非晶硅層與P 型半導(dǎo)體層之間。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，當(dāng)?shù)谝恍桶雽?dǎo)體層為一 P型半導(dǎo)體層，而第二型半導(dǎo)體層為一 N型半導(dǎo)體層時(shí)，結(jié)晶硅層位于非晶硅層與N型半導(dǎo)體層之間，或位于非晶硅層與P 型半導(dǎo)體層之間。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，第一導(dǎo)電層為透明導(dǎo)電層，其材質(zhì)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一，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)電層為透明導(dǎo)電層，其材質(zhì)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一，而第一導(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，第一導(dǎo)電層與第二導(dǎo)電層至少其一的表面為凹凸結(jié)構(gòu)。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，非晶硅層的厚度大于0 μ m小于等于0. 3 μ m，結(jié)晶硅層的 厚度介于Iym至3μπι之間。本發(fā)明另提出一種薄膜太陽能電池的制作方法，其至少包括下列步驟。首先，提供 一基板。接著，形成一第一導(dǎo)電層于基板上。然后，形成一第一型半導(dǎo)體層于第一導(dǎo)電層 上。接著，形成一混合式半導(dǎo)體層于第一型半導(dǎo)體層上，其中混合式半導(dǎo)體層具有一非晶硅 層及一結(jié)晶硅層。然后，形成一第二型半導(dǎo)體層于混合式半導(dǎo)體層上。接著，形成一第二導(dǎo) 電層于第二型半導(dǎo)體層上。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，當(dāng)?shù)谝恍桶雽?dǎo)體層為一 N型半導(dǎo)體層，而第二型半導(dǎo)體 層為P型半導(dǎo)體層時(shí)，形成混合式半導(dǎo)體層的方法包括下列步驟。首先，形成結(jié)晶硅層于N 型半導(dǎo)體層上。然后，形成非晶硅層于結(jié)晶硅層上。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，當(dāng)?shù)谝恍桶雽?dǎo)體層為一 N型半導(dǎo)體層，而第二型半導(dǎo)體 層為P型半導(dǎo)體層時(shí)，形成混合式半導(dǎo)體層的方法包括下列步驟。首先，形成非晶硅層于N 型半導(dǎo)體層上，然后，形成結(jié)晶硅層于非晶硅層上。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，當(dāng)?shù)谝恍桶雽?dǎo)體層為一 P型半導(dǎo)體層，而第二型半導(dǎo)體 層為N型半導(dǎo)體層時(shí)，形成混合式半導(dǎo)體層的方法包括下列步驟。首先，形成非晶硅層于P 型半導(dǎo)體層上。然后，形成結(jié)晶硅層于非晶硅層上。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，當(dāng)?shù)谝恍桶雽?dǎo)體層為一 P型半導(dǎo)體層，而第二型半導(dǎo)體 層為N型半導(dǎo)體層時(shí)，形成混合式半導(dǎo)體層的方法包括下列步驟。首先，形成結(jié)晶硅層于P 型半導(dǎo)體層上。然后，形成非晶硅層于結(jié)晶硅層上。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，形成結(jié)晶硅層于非晶硅層之前，更包括于非晶硅層的表 面上進(jìn)行一等離子體處理過程。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，形成結(jié)晶硅層的膜層結(jié)構(gòu)為一柱狀結(jié)構(gòu)。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，形成第一導(dǎo)電層的方法更包括形成一透明導(dǎo)電層與一反 射層至少其一于基板上，其中第二導(dǎo)電層為一透明導(dǎo)電層。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，形成第二導(dǎo)電層的方法更包括形成一透明導(dǎo)電層與一反 射層至少其一于第二型半導(dǎo)體層上，其中第一導(dǎo)電層為一透明導(dǎo)電層。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述之結(jié)晶硅層的材質(zhì)為多晶硅或單晶硅。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述之結(jié)晶硅層的材質(zhì)多晶硅時(shí)，結(jié)晶硅層為一柱狀結(jié) 構(gòu)。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的非晶硅層的厚度大于0 μ m小于等于0. 3 μ m，而上
6述之結(jié)晶硅層的厚度約介于1 μ m至3 μ m之間。本發(fā)明的薄膜太陽能電池使用非晶硅層及結(jié)晶硅層所形成的混合式半導(dǎo)體層作 為光電轉(zhuǎn)換層，其中非晶硅層與結(jié)晶硅層分別具有不同能隙。因此，太陽光照射至薄膜太陽 能電池時(shí)，其會(huì)具有較佳的光電轉(zhuǎn)換效率。為讓本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉實(shí)施例，并配合所附圖式 作詳細(xì)說明如下。


圖1為現(xiàn)有一種薄膜太陽能電池的剖面示意圖；圖2為本發(fā)明第一實(shí)施例的薄膜太陽能電池的剖面示意圖；圖3A至圖3F為本發(fā)明第一實(shí)施例的薄膜太陽能電池的制作流程圖；圖4為本發(fā)明第二實(shí)施例的薄膜太陽能電池的剖面示意圖；圖5為本發(fā)明第三實(shí)施例的薄膜太陽能電池的剖面示意圖；圖6A至圖6B為本發(fā)明第三實(shí)施例的薄膜太陽能電池的部分制作流程圖。主要元件符號(hào)說明100、200、300、400 薄膜太陽能電池112、114、210 基板122、124 透明導(dǎo)電層130 =N型半導(dǎo)體層140 =P型半導(dǎo)體層150 非晶硅層160:陽光170:反射電極202,204 光線220:第一導(dǎo)電層230、230a 第一型半導(dǎo)體層240 混合式半導(dǎo)體層242 非晶硅層242a 表面244 結(jié)晶硅層M3:硅晶粒成核250、250a 第二型半導(dǎo)體層沈0:第二導(dǎo)電層
具體實(shí)施例方式第一實(shí)施例圖2為本發(fā)明第一實(shí)施例的薄膜太陽能電池的剖面示意圖。請(qǐng)參考圖2，本實(shí)施例 的薄膜太陽能電池200包括一基板210、一第一導(dǎo)電層220、一第一型半導(dǎo)體層230、一混合 式半導(dǎo)體層對(duì)0、一第二型半導(dǎo)體層250以及一第二導(dǎo)電層沈0。第一導(dǎo)電層220配置于基板210上。在本實(shí)施例中，基板210例如是一透明基板，如玻璃基板。而第一導(dǎo)電層220 可以是一透明導(dǎo)電層，其中透明導(dǎo)電層的材質(zhì)例如是銦錫氧化物、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、錫氟氧化物及 一般現(xiàn)有之透明導(dǎo)電氧化層等至少其中之一。在另一未繪示的實(shí)施例中，第一導(dǎo)電層220 也可以是反射層(未繪示)與上述透明導(dǎo)電層的疊層，其中反射層位于透明導(dǎo)電層與基板 之間，而反射層的材質(zhì)例如是使用銀或鋁之類反射性較佳的金屬。第一型半導(dǎo)體層230配置于第一導(dǎo)電層220上。在本實(shí)施例中，第一型半導(dǎo)體層 230例如是一 N型半導(dǎo)體層，且其材質(zhì)例如是以硅為基材。在本實(shí)施例中，第一型半導(dǎo)體層 230的厚度例如是20nm。請(qǐng)繼續(xù)參考圖2，混合式半導(dǎo)體層240位于第一型半導(dǎo)體層230與第二型半導(dǎo)體層 250之間，其中混合式半導(dǎo)體層240具有一非晶硅層242及一結(jié)晶硅層M4。非晶硅層242 具有一第一能隙Egl，而結(jié)晶硅層244具有一第二能隙Eg2，其中第一能隙Egl大于第二能 隙Eg2。在本實(shí)施例中，結(jié)晶硅層M4的材質(zhì)例如是多晶硅或單晶硅，而結(jié)晶硅層M4的結(jié) 構(gòu)根據(jù)形成的方式，其可以是一柱狀結(jié)構(gòu)，如圖2所示。此外，非晶硅層對(duì)2的厚度實(shí)質(zhì)上 大于0 μ m小于等于0. 3 μ m，而結(jié)晶硅層244的厚度約介于1 μ m至3 μ m之間。在本實(shí)施例中，第一型半導(dǎo)體層230為N型半導(dǎo)體層，而第二型半導(dǎo)體層250為一 P型半導(dǎo)體層，而結(jié)晶硅層244是位于非晶硅層242與N型半導(dǎo)體層之間，其中第二型半導(dǎo) 體層250的材質(zhì)如是以硅為基材，而其厚度例如是15nm。此外，第二導(dǎo)電層260配置于第二型半導(dǎo)體層250上，如圖2所示，其中第二導(dǎo)電 層260例如是采用上述的透明導(dǎo)電層的材質(zhì)，在此不再贅述。如此，當(dāng)來自外側(cè)的光線202 從靠近第二導(dǎo)電層260之一側(cè)入射至薄膜太陽能電池200的內(nèi)部時(shí)，光線202會(huì)依序地通 過P型半導(dǎo)體層、非晶硅層M2、結(jié)晶硅層M4、N型半導(dǎo)體層以及第一導(dǎo)電層220。由于非 晶硅層M2的第一能隙Egl大于結(jié)晶硅層M4的第二能隙Eg2，因此，光線202短波長(zhǎng)的部 分會(huì)先被非晶硅層242吸收并產(chǎn)生電子空穴對(duì)，而光線202長(zhǎng)波長(zhǎng)的部分則會(huì)被結(jié)晶硅層 244吸收而產(chǎn)生電子空穴對(duì)。換言之，由非晶硅層242與結(jié)晶硅層244所堆疊而成的混合式 半導(dǎo)體層M0，可吸收光線202的波長(zhǎng)范圍較廣，因而可較佳地提升薄膜太陽能電池200的 光電轉(zhuǎn)換效率。此外，第一導(dǎo)電層220若是采用上述反射層與透明導(dǎo)電層的疊層結(jié)構(gòu)時(shí)，部分未 被非晶硅層242與結(jié)晶硅層244吸收的光線202會(huì)被第一導(dǎo)電層220反射，而傳遞回混合式 半導(dǎo)體層M0，進(jìn)而被非晶硅層242與結(jié)晶硅層244再一次吸收利用，如此可提高光線202 的利用率，進(jìn)而可提升薄膜太陽能電池200的光電轉(zhuǎn)換效率，且此種設(shè)計(jì)則為一種單面照 光的薄膜太陽能電池200。在另一實(shí)施例中，第一導(dǎo)電層220可以是僅采用透明導(dǎo)電層而無反射層的設(shè)計(jì)， 其中第二導(dǎo)電層260仍僅為透明導(dǎo)電層，如此光線202、204可由薄膜太陽能電池200的兩 側(cè)入射至其內(nèi)部，而被混合式半導(dǎo)體層240所吸收而產(chǎn)生電子空穴對(duì)，進(jìn)而形成一種可兩 面受光的薄膜太陽能電池200。換言之，第一導(dǎo)電層220與第二導(dǎo)電層260其中之一采用透 明導(dǎo)電層與反射層的疊層，而另一為透明導(dǎo)電層時(shí)，則可形成一種上述單面照光的薄膜太 陽能電池200。而當(dāng)?shù)谝粚?dǎo)電層220與第二導(dǎo)電層沈0皆為透明導(dǎo)電層的結(jié)構(gòu)時(shí)，則可形成 一種雙面照光的薄膜太陽能電池200，其中第一導(dǎo)電層220與第二導(dǎo)電層260的膜層設(shè)計(jì)可
8視使用者的需求而定，上述僅為舉例說明。承上述可知，薄膜太陽能電池200使用第一型半導(dǎo)體層230、混合式半導(dǎo)體層240 及第二型半導(dǎo)體層250作為一種PIN結(jié)構(gòu)的太陽能電池，其中，混合式半導(dǎo)體層240使用非 晶硅層242與結(jié)晶硅層M4的疊層作為薄膜太陽能電池200的光吸收層，且非晶硅層242 與結(jié)晶硅層244具有不同的能隙，如此可吸收不同波段的光線，進(jìn)而可提升薄膜太陽能電 池200的光電轉(zhuǎn)換效率。另外，本發(fā)明亦提供一種制作出上述薄膜太陽能電池200的方法，其詳述如下。圖3A至圖3F為本發(fā)明第一實(shí)施例的薄膜太陽能電池的制作流程圖。請(qǐng)參考圖 3A，首先，提供一上述基板210，其中關(guān)于基板210的材質(zhì)可參照上述，在此不再贅述。然 后，形成一上述第一導(dǎo)電層220于基板210上，其中第一導(dǎo)電層220可以是上述所提及的 僅為透明導(dǎo)電層，或是透明導(dǎo)電層與反射層的疊層，而第一導(dǎo)電層220的形態(tài)需根據(jù)薄膜 太陽能電池200設(shè)計(jì)為單面受光或雙面受光而定，相關(guān)說明可參照上述。此外，形成第一 導(dǎo)電層220的方法例如是使用金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積(metal organicchemical vapor deposition, MOCVD)法、濺鍍法(sputtering)或蒸鍍法(evaporation)。然后，形成上述第一型半導(dǎo)體層230于第一導(dǎo)電層220上，如圖;3B所示。在本 實(shí)施例中，形成第一型半導(dǎo)體層230的方法例如是采用傳統(tǒng)的等離子體化學(xué)氣相沉積法 (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition,PECVD),其中此第一型半導(dǎo)體層 230例如 是N型半導(dǎo)體層，而其沉積厚度可視使用者的需求而定，本實(shí)施例以20nm為舉例說明。接著，形成上述混合式半導(dǎo)體層240于第一型半導(dǎo)體層230上，其中混合式半導(dǎo)體 層240具有非晶硅層242及結(jié)晶硅層M4。詳細(xì)來說，請(qǐng)先參照?qǐng)D3C，在本實(shí)施例中，先形 成結(jié)晶硅層244于第一型半導(dǎo)體層230上，然后，再形成非晶硅層242于結(jié)晶硅層244上， 如此即可形成上述混合式半導(dǎo)體層MO的結(jié)構(gòu)，如圖3D所示。其中依序形成結(jié)晶硅層244 與非晶硅層M2的方法例如是采用傳統(tǒng)的等離子體化學(xué)氣相沉積法。在本實(shí)施例中，沉積 非晶硅層的厚度為大于0 μ m小于等于0. 3 μ m，而沉積結(jié)晶硅層的厚度約介于1 μ m至3 μ m 之間。其中，需要說明的是，在沉積結(jié)晶硅層M4時(shí)，其沉積后的結(jié)構(gòu)為柱狀結(jié)晶硅結(jié)構(gòu)。然后，形成上述第二型半導(dǎo)體層250于混合式半導(dǎo)體層240上，如圖3E所示。在 本實(shí)施例中，形成第二型半導(dǎo)體層250的方法例如是采用等離子體化學(xué)氣相沉積法，其中 此第二型半導(dǎo)體層250為P型半導(dǎo)體層，而其沉積厚度可視使用者的需求而定，本實(shí)施例以 15nm為舉例說明。至此，即形成一種PIN形態(tài)的薄膜太陽能電池。接著，形成上述第二導(dǎo)電層沈0于第二型半導(dǎo)體層上，如圖3F所示。在本實(shí)施例 中，形成第二導(dǎo)電層260的方法例如是使用金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積法、濺鍍法或蒸鍍法。同 樣地，第二導(dǎo)電層260可以是上述所提及的僅為透明導(dǎo)電層，或是透明導(dǎo)電層與反射層的 疊層，而第二導(dǎo)電層沈0的形態(tài)需根據(jù)薄膜太陽能電池200設(shè)計(jì)為單面受光或雙面受光而 定，相關(guān)說明可參照上述，須注意的是，當(dāng)?shù)谝粚?dǎo)電層220包含有反射層時(shí)，此時(shí)第二導(dǎo)電 層260須為透明導(dǎo)電層，反之亦然。承上述，大致完成一種薄膜太陽能電池200的制作步驟，其中當(dāng)?shù)谝粚?dǎo)電層220與 第二導(dǎo)電層260皆為透明導(dǎo)電層時(shí)，薄膜太陽能電池200則是采用雙面受光的設(shè)計(jì)。而當(dāng) 第一導(dǎo)電層220或第二導(dǎo)電層260其中之一為透明導(dǎo)電層與反射層的疊層，而另一為透明 導(dǎo)電層時(shí)，薄膜太陽能電池200則是采用單面受光的設(shè)計(jì)，詳細(xì)說明可參照上述。
第二實(shí)施例圖4為本發(fā)明第二實(shí)施例的薄膜太陽能電池的剖面示意圖。請(qǐng)同時(shí)比較參考圖2 與圖4，薄膜太陽能電池300與薄膜太陽能電池200結(jié)構(gòu)相似，二者不同處在于，第一型半導(dǎo) 體層230a為P型半導(dǎo)體層，而第二型半導(dǎo)體層250a為N型半導(dǎo)體層。在本實(shí)施例中，薄膜太陽能電池300與薄膜太陽能電池200僅是將第一型半導(dǎo)體 層^Oa與第二型半導(dǎo)體層的膜層材料分別置換為P型半導(dǎo)體層與N型半導(dǎo)體層，而其余膜 層結(jié)構(gòu)同于上述的薄膜太陽能電池200。如此，同樣可通過非晶硅層242與結(jié)晶硅層244所 堆疊而成的混合式半導(dǎo)體層對(duì)0，而可吸收波長(zhǎng)范圍較廣2的光線202、204，進(jìn)而可較佳地 提升薄膜太陽能電池300的光電轉(zhuǎn)換效率。換言之，薄膜太陽能面板300同樣地具有薄膜 太陽能電池200所描述之優(yōu)點(diǎn)，在此便不再贅述。值得一提的是，第一導(dǎo)電層220與第二導(dǎo)電層260可端視使用者欲設(shè)計(jì)薄膜太陽 能電池300為雙面受光或單面受光而采用透明導(dǎo)電層或透明導(dǎo)電層與反射層的疊層，此部 分可參考第一實(shí)施例之說明，在此不再贅述。另外，形成薄膜太陽能電池300的方式與形成薄膜太陽能電池200的方式類似，惟 二者不同處在于，在分別形成第一型半導(dǎo)體層230a與第二型半導(dǎo)體層250a的步驟時(shí)，其所 使用的材料分別為P型半導(dǎo)體層與N型半導(dǎo)體層。換言之，形成薄膜太陽能電池300的方 式可依序地完成圖3A至圖3F的流程步驟，其中相關(guān)的工藝描述與步驟，請(qǐng)參照上述。惟須 注意的是，在分別形成第一型半導(dǎo)體層230a與第二型半導(dǎo)體層250a的步驟時(shí)，二者膜層材 料如上述。如此，即可形成如圖4所繪示之薄膜太陽能電池300。第三實(shí)施例圖5為本發(fā)明第三實(shí)施例的薄膜太陽能電池的剖面示意圖。請(qǐng)同時(shí)比較參考圖2 與圖5，薄膜太陽能電池400與薄膜太陽能電池200、300結(jié)構(gòu)相似，二者不同處在于，在薄膜 太陽能電池400中，非晶硅層242是位于第一型半導(dǎo)體層230、230a上，而結(jié)晶硅層244是 位于非晶硅層242與第二型半導(dǎo)體層250、250a之間。在本實(shí)施例中，薄膜太陽能電池400與薄膜太陽能電池200、300的差異處僅為混 合式半導(dǎo)體層MO內(nèi)的結(jié)晶硅層244與非晶硅層242的堆疊位置互換。意即薄膜太陽能面 板400仍具有混合式半導(dǎo)體層MO的結(jié)構(gòu)，因此薄膜太陽能面板400同樣具有薄膜太陽能 電池200、300所描述之優(yōu)點(diǎn)，在此便不再贅述。另外，形成薄膜太陽能電池400的方式與形成薄膜太陽能電池200、300的方式類 似，惟二者不同處在于，形成上述第一型半導(dǎo)體層230、230a于第一導(dǎo)電層220后，接著，依 序形成上述非晶硅層242與結(jié)晶硅層244于第一型半導(dǎo)體層230、230a上，如圖6A至圖6B 所示。需要注意的是，在形成結(jié)晶硅層M4于非晶硅層242之前，還包括于非晶硅 層M2的表面對(duì)加上進(jìn)行一等離子體處理過程。詳細(xì)而言，此等離子體處理過程例 如是對(duì)非晶硅層M2的表面對(duì)加施以氦原子等離子體以形成多個(gè)硅晶粒成核M3(Si grain nucleation)，或是對(duì)非晶硅層M2的表面對(duì)加施以一激光束以使硅再結(jié)晶化(Si re-crystallization)。如此一來，在使用等離子體化學(xué)氣相沉積法沉積結(jié)晶層M4時(shí)，即 可形成較佳的結(jié)晶硅結(jié)構(gòu)。而后，再依序地進(jìn)行如圖3E與3F所述的制作步驟后，即可形成如圖5所繪示之薄膜太陽能電池400，其中相關(guān)的工藝描述與步驟，請(qǐng)參照上述。值得一提的是，上述結(jié)晶硅層在與第一型半導(dǎo)體層或第二半導(dǎo)體層的接觸面通常 為凹凸不規(guī)則表面(未繪示)，如此一來，將可較佳地局限光線在薄膜太陽能電池內(nèi)傳遞， 因而可部分地提高光線吸收效率。此外，上述的第一導(dǎo)電層220與第二導(dǎo)電層260至少其一的表面可為凹凸結(jié)構(gòu) (texture structure)，如此亦可進(jìn)一步提升薄膜太陽能電池200、300、400的光電轉(zhuǎn)換效率。綜上所述，本發(fā)明的薄膜太陽能電池是使用非晶硅層及結(jié)晶硅層所形成的混合式 半導(dǎo)體層作為光電轉(zhuǎn)換層，或稱為光吸收層，其中非晶硅層與結(jié)晶硅層分別具有不同能隙， 而可吸收不同波段的光線，并將其轉(zhuǎn)換成電子空穴對(duì)，如此可提高薄膜太陽能電池的光電 轉(zhuǎn)換效率。此外，由于混合式半導(dǎo)體層為非晶硅層與結(jié)晶硅層疊層，如此，亦可有效地降低 薄膜太陽能電池的厚度，并提升其整體的產(chǎn)出效率，進(jìn)而降低生產(chǎn)成本。雖然本發(fā)明已以實(shí)施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何所屬技術(shù)領(lǐng)域 中具有通常知識(shí)者，在不脫離本發(fā)明之精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許之更動(dòng)與潤(rùn)飾，故本發(fā)明 之保護(hù)范圍當(dāng)視后附之申請(qǐng)專利范圍所界定者為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種薄膜太陽能電池，其特征在于包括 一基板；一第一導(dǎo)電層，配置于該基板上； 一第一型半導(dǎo)體層，配置于該導(dǎo)電層上；一混合式半導(dǎo)體層，具有一非晶硅層及一結(jié)晶硅層，該非晶硅層具有一第一能隙，該結(jié) 晶硅層具有一第二能隙，其中該第一能隙大于該第二能隙；一第二型半導(dǎo)體層，其中該混合式半導(dǎo)體層位于該第一型半導(dǎo)體層與該第二型半導(dǎo)體 層之間；以及一第二導(dǎo)電層，配置于該第二型半導(dǎo)體層上。
2.如權(quán)利要求1所述的薄膜太陽能電池，其特征在于，該結(jié)晶硅層的材質(zhì)為多晶硅或單晶硅。
3.如權(quán)利要求2所述的薄膜太陽能電池，其特征在于，該結(jié)晶硅層的材質(zhì)為多晶硅時(shí)， 該結(jié)晶硅層為一柱狀結(jié)構(gòu)。
4.如權(quán)利要求1所述的薄膜太陽能電池，其特征在于，當(dāng)該第一型半導(dǎo)體層為一N型半 導(dǎo)體層，而該第二型半導(dǎo)體層為一 P型半導(dǎo)體層時(shí)，該結(jié)晶硅層位于該非晶硅層與該N型半 導(dǎo)體層之間，或位于該非晶硅層與該P(yáng)型半導(dǎo)體層之間。
5.如權(quán)利要求1所述的薄膜太陽能電池，其特征在于，當(dāng)該第一型半導(dǎo)體層為一P型半 導(dǎo)體層，而該第二型半導(dǎo)體層為一 N型半導(dǎo)體層時(shí)，該結(jié)晶硅層位于該非晶硅層與該N型半 導(dǎo)體層之間，或位于該非晶硅層與該P(yáng)型半導(dǎo)體層之間。
6.如權(quán)利要求1所述的薄膜太陽能電池，其特征在于，該第一導(dǎo)電層為透明導(dǎo)電層，其 材質(zhì)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一，而該第二導(dǎo)電層包含反射層與 透明導(dǎo)電層至少其一。
7.如權(quán)利要求1所述的薄膜太陽能電池，其特征在于，該第二導(dǎo)電層為透明導(dǎo)電層，其 材質(zhì)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一，而該第一導(dǎo)電層包含反射層與 透明導(dǎo)電層至少其一。
8.如權(quán)利要求1所述的薄膜太陽能電池，其特征在于，該第一導(dǎo)電層與該第二導(dǎo)電層 至少其一的表面為凹凸結(jié)構(gòu)。
9.如權(quán)利要求1所述的薄膜太陽能電池，其特征在于，該非晶硅層的厚度大于Ομπι小 于等于0. 3 μ m，該結(jié)晶硅層的厚度約介于1 μ m至3 μ m之間。
10.一種薄膜太陽能電池的制作方法，包括 提供一基板；形成一第一導(dǎo)電層于該基板上； 形成一第一型半導(dǎo)體層于該第一導(dǎo)電層上；形成一混合式半導(dǎo)體層于該第一型半導(dǎo)體層上，其中該混合式半導(dǎo)體層具有一非晶硅 層及一結(jié)晶硅層；形成一第二型半導(dǎo)體層于該混合式半導(dǎo)體層上；以及 形成一第二導(dǎo)電層于該第二型半導(dǎo)體層上。
11.如權(quán)利要求10所述的薄膜太陽能電池的制作方法，其特征在于，當(dāng)該第一型半導(dǎo) 體層為一 N型半導(dǎo)體層，而該第二型半導(dǎo)體層為P型半導(dǎo)體層時(shí)，形成該混合式半導(dǎo)體層的 方法包括形成該結(jié)晶硅層于該N型半導(dǎo)體層上；以及形成該非晶硅層于該結(jié)晶硅層上。
12.如權(quán)利要求11所述的薄膜太陽能電池的制作方法，其特征在于，形成該結(jié)晶硅層 的膜層結(jié)構(gòu)為一柱狀結(jié)構(gòu)。
13.如權(quán)利要求10所述的薄膜太陽能電池的制作方法，其特征在于，當(dāng)該第一型半導(dǎo) 體層為一 N型半導(dǎo)體層，而該第二型半導(dǎo)體層為P型半導(dǎo)體層時(shí)，形成該混合式半導(dǎo)體層的 方法包括形成該非晶硅層于該N型半導(dǎo)體層上；以及形成該結(jié)晶硅層于該非晶硅層上。
14.如權(quán)利要求13所述的薄膜太陽能電池的制作方法，其特征在于，形成該結(jié)晶硅層 的膜層結(jié)構(gòu)為一柱狀結(jié)構(gòu)。
15.如權(quán)利要求13所述的薄膜太陽能電池的制作方法，其特征在于，形成該結(jié)晶硅層 于該非晶硅層之前，更包括于該非晶硅層的表面上進(jìn)行一等離子體處理過程。
16.如權(quán)利要求10所述的薄膜太陽能電池的制作方法，其特征在于，當(dāng)該第一型半導(dǎo) 體層為一 P型半導(dǎo)體層，而該第二型半導(dǎo)體層為N型半導(dǎo)體層時(shí)，形成該混合式半導(dǎo)體層的 方法包括形成該非晶硅層于該P(yáng)型半導(dǎo)體層上；以及形成該結(jié)晶硅層于該非晶硅層上。
17.如權(quán)利要求16所述的薄膜太陽能電池的制作方法，其特征在于，形成該結(jié)晶硅層 的膜層結(jié)構(gòu)為一柱狀結(jié)構(gòu)。
18.如權(quán)利要求16所述的薄膜太陽能電池的制作方法，其特征在于，形成該結(jié)晶硅層 于該非晶硅層之前，還包括于該非晶硅層的表面上進(jìn)行一等離子體處理過程。
19.如權(quán)利要求10所述的薄膜太陽能電池的制作方法，其特征在于，當(dāng)該第一型半導(dǎo) 體層為一 P型半導(dǎo)體層，而該第二型半導(dǎo)體層為N型半導(dǎo)體層時(shí)，形成該混合式半導(dǎo)體層的 方法包括形成該結(jié)晶硅層于該P(yáng)型半導(dǎo)體層上；以及形成該非晶硅層于該結(jié)晶硅層上。
20.如權(quán)利要求19所述的薄膜太陽能電池的制作方法，其特征在于，形成該結(jié)晶硅層 的膜層結(jié)構(gòu)為一柱狀結(jié)構(gòu)。
21.如權(quán)利要求10所述的薄膜太陽能電池的制作方法，其特征在于，該結(jié)晶硅層的材 質(zhì)為多晶硅或單晶硅。
22.如權(quán)利要求21所述的薄膜太陽能電池的制作方法，其特征在于，該結(jié)晶硅層的材 質(zhì)為多晶硅時(shí)，該結(jié)晶硅層為一柱狀結(jié)構(gòu)。
23.如權(quán)利要求10所述的薄膜太陽能電池的制作方法，其特征在于，該非晶硅層的厚 度大于0 μ m小于等于0. 3 μ m，該結(jié)晶硅層的厚度介于1 μ m至3 μ m之間。
24.如權(quán)利要求10所述的薄膜太陽能電池的制作方法，其特征在于，形成該第一導(dǎo)電層的方法更包括形成一透明導(dǎo)電層與一反射層至少其一于該基板上，其中該第二導(dǎo)電層為 一透明導(dǎo)電層。
25.如權(quán)利要求10所述的薄膜太陽能電池的制作方法，其特征在于，形成該第二導(dǎo)電 層的方法還包括形成一透明導(dǎo)電層與一反射層至少其一于該第二型半導(dǎo)體層上，其中該第 一導(dǎo)電層為一透明導(dǎo)電層。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種薄膜太陽能電池及其制作方法，該薄膜太陽能電池包括一基板、一第一導(dǎo)電層、一第一型半導(dǎo)體層、一混合式半導(dǎo)體層、一第二型半導(dǎo)體層以及一第二導(dǎo)電層。第一導(dǎo)電層配置于基板上。第一型半導(dǎo)體層配置于第一導(dǎo)電層上?；旌鲜桨雽?dǎo)體層具有一非晶硅層及一結(jié)晶硅層。非晶硅層具有一第一能隙，而結(jié)晶硅層具有一第二能隙，其中第一能隙大于第二能隙?；旌鲜桨雽?dǎo)體層位于第一型半導(dǎo)體層與第二型半導(dǎo)體層之間。第二導(dǎo)電層配置于第二型半導(dǎo)體層上。本發(fā)明亦提出一種薄膜太陽能電池的制作方法。
文檔編號(hào)H01L31/042GK102097500SQ20091025902
公開日2011年6月15日 申請(qǐng)日期2009年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月9日
發(fā)明者楊國(guó)璽, 楊能輝, 游萃蓉, 賴政志 申請(qǐng)人:英屬開曼群島商精曜有限公司