專利名稱：化合物薄膜太陽能電池的制作方法及制作的太陽能電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種化合物薄膜太陽能電池的制作方法及由此方法制得的太陽能電池，尤指一種可達(dá)到制程快速、無毒、良率佳以及可制成較大面積功效的太陽能電池。
背景技術(shù)：
一般已用化合物薄膜太陽能的吸收材料層，其制作時具有三階段，第一階段是加入銦、鎵及硒，之后于進(jìn)入第二階段時加入銅及硒，當(dāng)進(jìn)入第三階段時加入銦、鎵及硒，藉以利用該三階段制成化合物薄膜太陽能的吸收材料層(如:美國專利US 5，436，204所示)。然，以上述已知的三階段而言，其各階段的步驟中是以非固定溫度的方式進(jìn)行，由于各階段的溫度不是固定的，因此，于進(jìn)行控制時，溫度是具有變化性的，如此，當(dāng)溫度固定以后若要再加以升溫時，便會有溫度難以控制的狀態(tài)發(fā)生，導(dǎo)致工作溫度不易受到控制，而造成諸多狀況，嚴(yán)重影響其制作過程的良率，再者更會因如此復(fù)雜不易控制的操作溫度，而有不易作成大面積的情形，使得化合物薄膜太陽能的吸收材料層無法量產(chǎn)。另一已知的方式是于進(jìn)行濺鍍后，再進(jìn)行硒化與硫化(如:美國專利US5，981，868所示，其硒化的過程是在做事后的熱擴(kuò)散時才進(jìn)行)，但此方式會有毒物產(chǎn)生，較不環(huán)保且安全性亦相對較差，而且其制作過程的時間約8小時 12小時，再者由于兩種已知的方式會因制作過程步驟的不同有真空及無真空狀態(tài)，或以蒸鍍方式進(jìn)行制作，不但造成功時及功序上的浪費(fèi)，更會使結(jié)構(gòu)材料的特性較差。有鑒于此，本案的發(fā)明人特針對前述已知發(fā)明問題深入探討，并藉由多年從事相關(guān)產(chǎn)業(yè)的研發(fā)與制造經(jīng)驗(yàn)，積極尋求解決之道，經(jīng)過長期努力的研究與發(fā)展，終于成功地開發(fā)出本發(fā)明，藉以改善已知技術(shù)的種種問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是:針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種化合物薄膜太陽能電池的制作方法及制作的太陽能電池，可達(dá)到制程快速、無毒、良率佳以及可制成較大面積的功效。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:一種化合物薄膜太陽能電池的制作方法，該太陽能電池的制作包括雙漸層結(jié)構(gòu)的吸收材料層的制作，該吸收材料層是于真空腔體內(nèi)在500-600°C以濺鍍方式配合持續(xù)通入的硒蒸氣進(jìn)行制作，其特點(diǎn)是:該吸收材料層的制程包括三階段，第一階段是于正規(guī)化功率0.35W土 10%與0.5W土 10%時分別導(dǎo)入銦(In)及銅鎵(CuGa)，而銦(In)與銅鎵(CuGa)的摻雜濃度比例為3.5:5 ;第二階段是于正規(guī)化功率0.1W±10%、0.2ff±10%與0.75W±10%時分別導(dǎo)入銅鎵(CuGa)、銅(Cu)及銦(In)，而該銅鎵(CuGa)、銅(Cu)與銦(In)的摻雜濃度比例為1:2:7.5 ;第三階段是于正規(guī)化功率0.35W±10%與0.5W± 10%時分別導(dǎo)入銦(In)及(CuGa)，而該銦(In)與銅鎵(CuGa)的摻雜濃度比例為3.5:5。于本發(fā)明上述的實(shí)施例中，該第一階段占總制作過程的時間為45%±20%。
于本發(fā)明上述的實(shí)施例中，該第二階段占總制作過程的時間為50% 土 20%。于本發(fā)明上述的實(shí)施例中，該第三階段占總制作過程的時間為5%±5%。本發(fā)明的吸收材料層還可為單層結(jié)構(gòu)，其單層吸收材料層的制作方法:其控制條件為單階段，該階段是于正規(guī)化功率0.35W±10%與0.5W±10%時分別導(dǎo)入銦(In)及銅鎵(CuGa)，而銦(In)與銅鎵(CuGa)的摻雜濃度比例為3.5:5。上述的實(shí)施例中，該階段占總制作過程的時間為100%。采用上述方法制作的太陽能電池包含有鈉玻璃基板、設(shè)于鈉玻璃基板上的鑰(Mo)材料層、設(shè)于鑰(Mo)材料層上的吸收材料層、設(shè)于吸收材料層上的硫化鎘(CdS)材料層、設(shè)于硫化鎘(CdS)材料層上的氧化鋅(ZnO)材料層、及設(shè)于氧化鋅(ZnO)材料層上的透明導(dǎo)電M(AZO)0于本發(fā)明的另一實(shí)施例中，采用上述方法制得的太陽能電池包含有不銹鋼基板、設(shè)于不銹鋼基板上的鉻(Cr)材料層、設(shè)于鉻(Cr)材料層上的鑰鈉(MoNa)材料層、設(shè)于鑰鈉(MoNa)材料層上的鑰(Mo)材料層、設(shè)于鑰(Mo)材料層上的吸收材料層、設(shè)于吸收材料層材料層上的硫化鎘(CdS)材料層、設(shè)于硫化鎘(CdS)材料層上的氧化鋅(ZnO)材料層、及設(shè)于氧化鋅(ZnO)材料層上的透明導(dǎo)電層(MO)。如此，無論是本發(fā)明吸收材料層的雙漸層結(jié)構(gòu)還是單層結(jié)構(gòu)，運(yùn)用于太陽能電池時均可達(dá)到較佳的光電轉(zhuǎn)換效率，具有制作過程快速、無毒、良率佳以及可制成較大面積的功效。


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圖1是本發(fā)明的化合物薄膜太陽能電池示意圖。圖2是本發(fā)明的雙漸層吸收材料層制作示意圖。圖3是本發(fā)明雙漸層吸收材料層的特性示意圖。圖4是本發(fā)明的另一化合物薄膜太陽能電池示意圖。圖5是本發(fā)明的單層吸收材料層制作示意圖。圖6是本發(fā)明單層吸收材料層的特性示意圖。圖7是本發(fā)明的流程示意圖。標(biāo)號說明:
化合物薄膜太陽能電池1、Ia鈉玻璃基板10
不銹鋼基板IOa鑰材料層11
吸收材料層12銦121
銅鎵122銅123
硫化鎘材料層13氧化鋅材料層14
透明導(dǎo)電層15鉻材料層16a
鑰鈉材料層17a步驟一 21
步驟二 22步驟三23
具體實(shí)施方式
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請參閱圖1至圖4所示，分別為本發(fā)明的化合物薄膜太陽能電池示意圖、本發(fā)明的雙漸層吸收材料層制作示意圖、本發(fā)明雙漸層吸收材料層的特性示意圖及本發(fā)明的另一化合物薄膜太陽能電池示意圖。如圖所示:本發(fā)明為一種化合物薄膜太陽能電池的制作方法及由此制作方法而制得的太陽能電池，該太陽能電池I包含有鈉玻璃基板10、設(shè)于鈉玻璃基板10上的鑰(Mo)材料層11、設(shè)于鑰(Mo)材料層11上的吸收材料層12、設(shè)于吸收材料層12上的硫化鎘(CdS)材料層13、設(shè)于硫化鎘(CdS)材料層13上的氧化鋅(ZnO)材料層14、及設(shè)于氧化鋅(ZnO)材料層14上的透明導(dǎo)電層(AZ0)15，而該吸收材料層12是于真空腔體內(nèi)在500-600°C以濺鍍方式配合持續(xù)通入的硒蒸氣進(jìn)行制作(圖中未示)，且該吸收材料層12的雙漸層制作過程的控制條件包括有下列三階段:
第一階段中是于正規(guī)化功率0.35W±10%時導(dǎo)入銦(In) 121，而于正規(guī)化功率
0.5W±10%導(dǎo)入銅鎵(CuGa)122，且該銦(In)121與銅鎵(CuGa)122的摻雜濃度比例為3.5:5，其中該第一階段占總制作過程的時間為45% 土 20%。第二階段中是于正規(guī)化功率0.1W± 10%時導(dǎo)入銅鎵(CuGa) 122，而于正規(guī)化功率
0.2W土 10%時導(dǎo)入銅(Cu) 123，并于正規(guī)化功率0.75W土 10%時導(dǎo)入銦(In) 121，且該銅鎵(CuGa) 122、銅(Cu) 123與銦(In) 121的摻雜濃度比例為1:2:7.5，其中該第二階段占總制作過程的時間為50%±20%。第三階段中是于正規(guī)化功率0.35W土 10%時導(dǎo)入銦(In) 121，而于正規(guī)化功率
0.5W± 10%時導(dǎo)入銅鎵(CuGa) 122，且該銦(In) 121與銅鎵(CuGa) 122的摻雜濃度比例為
3.5:5，其中該第三階段占總制作過程的時間為5%±5%。如此，可使本發(fā)明吸收材料層12的雙漸層結(jié)構(gòu)，運(yùn)用于太陽能電池I時達(dá)到較佳的光電轉(zhuǎn)換效率。且本發(fā)明因吸收材料層12的設(shè)置，而使該太陽能電池I除上述結(jié)構(gòu)之外，亦可為另一太陽能電池Ia的結(jié)構(gòu)(如圖4所示)，其包含有不銹鋼基板10a、設(shè)于不銹鋼基板IOa上的鉻(Cr)材料層16a、設(shè)于鉻(Cr)材料層16a上的鑰鈉(MoNa)材料層17a、設(shè)于鑰鈉(MoNa)材料層17a上的鑰(Mo)材料層11、設(shè)于鑰(Mo)材料層11上的吸收材料層12、設(shè)于吸收材料層12上的硫化鎘(CdS)材料層13、設(shè)于硫化鎘(CdS)材料層13上的氧化鋅(ZnO)材料層14、及設(shè)于氧化鋅(ZnO)材料層14上的透明導(dǎo)電層(AZO) 15 ;使本發(fā)明的吸收材料層12可運(yùn)用于不銹鋼基板IOa上，以符合不同實(shí)施狀態(tài)時所需。請參閱圖5及圖6所示，分別為本發(fā)明的單層吸收材料層制作示意圖及本發(fā)明單層吸收材料層的特性示意圖。如圖所示:本發(fā)明除上述第一實(shí)施例中所提的雙漸層結(jié)構(gòu)的制作過程之外，亦可為本第二實(shí)施例中所提的單層制作過程，而其控制條件系為單階段:
該階段中是于正規(guī)化功率0.35W±10%時導(dǎo)入銦(In) 121，而于正規(guī)化功率0.5W±10%導(dǎo)入銅鎵(CuGa) 122，且該銦(In) 121與銅鎵(CuGa) 122的摻雜濃度比例為3.5:5，其中該階段占總制作過程的時間為100%。如此，可使本發(fā)明吸收材料層12的單層結(jié)構(gòu)，運(yùn)用于太陽能電池l、la時達(dá)到較佳的光電轉(zhuǎn)換效率(如圖6所示)。請參閱圖7所示，為本發(fā)明的流程示意圖。如圖所示:本發(fā)明化合物薄膜太陽能電池的制作方法，請同時配合參閱圖1、圖2及圖3，其至少包含有下列步驟:
步驟一 21:是于真空腔體內(nèi)在500-600°C以濺鍍方式配合持續(xù)通入的硒蒸氣進(jìn)行吸收材料層的制作，于第一階段中系于正規(guī)化功率0.35W±10%時導(dǎo)入銦(In) 121，而于正規(guī)化功率0.5W± 10%導(dǎo)入銅鎵(CuGa) 122，且該銦(In) 121與銅鎵(CuGa) 122的摻雜濃度比例為3.5:5，其中該第一階段占總制作過程的時間為45%±20%。
步驟二 22:于第二階段中系于正規(guī)化功率0.1W±10%時導(dǎo)入銅鎵(CuGa)122，而于正規(guī)化功率0.2W土 10%時導(dǎo)入銅(Cu)123，并于正規(guī)化功率0.75W土 10%時導(dǎo)入銦(In)121，且該銅鎵(CuGa) 122、銅(Cu) 123與銦(In)121的摻雜濃度比例為1:2:7.5，其中該第二階段占總制作過程的時間為50% 土 20%。步驟三23:于第三階段中系于正規(guī)化功率0.35W± 10%時導(dǎo)入銦(In) 121，而于正規(guī)化功率0.5W±10%時導(dǎo)入銅鎵(CuGa) 122，且該銦(In) 121與銅鎵(CuGa) 122的摻雜濃度比例為3.5:5，其中該第三階段占總制作過程的時間為5%±5%。如此，可使本發(fā)明吸收材料層12的雙漸層結(jié)構(gòu)，運(yùn)用于太陽能電池I時達(dá)到較佳的光電轉(zhuǎn)換效率。綜上所述，本發(fā)明化合物薄膜太陽能電池可有效改善現(xiàn)有技術(shù)的種種缺點(diǎn)，可達(dá)到制作過程快速、無毒、良率佳以及可制成較大面積的功效；進(jìn)而使本發(fā)明的產(chǎn)品能更進(jìn)步、更實(shí)用、更符合消費(fèi)者使用時所須，確已符合發(fā)明專利申請的要件，依法提出專利申請。惟以上所述，僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，當(dāng)不能以此限定本發(fā)明實(shí)施的范圍；故，凡依本發(fā)明申請專利范圍及發(fā)明說明書內(nèi)容所作的簡單的等效變化與修飾，皆應(yīng)仍屬本發(fā)明專利涵蓋的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種化合物薄膜太陽能電池的制作方法，該太陽能電池的制作包括雙漸層結(jié)構(gòu)的吸收材料層的制作，其特征在于:所述吸收材料層是在真空腔體內(nèi)于500-600°C以濺鍍方式配合持續(xù)通入的硒蒸氣進(jìn)行制作，該吸收材料層的雙漸層的制作過程包括如下三階段: 第一階段是于正規(guī)化功率0.35W±10%時導(dǎo)入銦，而于正規(guī)化功率0.5W±10%導(dǎo)入銅鎵，且該銦與銅鎵的摻雜濃度比例為3.5:5 ; 第二階段是于正規(guī)化功率0.1W土 10%時導(dǎo)入銅鎵，而于正規(guī)化功率0.2W土 10%時導(dǎo)入銅，并于正規(guī)化功率0.75W±10%時導(dǎo)入銦，且該銅鎵、銅與銦的摻雜濃度比例為1:2:7.5 ；以及 第三階段是于正規(guī)化功率0.35W土 10%時導(dǎo)入銦，而于正規(guī)化功率0.5W土 10%時導(dǎo)入銅鎵，且該銦與銅鎵的摻雜濃度比例為3.5:5。
2.如權(quán)利要求1所述的化合物薄膜太陽能電池的制作方法，其特征在于:所述第一階段占總制作過程時間的45% 土 20%。
3.如權(quán)利要求1所述的化合物薄膜太陽能電池的制作方法，其特征在于:所述第二階段占總制作過程時間的50% 土 20%。
4.如權(quán)利要求1所述的化合物薄膜太陽能電池的制作方法，其特征在于:所述第三階段占總制作過程時間的5% ± 5%。
5.一種化合物薄膜太陽能電池的制作方法，該太陽能電池的制作包括單層結(jié)構(gòu)的吸收材料層的制作，其特征在于:所述吸收材料層是于真空腔體內(nèi)在500-600°C以濺鍍方式配合持續(xù)通入的硒蒸氣進(jìn)行制作，該吸收材料層的單層制作過程為單階段制作:該階段是于正規(guī)化功率0.35W土 10%時導(dǎo)入銦，而于正規(guī)化功率0.5W土 10%導(dǎo)入銅鎵，且該銦與銅鎵的摻雜濃度比例為3.5:5。
6.如權(quán)利要求5所述的化合物薄膜太陽能電池的制作方法，其特征在于:所述單階段占總制作過程時間的100%。
7.—種如權(quán)利要求1或5所述的化合物薄膜太陽能電池的制作方法制作的太陽能電池，其特征在于:所述太陽能電池包含有鈉玻璃基板、設(shè)于鈉玻璃基板上的鑰材料層、設(shè)于鑰材料層上的吸收材料層、設(shè)于吸收材料層上的硫化鎘材料層、設(shè)于硫化鎘材料層上的氧化鋅材料層、及設(shè)于氧化鋅材料層上的透明導(dǎo)電層。
8.—種如權(quán)利要求1或5所述的化合物薄膜太陽能電池的制作方法制作的太陽能電池，其特征在于:所述太陽能電池包含有不銹鋼基板、設(shè)于不銹鋼基板上的鉻材料層、設(shè)于鉻材料層上的鑰鈉材料層、設(shè)于鑰鈉材料層上的鑰材料層、設(shè)于鑰材料層上的吸收材料層、設(shè)于吸收材料層上的硫化鎘材料層、設(shè)于硫化鎘材料層上的氧化鋅材料層、及設(shè)于氧化鋅材料層上的透明導(dǎo)電層。
全文摘要
一種化合物薄膜太陽能電池的制作方法及制作的太陽能電池，是于真空腔體內(nèi)在高溫下以濺鍍方式配合持續(xù)通入的硒蒸氣進(jìn)行吸收材料層制作，而其雙漸層制作過程的控制條件包括有三階段，第一階段是于正規(guī)化功率0.35W±10%與0.5W±10%時分別導(dǎo)入銦及銅鎵，而銦與銅鎵的摻雜濃度比例為3.55；第二階段是于正規(guī)化功率0.1W±10%、0.2W±10%與0.75W±10%時分別導(dǎo)入銅鎵、銅及銦，而該銅鎵、銅與銦的摻雜濃度比例為127.5；第三階段是于正規(guī)化功率0.35W±10%與0.5W±10%時分別導(dǎo)入銦及銅鎵，而該銦與銅鎵的摻雜濃度比例為3.55；另于單層制程中省略該第二階段。藉此，可使本發(fā)明達(dá)到制作過程快速、無毒、良率佳以及可制成較大面積的功效。
文檔編號H01L31/18GK103137784SQ20121006012
公開日2013年6月5日 申請日期2012年3月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月1日
發(fā)明者朱容賢, 賴明旺, 洪東億 申請人:碩禾電子材料股份有限公司