。具有上述結(jié)構(gòu)的薄膜太陽能電池還可以簡(jiǎn)化制造工序。
[0088] 對(duì)于其中電極化層還被用作光吸收層的情況來說，光吸收層可以由ρ型半導(dǎo)體、η 型半導(dǎo)體以及i型（本征）半導(dǎo)體中的一種材料或其組合所組成。
[0089] 例如，1102的帶隙能是大約3. OeV至大約3. 2eV，其中，可能有紫外線吸收和光致 激發(fā)，并且因?yàn)閹赌芸梢噪S著添加雜質(zhì)元素而減小至I. 25eV，所以還可能存在可見光吸 收。
[0090] 具體來說，針對(duì)包括銅（Cu)或具有電極化特性的鈣（CaO)和Ti的氧化物，已知該 氧化物具有下列帶隙能，例如，CuTi0 3:0.53eV，CaCu 3Ti4012:0.57eV，Ca2Cu 2Ti4O12J. 22eV， CaCu3Ti4012:2. 30eV，以及CaTiO 3:2. 20至2. 54eV，而且包括Cu和Ti的氧化物還可以根據(jù) 其成分吸收可見光和紅外線。
[0091] 因此，因?yàn)殡姌O化層本身還可以用作光吸收層，所以光吸收層和電極化層可以集 成并加以使用。
[0092] 圖8示意性地例示了根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施方式的CIGS薄膜太陽能電池的結(jié)構(gòu)。
[0093] 如圖8所示，根據(jù)本發(fā)明該另一實(shí)施方式的薄膜太陽能電池300可以包括：基板 310、下電極320、光吸收層330、電極化層340、緩沖層360、窗口層370以及上電極350。
[0094] 與典型的CIGS薄膜太陽能電池類似，可以將CdS薄膜用作緩沖層360,但本發(fā)明不 限于此。
[0095] 該窗口層370具有足夠大的帶隙，以使其用于增加到達(dá)光吸收層的可見光的強(qiáng) 度，并同時(shí)減小電阻，以在電極處收集電子，而且作為非限制例，可以使用ZnO或摻雜ZnO。
[0096] 盡管在圖8中，將緩沖層360形成在電極化層340上，但緩沖層360可以用電極化 層340來替代，因?yàn)閷?duì)于因電極化層340而不使用緩沖層360來說是更經(jīng)濟(jì)的。
[0097] 根據(jù)本發(fā)明的制造太陽能電池的方法的特征在于，在制造薄膜太陽能電池的典型 方法中，還形成電極化層。
[0098] 作為形成電極化層的方法，可以使用諸如通常的濺射法和蒸發(fā)法的物理氣相沉積 (PVD)方法、或化學(xué)氣相沉積（CVD)方法以及原子層沉積（ALD)方法。
[0099] 對(duì)于使用上述方法當(dāng)中的濺射法的情況來說，要形成電極化材料的目標(biāo)（target) 被安裝在真空室中，并且將諸如氬（Ar)的惰性氣體按真空狀態(tài)注入，以生成等離子，使得 因 Ar離子碰撞目標(biāo)而放電的電極化材料可以形成為光吸收層上的薄膜。
[0100] 對(duì)于使用蒸發(fā)法的情況來說，將電極化材料粉末注入真空室的蒸發(fā)源固定器中， 并且通過電阻加熱來蒸發(fā)對(duì)應(yīng)材料的原子，以使電極化材料可以形成在光吸收層上。
[0101] 而且，對(duì)于使用CVD方法的情況來說，將包括金屬的有機(jī)金屬復(fù)合氣體用作前體 (precursor)，并且電極化材料薄膜（即，電極化層）可以在已知化學(xué)氣相沉積條件下通過 利用諸如氬（Ar)氣和氮（N 2)氣的惰性氣體作為承載氣體來形成。
[0102] 而且，對(duì)于使用ALD方法的情況來說，電極化層可以通過重復(fù)包括以下步驟的循 環(huán)而形成至希望厚度：引入并吸附電極化材料的原料前體，利用凈化氣體解吸副產(chǎn)品并且 去除殘留氣體，提供反應(yīng)氣體以與所吸收材料反應(yīng)，并且利用凈化氣體解吸副產(chǎn)品并且去 除殘留氣體。
[0103] 當(dāng)通過利用鐵電體或反鐵電體的剩余極化特性向電極化層的兩端施加預(yù)定電場(chǎng) 而增加剩余極化時(shí)，這樣形成的電極化材料的內(nèi)建電場(chǎng)還可以改進(jìn)太陽能電池的效率。
[0104] [實(shí)施例1]
[0105] 在本發(fā)明的實(shí)施例1中，CIGS薄膜太陽能電池通過下列工序制造。
[0106] 首先，通過利用濺射法在SLG基板上將鉬（Mo)層沉積至大約1 μπι的厚度來形成 下電極。隨后，將CIGS薄膜沉積至大約2 μ m厚度，來形成光吸收層。
[0107] 作為形成CIGS光吸收層的方法，存在：共蒸發(fā)法，其中，通過在高真空環(huán)境下單獨(dú) 和同時(shí)蒸發(fā)諸如Cu、銦（In)、鎵（Ga)以及硒（Se)這樣的元素并且在500°C至600°C的溫度 范圍下加熱該基板來執(zhí)行沉積；以及兩階段法，其中，將包括諸如Cu、Ga以及In這樣的元素 的前體，或包括Cu、Ga、In以及Se的前體用于形成薄膜，并接著在H 2Se氣體或Se蒸汽環(huán)境 下執(zhí)行曬化。
[0108] 而且，作為形成前體薄膜的方法，諸如共蒸發(fā)和濺射沉積這樣的真空法已經(jīng)被最 廣泛地使用，但諸如電鍍、油墨印刷以及噴霧熱分解這樣的非真空法也可以使用，以便縮減 加工成本。
[0109] 在本發(fā)明的實(shí)施例1中，通過利用共蒸發(fā)法在550°C的基板溫度下沉積達(dá)30分鐘 至60分鐘而形成CIGS光吸收層。
[0110] 作為形成電極化層的方法，可以使用這樣一種方法，即，通過在光吸收層的一個(gè)表 面上形成金屬氧化物層、并接著使光吸收層與該金屬氧化物層之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)來制備形 成電極化的材料層。
[0111] 在這種情況下，該金屬氧化物層可以通過諸如PVD、CVD或ALD的真空沉積法來形 成。
[0112] 例如，電極化層可以通過利用ALD方法在光吸收層上吸附前體（其中，混和了 Ti 化合物）和通過氧化形成作為氧化物的前體（其中，混和了 Ti化合物）的吸附層的步驟來 形成。
[0113] 具體來說，（Cu, Ga, In)TixOy (其中，X和y是任意正數(shù)）復(fù)雜化合物層可以通過這 樣一種方法來形成，即，在CIGS層上形成TiOJl，或者在形成TiO 2層之后，通過熱處理使構(gòu) 成CIGS層的Cu、Ga以及In原子與TiO2層之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，其中，該復(fù)雜化合物可以充 任電極化層。
[0114] 而且，對(duì)于其中所述電極化層通過原子層沉積法形成的情況來說，電極化層例如 可以利用混和了 Ca化合物和/或Cu化合物與Ti化合物的前體來形成。
[0115] 對(duì)于電極化層利用混和了 Ca化合物和Ti化合物的前體而通過原子層沉積方法來 形成的情況來說，電極化層可以通過包括以下步驟來形成：在光吸附層上吸附Ca和Ti化合 物前體材料并且通過氧化反應(yīng)形成作為氧化物的前體材料的吸收層。
[0116] 在這種情況下，可以將 Ca(Thd)2 (Tetraen) [ = C3tlH61CaN5O4]和 Ca3(thd)6[= Ca3 (C11H20O2) 6]中的至少一種材料用作Ca化合物前體，并且可以將Ti (0-iPr) 2 (DPM) 2 [ = Ti (C3H7O) 2 (C11H19O2) 2]和 TiO (thd) 2 [ = TiO (C11H20O2) 2]中的至少一種材料用作 Ti 化合物前體。
[0117] 而且，對(duì)于其中電極化層利用混和了 Cu化合物和Ti化合物的前體而通過原子層 沉積方法來形成的情況來說，電極化層可以通過包括以下步驟來形成：在光吸附層上吸附 Cu和Ti化合物前體材料并且通過氧化反應(yīng)形成作為氧化物的前體材料的吸收層。
[0118] 在這種情況下，可以將從由 Cu(hfac) (tmvs) [ = CltlH13CuF6O2Si]、Cu(hfac) 2[= Cu(CFfOCffi：OCF3)2]、（hfac)Cu(DMB)[ = Cu(CF3racm：OCF3)[CH2CHC(CH3) 3]]#& Cu (ethylketoiminate) 2 [ = Cu (CH3COCHCn (CH2CH3) CH3) ] 2]所構(gòu)成的組中選擇的至少一 種材料用作Cu化合物前體，并且可以將Ti (CMPr)2 (DPM)2[ = Ti(C3HJ2(C11H19C)2) 2]和 Ti0(thd)2[ = TiO(C11H2tlO2)2]中的至少一種材料用作Ti化合物前體。
[0119] 在本發(fā)明的實(shí)施例1中，通過利用原子層沉積方法按200°C或以上的溫度在CIGS 層上沉積TiCV薄膜，或者按200°C或以下的溫度沉積TiO2薄膜并接著按200°C或以上的溫 度熱處理TiCV薄膜的工序，由包括CuTiO 3和GaTiO 3的金屬氧化物所形成的電極化層通過 在構(gòu)成CIGS層的Cu、Ga和/或In原子之間相互擴(kuò)散和化學(xué)反應(yīng)來形成。
[0120] 具體來說，對(duì)于形成TiCV薄膜的情況來說，可以將四（二甲基氨基）鈦 (tetrakis(dimethylamino)titanium(TDMAT:Ti[N(CH 3)2]4))、四（二乙基酰胺）欽 (tetrakis(diethylamido)titanium(TDEAT:Ti[N(C 2H5)2]4))、四（乙基甲基酰胺）欽 (tetrakis (ethylmethyIamido) titanium(TEMAT:Ti [N(C2H5) (CH3) ]4))、四異丙酸欽（tetra isopropoxide(TTIP:Ti[OCH(CH3)2]4))用作 Ti 化合物前體。
[0121] 在原子層沉積步驟中，重復(fù)執(zhí)行按時(shí)段劃分成4部分的工序。
[0122] 首先，Ti化合物的TiCV薄膜或氧化物層通過包括以下步驟來形成：通過利用Ar作 為稀釋氣體，利用Ti化合物前體吸附前體材料來形成前體材料（Ti化合物）的吸收層（第 一步驟），利用Ar氣去除副產(chǎn)品和殘留氣體（第二步驟），在注入氧氣的同時(shí)通過生成等離 子而使與吸收層進(jìn)行氧化反應(yīng)（第三步驟），以及利用Ar氣去除副產(chǎn)品和殘留氣體（第四 步驟）。
[0123] 例如，當(dāng)?shù)谝徊襟E、第二步驟、第三步驟以及第四步驟分別被執(zhí)行達(dá)0. 3秒鐘至5 秒鐘、10秒鐘至20秒鐘、3秒鐘至5秒鐘以及10秒鐘至20秒鐘時(shí)，電極化材料可以根據(jù)沉 積厚度和沉積速率（大約〇. lnm/sec)而形