[发明专利]太阳能电池元件结构及其制造方法

说明书

技术领域

本发明关于一种太阳能电池结构及其制造方法，尤其关于一种例如含铜铟镓硒四元素(简称CIGS)的薄膜太阳能电池结构。

背景技术

薄膜太阳能电池中，铜铟镓硒太阳能电池(Copper Indium Gallium Diselenide Solar Cells)类型的光电电池计有两种：一种含铜铟硒三元素(简称CIS)以及一种含铜铟镓硒四元素(简称CIGS)。由于其高光电效率及低材料成本，被许多人看好。在实验室完成的CIGS光电池，光电效率最高可达约19％，就模块而言，最高可也达约13％。

图1为美国第5,948,176号专利所揭露一传统的CIGS太阳能电池结构10，其层叠结构包含一基板11、一金属层12、一CIGS层13、一n型半导体层14、一高阻值膜层15、一透明导电层(TCO)16以及一辅助电极层17。基板11一般为玻璃基板，金属层12可以钼(Mo)金属层组成，以配合CIGS的化学性质及可承受沉积CIGS层13时的相对高温。CIGS层13为p型半导体层，并与该n型半导体层形成p-n接合面。高阻值膜层15为纯氧化锌(ZnO)膜层，透明导电层16可为掺铝氧化锌(AZO)或其他掺其他杂质的氧化锌膜层。透明导电层16也称为窗层(window layer)，其可让上方的光线通过而至其下的CIGS层13。

相较于金属材料，透明导电层16的电阻值仍然太高，因此于透明导电层16上形成辅助电极层17。该辅助电极层17包含多个狭窄的条状金属带，因此不至于遮蔽太多光线而减低光能吸收。然该辅助电极层17形成于透明导电层16上，因此电流仍先经过阻值较高的透明导电层16，才可能再经过阻值较低的辅助电极层17，如此辅助电极层17实无法有效降低太阳能电池结构10的整体电阻值。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种太阳能电池元件结构及其制造方法，其将辅助电极层设于透明导电层的下方，不仅降低与透明导电层间接触电阻，且可以降低透明导电层的电阻。即增加了n型电极的导电性，从而提高太阳能电池元件结构的电能输出。

为解决上述技术问题，本发明提供一种太阳能电池元件结构，其包含一基板、一金属层、一p型半导体层、一n型半导体层、一高阻值膜层、一辅助电极层以及一透明导电层。该金属层形成于该基板的表面，并具有多个相互分离的p型电极单元。该p型半导体层形成于该金属层的表面。该n型半导体层形成于该p型半导体层的表面，而与该p型半导体层形成p-n接合面。该高阻值膜层形成于该n型半导体层的表面。该辅助电极层形成于该高阻值膜层和该多个p型电极单元之上。该透明导电层形成于该辅助电极层、该高阻值膜层和该多个p型电极单元的表面。且于各该p型电极单元上形成至少一电池单元，该辅助电极层及该透明导电层串联各该电池单元。

为解决上述技术问题，本发明提供另一种太阳能电池元件结构，其包含一基板、一金属层、一高阻值膜层、一p型半导体层、一n型半导体层、一辅助电极层以及一透明导电层。该金属层形成于该基板的表面，并具有多个相互分离的p型电极单元。该高阻值膜层形成该金属层的表面。该p型半导体层形成于该高阻值膜层的表面。该n型半导体层形成于该p型半导体层的表面，而与该p型半导体层形成p-n接合面。该辅助电极层形成于该n型半导体层和该多个p型电极单元的表面。该透明导电层形成于该辅助电极层、该高阻值膜层及该多个p型电极单元的表面。且各该p型电极单元上形成至少一电池单元，该辅助电极层及该透明导电层串联各该电池单元。

为解决上述技术问题，本发明还提供一种太阳能电池元件结构制造方法，其包含下列步骤：提供一基板；于该基板的表面形成一具有多个相互分离的p型电极单元的金属层；于该金属层之上形成一p型半导体层；于该p型半导体层的表面形成一n型半导体层；于该n型半导体层之上和该多个p型电极单元的表面形成一辅助电极层；以及于该n型半导体层之上及该辅助电极层和该多个p型电极单元的表面形成一透明导电层，其中于各该p型电极单元上形成至少一电池单元，且该辅助电极层及该透明导电层串联各该电池单元。

上述的太阳能电池元件结构制造方法还包含：于该n型半导体层的表面形成一高阻值膜层的步骤。

上述的太阳能电池元件结构制造方法还包含：于该于该金属层的表面形成一高阻值膜层的步骤。

本发明的有益技术效果在于：因辅助电极层设于透明导电层的下方，在电池串联结构中不仅降低前一金属阳极与透明导电层间接触电阻，也降低辅助电极与透明导电层间接触电阻，且可以降低透明导电层的电阻。即增加n型电极的导电性，从而提高太阳能电池元件结构的电能输出。