[发明专利]以非真空工艺制作铜铟镓硒(硫)光吸收层的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种光吸收层的方法，特别是涉及一种以非真空工艺制作铜铟镓硒(硫)光吸收层的方法。

背景技术

近年来，随国际油价高涨及环保意识的抬头，绿色能源已成为新能源主流，其中太阳能电池又因取自太阳的稳定辐射能，来源不会枯竭，因此更为各国所重视，无不挹注大量研发经费及政策性补贴，以扶植本地的太阳能电池产业，使得全球太阳能产业的发展非常快速。

第一代太阳能模组包括单晶硅和多晶硅的太阳能模组，虽然光电转换效率高且量产技术成熟，但因为材料成本高，且硅晶圆常因半导体工业的需求而货源不足，影响后续的量产规模。因此，包含非晶硅薄膜、铜铟镓硒(CIGS)薄膜或铜铟镓硒(硫)(CIGSS)薄膜和碲化镉薄膜的第二代的薄膜太阳能模组，在近几年已逐渐发展并成熟，其中又以铜铟镓硒或铜铟镓硒(硫)太阳能电池的转换效率最高(单元电池可高达20％而模组约14％)，因此特别受到重视。

参阅图1，现有习用技术铜铟镓硒或铜铟镓硒(硫)太阳能电池结构的示意图。如图1所示，现有习用技术的铜铟镓硒太阳能电池结构包括基板10、第一导电层20、铜铟镓硒或铜铟镓硒(硫)吸收层30、缓冲层40、绝缘层50以及第二导电层60，其中基板10可为玻璃板、铝板、不绣钢板或塑胶板，第一导电层20一般包括金属钼，当作背面电极，铜铟镓硒或铜铟镓硒(硫)吸收层30包括适当比例的铜、铟、镓及硒，当作p型薄膜，为主要的光线吸收层，缓冲层40可包括硫化镉(CdS)，当作n型薄膜，绝缘层50包括氧化锌(ZnO)，用以提供保护，第二导电层60包含氧化锌铝(ZnO:Al)，用以连接正面电极。

上述铜铟镓硒或铜铟镓硒(硫)太阳能电池的制造方法主要依据铜铟镓硒或铜铟镓硒(硫)吸收层的制造环境而分成真空制程及非真空制程。真空制程包括溅镀法或蒸镀法，缺点是投资成本较高且材料利用率较低，因此整体制作成本较高。非真空制程包括印刷法或电沉积法，缺点是技术仍不成熟，仍无较大面积的商品化产品。不过非真空制程仍具有制造设备简单且制程条件容易达成的优点，而有相当的商业潜力。

铜铟镓硒或铜铟镓硒(硫)吸收层的非真空制程是先调配铜铟镓硒或铜铟镓硒(硫)浆料或墨水(Ink)，用以涂布到钼层上。

现有习用技术中，铜铟镓硒或铜铟镓硒(硫)浆料调配先以适当比例混合含IB、IIIA及VIA族元素的二成份、三成份或四成份的粉末以形成原始含铜铟镓硒或铜铟镓硒(硫)的粉末，再添加适当比例的溶剂，并进行搅拌以形成原始铜铟镓硒或铜铟镓硒(硫)浆料，最后添加接着剂(binder)或界面活性剂以提高铜铟镓硒或铜铟镓硒(硫)吸收层和钼背面电极的接着性，并进行搅拌混合以形成最后铜铟镓硒或铜铟镓硒(硫)浆料。

选用单一平均粒径IB、IIIA及VIA族元素的二成份、三成份或四成份的奈米粉末会使颗粒和颗粒间的孔隙大，降低膜的致密性，因此需要使用不同平均粒径的奈米粉末改善上述问题，以增加涂布后膜的致密性。

上述现有习用技术的缺点是，配置好的浆料在RTA过程中，会因为硒挥发，造成铜铟镓硒或铜铟镓硒(硫)吸收层中IB/IIIA/VIA的原始比例变化太大，影响铜铟镓硒或铜铟镓硒(硫)吸收层的光吸收特性，严重者会造成此光吸收层从P层变化成N层，所形成的太阳能电池会失去电池的特性，以往为补充损失的硒，会使用硒化制程，即用高毒性的硒化氢气体，以补充损失的硒成份，但高毒性的硒化氢气体，稍一不慎会造成致命的危险。因此，需要一种危险性较低，又可补充VI族成份的光吸收层制作方法，以改善上述现有习用技术的问题。

由此可见，上述现有的光吸收层的方法在方法与使用上，显然仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。为了解决上述存在的问题，相关厂商莫不费尽心思来谋求解决之道，但长久以来一直未见适切的方法能够解决上述问题，此显然是相关业者急欲解决的问题。因此如何能创设一种新的以非真空工艺制作铜铟镓硒(硫)光吸收层的方法，实属当前重要研发课题之一，亦成为当前业界极需改进的目标。

有鉴于上述现有的光吸收层的方法存在的缺陷，本发明人基于从事此类产品设计制造多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以期创设一种新的以非真空工艺制作铜铟镓硒(硫)光吸收层的方法，能够改进一般现有的光吸收层的方法，使其更具有实用性。经过不断的研究、设计，并经过反复试作样品及改进后，终于创设出确具实用价值的本发明。

发明内容