[发明专利]太阳能电池的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种太阳能电池的制造方法，特别涉及一种太阳能电池的硫属化合物吸收物的形成方法。

背景技术

太阳能，或是将太阳光转变成为电能，如果具有高效率、便宜和安全等特点，则可较其他形式的产生能源方式具竞争力。虽然薄膜太阳能电池制造工艺是结合低制造成本和较高的效率，但是仍然需要有毒和危险的材料和工艺。

一般是利用吸收光子的方式使太阳能电池运行，上述光子可使电子从价带激发至传导带。当连接至一电路时，在传导带中的电子流动以驱动一电流。薄膜太阳能电池是使用表现出直接带隙(direct bandgap)的吸收层，且可允许电池仅具有数毫米(mm)的厚度。在许多薄膜太阳能电池中，光子或光吸收包括每一个第I族(铜、银、金)、第III族(铝、镓、铟)和第VI族(硫、硒、碲)的元素。在一些例子中，Sn或Zn可取代第III族的元素。在这种太阳能电池中，I-III-VI2半导体材料为铜铟镓硒(二倍硒)(以下简称CIGS)。上述材料为铜铟硒(通常缩写为CIS)和铜镓硒的固态溶液，其化学方程式为CuInxGa(1-x)Se2，其中x值可从1(纯铜铟硒)变化至0(纯铜镓硒)。上述半导体材料为四面体配位键结半导体，且具有硫属化合物结晶结构，且带隙可随x值连续变化，可从约1.0eV(铜铟硒)至约1.7eV(铜镓硒)。

含硫的CIGS薄膜也为现有的CIGSS，其已显示改善的太阳能电池效率。CIGSS半导体材料具有宽于CIGS的直接带隙。CIGSS半导体材料的带隙介于约1.0eV至约2.5eV之间，其太阳能辐射范围优于CIGS薄膜，且允许太阳能辐射吸收的最佳效果。小面积的太阳能电池已被报导出具有高达19.5％的变换效率。在一例子中，利用在硫化氢气体中退火以硫化CIGSS的表面。因为硫化氢气体有剧毒且因此产生工艺问题，其他的硫化工艺需要使CIGS薄膜中的硫或硫化物(In2S3)蒸发。形成CIGS薄膜后，利用在极高温度下加热在坩埚炉中的少量硫或硫化物的方式进行上述蒸发步骤。当不使用硫化氢(H2S)的较安全的蒸发工艺仍不适用于经济的量产制造工艺时，有需要一种太阳能电池的制造方法，以满足上述需求且克服现有技术的缺点。

发明内容

有鉴于此，本发明一实施例提供一种太阳能电池的制造方法。上述太阳能电池的制造方法包括提供一基板；利用溅镀一第一靶材，在上述基板上形成一第一薄膜；在上述基板上形成一第二薄膜，形成上述第二薄膜包括在上述第一薄膜上方溅镀一第二靶材，其中上述第二靶材包括硫或一硫化物；以及利用施加能量至上述基板，从上述第一和第二薄膜形成硫属化合物太阳能吸收物，其中上述硫属化合物太阳能吸收物包括第I族的至少一个元素和第VI族的至少二个元素。

本发明另一实施例提供一种太阳能电池的制造方法。上述太阳能电池的制造方法包括提供一钼涂布玻璃基板；利用溅镀一第一靶材，在上述基板上形成一第一薄膜；在上述基板上形成一第二薄膜，形成上述第二薄膜包括在上述第一薄膜上方溅镀一第二靶材，其中上述第二靶材包括硫或硫化铟；以及对上述基板退火，其中形成上述第一薄膜、形成上述第二薄膜和施加能量的上述这些步骤不包括使用含硫气体或含硫化物气体。

相较于使用两道退火步骤的其他工艺，本发明实施例的工艺简易且仅使用一道退火步骤。此外，本发明实施例公开的工艺可避免使用难以量产的含硒或含硫气体环境。特别地，可避免使用在低浓度下具有高毒性的硒化氢和硫化氢。

附图说明

图1～图3为依据本发明不同实施例的太阳能电池的制造方法的流程图。

图4为依据本发明不同实施例的太阳能电池的制造方法形成的含硫的铜铟镓硒(CIGSS)薄膜结构。

图5为依据本发明不同实施例的含硫的铜铟镓硒(CIGSS)太阳能电池。

【主要附图标记说明】

11、21、31～方法；

13、14、15、17、19、23、25、27、29、33、35、37、39～步骤；

41～基板；

43～钼层；

45～第一薄膜层；

47～第二薄膜层；

40～混合层；

46～硫属化合物薄膜；

49、51、53、55～薄膜；

57、59～电极。

具体实施方式