[发明专利]光电转换元件的P型掺杂层及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种光电转换元件及其制造方法，且特别涉及一种光电转换 元件的P型掺杂层及其制造方法。

背景技术

石化燃料的能源供应日渐匮乏，且燃烧会带来环境及空气污染。核能发 电虽能供应高电力密度，却有核辐射与核废料储存方面的安全顾虑。前述两 者都有增加社会成本的问题，因此，在开源节流和发展无污染/低污染新能源 工业技术的考量与需求下，可再生能源逐渐受到重视，各国都在积极研究将 可再生能源作为替代能源的可行性。

在上述可再生能源中，光电转换元件中的太阳光电模块(又称为 photovoltaic modules，简称为PV模块)可将太阳光直接转换为电力，已成为 替代能源的主流之一。尤以太阳光取的不尽用的不竭，且限制又少，只要有 阳光的地方，就有办法利用太阳来发电。

依现今太阳光电模块的技术发展而言，如果以太阳能电池芯片的材料来 区分，大致可分为：(1)单晶硅(single crystal silicon)和多晶硅(polycrystal silicon) 太阳能电池、(2)非晶硅(amorphous silicon，a-Si)薄膜太阳能电池、(3)III-V族 太阳能电池(4)染料敏化太阳能电池(dye-sensitizer and dye-sensitized solar cell，DSSC)。

在薄膜太阳能电池中，光电转换层通常是由P型掺杂层、本质(intrinsic) 层、N型掺杂层堆叠形成p-i-n的结构。P型掺杂层是窗口层(window layer)， 入射光透过P型掺杂层进入本质层，P型掺杂层还会与N型掺杂层一起产生 内建电场。因此，P型掺杂层对电池的整体性有着重大影响。

已知的P型掺杂层是由氢化非晶硅(hydrogenated amorphous silicon， a-Si:H)薄膜来形成，但a-Si:H薄膜的入射光的吸收效率不佳，约有10％的 入射光在P型掺杂层内损失掉。因此业界又提出利用氢化非晶硅碳化硅 (hydrogenated amorphous silicon carbide，a-SiC:H)薄膜或氢化非晶硅氧化硅 (hydrogenated amorphous silicon oxide，a-SiO:H)薄膜来形成P型掺杂层的作 法，虽然具有足够的光学能带隙，可吸收较短波长的太阳光线，但这类材料 本质偏向于非导体，高导电率的要求势必难以达到。

发明内容

本发明提供一种光电转换元件的P型掺杂层，兼具高导电率与高光学能 带隙，能够提升太阳能电池的光电效能。

本发明又提供一种光电转换元件的P型掺杂层的制造方法，可以制作元 件级的掺杂层，以应用于太阳能电池或其他光电转换元件。

本发明提出一种光电转换元件的P型掺杂层，包括成核层，以及形成于 成核层上的宽能带隙层。

依照本发明的第一实施例所述，上述成核层的材料包括氢化微晶硅 (hydrogenated nano-crystalline silicon，nc-Si:H)薄膜。

依照本发明的第一实施例所述，上述宽能带隙层的材料包括氢化微晶氧 化硅(hydrogenated nano-crystalline silicon oxide，nc-SiO:H)薄膜。

依照本发明的第一实施例所述，上述成核层的厚度大于或等于宽能带隙 层的厚度。

依照本发明的第一实施例所述，上述成核层的结晶率例如是大于30％。

依照本发明的第一实施例所述，上述成核层的导电率例如是大于10-6 S/cm。

依照本发明的第一实施例所述，上述宽能带隙层的能带隙例如是大于 1.9eV。

依照本发明的第一实施例所述，上述宽能带隙层的含氧量例如是在 10¹⁸～10²¹atom/cm³之间。

本发明另提出一种制备光电转换元件的P型掺杂层的方法，此方法先在 透明导电基板上形成成核层，其中形成成核层的气体包括硅烷(SiH₄)和氢气 (H₂)，且硅烷和氢气的初始流量比例如是介于1∶100～1∶50之间。然后，于成 核层上形成宽能带隙层。