[发明专利]形成光电转换层的方法

说明书

技术领域

本发明关于一种形成光电转换层的方法，尤其涉及一种将金属前驱物层与非金属前驱物层堆栈，并利用热工艺使金属前驱物层与非金属前驱物层进行反应而制作出光电转换层的方法。

背景技术

光电转换层(optoelectronic conversion layer)由于具有可吸收特定波长的光线并将其转换成电能的特性，因此目前被广泛地应用在太阳能电池的光吸收层或是感光组件的光感应层上。

现行的光电转换层可使用的材料例如为铜铟镓硒(CIGS)合金。现有形成铜铟镓硒合金的方式主要包括利用共蒸镀(co-evaporation)工艺与利用溅镀(sputter)工艺搭配硒化(selenization)反应两种方式。共蒸镀工艺由于会受限于蒸镀源的尺寸而仅能应用在小尺寸组件上，对于大尺寸元件而言，利用共蒸镀工艺形成的铜铟镓硒合金具有较差的均匀度，而使得其光电转换效率较差。另外，利用溅镀工艺搭配硒化反应的作法为先利用溅镀形成铜铟镓合金，再进行硒化反应形成铜铟镓硒化合物。然而，由于镓会产生分离(segregation)现象而造成在远离基板表面的区域(即靠近铜铟镓硒化合物的表面)的镓含量偏低，在靠近基板表面区(即远离铜铟镓硒化合物的表面)的镓含量偏高，而使得铜铟镓硒化合物在靠近pn接面处的能隙(energy bandgap)较低，导致太阳能电池的开路电压下降。此外，硒化工艺必须使用毒性气体如氢化硒，也不符合现行环保趋势。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种形成光电转换层的方法，以提升光电转换层的各成分的分布均匀度与光电转换效率。

本发明的一较佳实施例提供一种形成光电转换层的方法，包括下列步骤。提供一第一基板，并于第一基板上形成一电极层。于电极层上形成一第一金属前驱物层，其中第一金属前驱物层包括一种或多种金属成分。提供一第二基板，并于第二基板上形成一非金属前驱物层，其中非金属前驱物层包括至少一种非金属成分。堆栈第一基板与第二基板，使非金属前驱物层与第一金属前驱物层接触。进行一热工艺，以使第一金属前驱物层与非金属前驱物层反应而形成一光电转换层。

其中，该第一金属前驱物层利用一溅镀工艺加以形成。

其中，该非金属前驱物层利用一蒸镀工艺加以形成。

其中，该第一基板与该第二基板分别包括一含钠玻璃基板。

其中，该第一金属前驱物层包括一单层结构金属前驱物层。

其中，该单层结构金属前驱物层为一单一金属前驱物层。

其中，该单层结构金属前驱物层为一合金前驱物层。

其中，该第一金属前驱物层包括一多层结构金属前驱物层，且该多层结构金属前驱物层包括多层互相堆栈的金属前驱物薄膜。

其中，该多层结构金属前驱物层的其中至少一该金属前驱物薄膜为一单一金属前驱物薄膜。

其中，该多层结构金属前驱物层的其中至少一该金属前驱物薄膜为一合金前驱物薄膜。

其中，更包括于该第二基板上形成该非金属前驱物层之前，先于该第二基板上形成一第二金属前驱物层。

其中，该第一金属前驱物层的该多种金属成分包括至少一种B族金属元素，且该非金属前驱物层的该至少一种非金属成分包括一种A族非金属元素。

其中，该第一金属前驱物层的该多种金属成分包括铟、铜与镓，且该非金属前驱物层的该至少一种非金属成分包括硒。

其中，更包括于该第二基板上形成该非金属前驱物层之前，先于该第二基板上形成一第二金属前驱物层，其中该第二金属前驱物层包括至少一种金属成分，且该金属成分包括镓。

其中，该第一金属前驱物层的该多种金属成分包括铜、锌与锡，且该非金属前驱物层的该至少一种非金属成分包括硫。

其中，该第一金属前驱物层的该多种金属成分包括镉，且该非金属前驱物层的该至少一种非金属成分包括碲。

其中，该热工艺包括一多阶段快速热工艺或一单一阶段热工艺。

其中，该多阶段快速热工艺包括依序进行一低温热工艺与一高温热工艺。

其中，该低温热工艺的一工艺温度大体上介于80℃至140℃之间，该低温热工艺的一工艺时间大体上介于15分钟至20分钟，该高温热工艺的一工艺温度大体上介于500℃至560℃之间，且该高温热工艺的一工艺时间大体上小于10分钟。

其中，该多阶段快速热工艺另包括于该低温热工艺与该高温热工艺之间进行一中温热工艺。

其中，该中温热工艺的一工艺温度大体上介于330℃至480℃之间，且该中温热工艺的一工艺时间大体上小于10分钟。