[发明专利]一种硅基薄膜太阳能电池

说明书

技术领域

本发明是一种硅基薄膜太阳能电池，特别是一种包含纳米金属粒子层的硅基薄膜太阳能电池，藉由该纳米金属粒子层的设置，电池可有效地阻障后续背电极制程的高功率轰击。

背景技术

国际能源短缺，促使太阳能电池的应用愈来愈受到许多政府与民间的重视，因太阳能供应无匮乏之余，且生产电能过程不会产生环境污染，成为热门的替代能源，带动太阳能电池产业蓬勃发展。从太阳表面所放射出来的能量，换算成电力约3.8×10²³kW；此太阳能的总量如以距离太阳一亿五千万公里的地球上换算所接收的太阳能量，以电力表示约为1.77×10¹⁴kW左右，这个值大约为全球平均年消耗电力的十万倍大。若能够有效的运用此能源，则不仅能解决消耗性能源的问题，连环保问题也可一并获得解决。在众多的太阳能电池技术中，薄膜太阳能电池因使用硅原料少、总光电转换量高及可以与建材结合等优点而备受瞩目。

目前，以玻璃作为基板的薄膜太阳能电池，大部分采用超基板(Superstrate)结构。超基板结构为在玻璃基板上镀透明导电层(Transparent Conductive Oxide，TCO)后，再依序镀上P-I-N三层硅薄膜层(又称光吸收层)，最后再镀上金属层，入射光经由玻璃基板端进入太阳能电池内。由于超基板结构的薄膜太阳能电池的底层为金属，若入射光没有完全被光吸收层吸收，可藉由金属反射层将光反射回吸收层，再次利用光能。但由于金属层对硅的附着度不佳，若直接沉积金属层于硅上，在金属层与硅的接面因缺陷造成光线吸收，使光无法有效反射回吸收层，故常在金属层与硅之间加入一TCO层，以增加光线的反射率与提高元件的稳定性。

故Superstrate结构薄膜太阳能电池需要上下二层透明导电层，较靠近入射光那层称为前向透明导电层(Front TCO)，另一层称为背向透明导电层(Back TCO)。若表面平坦，入射光即直进直出薄膜太阳能电池，无法有效利用太阳能，若TCO有不规则的凹凸结构(Texture)，则可增加光散射的程度，提高光被吸收的机会。然而，在生长太阳电池用TCO薄膜的技术当中，溅镀法是研究最多、最成熟的一种制备方法，但它是一种高能量的沉积方法，因此在处理太阳能电池背电极的沉积时，其离子轰击基板或轰击已生长好的薄膜表面而易造成损伤。基于上述问题，因此极需提出一种薄膜太阳能电池，能有效地达到阻障后续背电极制程的高功率轰击的功效，进而提高整体太阳能电池的光电转换效率。

参照美国专利5,213,628号，其揭示一种藉由加入非晶硅本质半导体，增加太阳能电池的载子寿命，减少电子电洞复合机率，以提高光电流转换效率。然而该专利并未对如何避免背电极的高能轰击的制程详细揭露，且该太阳能电池的效率过低，如此也同时影响后续应用范围。

参照美国公告专利第6,380,479号，其主要揭示一种太阳能电池的制程方式。其利用糙化的基板以增加入射光的使用率，藉以改善电流特性，进而把反射光的比率降到10％以下，并增加电池整体的光电转换效率。然而，该专利并未对如何避免背电极的高能轰击的制程详细揭露，如此也同时影响后续应用范围。

职是之故，申请人于是细心试验与研究，并一本锲而不舍的精神，终于研究出一种硅基薄膜太阳能电池的制程方法，可有效地达到阻障后续背电极制程的高功率轰击的功效，进而达到整体光电转换效率的提升。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种薄膜太阳能电池的制备方法，其是于熟知的高能量背电极制程下，发展出可一种可阻障高能量轰击的纳米金属粒子层，进而使元件整体良率提升。

为达上述目的，本发明提出一种薄膜太阳能电池的制程方法，其步骤包含：提供一基材；沉积一第一透明导电层于该基材上；沉积一P型半导体层于该第一透明导电层上；沉积一本质(i)型半导体层于该P型半导体层上；沉积一N型半导体层于该本质(i)半导体层上；沉积一纳米金属粒子层于该N型半导体层上；沉积一第二透明导电层于该纳米金属粒子层上；以及沉积一背电极于该第二透明导电层上。

根据本发明的又一特征，其中该纳米金属粒子层选自金、银、铜、铂、镍、锌、锡、铝的一种或合金之一。

本发明的一种薄膜太阳能电池具有以下功效：

1.藉由沉积该纳米金属粒子层能有效抵挡背电极材料直接轰击至主要发电层(P-I-N)之中；同时，还可有效地使背电极制程维持高产出且更稳定；

2.比起未添加纳米金属粒子层的太阳能电池，本发明的含有纳米金属粒子层的太阳能电池其光电转换效率可有效提升；以及