[发明专利]多层堆叠的光吸收薄膜与其制造方法及太阳能电池

说明书

技术领域

本发明是关于太阳能电池，更特别是关于其光电转换层的多层堆叠的光吸收薄膜与其制造方法及太阳能电池。

背景技术

CIGS太阳能电池是以黄铜矿(chalcopyrite)型的化合物层为光电转换层，并以氧化锌(ZnO)为透明窗口层的构造的太阳能电池。适用于CIGS太阳能电池的黄铜矿型化合物是以Cu(铜)、In(铟)、Ga(镓)、Se(硒)为基本成份，且为了控制能带隙(band gap)也可添加S(硫)。目前仍需在不大幅改变基本组成(CIGS)的前提下，改变光电转换层的结构以进一步改良CIGS太阳能电池的光电转换效率。

发明内容

本发明一实施例提供一种多层堆叠的光吸收薄膜，包括：第一层位于衬底上，且第一层是CuIn_1-xGa_xSe₂，其中0＜x≤1；第二层位于第一层上，且第二层是CuInSe₂；第三层位于第二层上，且第三层是Cu_zSe，其中0＜z≤2；第四层位于第三层上，且第四层是CuInSe₂；以及第五层位于第四层上，且第五层是CuIn_1-x’Ga_x’(Se_1-yS_y)₂，其中0＜x’≤1，且0≤y＜1。

本发明一实施例提供一种太阳能电池，包括上述的多层堆叠的光吸收薄膜。

本发明一实施例提供一种多层堆叠的光吸收薄膜的制造方法，包括：形成第一层于衬底上，且第一层是In_1-xGa_xSe₂，其中0＜x≤1；形成第二层于第一层上，且第二层是InSe₂；形成第三层于第二层上，且第三层是Cu_zSe，其中0＜z≤2；形成第四层于第三层上，且第四层是InSe₂；以及形成第五层于第四层上，且第五层是In_1-x’Ga_x’(Se_1-yS_y)₂，其中0＜x’≤1，且0≤y＜1，其中第三层中的Cu将扩散至第一层、第二层、第三层、第四层、及第五层中。

附图说明

图1为本发明一实施例中，多层堆叠的光吸收薄膜的结构示意图；

图2为本发明一实施例中，多层堆叠的光吸收薄膜的能级图；

图3为本发明一实施例中，太阳能电池的示意图；以及

图4为本发明一实施例中，多层堆叠的光吸收薄膜其元素纵深分析。

【主要元件符号说明】

T、T’、T1、T2～厚度；

1～衬底；

10、20～电极层；

11～第一层；

12～第二层；

13～第三层；

14～第四层；

15～第五层；

16～第六层；

17～缓冲层；

18～透明窗口层；

19～透明导电层；

100～多层堆叠的光吸收薄膜。

具体实施方式

本发明一实施例提供多层堆叠的光吸收薄膜100的制造方法，如图1所示。首先形成第一层11于衬底1上，且第一层11是CuIn_1-xGa_xSe₂，其中0＜x≤1。在本发明一实施例中，0.23≤x≤0.33，即第一层11中的Ga/In比例介于0.3至0.5之间。在本发明另一实施例中，第一层11是组成渐变式的结构，且第一层11靠近衬底10的部分的x值，大于第一层11靠近第二层12的部分的x值。换句话说，多层堆叠的光吸收薄膜100的底部和表面部分具有较高比例的Ga。通过选择x值(Ga含量)，可调整第一层11的能隙大小。形成第一层11的方法可为同时沉积Cu、In、Ga、与Se，而沉积方法可为溅射法、蒸镀法、物理气相沉积法、或其他合适的沉积方法。在本发明一实施例中，衬底1可为钠玻璃(Solid Lime Glass，SLG)、不锈钢(Steel Stainless)、砷化镓(GaAs)、高分子如聚亚酰胺(PI)、或其他常见的衬底材料。