专利名称：透明导电结构、薄膜太阳能电池及其制作方法
技术领域：
本发明涉及导电结构、太阳能电池及其制作方法，且特别是有关于一种透明导电 结构、薄膜太阳能电池及其制作方法。
背景技术：
『能源』已成为现今人们积极发展与解决的重要课题的一，然而目前所依赖的石化 能源除日益耗竭外，过度地使用石化能源亦带来严重的污染问题。因此，低污染的可再生 (renewable)能源的开发与运用将成为人类寻求永续发展的唯一途径。目前，可再生能源的 来源约略可分为太阳能、风力、水力、潮汐、地热与生质能等。在诸多的能源种类中，目前以 太阳能最受重视，其原因除了此类能源含量最为丰富且开发与应用较不受地形、地貌等因 素的限制外，还可以通过适当的设备或装置将太阳能直接转换为常用的电能，而其设备或 装置即为所谓的『太阳能电池』。现有薄膜太阳能电池的制造流程包括下列步骤。首先，提供一基板。然后，在基板 上先形成一导电层作为第一电极。接着，在第一电极上再形成一半导体堆叠层。其中，半导 体堆叠层包括P型半导体层、本质层以及N型半导体层。然后在半导体堆叠层上形成一导 电层作为第二电极。一般而言，第一电极为一透明导电氧化物(Transparent Conducting Oxide，TC0)，材质为铟锡氧化物(Indium Tin Oxide，ITO)。由于，铟锡氧化物的材料价格并 不便宜，因此使用铟锡氧化物作为电极的制造成本较高。另外，镓锌氧化物(Gallium doped Zinc Oxide,GZ0)也常被使用作为电极的材料。然而，当镓锌氧化物受到高温热工艺时，常 会导致其透光度下降。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种透明导电结构，其具有一第二透明导电层，可降低第一 透明导电层受到高温热工艺的影响。本发明亦提供一种薄膜太阳能电池，具有一透明导电结构，其透光度较不易受到 高温热工艺的影响而改变。本发明还提供一种透明导电结构的制作方法，其所制造的透明导电结构，较不易 受到高温热工艺的影响而发生透光度下降的情况。本发明提出一种透明导电结构，适于配置于一基板上，其包括一第一透明导电层 以及一第二透明导电层。第一透明导电层配置于基板上，且第一透明导电层具有一第一片 电阻值以及一第一透光度。第二透明导电层配置于第一透明导电层上。第二透明导电层具 有一第二片电阻值以及一第二透光度，其中第二片电阻值大于第一片电阻值。当第一透明 导电层受一高温热工艺后，第一透光度会降低。在本发明的一实施例中，上述的透明导电结构还包括一介电层，配置于基板与第 一透明导电层之间。在本发明的一实施例中，上述的第一透明导电层的材质为一镓锌氧化物(galliumdoped zinc oxide，GZ0)或一铟锡氧化物(ITO)，而第二透明导电层的材质为一铝锌氧化物 (aluminum doped zinc oxide, AZO)。在本发明的一实施例中，上述的第一透明导电层的膜层厚度实质上介于
2000 6000A。本发明亦提出一种薄膜太阳能电池，其包括一基板、一透明导电结构、一半导体堆 叠层以及一电极层。透明导电结构配置于基板上。透明导电结构包括一第一透明导电层以 及一第二透明导电层。第一透明导电层配置于基板上，且第一透明导电层具有一第一片电 阻值以及一第一透光度。第二透明导电层配置于第一透明导电层上。第二透明导电层具有 一第二片电阻值以及一第二透光度，其中第二片电阻值大于第一片电阻值。其中，当第一透 明导电层经过一高温热工艺后，第一透光度会降低。半导体堆叠层配置于第二透明导电层 上。电极层配置于半导体堆叠层上。在本发明的一实施例中，当第二透明导电层经过高温热工艺后，第二透光度在可 见光波段范围内降低的幅度小于3%。在本发明的一实施例中，上述的第二透光度为平均透光度。在本发明的一实施例中，上述的透明导电结构还包括一介电层，配置于基板与第 一透明导电层之间。在本发明的一实施例中，上述的第一透明导电层的材质为镓锌氧化物或铟锡氧化 物，而第二透明导电层的材质为铝锌氧化物。在本发明的一实施例中，上述的镓锌氧化物中镓的重量百分比介于0.5%至5% 之间。在本发明的一实施例中，上述的铝锌氧化物由氧化锌(aio)与重量百分比介于 0.5%至5%的铝所组成。在本发明的一实施例中，上述的第一透明导电层的膜层厚度实质上介于
2000 6000Ao在本发明的一实施例中，上述的第二透明导电层的膜层厚度实质上介于 500 6000 A0在本发明的一实施例中，当第二透明导电层受一湿式刻蚀，第二透明导电层的膜 层厚度实质上介于500 3000 L·在本发明的一实施例中，上述的第二透明导电层的表面为一凹凸结构。在本发明的一实施例中，上述的半导体堆叠层至少包括一 N型半导体层与一 P型 半导体层，且电极层至少包括一第三透明导电层与一金属反射层至少其一。在本发明的一实施例中，上述的基板为一玻璃基板，且玻璃基板的尺寸为大于1 米平方。本发明还提出一种透明导电结构的制作方法，其适于使用于薄膜太阳能电池的工 艺中。此方法包括下列步骤。首先，提供一基板、至少二个具有第一透明导电材料的靶材、 以及至少一个具有第二透明导电材料的靶材。在此步骤中，基板会先通过这些具有第一透 明导电材料的靶材的溅镀范围后，再通过具有第二透明导电材料的靶材的溅镀范围。因此， 当基板通过这些具有第一透明导电材料的靶材的溅镀范围时，利用溅镀工艺以形成一第一 透明导电层于基板上，其中第一透明导电层具有一第一片电阻值以及一第一透光度。然后，当基板通过具有第二透明导电材料的靶材的溅镀范围时，利用溅镀工艺以形成一第二透明 导电层于第一透明导电层上。其中，第一透明导电层经过一高温热工艺后，其第一透光度会 降低，而第二透明导电层具有一第二片电阻值以及一第二透光度。于此步骤中，第二片电阻 值大于第一片电阻值。在本发明的一实施例中，当第二透明导电层受高温热工艺后，第二透光度在可见 光波段降低的幅度小于3%。在本发明的一实施例中，上述的第二透光度为平均透光度。在本发明的一实施例中，上述的方法还包括下列步骤。首先，提供一具有介电材料 的靶材，其中在基板通过具有第一透明导电材料的靶材的溅镀范围之前，会先通过具有介 电材料的靶材的溅镀范围。然后，当基板通过具有介电材料的靶材的溅镀范围时，利用溅镀 工艺以形成一介电层于基板上。在本发明的一实施例中，上述的溅镀工艺为一连续式溅镀工艺。在本发明的一实施例中，上述的第一透明导电层的材质为镓锌氧化物或铟锡氧化 物，而第二透明导电层的材质为铝锌氧化物。在本发明的一实施例中，上述的铝锌氧化物是由氧化锌(aio)与重量百分比介于 0.5%至5%的铝所组成。基于上述，本发明的透明导电结构具有一第二透明导电层，可使第一透明导电层 较不会受到高温热工艺的影响而发生透光度降低的情形。此外，具有上述透明导电结构的 薄膜太阳能电池在经过高温热工艺之后，发生透光度降度的机率较小。因此，薄膜太阳能电 池可提供较良好的光电转换效率。为让本发明的上述特征和优点能还明显易懂，下文特举多个实施例，并配合所附 图式，作详细说明如下。
图1为本发明一实施例的透明导电结构的剖面示意图；图2为本发明一实施例的薄膜太阳能电池的剖面示意图；图3A至图3D为本发明一实施例的透明导电结构的制作流程图。主要元件符号说明100、220: 透明导电结构110,210 基板120,222 第一透明导电层120a 第一透明导电材料的靶材130,224 第二透明导电层130a 第二透明导电材料的靶材140,250 介电层140a 介电材料的靶材200 薄膜太阳能电池230 半导体堆叠层232 P型半导体层
234
236
240
242
244
本质层 N型半导体层 电极层
第三透明导电层 金属反射层
具体实施例方式图1为本发明一实施例的透明导电结构的剖面示意图。请参考图1，本实施例的透 明导电结构100适于配置于一基板110上。本实施例的基板110的材质例如是玻璃，而基 板110的尺寸大于1米平方，例如是1. 1米Xl. 4米。透明导电结构100至少包括一第一透明导电层120以及一第二透明导电层130， 其中第一透明导电层120配置于基板110上，且第一透明导电层120具有一第一片电阻值 以及一第一透光度。当第一透明导电层120受一高温热工艺后，第一透明导电层120的第 一透光度会降低。在本实施例中，第一透明导电层120的材质例如是镓锌氧化物(gallium doped zincoxide, GZ0)或铟锡氧化物(ITO)。另外，第二透明导电层130配置于第一透明导电层120上，如此可使上述的第一 透明导电层120在经高温热工艺时不会直接接触到氧气，进而可避免第一透明导电层120 透光度降低的问题。在本实施例中，第二透明导电层130具有一个第二片电阻值以及一 个第二透光度，其中第二片电阻值大于第一片电阻值。而当第二透明导电层130经过高 温热工艺后，其第二透光度在可见光波段范围内降低的幅度小于3%，需要说明的是，第二 透光度为平均透光度。本实施例的第二透明导电层130可选择的材质例如是铝锌氧化物 (aluminum doped zinc oxide，AZO)。详言之，上述的铝锌氧化物中较佳的组成比例是由氧 化锌(SiO)与重量百分比介于0.5%至5%的铝所组成。表1为在经过250°C，30分钟的高温热工艺之后，铝锌氧化物、镓锌氧化物分别在 不同波长下所测量的透光度及其变化率的数据比较表，其中测量透光度的波长例如是选在 650nm与450nm。请参考表1，铝锌氧化物、镓锌氧化物是利用物理气相沉积法physical vapor deposition, PVD)所形成的，且厚度为8000 Α。由表1可清楚得知，铝锌氧化物在经 过高温热工艺之后，其透光度降低的幅度率较低。而镓锌氧化物的透光度则较容易受高温 热工艺的影响而变化较大。表权利要求
1.一种透明导电结构，适于配置于一基板上，其特征在于包括一第一透明导电层，配置于该基板上，且该第一透明导电层具有一第一片电阻值以及 一第一透光度；以及一第二透明导电层，配置于该第一透明导电层上，该第二透明导电层具有一第二片电 阻值以及一第二透光度，其中当该第一透明导电层经过一高温热工艺后，该第一透光度会 降低，且该第二片电阻值会大于该第一片电阻值。
2.如权利要求1所述的透明导电结构，其特征在于，该第二透明导电层经过该高温热 工艺后，该第二透光度在可见光波段范围内降低的幅度小于3%。
3.如权利要求1所述的透明导电结构，其特征在于，该第二透光度为平均透光度。
4.如权利要求1所述的透明导电结构，其特征在于，还包括一介电层，配置于该基板与 该第一透明导电层之间。
5.如权利要求1所述的透明导电结构，其特征在于，该第一透明导电层的材质为一镓 锌氧化物或一铟锡氧化物(ITO)，而该第二透明导电层的材质为一铝锌氧化物。
6.如权利要求5所述的透明导电结构，其特征在于，该镓锌氧化物中镓的重量百分比 介于0.5%至5%之间。
7.如权利要求5所述的透明导电结构，其特征在于，该铝锌氧化物由氧化锌与重量百 分比介于0. 5%到5%的铝所组成。
8.如权利要求1所述的透明导电结构，其特征在于，该第一透明导电层的膜层厚度介 于2000 6000A。
9.如权利要求1所述的透明导电结构，其特征在于，该第二透明导电层的膜层厚度介 于500 6000 A0
10.如权利要求ι所述的透明导电结构，其特征在于，当该第二透明导电层受一湿式刻 蚀，该第二透明导电层的膜层厚度介于500 3000 A。
11.如权利要求1所述的透明导电结构，其特征在于，该第二透明导电层的表面为一凹 凸结构。
12.如权利要求1所述的透明导电结构，其特征在于，该基板为一玻璃基板，且该玻璃 基板的尺寸为大于等于lm2。
13.一种薄膜太阳能电池，其特征在于，包括一基板；一透明导电结构，配置于该基板上，该透明导电结构包括一第一透明导电层，配置于该基板上，且该第一透明导电层具有一第一片电阻值以及 一第一透光度；以及一第二透明导电层，配置于该第一透明导电层上，且该第二透明导电层具有一第二片 电阻值以及一第二透光度，其中该第二片电阻值大于该第一片电阻值，其中当该第一透明 导电层受一高温热工艺后，该第一透光度会降低；一半导体堆叠层，配置于该第二透明导电层上；以及一电极层，配置于该半导体堆叠层上。
14.如权利要求13所述的透明导电结构，其特征在于，该第二透明导电层经过该高温 热工艺后，该第二透光度在可见光波段范围内降低的幅度小于3%。
15.如权利要求13所述的透明导电结构，其特征在于，该第二透光度为平均透光度。
16.如权利要求13所述的透明导电结构，其特征在于，还包括一介电层，配置于该基板 与该第一透明导电层之间。
17.如权利要求13所述的透明导电结构，其特征在于，该第一透明导电层的材质为一 镓锌氧化物或一铟锡氧化物，而该第二透明导电层的材质为一铝锌氧化物。
18.如权利要求17所述的透明导电结构，其特征在于，该镓锌氧化物中镓的重量百分 比介于0. 5%至5%之间。
19.如权利要求17所述的透明导电结构，其特征在于，该铝锌氧化物系由氧化锌与重 量百分比介于0. 5%到5%的铝所组成。
20.如权利要求13所述的透明导电结构，其特征在于，该第一透明导电层的膜层厚度 实质上介于2000 6000A。
21.如权利要求13所述的透明导电结构，其特征在于，该第二透明导电层的膜层厚度 实质上介于500 6000 Ao
22.如权利要求13所述的透明导电结构，其特征在于，当该第二透明导电层受一湿式 刻蚀，该第二透明导电层的膜层厚度实质上介于500 3000 A。
23.如权利要求13所述的透明导电结构，其特征在于，该第二透明导电层的表面为一 凹凸结构。
24.如权利要求13所述的透明导电结构，其特征在于，该半导体堆叠层至少包括一N 型半导体层与一 P型半导体层，且该电极层包括一第三透明导电层与一金属反射层至少其一。
25.如权利要求13所述的透明导电结构，其特征在于，该基板为一玻璃基板，且该玻璃 基板的尺寸为大于等于lm2。
26.—种透明导电结构的制作方法，适于使用于薄膜太阳能电池的工艺中，包括提供一基板、至少二个具有第一透明导电材料的靶材以及至少一个具有第二透明导电材料的靶材，其中该基板会先通过该些具有第一透明导电材料的靶材的溅镀范围后，再通 过该具有第二透明导电材料的靶材的溅镀范围；当该基板通过所述多个具有第一透明导电材料的靶材的溅镀范围时，利用溅镀工艺以 形成一第一透明导电层于该基板上，其中该第一透明导电层具有一第一片电阻值以及一第 一透光度；以及当该基板通过该具有第二透明导电材料的靶材的溅镀范围时，利用溅镀工艺以形成一 第二透明导电层于该第一透明导电层上，其中当该第一透明导电层受一高温热工艺后，该 第一透光度会降低，而该第二透明导电层具有一第二片电阻值以及一第二透光度，且该第 二片电阻值会大于该第一片电阻值。
27.如权利要求沈所述的透明导电结构的制作方法，其特征在于，该第二透明导电层 经过该高温热工艺后，该第二透光度在可见光波段范围内降低的幅度小于3%。
28.如权利要求沈所述的透明导电结构的制作方法，其特征在于，该第二透光度为平 均透光度。
29.如权利要求沈所述的透明导电结构的制作方法，其特征在于，还包括提供一具有介电材料的靶材，其中在该基板通过该具有第一透明导电材料的靶材的溅镀范围之前，会先通过该具有介电材料的靶材的溅镀范围；以及当该基板通过该具有介电材料的靶材的溅镀范围时，利用溅镀工艺以形成一介电层于 该基板上。
30.如权利要求沈所述的透明导电结构的制作方法，其特征在于，该溅镀工艺为一连 续式溅镀工艺。
31.如权利要求沈所述的透明导电结构的制作方法，其特征在于，该第一透明导电层 的材质为镓锌氧化物或铟锡氧化物，而该第二透明导电层的材质为铝锌氧化物。
32.如权利要求31所述的透明导电结构的制作方法，其特征在于，该铝锌氧化物由氧 化锌与重量百分比介于0. 5%到5%铝所组成。
全文摘要
本发明公开了一种透明导电结构、薄膜太阳能电池及其制作方法，该透明导电结构适于配置于一基板上，其包括一第一透明导电层以及一第二透明导电层。第一透明导电层配置于基板上，且第一透明导电层具有一第一片电阻值以及一第一透光度。当第一透明导电层经过一高温热制备工艺后，第一透光度会降低。第二透明导电层配置于第一透明导电层上。第二透明导电层具有一第二片电阻值以及一第二透光度，其中第二片电阻值大于第一片电阻值。本发明亦提出一种透明导电结构的制作方法，以及具有透明导电结构的薄膜太阳能电池。
文档编号B32B9/00GK102097156SQ200910259020
公开日2011年6月15日 申请日期2009年12月9日 优先权日2009年12月9日
发明者吕晓玲, 杨国玺 申请人:英属开曼群岛商精曜有限公司