薄膜太阳能电池中吸收层的制作方法以及薄膜太阳能电池的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种使用电子束以及离子束形成薄膜太阳能电池的吸收层以及薄膜太阳能电池的制作方法。
【背景技术】
[0002]薄膜太阳能电池大致分为硅薄膜太阳能电池、碲化镉(CdTe)太阳能电池，以及铜铟镓砸[Cu(In，Ga) (Se, S)]薄膜太阳能电池等，其中，又以铜铟镓砸薄膜太阳能电池广受重视，因其具有高光电转换效率(photon-to-current convers1n efficiency，简称PCE)、制造成本低、产品质量高、制程简单、制程安全性高，且对环境较无污染。
[0003]目前铜铟镓砸薄膜太阳能电池中的铜铟镓砸薄膜的制备方法大致有共蒸镀法(co-evaporat1n)、砸化法以及磁控派射法。
[0004]所述共蒸镀法分别使用铜源、铟源、镓源和砸源做为蒸发源。所述方法于成膜时需不时监测膜厚以及蒸发源的蒸发速率，以获得质量佳的铜铟镓砸薄膜，然而，因所述蒸发源的蒸汽压皆不同，使得铜铟镓砸薄膜中的铜、铟、镓以及砸的含量控制变得十分困难，导致无法获得质量均一的铜铟镓砸薄膜，且使用所述方法所制得的铜铟镓砸薄膜应用至太阳能电池中，所述太阳能电池的光电转化换率仍有待改善。
[0005]所述砸化法制程非常复杂，且砸化温度高(至少550°C以上)，能耗大。再者，所述方法需使用带有毒性的砸化氢(H2Se)气体，安全性低，且，成膜后多余的砸化氢气体难以处理，导致成本提升以及良率下降的问题产生。
[0006]所述磁控溅射法能耗大，且所使用的钠钙玻璃基材于550°C以上表面会呈微熔状态，导致形变产生，继而不利于铜铟镓砸薄膜生成，且需要再进行退火处理。再者，被轰击出的高速度阳极靶体原子或分子，容易造成铜铟镓砸薄膜表面损伤。
[0007]经上述说明可知，提供一具有低能耗且不需进行退火处理的铜铟镓砸层的制作方法，以及，薄膜太阳能电池的制作方法，是此技术领域者所需改进的课题。
【发明内容】
[0008]本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种具有低能耗且不需进行退火处理的薄膜太阳能电池中的吸收层的制作方法以及薄膜太阳能电池的制作方法。
[0009]本发明薄膜太阳能电池中吸收层的制作方法所采用的技术方案是:包含以下步骤:
(a)提供一式(I)所示的铜系合金颗粒 CuInxGayStSeu 式(I)
于式⑴中，X、y、t及u各自表示O至1，其中，x+y及t+u分别大于O ;
(b)于一真空环境下，使用电子束对所述式(I)所示的铜系合金颗粒作用，使所述式
(I)所示的铜系合金颗粒软化，形成软化的式(I)所示的铜系合金； (C)持续使用电子束并搭配离子束，以使所述软化的式(I)所示的铜系合金气化，而于一基板上形成一吸收层。
[0010]持续使用电子束使所述软化的式⑴所示的铜系合金气化时，需控制所述电子束的能量，以使气化的式(I)所示的铜系合金仍维持各元素的比例而于基板上形成吸收层，继而避免所述软化的式(I)所示的铜系合金分解而变质，导致吸收层中的各元素的比例改变。
[0011]较佳地，X:y: (t+u)为 I:1:2o
[0012]较佳地，使用电子束对所述式(I)所示的铜系合金颗粒作用时，以移动扫描方式，使所述式(I)所示的铜系合金颗粒软化。
[0013]较佳地，以铟与镓的化学当量总量为I当量计，所述铜的含量范围为0.8当量至0.95当量、所述镓的含量范围为0.2当量至0.3当量，以及，所述砸的含量范围为0.45当量至0.55当量。
[0014]较佳地，所述真空度范围为I X ICT4Torr至5Χ ICT7Torrtj
[0015]较佳地，所述环境温度范围为25°C至200°C。
[0016]较佳地，所述电子束的电源功率范围为1000瓦特至9000瓦特。
[0017]较佳地，所述电子束的电压范围为1000伏特至6000伏特。
[0018]较佳地，所述离子束的电源功率范围为500瓦特至3000瓦特。
[0019]较佳地，所述吸收层的厚度范围为1.2 μ m至4 μ m。所述吸收层的厚度可一次或分次来完成，其中，分次完成表示形成数层吸收层。较佳地，任一吸收层的式(I)所示的铜系合金中的镓含量是不同，且，自基板起的每一吸收层中的镓含量是依序递减而铟含量依序递增。
[0020]提供所述电子束装置例如但不限于电子枪或钨灯丝等。提供所述离子束装置例如但不限于离子源装置或电浆装置等。
[0021]所述基板例如但不限于钠钙玻璃、聚酰亚胺基板或聚对苯二甲酸乙二酯基板等。
[0022]本发明薄膜太阳能电池的制作方法所采用的技术方案是:包含以下步骤:
(a)提供一基板；
(b)提供一第一电极用金属源、吸收层用式(I)所示的铜系合金颗粒、缓冲层用I1-VI族硫族化物、透明导电层用氧化锌系材料，以及第二电极用金属源，其中，所述第二电极用金属源包括至少一种由下列群组所组成的金属:镍及铝，
CuInxGayStSeu 式(I)
于式⑴中，X、y、t及u各自表示O至1，其中，x+y及t+u分别大于O ;
(c)于一真空环境下，使用电子束以及离子束依序对第一电极用金属源、吸收层用式
(I)所示的铜系合金颗粒、缓冲层用I1-VI族硫族化物、透明导电层用氧化锌系材料以及第二电极用金属源作用，而于所述基板上依序形成第一电极、吸收层、缓冲层、透明导电层，以及第二电极。
[0023]所述基板、电子束装置及离子束装置如上所述，故不再赘述。
[0024]较佳地，所述电子束的电源功率范围为1000瓦特至9000瓦特。较佳地，所述电子束的电压范围为1000伏特至6000伏特。
[0025]较佳地，所述离子束的电源功率范围为500瓦特至3000瓦特。
[0026]较佳地，所述真空度范围为IX KT4Torr至5X KT7Torr。较佳地，所述环境温度范围为 25°C至 200°C。
[0027]所述第一电极用金属源例如但不限于金属钼。较佳地，对所述第一电极用金属源作用的电子束的电源功率范围为5000瓦特至9000瓦特。较佳地，对所述第一电极用金属源作用的离子束的电源功率范围为500瓦特至3000瓦特。较佳地，于形成第一电极的过程，所述真空度范围为IX KT4Torr至5 X KT6Torr。较佳地，于形成所述第一电极的过程，所述环境温度范围为40°C至200°C。较佳地，所述第一电极的厚度范围为0.05 ym至3 μπι。所述第一电极的厚度可一次或分次来完成，其中，分次完成表不形成数层第一电极。
[0028]较佳地，对所述式(I)所示的铜系合金颗粒作用的电子束的电源功率范围为5000瓦特至9000瓦特。较佳地，对所述式(I)所示的铜系合金颗粒作用的离子束的电源功率范围为1000瓦特至3000瓦特。较佳地，于形成所述吸收层的过程，所述真空度范围为IX KT5Torr至5Χ 1-7Torr0较佳地，于形成所述吸收层的过程，所述环境温度范围为50°C至200°C。较佳地，所述吸收层的厚度范围为1.2 μπι至4 μπι。
[0029]较佳地，X:y: (t+u)为 1:1:2ο
[0030]较佳地，使用电子束对所述式(I)所示的铜系合金颗粒作用时，以移动扫描方式，使所述式(I)所示的铜系合金颗粒软化。
[0031]较佳地，以铟与镓的化学当量总量为I当量计，所述铜的含量范围为0.8当量至0.95当量、所述镓的含量范围为0.2当量至0.3当量，以及，所述砸的含量范围为0.45当量至0.55当量。
[0032]较佳地，所述吸收层的厚度范围为1.2 μ m至4 μ m。所述吸收层的厚度可一次或分次来完成，其中，分次完成表示形成数层吸收层。较佳地，任一吸收层的式(I)所示的铜系合金中的镓含量是不同，且，自基板起的每一吸收层中的镓含量是依序递减而铟含量依序递增。
[0033]所述缓冲层用I1-VI族硫族化物例如但不限于硫化锌(ZnS)或硫化镉(CdS)等。较佳地，对所述缓冲层用I1-VI族硫族化物作用的电子束的电源功率范围为1000瓦特至5000瓦特。较佳地，对所述缓冲层用I1-VI族硫族化物作用的离子束的电源功率范围为500瓦特至1000瓦特。较佳地，于形成所述缓冲层的过程，所述真空度范围为5X10_4Torr至lX10_5Torr。较佳地，于形成所述缓冲层的过程，所述环境温度范围为50°C至200°C。较佳地，所述缓冲层的厚度范围为1nm至10nm0
[0034]所述透明导电层用氧化锌系材料例如但不限于本质型氧化锌(intrinsic ZnO)或铝源掺杂氧化锌(Al-doped ZnO)等。所述铝源例如但不限于金属铝或三氧化二铝(Al2O3)。所述透明导电层是一层或两层以上数层。当透明导电层为两层以上，所述透明导电层为相同或不同。较佳地，于形成所述透明导电层的过程，所述真空度范围为5X KT4Torr至I X 10_5Torr。较佳地，于形成所述氧化锌层的过程，所述环境温度范围为60°C至200°C。
[0035]较佳地，对所述本质型氧化锌作用的电子束的电源功率范围为1000瓦特至5000瓦特。较佳地，对所述本质型氧化锌作用的离子束的电源功率范围为500瓦特至2000瓦特。较佳地，所述本质型氧化锌层的厚度范围为15nm至lOOnm。
[0036]较佳地，对所述铝源掺杂氧化锌作用的电子束的电源功率范围为1000瓦特至5000瓦特。较佳地，对所述铝源掺杂氧化锌作用的离子束的电源功率范围为1000瓦特至3000瓦特。较佳地，所述销源掺杂氧化锌层的厚度范围为150nm至500nm。
[0037]所述第二电极的形成