专利名称：无镉的太阳能电池缓冲层及太阳能电池的形成方法
技术领域：
本发明涉及一种半导体元件的形成方法，特别是涉及一种无镉的太阳能电池缓冲层及太阳能电池的形成方法。
背景技术：
近年来，由于科技的蓬勃发展，对于能源的需求量因而逐年增加，因此造成石油、煤气、天然气等自然资源已不敷使用。另外，也由于环保意识的抬头，使得再生性能源的发展因此受到重视。再生性能源包括太阳能、潮汐能、地热能、对流能、风力、水力等，其中又以太阳能最具发展潜力，因其应用最广，利用率及可行性最高。
太阳能电池是有效应用太阳能的主要发明，其是利用光伏特效应(photovoltaic effect)，将吸收光直接转换成电能的装置。典型的太阳能电池中是以硫化镉(CdS)膜做为缓冲层，硫化镉膜的的能隙值(band gap)较低(约2.4eV)，其会限制太阳能电池效能的进一步提高。而且，镉金属为重金属，其具有毒性，在环保公约中镉金属被列为管制品。因此，目前太阳能电池的发展趋势是发展其他化合物来取代硫化镉，以解决环保问题。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种新的无镉的太阳能电池缓冲层的形成方法，所要解决的技术问题是使其可以避免产生镉污染的问题，从而更加适于实用。
本发明的另一目的在于，提供一种太阳能电池的形成方法，所要解决的技术问题是使其能够提高太阳能电池的效能，从而更加适于实用。
根据上述与其它目的，本发明提出一种无镉的太阳能电池缓冲层的形成方法，此方法为先提供锌金属醇盐。然后，于锌金属醇盐中加入第一醇类溶液，形成一混合溶液。接着，于混合溶液中加入水，以进行水合反应，形成锌金属氧化物溶液。之后，将锌金属氧化物溶液涂布于基材上。继之，进行硫化处理步骤或硒化处理步骤，以形成硫化锌膜或硒化锌膜。
依照本发明的实施例所述，上述的第一醇类溶液例如是甲醇。
依照本发明的实施例所述，上述的基材例如是玻璃基板。
依照本发明的实施例所述，上述的锌金属醇盐是利用锌金属盐与第二醇类溶液进行反应而得到。第二醇类溶液例如是甲醇。
本发明另提出一种太阳能电池的形成方法，其是先在基底上形成金属电极。然后，在金属电极上形成无镉的缓冲层。上述，缓冲层的形成方法为先提供锌金属醇盐。然后，于锌金属醇盐中加入第一醇类溶液，形成一混合溶液。接着，于混合溶液中加入水，以进行水合反应，形成锌金属氧化物溶液。之后，将锌金属氧化物溶液涂布于基材上。继之，进行硫化处理步骤或硒化处理步骤，以形成硫化锌膜或硒化锌膜。接着，在形成缓冲层后，再于缓冲层上依序形成吸收层、导电层及抗反射层。
依照本发明的实施例所述，上述的第一醇类溶液例如是甲醇。
依照本发明的实施例所述，上述的基材例如是玻璃基板。
依照本发明的实施例所述，上述的锌金属醇盐是利用锌金属盐与第二醇类溶液进行反应而得到。第二醇类溶液例如是甲醇。
本发明是利用溶胶-凝胶(sol-gel)法形成硫化锌膜或硒化锌膜，取代现有习知的硫化镉缓冲层，所以可避免产生镉金属污染的问题，且其在制作上也较为简易。而且，所形成的硫化锌膜及硒化锌膜的能隙值(bandgap)，其皆较现有习知的硫化镉膜的能隙值还高，因此可更加提高太阳能电池的效能。
经由上述可知，本发明是有关于一种无镉的太阳能电池缓冲层的形成方法，此方法为先提供锌金属醇盐。然后，于锌金属醇盐中加入第一醇类溶液，形成一混合溶液。接着，于混合溶液中加入水，以进行水合反应，形成锌金属氧化物溶液。之后，将锌金属氧化物溶液涂布于基材上。继之，进行硫化处理步骤或硒化处理步骤，以形成硫化锌膜或硒化锌膜。
借由上述技术方案，本发明无镉的太阳能电池缓冲层及太阳能电池的形成方法至少具有下列优点1.本发明是以溶胶-凝胶(sol-gel)法形成无镉的太阳能电池缓冲层，其方法可较为简易，且能够节省制程成本。
2.本发明是以溶胶-凝胶(sol-gel)法形成硫化锌膜或硒化锌膜取代硫化镉膜，因此可解决镉金属污染的问题。而且，硫化锌膜及硒化锌膜的能隙值皆较硫化镉膜的能隙值还高，所以有助于更加提高太阳能电池的效能。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。
图1为依照本发明实施例的无镉的太阳能电池缓冲层的形成方法的步骤流程图。
图2为依照本发明一实施例所绘示的太阳能电池的剖面示意图。
100、110、120、130、140步骤200基底202金属电极204缓冲层 206吸收层208导电层 210抗反射层具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的无镉的太阳能电池缓冲层及太阳能电池的形成方法其具体实施方式
、方法、步骤、特征及其功效，详细说明如后。
本发明是利用溶胶-凝胶(sol-gel)法制造硫化锌(ZnS)膜或硒化锌(ZnSe)膜来取代现有习知的硫化镉(CdS)缓冲层，以解决镉金属污染的问题。在以下实施例中，是以硫化锌膜为例做说明。
图1为依照本发明实施例的无镉的太阳能电池缓冲层的形成方法的步骤流程图。
步骤100，提供锌金属醇盐Zn(OR)n，R表烷基。上述锌金属醇盐Zn(OR)n是将锌金属盐ZnX与醇类溶液进行反应而得到。其中，醇类溶液例如是甲醇、乙醇、丙醇等一元醇，或是其他的多元醇。在步骤100中，所使用的醇类溶液只要是能对锌金属盐ZnX具有溶解性即可。
步骤110，取适量的锌金属醇盐Zn(OR)n，并加入醇类溶液来帮助储存，以形成一混合溶液。上述，用以帮助储存的醇类溶液例如是甲醇、乙醇、丙醇等一元醇，或是其他的多元醇。
步骤120，于混合溶液中加入水，以形成锌金属氧化物溶液。在混合溶液中加入水，则锌金属醇盐Zn(OR)n与水会进行水解·缩合反应(即所谓的水合反应)，而形成锌金属氧化物溶液。
步骤130，将锌金属氧化物溶液涂布于基材上。上述，基材可例如是玻璃基板或其他合适的基材。
步骤140，进行硫化处理步骤，以形成硫化锌膜。硫化处理步骤例如是先施加高压静电场，而其电场效应会将锌金属离子端吸附于基材上。然后，通入硫化氢气体，则锌金属离子会与硫离子结合，而形成硫化锌膜。
在另一实施例中，硒化锌膜的形成方法是，在形成锌金属氧化物溶液，并将其涂布于基材上之后，以硒化处理步骤取代步骤140中的硫化处理步骤，且以通入硒化氢气体取代硫化氢气体，即可形成硒化锌膜。
值得注意的是，所形成的硫化锌膜的能隙值(band gap)约为3.8eV，而硒化锌膜的能隙值(band gap)约为2.7eV，二者皆较现有习知的硫化镉膜的能隙值(约2.4eV)还高，因此有助于更加提高太阳能电池的效能。另一方面，本发明所使用的溶胶-凝胶(sol-gel)法为新颖且较为简易的方法。
以下，详细说明利用本发明的方法以形成硫化锌膜。
首先，将锌金属元素与盐酸进行反应，以形成氯化锌。然后，将氯化锌溶解于甲醇中，并加上适当的搅拌与温度的控制，得到锌金属醇盐。接着，取适量的锌金属醇盐，形成一混合溶液。继之，于混合溶液中加入水，则锌金属醇盐与水会进行水合反应，而形成锌氧化物溶液。之后，将所形成的锌氧化物溶液涂布于玻璃基板上。接着，进行一硫化处理步骤，以使锌氧化物变成硫化锌膜。
同样地，硒化锌膜的形成方法是，在形成锌氧化物溶液，并将其布于玻璃基板上后，进行一硒化处理步骤，即可形成之，于此不再赘述。
接下来，说明利用本发明的方法形成太阳能电池。图2为依照本发明一实施例所绘示的太阳能电池的剖面示意图。
请参阅图2所示，太阳能电池的形成方法为，在基底200上依序形成金属电极202。其中，基底200的材质例如是玻璃、金属或聚合物。金属电极202的材质例如是钼或铝。另外，太阳能电池的基底200及金属电极202的形成方法为此领域的人员所熟知，于此不再赘述。
然后，在金属电极202上形成缓冲层204。此缓冲层204的材质为硫化锌膜或硒化锌膜，其是利用上述实施例所提及的溶胶-凝胶法所制成。因此，可解决现有习知的硫化镉(CdS)缓冲层的镉污染问题。
之后，在缓冲层204上依序形成吸收层206、导电层208与抗反射层210。上述，吸收层206的材质例如是铜/铟/镓/硒或铜/铟/硒等金属合金膜，导电层208的材质为透明导电性金属氧化物膜。抗反射层210的作用为避免光的反射，以增加光的吸收。当然，吸收层206、导电层208与抗反射层210的形成方法与材质为此领域的人员所熟知，于此不再赘述。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的方法及技术内容作出些许的更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
权利要求
1.一种无镉的太阳能电池缓冲层的形成方法，其特征在于其包括以下步骤提供一锌金属醇盐；于该锌金属醇盐中加入一第一醇类溶液，形成一混合溶液；于该混合溶液中加入水，以进行水合反应形成一锌金属氧化物溶液；将该锌金属氧化物溶液涂布于一基材上；以及进行一硫化处理步骤或一硒化处理步骤，以形成一硫化锌膜或一硒化锌膜。
2.根据权利要求1所述的无镉的太阳能电池缓冲层的形成方法，其特征在于其中所述的第一醇类溶液包括甲醇。
3.根据权利要求1所述的无镉的太阳能电池缓冲层的形成方法，其特征在于其中所述的基材包括玻璃基板。
4.根据权利要求1所述的无镉的太阳能电池缓冲层的形成方法，其特征在于其中所述的锌金属醇盐是利用一锌金属盐与一第二醇类溶液进行反应而得到。
5.根据权利要求4所述的无镉的太阳能电池缓冲层的形成方法，其特征在于其中所述的第二醇类溶液包括甲醇。
6.一种太阳能电池的形成方法，其特征在于其包括以下步骤在一基底上形成一金属电极；在该金属电极上形成无镉的一缓冲层，其中该缓冲层的形成方法包括以下步骤提供一锌金属醇盐；于该锌金属醇盐中加入一第一醇类溶液，形成一混合溶液；于该混合溶液中加入水，以进行水合反应形成一锌金属氧化物溶液；将该锌金属氧化物溶液涂布于一基材上；以及进行一硫化处理步骤或一硒化处理步骤，以形成一硫化锌膜或一硒化锌膜；以及在该缓冲层上依序形成一吸收层、一导电层及一抗反射层。
7.根据权利要求6所述的太阳能电池的形成方法，其特征在于其中所述的第一醇类溶液包括甲醇。
8.根据权利要求6所述的太阳能电池的形成方法，其特征在于其中所述的基材包括玻璃基板。
9.根据权利要求6所述的太阳能电池的形成方法，其特征在于其中所述的锌金属醇盐是利用一锌金属盐与一第二醇类溶液进行反应而得到。
10.根据权利要求9所述的太阳能电池的形成方法，其特征在于其中所述的第二醇类溶液包括甲醇。
全文摘要
本发明是有关于一种无镉的太阳能电池缓冲层的形成方法，此方法为先提供锌金属醇盐。然后，于锌金属醇盐中加入第一醇类溶液，形成一混合溶液。接着，于混合溶液中加入水，以进行水合反应，形成锌金属氧化物溶液。之后，将锌金属氧化物溶液涂布于基材上。继之，进行硫化处理步骤或硒化处理步骤，以形成硫化锌膜或硒化锌膜。本发明是以溶胶－凝胶(sol－gel)法形成无镉的太阳能电池缓冲层，其方法可较为简易，且能够节省制程成本。本发明是以溶胶－凝胶法形成硫化锌膜或硒化锌膜取代硫化镉膜，因此可解决镉金属污染的问题。而且，硫化锌膜及硒化锌膜的能隙值皆较硫化镉膜的能隙值还高，所以有助于更加提高太阳能电池的效能。
文档编号H01L31/18GK1933192SQ20051010341
公开日2007年3月21日 申请日期2005年9月15日 优先权日2005年9月15日
发明者林锦华, 锺源勇, 黄永清, 王文华 申请人:允瞻通讯有限公司