专利名称：薄膜太阳能电池元件的制造方法
技术领域：
本发明是有关于一种太阳能电池的制造方法，且特别是有关于一种薄膜太阳能电池组件的制造方法。
背景技术：
传统的石化燃料发电或是核能发电等方式，不但会产生环境污染，且消耗地球上有限的资源。为了避免环境污染以及地球温室效应所造成的自然灾害，人类对于再生性能源的需求日益升高。太阳能具有安全、清洁、无污染等优点，且其供应源源不绝而不虞匮乏，已成为现今最受重视的绝佳能源替代方案。
以往的太阳能电池，由于产量少、造价昂贵，多半用于许多传统电池无法使用的场合，如人造卫星或太空船等太空科技领域。而随着太阳能电池的成本降低与环保考量，太阳能电池已逐渐移转至一般民生商业用途，诸如家用发电系统、农业、交通、电讯通讯、小功率商品电源等，都可以看到其应用。
目前量产技术最成熟、市场占有率最大的乃是以单晶硅和非晶硅为主的太阳能光电板。不过，近十多年来，薄膜太阳能电池中的铜铟硒(CIS)或铜铟镓硒(CIGS)太阳能电池，由于具有光电转换效率高、成本低且可以大量生产的优点，已经成为目前最具发展潜力的太阳能电池之一。
然而，此种薄膜太阳能电池仍存在着不少问题有待解决。举例来说，由于薄膜界面的接合力不足，因此常会造成膜层间发生剥离的现象，不但会导致电池可靠度与稳定性下降，甚至会使得太阳能电池失效。
现有的技术虽以异质结构作为缓冲层来解决膜层间界面剥离的问题，但异质结构的形成却会降低光电转换效率，造成电池的效率低落，使用上的不便利等问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的就是在提供一种薄膜太阳能电池组件的制造方法，以达到加强膜层间的接合力，增进导电性的功效。
本发明提出一种薄膜太阳能电池组件的制造方法，首先在基底上形成一层第一导电层。接着以蒸镀法在第一导电层上形成一层缓冲层，缓冲层是由纳米粒子所构成的。之后在缓冲层上依序形成合金层、第二导电层与抗反射层。
依照本发明的实施例所述的薄膜太阳能电池组件的制造方法，上述第一导电层的材质为铝或钼。缓冲层的材质与第一导电层的材质相同。
依照本发明的实施例所述的薄膜太阳能电池组件的制造方法，上述蒸镀法的温度是控制在250℃～750℃之间。
依照本发明的实施例所述的薄膜太阳能电池组件的制造方法，更可以在蒸镀法进行中加入惰性气体。惰性气体的种类包括氩气(Ar)、氖气(Ne)、氦气(He)等。将真空抽至小于10-2帕(Pa)后充入惰性气体，惰性气体压力例如是介于2～10帕(Pa)之间。
依照本发明的实施例所述的薄膜太阳能电池组件的制造方法，上述构成缓冲层的纳米粒子的粒径小于等于50nm，其例如是介于10～50nm之间。
依照本发明的实施例所述的薄膜太阳能电池组件的制造方法，上述第一导电层的厚度介于0.2～1.0μm之间。上述缓冲层的厚度介于0.2～1.0μm之间。
依照本发明的实施例所述的薄膜太阳能电池组件的制造方法，上述合金层的材质为硒化铜-铟合金或硒化铜-铟-镓合金。上述第二导电层的材质为铟锡氧化物或铟锌氧化物。
依照本发明的实施例所述的薄膜太阳能电池组件的制造方法，上述蒸镀法是利用加热器或电子束加热蒸镀源以进行。
本发明因在合金层与下方的导电层之间，加入一层由纳米粒子所构成的缓冲层，故而得以加强第一导电层与合金层之间的接合力，进而提升太阳能电池的导电特性。此外，由于缓冲层选用与导电层相同的材质，更可以降低膜层间的电阻，增进膜层间的导电能力与光电转换能力。
为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。
图1是绘示本发明一实施例的一种薄膜太阳能电池组件的制造流程图。110、120、130步骤具体实施方式
请参照图1，其系绘示本发明一实施例的一种薄膜太阳能电池组件的制造流程图。
请参照图1，此薄膜太阳能电池组件的制造方法，首先在基底上形成一层第一导电层(步骤110)。基底的材质例如是玻璃、金属薄片、PET等。第一导电层的材质例如是钼或铝等金属，其形成方法例如是物理气相沉积法。第一导电层的厚度是依太阳能电池组件的电流需求而形成不同的厚度，其例如是介于0.2～1.0μm之间。
然后，以蒸镀法在第一导电层上形成一层缓冲层，缓冲层是由纳米粒子所构成的(步骤120)，这些纳米粒子的粒径例如是小于或等于50nm。在一实施例中，缓冲层的纳米粒子的粒径例如是介于10～50nm之间。缓冲层的材质例如是选择与第一导体层相同的材质，如钼或铝，而缓冲层的厚度则是依不同的电流需求而有异，其例如是介于0.2～1.0μm之间。蒸镀法的蒸镀温度例如是介于250℃～750℃之间。用来加热蒸镀源的装置例如是电阻式加热器或电子束(Electron Beam)等方法。
藉由控制蒸镀法进行期间，加入蒸镀室中的气体的种类、含量与压力，使这些气体分子在蒸镀路径上与蒸镀源原子相互碰撞，便能形成粒径小于等于50nm的纳米粒子缓冲层。气体的种类例如是惰性气体中的氩气(Ar)、氖气(Ne)、氦气(He)等，在加入气体之前，先将反应室气压抽真空至小于10-2帕后充入惰性气体，惰性气体的压力例如是介于2～10帕之间。当然，除了惰性气体之外，还有其他气体也可以应用于本发明之中，其例如是氮气。充入的氮气，在本发明中可发挥与惰性气体相同的作用，与蒸镀源原子相互碰撞，形成粒径极小的纳米粒子缓冲层。
接着，在缓冲层上依序形成合金层、第二导电层与抗反射层(步骤130)。合金层的材质例如是硒化铜-铟合金或硒化铜-铟-镓合金，其形成方法例如是物理气相沉积法。第二导电层的材质例如是铟锡氧化物或铟锌氧化物，其形成方法例如是物理气相沉积法。抗反射层的材质例如是金属氧化物、有机介电材料或无机介电材料如氮氧化硅，其形成方法例如是旋转涂布法或是化学气相沉积法。
上述薄膜太阳能电池组件的制造方法，是利用蒸镀法在第一导电层与合金层之间形成一层缓冲层。由于构成缓冲层的纳米粒子具有极高比表面积(specific surface)的特性，可以大幅地增加膜层间的凡得瓦力(van derWaals forces)，如此一来，就能够避免膜层之间发生剥离现象，不但提高第一导电层与合金层之间的接合力，也可增加太阳能电池组件的导电性。此外，由于缓冲层与导电层的材质相同，更可以减少因异质介面所产生的电阻上升的问题，增进薄膜太阳能电池的光电转换效率。
虽然本发明已以实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟习此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视后附的申请专利范围所界定者为准。
权利要求
1.一种薄膜太阳能电池元件的制造方法，其特征在于其包括在一基底上形成一第一导电层；以蒸镀法在该第一导电层上形成一缓冲层，该缓冲层是由纳米粒子所构成的；以及在该缓冲层上依序形成一合金层、一第二导电层与一抗反射层。
2.根据权利要求1所述的薄膜太阳能电池组件的制造方法，其特征在于其中所述的第一导电层的材质为铝或钼。
3.根据权利要求1所述的薄膜太阳能电池组件的制造方法，其特征在于其中所述的缓冲层的材质与该第一导电层的材质相同。
4.根据权利要求1所述的薄膜太阳能电池组件的制造方法，其特征在于其中所述的蒸镀法的温度是控制在250℃～750℃之间。
5.根据权利要求1所述的薄膜太阳能电池组件的制造方法，其特征在于其更包括在该蒸镀法进行中加入惰性气体。
6.根据权利要求5所述的薄膜太阳能电池组件的制造方法，其特征在于其中所述的惰性气体包括氩气、氖气、氦气等。
7.根据权利要求5所述的薄膜太阳能电池组件的制造方法，其特征在于其中所述的惰性气体的压力介于2～10帕之间。
8.根据权利要求1所述的薄膜太阳能电池组件的制造方法，其特征在于其中构成该缓冲层的纳米粒子的粒径小于等于50nm。
9.根据权利要求1所述的薄膜太阳能电池组件的制造方法，其特征在于其中构成该缓冲层的纳米粒子的粒径介于10～50nm之间。
10.根据权利要求1所述的薄膜太阳能电池组件的制造方法，其特征在于其中所述的第一导电层的厚度介于0.2～1.0μm之间。
11.根据权利要求1所述的薄膜太阳能电池组件的制造方法，其特征在于其中所述的缓冲层的厚度介于0.2～1.0μm之间。
12.根据权利要求1所述的薄膜太阳能电池组件的制造方法，其特征在于其中所述的合金层的材质为硒化铜-铟合金或硒化铜-铟-镓合金。
13.根据权利要求1所述的薄膜太阳能电池组件的制造方法，其特征在于其中所述的第二导电层的材质为铟锡氧化物或铟锌氧化物。
14.根据权利要求1所述的薄膜太阳能电池组件的制造方法，其特征在于其中所述的蒸镀法是利用加热器或电子束加热蒸镀源以进行。
全文摘要
一种薄膜太阳能电池组件的制造方法，首先在基底上形成一层第一导电层，然后以蒸镀法在第一导电层上形成一层缓冲层，缓冲层是由纳米粒子所构成的。接着在缓冲层上依序形成合金层、第二导电层与抗反射层。
文档编号H01L31/18GK1937262SQ20051010349
公开日2007年3月28日 申请日期2005年9月19日 优先权日2005年9月19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