专利名称：太阳能电池装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及太阳能电池装置的制作，且特别涉及具有优选光散射特性的透明导电薄膜的一种太阳能电池装置及其制造方法。
背景技术：
近年来透明导电薄膜的应用领域及需求量不断地扩大，其不仅应用于如平面显示面板(Fat Display Panel)中的液晶显示器(Liquid Crystal Display)、电致发光显示面 IS. (Electro Luminescence Panel)(Plasma Display Panel) ,MjRM 显示器(Field Emission Display)、触控式面板等显示装置方面，其亦应用于如太阳能电池的其它电子产品的应用。图1为一剖面图，显示了已知的太阳能电池装置内的透明导电薄膜的应用情形。 如图1所示，在此太阳能电池装置绘示为硅薄膜太阳能电池(Silicon thin film solar cell)装置100，包括依序堆叠于玻璃基板102上的氟掺杂的氧化锡(fluorine doped tin oxide, FT0)材料的透明导电层104、非晶硅薄膜(amorphous silicon thin film)光电转换元件150与电极层112等主要构件。在此，非晶硅薄膜光电转换元件150包括依序堆叠设置于透明导电层104上的ρ型非晶硅层106、本征(intrinsic)非晶硅层108与η型非晶硅层110等构件。请参照图1，虽然透明导电层104采用具有良好的光捕获特性的氟掺杂的氧化锡材料，然而由于透明导电层104所采用的氟掺杂的氧化锡材料的表面型态属于平面型态， 故当来自于玻璃基板102外如太阳光的入射光180入射并穿透玻璃基板102与透明导电层 104后，其中较多的光分量将直接入射并穿透非晶硅薄膜光电转换元件150而非为在其内产生光电反应，因而影响了非晶硅薄膜光电转换元件150对于入射光180的光使用率。因此，便需要一种具有优选散射性质的透明导电层，以提升太阳能电池装置对于入射光的光使用率。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种太阳能电池装置，以解决上述已知问题。依据一实施例，本发明提供了一种太阳能电池装置，包括透明基板；透明导电层，设置于该透明基板之上，其中该透明导电层包括锂与氟共掺杂的氧化锡材料，且该透明导电层包括多个多面体裸芯，该些多面体裸芯具有介于60-95%的多面体裸芯分布密度； 光电转换元件，设置于该透明导电层之上；以及电极层，设置于该光电转换元件之上。为了让本发明之上述和其它目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举一优选实施例，并配合所附图示，作详细说明如下
图1为一剖面图，显示了一种已知太阳能电池装置；
图2-5显示了依据本发明一实施例的太阳能电池装置的制造方法；图6-7显示了依据本发明另一实施例的太阳能电池装置的制造方法；图8显示了依据本发明一实施例与一比较例的太阳能电池装置内所应用的透明导电层的反射率测试结果；图9显示了依据本发明一实施例与一比较例的太阳能电池装置内所应用的透明导电层的可见光吸收率测试结果；图10显示了依据本发明一实施例与一比较例的太阳能电池装置内所应用的红外光滤光层的光反射率测试结果；图11显示了依据本发明一实施例与一比较例的太阳能电池装置内所应用的红外光滤光层的光穿透率测试结果；图12-13显示了依据本发明另一实施例的太阳能电池装置的制造方法；图14显示了依据本发明另一实施例的太阳能电池装置；图15显示了依据本发明一实施例与一比较例的太阳能电池装置内所应用的红外光滤光层的光穿透率测试结果；以及图16显示了依据本发明一实施例与一比较例的太阳能电池装置内所应用的红外光滤光层的光穿透率测试结果。图17-19显示了原子力显微镜的测量结果。附图标记说明100 硅薄膜太阳能电池装置；102 玻璃基板；104 氟氧化锡材料的透明导电层；106 ρ型非晶硅层；108 本征非晶硅层；110 η型非晶硅层；112 电极层；150 光电转换元件；180 入射光；200,300 非晶硅太阳能电池装置；202 透明基板；204,402 薄膜沉积程序；206 透明导电层；206a 多面体裸芯；208 法线；210 侧边表面；212 ρ型非晶硅层；214 本征非晶硅层；216 η型非晶硅层；218 光电转换元件；220 电极层；
250 入射光；302 薄膜沉积程序；304,404 红外光滤光层；406 抗反射层；A、B 透明基板的表面；θ 多面体裸芯内的法线与其各侧边表面间的夹角；ψ 侧边表面与透明基板的表面的夹角；H 多面体裸芯的膜厚；W 多面体裸芯的底面径长。
具体实施例方式本发明的实施例将通过下文并配合图2-7加以解说。请参照图2-5，显示依据本发明一实施例的太阳能电池装置的制造方法。请参照图2，首先提供透明基板202，例如玻璃基板、高分子膜片基板或软性基板。 接着，施行薄膜沉积程序204，以在透明基板202上形成透明导电膜层206。薄膜沉积程序 204例如为化学喷雾程序或大气化学合成程序，其施行温度约介于360 460°C，而所形成的透明导电层206的材料例如为锂与氟共掺杂的氧化锡(lithium and fluorine co-doped tin oxide, Li-F:Sn02)，其内的锂掺杂浓度约介于0. 2 2. 3at%以及氟掺杂浓度约介于 0. 2 2. 5at%，且优选地其内的锂掺杂浓度约介于0. 2 1. Oat %以及氟掺杂浓度约介于 0.5 l.Oat^。在此，通过薄膜沉积程序204所形成的透明导电层206由形成于透明基板202表面上的数个多面体裸芯206a所组成，因而具有凹凸不平的非平面型态而非已知氟掺杂的氧化锡材料的平面型态。而在透明导电层206中的此些多面体裸芯206a具有介于 60-95%的多面体裸芯分布密度，其中上述多面体裸芯分布密度定义为透明导电层206内单位面积中多面体裸芯206a所占面积的比例。请参照图3的示意图，显示了构成透明导电层206的多面体裸芯206a的放大情形。如图3所示，在此多面体裸芯206a具有η个侧边表面210以及垂直于透明基板202表面的法线208，其中η不少于3，侧边表面210与透明基板202的表面之间具有介于45° 90°的夹角Ψ，以及多面体裸芯内的法线208与其各侧边表面210间具有介于0° 45° 的夹角Θ。而多面体裸芯206a的底面则具有介于100 2000nm径长W，以及具有介于 300 IOOOnm的膜厚H。在一实施例中，当采用化学喷雾程序形成透明导电层204时，可在介于200°C 650°C的温度下利用如振荡频率介于1. 5KHz 2. 6MHz的雾化器或具有小于10微米开口的精密喷嘴将混有如空气、氧气、氮气的载气与如Sn(0H)4、NH4F、LiF、Li(0H)等反应气体的混合气体所产生的尺寸介于5 15微米的雾滴形成经加热的透明基板202上，进而形成了由数个多面体裸芯所组成的透明导电层204。由于透明导电层206由数个多面体裸芯206a所组成，因而呈现出非平面的非平坦表面，因此具有约介于20 60%的较高雾度(haze level)。由透明导电层206内多面体裸芯206a有利于散射入射至太阳能电池装置内的入射光(未显示)至后续膜层中，以提升进入其内光电转换元件的光分量并提升其光电转换效率。在一实施例中，通过BRDF(Bi-directional Reflectance Distribution Function)测量法的测量，薄膜沉积程序204所得到的由数个多面体裸芯206a所组成的透明导电层206具有介于40° 80°的光场分布角(α )，优选地为45° 60°的光场分布角。请照图4，接着施行一薄膜沉积程序(未显示)以在图2所示结构的透明导电层 206上形成光电转换元件218。在此，光电转换元件218绘示为一非晶硅p-i-n光电结构，但并不以此结构加以限定本发明，其亦可采用如染料敏化太阳电池(Dye Sensitized Solar Cell, DSSC)、纳米晶硅(Nanocrystalline silicon)、多层堆栈(Tandem)的其它形态的光电结构。在上述薄膜沉积程序中首先顺应地形成P型非晶硅层212于透明导电层206上， 接着顺应地形成本征(intrinsic，即未经掺质掺杂)非晶硅层214于ρ型非晶硅层212上， 接着顺应地形成一 η型非晶硅层216于本征非晶硅层214上。如图4所示，由于透明导电层206具有凹凸不平的非平坦表面型态，因此顺应地形成于透明导电层206上的ρ型非晶硅层212、本征非晶硅层214以及η型非晶硅层216的表面亦呈现凹凸起伏的非平坦表面型态。薄膜沉积程序可在同一工艺机台内完成，而构成光电转换元件218的三个膜层可临场地在薄膜沉积时完成特定电性掺质的掺杂而不需要施行额外的离子注入步骤，因而可简化光电转换元件218的工艺。在此，形成光电转换元件218的薄膜沉积程序例如为等离子体加强型化学气相沉积法。请参照图5，接着施行一薄膜沉积程序(未显示)以在图4所示结构内的光电转换元件218上坦覆地形成电极层220。在此，薄膜沉积程序例如为溅镀法，而电极层220的材料则例如为铝(Al)、钛(Ti)、钼(Mo)或银(Ag)。如图5所示，工艺至此，便大体完成了太阳能电池装置200的制备，来自于外界的入射光250则可穿过透明基板202与透明导电层 206后抵达光电转换元件218处进行生电反应。在本实施例中，太阳能电池装置200应用了包括由数个多面体裸芯206a所构成的透明导电层206，其内所使用的多面体裸芯将可散射进入并穿透透明基板202的入射光 250，进而提升进入光电转换元件218的进光量，因而有助于提升光电转换元件218对于入射光250的光利用率，此种新型结构的透明导电层将可以提升太阳能电池装置的元件效能。请参照图6-7，显示了依据本发明另一实施例的太阳能电池装置的制造方法。在此，本实施例由修改如图2-5所示的实施例所得到，因此在此仅描述两实施例间的差异处， 在附图中相同标号代表相同的构件。请参照图6，首先提供透明基板202，例如玻璃基板、高分子膜片基板或软性基板。 接着，施行薄膜沉积程序302，以在透明基板202上形成红外光滤光层304。薄膜沉积程序302例如为化学喷雾程序或大气化学合成程序，其施行温度约介于200 650°C，而所形成的红外光滤光层304的材料例如为锂与氟共掺杂的氧化锡(lithium and fluorine co-doped tin oxide，Li_F: Sn02)，其中锂掺杂浓度约介于1. 5 3. 以及氟掺杂浓度约介于0. 6 3. 5at%，或者为氟与铝共掺杂的氧化锌(fluorine and aluminum co-doped zinc oxide, F_A1: SiO)，其中氟掺杂浓度约介于0. 1 2at%以及铝掺杂浓度约介于1 5at%。在一实施例中，所形成的红外光滤光层304的厚度约介于10 2000nm，其具有高于70%的可见光透光率、高于30%的红外光阻绝率以及少于5%的可见光雾度，因而将穿透透明基板202的光线中的红外线波长(介于1100 ISOOnm)的光分量的穿透率降低至50%以下。在此，通过薄膜沉积程序302所形成的红外光滤光层304形成于透明基板202 表面上且具有平坦表面型态。在一实施例中，当采用化学喷雾程序形成红外光滤光层304时，可在介于200°C 6500C的温度下利用如振荡频率介于1. 5KHz 2. 6MHz的雾化器或具有小于10微米开口的精密喷嘴将混有如空气、氧气、氮气的载气与如Sn(0H)4、NH4F、LiF、Li(0H)等反应气体的混合气体所产生的尺寸介于5 80微米的雾滴形成经加热的透明基板202上，进而形成了红外光滤光层304。请参照图7，接着则可参照如图2 5相关实施例的制造方法，继续在红外光滤光层304表面上形成透明导电层206、光电转换元件218以及电极层220，进而完成了太阳能电池装置300的制作。在本实施例中，太阳能电池装置300除了具备如前述实施例中的太阳能电池装置200所具备的提升光电转换元件218对于入射光250的光使用率优点之外，另外通过红外线滤光层304的设置以避免进入太阳能电池装置300的入射光250中红外光波长的光分量抵达光电转换元件218处。如此可避免因光电转换元件218吸收了入射光250 内的红外光波段的光分量所造成的操作温度提升的问题，因而确保了光电转换元件218的光电转换效率不受到操作温度的影响而造成太阳能电池装置生电效率的降低。此种新型结构的红外光滤光层304有助于太阳能电池装置的操作稳定度与使用寿命的提升。请参照图12-13，显示了依据本发明又一实施例的太阳能电池装置的制造方法。在此，本实施例由修改如图2-5所示的实施例所得到，因此在此仅描述两实施例间的差异处， 在附图中相同标号代表相同的构件。请参照图12，首先提供透明基板202，例如玻璃基板、高分子膜片基板或软性基板，此透明基板202具有相对的两个表面A与B。接着施行薄膜沉积程序(未显示)，以在透明基板202的表面A上形成红外光滤光层404。接着施行薄膜沉积程序402，以在红外光滤光层404之上形成抗反射层406。在一实施例中，形成红外光滤光层404的薄膜沉积程序例如为化学喷雾程序或大气化学合成程序，其施行温度约介于340 650°C，而所形成的红外光滤光层404的材料为经锂、镓、氟或锑所掺杂的氧化锡(tin oxide)材料，其中掺杂浓度约介于0.6 3. fet%。 而当红外光滤光层404采用经氟掺杂的氧化锡时，则可选择性地更掺杂有掺杂浓度约介于 1. 5 3. 5at%的锂原子。在一实施例中，当采用化学喷雾程序形成红外光滤光层404时， 可在介于300 550°C的温度下利用如振荡频率介于1. 5KHz 2. 6MHz的雾化器或具有小于10微米开口的精密喷嘴将混有如空气、氧气、氮气的载气与如Sn (OH) 4、NH4F、LiF、Li (OH) 等反应气体的混合气体，以产生的尺寸介于5 80微米的雾滴形成经加热的透明基板202 上，进而形成了红外光滤光层404。在一实施例中，所形成的红外光滤光层404的厚度约介于100 600nm，且优选地约介于100 300nm，其具有约为1. 8 2. 5的可见光折射率(η)、 高于80%的可见光透光率、高于30%的红外光阻绝率以及少于2%的可见光雾度，因而可将进入透明基板202的光线中的红外线波长(波长介于1100 ISOOnm)的光分量的穿透率降低至40%以下。在此，形成于透明基板202表面上的红外线滤光层404具有平坦的表面型态。在一实施例中，形成抗反射层406的薄膜沉积程序402例如为化学喷雾程序或大气化学合成程序，其施行温度约介于100 250°C，而所形成的抗反射层406的材料例如为二氧化硅或氟化镁。在一实施例中，所形成的抗反射层406的厚度约介于100 180nm，且优选地约介于100 150nm，其具有高于90%的可见光透光率、约为1. 2 1. 45的可见光折射率(η)以及少于2%的可见光雾度，抗反射层406的设置并不会影响位于其下方的红外光滤光层404的红外光滤光特性，且其可提升抵达并穿透透明基板202处的可见光的穿透光谱波长至90%以上。在此，通过薄膜沉积程序402所形成于红外光滤光层406上的抗反射层406具有平坦的表面型态。请参照图13，接着则可参照如图2 5相关实施例的制造方法，继续在透明基板 202的另一表面B之上依序形成透明导电层206、光电转换元件218以及电极层220等元件膜层，进而完成了太阳能电池装置300的制作。在本实施例中，太阳能电池装置300除了具备如前述实施例中的太阳能电池装置200所具备的提升光电转换元件218对于入射光 250(见于图幻的光使用率优点之外，另外通过红外线滤光层404以降低进入太阳能电池装置300的入射光250中的红外光波长的光分量抵达光电转换元件218处。如此可避免因光电转换元件218吸收了入射光250内的红外光波段的光分量所造成的操作温度提升的问题，因而确保了光电转换元件218的光电转换效率不受到操作温度的影响而造成太阳能电池装置生电效率的降低。另外，通过抗反射层406的设置则可提升进入太阳能电池装置300 并抵达光电转换元件218处的入射光250(见于图幻中的可见光波长的光分量。在此包括红外光滤光层404与抗反射层406的新型复合膜层结构有助于提升太阳能电池装置的操作稳定度与使用寿命。请参照图14，如图13所示的包括红外光滤光层404与抗反射层406的新型复合膜层除了应用于前述太阳能电池装置300中外，亦适用于将其整合于如图1所示的已知硅薄膜太阳能电池(silicon thin film solar cell)装置100的中，由此改善太阳能电池装置100的操作稳定度与使用寿命的提升。在此，本实施例由修改如图1所示的实施情形所得到，因此在此仅描述两实施例间的差异处，在附图中相同标号代表相同的构件。在本实施例中，复合膜层内的红外光滤光层404与抗反射层406可依序形成于玻璃基板102上的相对于设置有氟掺杂的氧化锡(fluorine doped tinoxide, FT0)材料的透明导电层104、非晶硅薄膜(amorphous silicon thin film)光电转换元件150与电极层 112等主要构件的另一表面之上。且所使用的玻璃基板102并未以玻璃材料的基板而加以限定，其亦可为高分子膜片基板或软性基板的其它透明基板。同前所述，通过红外线滤光层 404的设置可降低进入太阳能电池装置100并抵达光电转换元件150处的入射光180中红外光波长的光分量。如此可避免因光电转换元件150吸收了入射光180内的红外光波段的光分量所造成的操作温度提升的问题，因而确保了光电转换元件150的光电转换效率不受到操作温度的影响而造成太阳能电池装置生电效率的降低。另外，通过抗反射层406的设置则可提升进入太阳能电池装置100并抵达光电转换元件150处的入射光180中的可见光波长的光分量。上述包括红外光滤光层404与抗反射层406的新型复合膜层有助于提升太阳能电池装置的操作稳定度与使用寿命。实施例实施例1 具多面体裸芯的透明导电层的制备首先，提供含0. 3摩尔SnCl2 · 5H20的锡金属盐的水溶液，并在此水溶液内共掺杂0. 06摩尔的NH4F及0. 09摩尔的LiCl后得到一混合水溶液。另以空气作为载送气体而通入一微型液滴雾化器，并通过此微型液滴雾化器将上述混合水溶液与空气均勻混合后通过微型液滴雾化器而直接导入于经加热至400°C的玻璃材料的试片以在其上形成化学气相沉积，进而得到了厚度约SOOnm的SnO2 Li F (Li-FTO)透明导电层，其由如图2所示的多面体裸芯所组成因而具有凹凸不平的非平面形态表面，经测量该多面体裸芯的径长介于 200-300nm。在此，所得到的Li-FTO材料的透明导电层中Li的掺杂量约为0. 3at%以及F 的掺杂量约为0.5at%。经测量该透明导电层的光场分布角介于45° -55°之间。通过原子力显微镜(AFM)的测量，在所得到的Li-FTO材料的透明导电层内的多面体裸芯则具有约 65%的裸芯分布密度，而图17中则显示了包括多面体裸芯的透明导电层的表面形貌分布情形。实施例2 具多面体裸芯的透明导电层的制备首先，提供含0. 3摩尔SnCl2 · 5H20的锡金属盐的水溶液，并在此水溶液内共掺杂 0. 06摩尔的NH4F及0. 12摩尔的LiCl后得到一混合水溶液。另以空气作为载送气体而通入一微型液滴雾化器，并通过此微型液滴雾化器将上述混合水溶液与空气均勻混合后通过微型液滴雾化器而直接导入于经加热至450°C的玻璃材料的试片以在其上形成化学气相沉积，进而得到了厚度约850nm的Sn02:Li:F(Li-FT0)(材料)透明导电层，其由如图2所示的多面体裸芯所组成因而具有凹凸不平的非平面形态表面，经测量该多面体裸芯的径长介于500-600nm。在此，所得到的Li-FTO材料的透明导电层中Li的掺杂量约为0. 5at%以及 F的掺杂量约为0.5at%。经测量该透明导电层的光场分布角介于65° -75°之间。通过原子力显微镜(AFM)的测量，在所得到的Li-FTO材料的透明导电层内的多面体裸芯则具有约75%的多面体裸芯分布密度，而图18中则显示了包括多面体裸芯的透明导电层的表面形貌分布情形。比较例1 平面形态的透明导电层的制备首先，提供含0. 3摩尔SnCl2 · 5H20的锡金属盐的水溶液，并在此水溶液内共掺杂 0. 045摩尔的NH4F后得到一混合水溶液。另以空气作为载送气体而通入一微型液滴雾化器，并通过此微型液滴雾化器将上述混合水溶液与空气均勻混合后通过微型液滴雾化器而直接导入于一经加热至360°C的玻璃材料的试片以在其上形成化学气相沉积，进而得到了厚度约SOOnm的SnO2: Li :F(Li-FT0)透明导电层，其具有大体相似于图1的平面形态表面。 在此，所得到的Li-FTO材料的透明导电层中F的掺杂量约为0. lat%。通过原子力显微镜 (AFM)的测量，在所得到的Li-FTO材料的透明导电层内的多面体裸芯则具有少于30%的多面体裸芯分布密度，因而透明导电层具有近似平面形态的表面形貌，而图19中则显示了此平面形态的透明导电层的表面形貌分布情形。光反射率测试图8显示了实施例1与2以及比较例1内的透明导电层的光反射率测试结果。通过反射光谱法(reflectance spectroscopy)的测量可得知，实施例1与2以及比较例1 内的透明导电层的光反射率会随着Li元素的掺杂量的变化而明显的改变，在Li元素掺杂量为0. 3at% (实施例1)与0.如丨％时(实施例2)的入射光(波长介于1200 1800nm) 反射率的最大值约为30%，但当Li的掺杂量低于0. 2at%时其入射光(波长介于1200 1800nm)反射率则约为40-50%。光吸收率测试
图9显示了实施例1与2以及比较例1内的透明导电层的光吸收率的测试结果。 通过吸收光谱法(absorption spectroscopy)的测量可得知，实施例1与2以及比较例1内的透明导电层的光吸收率会随着其内Li元素的掺杂量的变化而明显的改变，在Li元素掺杂量为0. 3at% (实施例1)与0. 5at% (实施例2)时的入射光(波长介于400 800nm) 吸收率为30% -65%，但当Li的掺杂量低于0. 2at%时其入射光(波长介于400 800nm) 吸收率约为10-50%。实施例3 首先，提供含有0. 5摩尔的SnCl2 · 5H20的锡金属盐的水溶液，并在此水溶液中共掺杂0. 35摩尔的NH4F及0. 075摩尔的LiCl后以得到含Sn(OH)4的水溶液，并将此含 Sn (OH) 4的水溶液置于一容器内。另以空气作为载送气体而通入一微型液滴雾化器，并通过此微型液滴雾化器将含Sn(OH)4的水溶液与空气做均勻混合后通过微型液滴雾化器在流量为20L/min下得到一尺寸介于5 8微米的气悬胶气流。接着，将气悬胶气流直接导入于经加热至400°C的玻璃材料的试片以在其上形成化学气相沉积，进而得到厚度约IOOOnm的氧化锡主成份的透明的红外光滤光层。在此，所得到的氧化锡主成份的透明红外光滤光层中Li的掺杂量约为1. 5at%而F的掺杂量约为1. 0at%。上述微型液滴雾化器的振荡频率为 1，OOOKHz。实施例4 首先，提供含有0. 5摩尔的SnCl2 · 5H20的锡金属盐的水溶液，并在此水溶液中共掺杂0. 35摩尔的NH4F及0. 1摩尔的LiCl后以得到含Sn (OH) 4的水溶液，并将此含Sn (OH) 4 的水溶液置于一容器内。另以空气作为载送气体而而通入一微型液滴雾化器，并通过此微型液滴雾化器将含Sn(OH)4的水溶液与空气做均勻混合后通过微型液滴雾化器在流量为 20L/min下得到一尺寸介于5 8微米的气悬胶气流。接着，将气悬胶气流直接导入于经加热至400°C的玻璃材料的试片做化学气相沉积，进而得到厚度约IOOOnm的氧化锡主成份的透明红外光滤光层。在此，所得到的氧化锡主成份的透明红外光滤光层中Li的掺杂量约为 2. Oat %而F的掺杂量约为2. Oat %。上述微型液滴雾化器的振荡频率为1，OOOKHz。实施例5 首先，提供含有0. 5摩尔的SnCl2 · 5H20的锡金属盐的水溶液，并在此水溶液中共掺杂0. 35摩尔的NH4F及0. 125摩尔的LiCl后以得到含Sn(OH)4的水溶液，并将此含 Sn (OH) 4的水溶液置于一容器内。另以空气作为载送气体而通入一微型液滴雾化器，并通过此微型液滴雾化器将含Sn(OH)4的水溶液与空气做均勻混合后通过微型液滴雾化器在流量为20L/min下得到一尺寸介于5 8微米的气悬胶气流。接着，将气悬胶气流直接导入于经加热至400°C的玻璃材料的试片以在其上形成化学气相沉积，进而得到厚度约IOOOnm的氧化锡主成份的透明红外光滤光层。在此，所得到的氧化锡主成份的透明红外光滤光层中 Li的掺杂量约为2. 5at%而F的掺杂量约为2. 6at%。上述微型液滴雾化器的振荡频率为 1，OOOKHz。比较例2 首先，提供含有0. 5摩尔的SnCl2 · 5H20的锡金属盐的水溶液，并在此水溶液中共掺杂0. 35摩尔的NH4F后以得到含Sn(OH)4的水溶液，并将此含Sn(OH)4的水溶液置于一容器内。另以空气作为载送气体而通入一微型液滴雾化器，并通过此微型液滴雾化器将含Sn(OH)4的水溶液与空气做均勻混合后通过微型液滴雾化器在流量为20L/min下得到尺寸介于5 8微米的气悬胶气流。接着，将气悬胶气流直接导入于经加热至400°C的玻璃材料的试片以在其上形成化学气相沉积，进而得到厚度约IOOOnm的氧化锡主成份的透明红外线隔绝膜。在此，所得到的氧化锡主成份的透明红外线隔绝层中Li的掺杂量约为0at%而 F的掺杂量约为0. 5at%。上述微型液滴雾化器的振荡频率为1，OOOKHz0光反射率测试图10显示了实施例3-5以及比较例2内的红外光滤光层的光反射率测试结果。 通过反射光谱法(reflectance spectroscopy)的测量可得知，实施例3-5以及比较例2内的红外光滤光层的入射光反射率会随着Li、F等元素的掺杂量的变化而明显的改变，在Li 与F元素掺杂量分别为1. 5站％与1. 0at% (实施例3)、2. Oat %与2. Oat % (实施例4)以及2. 5at%与2. 6at% (实施例5)时的入射光(波长于1600nm)反射率的分别约为30%、 35%与40%，但当Li与F的掺杂量分别为Oat %与0. 5at% (比较例2)时其入射光(波长于1600nm)反射率则约为5%。光穿透率测试图11显示了实施例3-5以及比较例2内的红外光滤光层的光穿透率测试结果。通过穿透光谱法(transmission spectroscopy)的测量可得知，实施例3-5以及比较例2内的红外光滤光层的入射光穿透率会随着Li、F等元素的掺杂量的变化而明显的改变，在Li 与F元素掺杂量分别为1. 5站％与1. 0at% (实施例3)、2. Oat %与2. Oat % (实施例4)以及2. 5at%与2. 6at% (实施例5)时的入射光(波长于1400nm)穿透率的分别约为30%、 20%与10%，但当Li与F的掺杂量分别为Oat %与0. 5at% (比较例2)时其入射光(波长于1600nm)穿透率则约为80%。实施例6 首先，提供含有0. 5摩尔的SnCl2 · 5H20的锡金属盐的水溶液，并在此水溶液中掺杂0. 25摩尔的NH4F以得到含Sn(OH)4的水溶液，并将此含Sn(OH)4的水溶液置于一容器内。另以空气作为载送气体而通入一微型液滴雾化器，并通过此微型液滴雾化器将含 Sn(OH)4的水溶液与空气做均勻混合后通过微型液滴雾化器在流量为lOL/min下得到尺寸介于10 80微米的气悬胶气流。接着，将气悬胶气流直接导入于经加热至400°C的玻璃材料的试片以在其上形成化学气相沉积，进而得到厚度约500nm的氟掺杂的氧化锡主成份的透明红外光滤光层。在此，所得到的氧化锡主成份的透明红外光滤光层内氟的掺杂量约为l.Oat^。上述微型液滴雾化器的振荡频率为1，OOOKHz。接着，采用浸镀方法在所形成的透明红外光滤光层之上形成厚度约为110纳米的二氧化硅薄膜，其具有约为1. 3的折射率(η)。实施例7 首先，提供含有0. 3摩尔的SnCl2 · 5Η20的锡金属盐的水溶液，并在此水溶液中掺杂0. 5摩尔的NH4F以得到含Sn (OH) 4的水溶液，并将此含Sn (OH) 4的水溶液置于一容器内。 另以空气作为载送气体而通入一微型液滴雾化器，并通过此微型液滴雾化器将含Sn(OH)4 的水溶液与空气做均勻混合后通过微型液滴雾化器在流量为20L/min下得到尺寸介于5 80微米的气悬胶气流。接着，将气悬胶气流直接导入于经加热至380°C的玻璃材料的试片以在其上形成化学气相沉积，进而得到厚度约130nm的氟掺杂的氧化锡主成份的透明红外光滤光层。在此，所得到的氧化锡主成份的透明红外光滤光层F的掺杂量约为1.5at%。 上述微型液滴雾化器的振荡频率为1，000ΚΗζ。接着，采用浸镀方法在所形成的透明红外光滤光层之上形成厚度约为110纳米的二氧化硅材料的抗反射层，其具有约为1. 3的折射率 (η)。比较例3-4 实施情形同实施例6与7，惟在形成厚度约500nm或130nm的氟掺杂的氧化锡主成份的透明红外光滤光层后，不再于其上形成二氧化硅材料的抗反射层。光穿透率测试图15显示了实施例6以及比较例3内的试样的光穿透率测试结果。通过穿透光谱法(transmission spectroscopy)的测量可得知，在如比较例3的试样中，通过红外光滤光层的设置，可在红外线光谱部分(例如于波长1300nm处)表现出低于40%的穿透率以及在可见光穿透光谱部分(例如于550nm处)表现出约为80%的穿透率。而在如实施例6 的试样中，通过抗反射层的额外设置，可在红外线光谱部分(例如于波长1300nm处)表现出几乎不变的穿透率(亦低于40%)以及在可见光穿透光谱部分表现出较比较例3为高的穿透率(约为90% )。另外，图16则显示了实施例7以及比较例4内的试样的光穿透率测试结果。通过穿透光谱法(transmission spectroscopy)的测量可得知，在如比较例4的试样中，通过红外光滤光层的设置，可在红外线光谱部分(例如于波长1700nm处)表现出低于40%的穿透率以及在可见光穿透光谱部分(例如于550nm处)表现出约为88%的穿透率。而在如实施例7的试样中，通过抗反射层的额外设置，可在红外线光谱部分(例如于波长1700nm处) 表现出几乎不变的穿透率(亦低于40%)以及在可见光穿透光谱部分表现出较比较例4为高的穿透率(约为95% )。虽然本发明已以优选实施例披露如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视所附的权利要求所界定者为准。
权利要求
1.一种太阳能电池装置，包括 透明基板；透明导电层，设置于该透明基板之上，其中该透明导电层包括锂与氟共掺杂的氧化锡材料，且该透明导电层包括多个多面体裸芯，该些多面体裸芯具有介于60-95%的多面体裸芯分布密度；光电转换元件，设置于该透明导电层之上；以及电极层，设置于该光电转换元件之上。
2.如权利要求1所述的太阳能电池装置，其中该透明导电层的该锂与氟共掺杂的氧化锡材料中的锂掺杂量介于0. 2 2. 3at%以及氟掺杂量介于0. 2 2. 5at%。
3.如权利要求1所述的太阳能电池装置，其中该透明导电层的该锂与氟共掺杂的氧化锡材料中的锂掺杂量介于0.2 l.Oat %以及氟掺杂量介于0.5 1.0at%。
4.如权利要求1所述的太阳能电池装置，其中该透明导电层具有介于40° 80°的光场分布角。
5.如权利要求1所述的太阳能电池装置，其中该透明导电层具有介于45° 60°的光场分布角。
6.如权利要求1所述的太阳能电池装置，其中该透明导电层具有介于300 IOOOnm的厚度。
7.如权利要求1所述的太阳能电池装置，其中该透明导电层内的该些多面体裸芯的底面具有介于100 2000nm的径长。
8.如权利要求1所述的太阳能电池装置，还包括红外光滤光层，设置于该透明导电层与该透明基板之间。
9.如权利要求8所述的太阳能电池装置，其中该红外光滤光层包括锂与氟共掺杂的氧化锡或氟与铝共掺杂的氧化锌。
10.如权利要求8所述的太阳能电池装置，其中该红外光滤光层包括锂与氟共掺杂的氧化锡，而该锂与氟共掺杂的氧化锡内的锂掺杂浓度约介于1. 5 3. 5at%以及氟掺杂浓度约介于0. 6 3. 5at%0
11.如权利要求1所述的太阳能电池装置，还包括红外光滤光层与抗反射层，依序设置于该透明基板相对于该透明导电层的一表面上，其中该抗反射层具有介于1.2-1. 45的折射率。
12.如权利要求11所述的太阳能电池装置，其中该红外光滤光层包括经锂、镓、氟或锑掺杂的氧化锡。
13.如权利要求11所述的太阳能电池装置，其中该抗反射层包括二氧化硅、氟化镁。
14.如权利要求11所述的太阳能电池装置，其中该红外光滤光层具有介于100 600nm的厚度。
15.如权利要求11所述的太阳能电池装置，其中该抗反射层具有介于IOO-ISOnm的厚度。
16.如权利要求11所述的太阳能电池装置，其中该红外光滤光层包括经氟掺杂的氧化锡，且该经氟掺杂的氧化锡更掺杂有锂原子。
全文摘要
一种太阳能电池装置，包括透明基板；透明导电层，设置于该透明基板之上，其中该透明导电层包括锂与氟共掺杂的氧化锡材料，且该透明导电层包括多个多面体裸芯，该些多面体裸芯具有介于60-95％的多面体裸芯分布密度；光电转换元件，设置于该透明导电层之上；以及电极层，设置于该光电转换元件之上。
文档编号H01L31/0232GK102468347SQ20101053219
公开日2012年5月23日 申请日期2010年11月2日 优先权日2010年11月2日
发明者庄佩蓁, 朱仁佑, 林晋庆, 江美静, 陈怡萍, 陈翔铨 申请人:财团法人工业技术研究院