薄膜叠层太阳能电池与其制作方法

摘要

本发明提供一种薄膜叠层太阳能电池及其制作方法，其中薄膜叠层太阳能电池是由复数个单一区块电性连接而成，各单一区块包括依序堆叠形成的基板、第一电极层、第一光吸收层、介质层、第二光吸收层与第二电极层，且依序在第一电极层形成有复数个第一线槽，在第二光吸收层至第一光吸收层间形成有复数个第二线槽，在第二电极层至第一光吸收层间形成有复数个第三线槽，而第一线槽、第二线槽与第三线槽相互间具有偏位。本发明之特征在于介质层与第二线槽的交接处形成有凹陷部，藉以阻断电流自第一光吸收层或第二光吸收层经由第二线槽导通至介质层。

主权项

一种薄膜叠层太阳能电池(Stacked-Layered Thin Film Solar Cell)，由复数个单一区块(unit cell)电性连接而成，各单一区块包括依序堆叠形成的基板(substrate)、第一电极层(first electrode layer)、第一光吸收层(first photoconductive layer)、介质层(interlayer)、第二光吸收层(second photoconductive layer)与第二电极层(second electrode layer)，且依序在第一电极层形成有复数个第一线槽，在第二光吸收层至第一光吸收层间形成有复数个第二线槽，在第二电极层至第一光吸收层间形成有复数个第三线槽，而第一线槽、第二线槽与第三线槽相互间具有偏位，其特征在于：该介质层与该第二线槽的交接处形成有凹陷部，藉以阻断第一光吸收层或第二光吸收层所产生之电流经第二线槽导通至介质层。依据申请专利范围第1项之薄膜叠层太阳能电池，其中该凹陷部系以蚀刻的方式形成。依据申请专利范围第2项之薄膜叠层太阳能电池，其中该蚀刻方式为气体蚀刻。依据申请专利范围第3项之薄膜叠层太阳能电池，其中该气体蚀刻之气体系选自于由盐酸、草酸、硫酸、醋酸、氢氟酸、硝酸等气体所构成之群组。依据申请专利范围第2项之薄膜叠层太阳能电池，其中该蚀刻方式为液体蚀刻。依据申请专利范围第5项之薄膜叠层太阳能电池，其中该液体蚀刻之液体系选自于由盐酸、草酸、硫酸、醋酸、氢氟酸、硝酸等液体所构成之群组。依据申请专利范围第1项之薄膜叠层太阳能电池，其中该凹陷部的平均宽度系介于0.1微米至20微米之间。依据申请专利范围第1项之薄膜叠层太阳能电池，其中该凹陷部的最大宽度系介于1微米至10微米之间。依据申请专利范围第1项之薄膜叠层太阳能电池，其中该基板的材料系为透明基材。依据申请专利范围第1项之薄膜叠层太阳能电池，其中该第一电极层的材料系为透明导电氧化物(TCO：Transparent Conductive Oxide)，其材料系选自于由氧化铟锡(ITO)、氧化铝锌(AZO)、氧化镓锌(GZO)及氧化铟锌(IZO)等所构成的群组；该第二电极层包含有一金属层，其材料系选自于由银(Ag)、铝(Al)、铬(Cr)、钛(Ti)、镍(Ni)及金(Au)等所构成的群组。依据申请专利范围第1项之薄膜叠层太阳能电池，其中该第二电极层进一步包含有一透明导电氧化物，其材料系选自于由氧化铟锡(ITO)、氧化铝锌(AZO)、氧化镓锌(GZO)及氧化铟锌(IZO)等所构成的群组。依据申请专利范围第1项之薄膜叠层太阳能电池，其中该第二电极层的材料系为透明导电氧化物(TCO：Transparent Conductive Oxide)，其材料系选自于由氧化铟锡(ITO)、氧化铝锌(AZO)、氧化镓锌(GZO)及氧化铟锌(IZO)等所构成的群组；该第一电极层包含有一金属层，其材料系选自于由银(Ag)、铝(Al)、铬(Cr)、钛(Ti)、镍(Ni)及金(Au)等所构成的群组。依据申请专利范围第1项之薄膜叠层太阳能电池，其中该第一电极层形成于该基板的方式系选自于由溅镀(sputtering)、常压化学气相沈积(APCVD)及低压化学气相沈积(LPCVD)等所构成的群组。依据申请专利范围第1项之薄膜叠层太阳能电池，其中该第一电极层可为单层结构或多层结构。依据申请专利范围第1项之薄膜叠层太阳能电池，其中该第一光吸收层形成于该第一电极层的方式为沈积。依据申请专利范围第1项之薄膜叠层太阳能电池，其中该第一光吸收层的材料系选自于由单晶矽、多晶矽、非晶矽、微晶矽、锗(Ge)、矽化锗(SiGe)、矽化碳(SiC)等所构成之群组。依据申请专利范围第1项之薄膜叠层太阳能电池，其中该介质层的材料系选自于由二氧化钛(TiO2)、氧化铟锡(ITO)、氧化锌(ZnO)、氧化铝锌(AZO)、氧化镓锌(GZO)及氧化铟锌(IZO)等所构成之群组。依据申请专利范围第1项之薄膜叠层太阳能电池，其中该第二光吸收层的材料系选自于由单晶矽、多晶矽、非晶矽、微晶矽、锗(Ge)、矽化锗(SiGe)及矽化碳(SiC)等所构成之群组。依据申请专利范围第1项之薄膜叠层太阳能电池，其中该介质层形成于该第一光吸收层的方式为沈积。依据申请专利范围第1项之薄膜叠层太阳能电池，其中该第二光吸收层形成于该介质层的方式为沈积。依据申请专利范围第1项之薄膜叠层太阳能电池，其中该第二电极层可为单层结构或多层结构。依据申请专利范围第1项之薄膜叠层太阳能电池，其中该第二电极层形成于该第二光吸收层的方式系选自于由溅镀(sputtering)及物理气相沈积(PVD)等所构成的群组。依据申请专利范围第1项之薄膜叠层太阳能电池，其中该等单一区块的电性连接方式可以为串联、并联、或串联与并联之组合。一种薄膜叠层太阳能电池的制造方法，包括：提供依序堆叠形成的基板、第一电极层、第一光吸收层、介质层、第二光吸收层；依序在第一电极层形成复数个第一线槽，在第二光吸收层至第一光吸收层间形成有复数个第二线槽，在第二电极层至第一光吸收层间形成有复数个第三线槽，而第一线槽、第二线槽与第三线槽相互间具有偏位；经由第二线槽蚀刻该介质层以形成复数个凹陷部在该介质层与该第二线槽的交接处；以及在第二光吸收层上形成第二电极层。依据申请专利范围第24项之薄膜叠层太阳能电池的制造方法，其中该形成复数个凹陷部的蚀刻方式为气体蚀刻。依据申请专利范围第25项之薄膜叠层太阳能电池的制造方法，其中该气体蚀刻之气体系选自于由盐酸、草酸、硫酸、醋酸、氢氟酸、硝酸等气体所构成之群组。依据申请专利范围第24项之薄膜叠层太阳能电池的制造方法，其中该形成复数个凹陷部的蚀刻方式为液体蚀刻。依据申请专利范围第27项之薄膜叠层太阳能电池的制造方法，其中该液体蚀刻之液体系选自于由盐酸、草酸、硫酸、醋酸、氢氟酸、硝酸等液体所构成之群组。依据申请专利范围第24项之薄膜叠层太阳能电池的制造方法，其中该凹陷部的平均宽度系介于介于0.1微米至20微米之间。依据申请专利范围第24项之薄膜叠层太阳能电池的制造方法，其中该凹陷部的最大宽度系介于1微米至10微米之间。