叠层薄膜太阳能电池与其制作方法

摘要

本发明提供一种叠层薄膜太阳能电池与其制作方法，包括前电极层、光吸收叠层结构与背电极层。光吸收叠层结构具有P-I-N层结构，主要成分为I-III-VI化合物，其中III族元素至少包含有铝及铟，且P层接近前电极层，N层接近背电极层，而P层中铝/铟元素的浓度比例高于N层中铝/铟元素的浓度比例。

主权项

一种叠层薄膜太阳能电池，至少包括一透明之前电极层、一光吸收叠层结构与一金属之背电极层，其特征在于：该叠层薄膜太阳能电池堆叠形成之依序为该前电极层、该光吸收层叠层结构、该背电极层，该光吸收层叠层结构具有P层、P-I-N层及N层的叠层结构，主要成分为I-III-VI化合物，其中该III族元素至少包含有铝及铟，且该P层接近该前电极层，该N层接近该背电极层，该P层中铝/铟元素的浓度比例高于该N层中铝/铟元素的浓度比例。依据申请专利范围第1项之叠层薄膜太阳能电池，其中该光吸收叠层结构具有能隙梯度范围介于3.49 ev~1.04 ev之间。依据申请专利范围第1项之叠层薄膜太阳能电池，其中该光吸收叠层结构的I族元素的材料至少包含有铜。依据申请专利范围第1项之叠层薄膜太阳能电池，其中该光吸收叠层结构的VI族元素的材料至少包含有硫。依据申请专利范围第1项之叠层薄膜太阳能电池，其中该光吸收叠层结构的VI族元素的材料至少包含有硒。一种叠层薄膜太阳能电池之制作方法，包括：形成一透明的前电极层；形成一光吸收叠层结构于该前电极层上，包括：以蒸镀形成一具有P层结构的第一光吸收层于该前电极层上；以蒸镀形成一具有P层结构的第二光吸收层于该第一光吸收层上；以蒸镀形成一具有P层结构的第三光吸收层于该第二光吸收层上；以蒸镀形成一具有P-I-N层结构的第四光吸收层于该第三光吸收层上；以蒸镀形成一具有N层结构的第五光吸收层于该第四光吸收层上；以及进行一反应制程于该第五光吸收层之表面；以及形成一金属材料的背电极层于该光吸收层叠层结构之第五光吸收层上；其中，该光吸收叠层结构的主要成分包含有I-III-VI族化合物，其中该III族元素至少包含有铝及铟。依据申请专利范围第6项之叠层薄膜太阳能电池之制作方法，其中该光吸收叠层结构具有能隙梯度范围系介于3.49eV~1.04eV之间。依据申请专利范围第6项之叠层薄膜太阳能电池之制作方法，其中该光吸收叠层结构的I族元素包含有铜。依据申请专利范围第6项之叠层薄膜太阳能电池之制作方法，其中该光吸收叠层结构的VI族元素的材料包含有硫。依据申请专利范围第6项之叠层薄膜太阳能电池之制作方法，其中该光吸收叠层结构的VI族元素的材料包含有硒。依据申请专利范围第6项之叠层薄膜太阳能电池之制作方法，其中该第一光吸收层为铜铝硫(CuAlS2)之化合物，该第二光吸收层为铜铝硒(CuAlSe2)之化合物。依据申请专利范围第6项之叠层薄膜太阳能电池之制作方法，其中该第三光吸收层为铜铝铟硒Cu(Al1-xInx)Se2之化合物，且X满足条件：0@sIMGCHAR!d10010.TIF@eIMG!X@sIMGCHAR!d10011.TIF@eIMG!1。依据申请专利范围第6项之叠层薄膜太阳能电池之制作方法，其中该第四光吸收层为铜铟硒(CuInSe2)之化合物，该第五光吸收层为铜铟硫(CuInS2)之化合物。依据申请专利范围第6项之叠层薄膜太阳能电池之制作方法，其中该反应制程系为蒸镀，用以进行硒的空缺与悬键的填补。依据申请专利范围第6项之叠层薄膜太阳能电池之制作方法，其中该反应制程系为硫化制程，用以进行硒的空缺与悬键的填补。一种叠层薄膜太阳能电池之制作方法，包括：形成一包含金属材料之背电极层；形成一光吸收叠层结构于该背电极层上，包括：以蒸镀形成一具有N层结构之第一光吸收层于该背电极层上；以蒸镀形成一具有P-I-N层结构之第二光吸收层于该第一光吸收层上；以蒸镀形成一具有P层结构之第三光吸收层于该第二光吸收层上；以蒸镀形成一具有P层结构之第四光吸收层于该第三光吸收层上；以蒸镀形成一具有P层结构之第五光吸收层于该第四光吸收层上；以及进行一反应制程于该第五光吸收层之表面；以及形成一透明之前电极层于该光吸收叠层结构之第五光吸收层上；其中，该光吸收叠层结构的主要成分包含有I-III-VI族化合物，其中该III族元素至少包含有铝及铟。依据申请专利范围第16项之叠层薄膜太阳能电池之制作方法，其中该光吸收叠层结构具有能隙梯度范围系介于3.49ev~1.04ev之间。依据申请专利范围第16项之叠层薄膜太阳能电池之制作方法，其中该光吸收叠层结构的I族元素包含有铜。依据申请专利范围第16项之叠层薄膜太阳能电池之制作方法，其中该光吸收叠层结构的VI族元素的材料包含有硫。依据申请专利范围第16项之叠层薄膜太阳能电池之制作方法，其中该光吸收叠层结构的VI族元素的材料包含有硒。依据申请专利范围第16项之叠层薄膜太阳能电池之制作方法，其中该第一光吸收层为铜铟硫(CuInS2)之化合物，该第二光吸收层为铜铟硒(CuInSe2)之化合物。依据申请专利范围第16项之叠层薄膜太阳能电池之制作方法，其中该第三光吸收层为铜铝铟硒Cu(AlxIn1-x)Se2之化合物，且X满足条件：0@sIMGCHAR!d10012.TIF@eIMG!X@sIMGCHAR!d10013.TIF@eIMG!1。依据申请专利范围第16项之叠层薄膜太阳能电池之制作方法，其中该第四光吸收层为铜铝硒(CuAlSe2)之化合物，该第五光吸收层为铜铝硫(CuAlS2)之化合物。依据申请专利范围第16项之叠层薄膜太阳能电池之制作方法，其中该反应制程系为蒸镀，用以进行硒的空缺与悬键的填补。依据申请专利范围第16项之叠层薄膜太阳能电池之制作方法，其中该反应制程系为硫化制程，用以进行硒的空缺与悬键的填补。