CN102074597A - 铜铟镓硒太阳能电池及其制作方法 - Google Patents

铜铟镓硒太阳能电池及其制作方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种铜铟镓硒太阳能电池及其制作方法，该铜铟镓硒太阳能电池含有一合金金属薄膜层，该合金金属薄膜层位于钼薄膜层与铜铟镓硒薄膜层之间是由钼、铜、铝、银等导电性较高的材料经混合不同比例再利用连续式溅镀机进行加工制作而成，其功能在于提高钼薄膜层的导电率、降低阻抗系数以及降低其厚度以防止铟镓硒薄膜层脱落。

Description

铜铟镓硒太阳能电池及其制作方法
技术领域
本发明涉及一种铜铟镓硒太阳能电池的构造与制作方法，尤其涉及一种将合金金属层溅镀于钼薄膜层与铜铟镓硒薄膜层之间的铜铟镓硒太阳能电池及其制作方法。
背景技术
铜铟镓硒(Cuprum/Indium/Gallium/Seleium，CIGS)薄膜太阳能电池被认为是最有潜力的低成本太阳能电池之一，其主要特点为：(1)在各类薄膜电池技术中，相对效率较高，目前小面积组件效率已可达19％，大面积效率已达13％；(2)其制程可以使用低成本大面积的化学沉积方法；(3)可抵抗高强辐射且质量又轻。
参阅图1，为CIGS薄膜太阳能电池1结构示意图，其中CIGS薄膜太阳能电池1包含一基板10、一钼薄膜层20、一CIGS薄膜层80。其中该基板10上溅镀钼薄膜层20作为背面电极，再于该钼薄膜层20上利用同步蒸镀法与硒化方式形CIGS薄膜层80做为光吸收层。
然而现有技术中直接将CIGS薄膜层80沉积在钼薄膜层20上易造成CIGS薄膜层80脱落且导电率以及阻抗系数也不高。
发明内容
本发明针对上述现有技术的缺点，提供一种铜铟镓硒太阳能电池及其制作方法。
本发明所述的铜铟镓硒太阳能电池的结构，包含一基板、一钼薄膜层、一合金金属薄膜层以及一CIGS薄膜层，其中，本发明中将一合金金属薄膜层应用于铜铟镓硒太阳能电池中的导电层，该合金金属薄膜层位于钼薄膜层与CIGS薄膜层之间，此合金金属薄膜层由钼、铜、铝、银等导电性较高的材料经混合不同比例制作而成。
本发明还提供一种铜铟镓硒太阳能电池的制作方法，包含于一基底上溅镀一层钼薄膜，再利用连续式溅镀机的靶材的喷头于钼薄膜层上溅镀一层合金金属薄膜层，其可以准确的进行薄膜制作以及提高混何金属的均匀性，其中该靶材包含钼、铜、铝、银等导电性较高的材料，再于该合金金属薄膜层上沉积一层CIGS薄膜层。
本发明所述铜铟镓硒太阳能电池及其制作方法，可以提高钼薄膜层的导电率、降低阻抗系数以及降低其厚度以防止CIGS薄膜层脱落。
附图说明
图1为现有技术的CIGS薄膜太阳能电池结构示意图。
图2为本发明铜铟镓硒太阳能电池的结构示意图。
图3为本发明第一实施例的示意图。
图4为本发明第二实施例的示意图。
图5为本发明第三实施例的示意图。
图6为本发明第四实施例的示意图。
具体实施方式
以下配合说明书附图对本发明的实施方式做更详细的说明，以使本领域技术人员在研读本说明书后能据以实施。
参阅图2，为本发明的铜铟镓硒太阳能电池的结构示意图，此铜铟镓硒太阳能电池的结构包括基板90、钼薄膜层100、合金金属薄膜层110以及CIGS薄膜层170。而且基板90、钼薄膜层100、合金金属薄膜层110以及CIGS薄膜层170依序由下而上堆栈。
合金金属薄膜层110包括钼以及铝，其中钼的合金比例为6～9以及铝的合金比例为1～2，使得合金金属薄膜层110的厚度约为0.1～0.25um其导电性提升至20～25×106/mΩ。
合金金属薄膜层110包括钼以及铜，其中钼的合金比例为5～8以及铝的合金比例为1～4，使得合金金属薄膜层110的厚度约为0.1～0.25um其导电性提升至30～35×106/mΩ。
合金金属薄膜层110包括钼、铜以及铝，其中钼的合金比例为5～7、铜的合金比例为3～5以及铝的合金比例为1～2，使得合金金属薄膜层110的厚度约为0.1～0.25um其导电性提升至30～35×106/mΩ。
合金金属薄膜层110包括钼、铜、铝以及银，其中钼的合金比例为5～7、铜的合金比例为3～4、铝的合金比例为1～1.5以及银的合金比例为2～2.5，使得合金金属薄膜层110的厚度约为0.1～0.25um其导电性提升至35～40×106/mΩ。
要注意的是，本发明所述铜铟镓硒太阳能电池的结构的CIGS薄膜层是利用同步蒸镀法与硒化法于合金金属薄膜层上形成。
参阅图3，为本发明第一实施例的示意图，首先，在基板10上溅镀一层钼薄膜层20，将含有钼薄膜层20的基板10放在一组滚轮90上，使含有钼薄膜层20的基板10往箭头方向移动。溅镀机200位于含有钼薄膜层20的基板10上方。溅镀机200具有多组溅镀喷头，每组溅镀喷头包括钼靶喷头211以及铝靶喷头231，其中钼靶材212位于钼靶材室210内以及铝靶材232位于铝靶材室230内，而钼靶材喷头211位于钼靶材室210下方以及铝靶材喷头231位于铝靶材室230下方。每个靶材室内都具有溅镀枪(图中未显示)，再依溅镀枪功率来控制由溅镀喷头喷出的靶材量以调整合金混合比例。而溅镀喷头则可以连续式的在钼薄膜层20上溅镀，如此可提高混合金属层的均匀性，使厚度达0.1～0.25um为止而制成钼铝合金金属薄膜层51，其中钼与铝的合金比例为9∶1～3∶1。
参阅图4，为本发明第二实施例的示意图，此实施例中除了将金属材料铝以铜替代以及用金属材料钼、铜所产生的钼铜合金金属薄膜层53与第一实施例的钼铝合金金属薄膜层51不同之外，其它结构与制程方法均与第一实施例相同。铜靶材232位于铜靶材室230内，而铜靶材喷头221位于铜靶材室下方。溅镀喷头进行连续式的溅镀，当其厚度达0.1～0.25um为止而制成钼铜合金金属薄膜层53，其中钼与铜的合金比例为8∶1～1.25∶1。
参阅图5，为本发明第三实施例的示意图，此实施例中除了金属材料为钼、铜、铝以及用这些金属材料所产生的钼铜铝合金金属薄膜层55与第一实施例不同之外，其它结构与制程方法均与第一实施例相同。溅镀喷头进行连续式的溅镀，当其厚度达0.1～0.25um为止而制成钼铜铝合金金属薄膜层55，其中钼的合金比例为5～7、铜的合金比例为3～5以及铝的合金比例为1～2。
参阅图6，为本发明第四实施例的示意图，此实施例中除了金属材料为钼、铜、铝、银以及用这些金属材料所产生的钼铜铝银合金金属薄膜层57与第一实施例不同之外，其它结构与制程方法均与第一实施例相同。溅镀喷头进行连续式的溅镀，当其厚度达0.1～0.25um为止而制成钼铜铝银合金金属薄膜层57，其中钼的合金比例为5～7、铜的合金比例为3～4、铝的合金比例为1～1.5以及银的合金比例为2～2.5。
以上所述仅为用以解释本发明的较佳实施例，并非企图据以对本发明做任何形式上的限制，因此，凡有在相同的创作精神下所作有关本发明的任何修饰或变更，皆仍应包括在本发明意图保护的范畴。

Claims (15)

1.一种铜铟镓硒太阳能电池，其特征在于，包括：
一基板；
一钼薄膜层，形成于该基板上方；
一合金金属薄膜层，经由一溅镀机连续式溅镀于该钼薄膜层上而形成；以及
一铜铟镓硒薄膜层，沉积于该合金金属层上方。
2.如权利要求1所述的铜铟镓硒太阳能电池，其特征在于，该基板为玻璃基板或可绕式金属基板。
3.如权利要求1所述的铜铟镓硒太阳能电池，其特征在于，该合金金属薄膜层为一钼铝合金金属层、一钼铜合金金属层、一钼铜铝合金金属层或一钼铜铝银合金金属层。
4.如权利要求3所述的铜铟镓硒太阳能电池，其特征在于，该钼铝合金金属层包括钼以及铝，而钼的合金比例为6～9以及铝的合金比率为1～2，该钼铝合金金属层厚度为01.～0.25um以及导电性为20～25×106/mΩ。
5.如权利要求3所述的铜铟镓硒太阳能电池，其特征在于，该钼铜合金金属层包括钼以及铜，而钼的合金比例为5～8以及铝的合金比例为1～4，该钼铝合金金属层厚度为01.～0.25um以及导电性为30～35×106/mΩ。
6.如权利要求3所述的铜铟镓硒太阳能电池，其特征在于，该钼铜铝合金金属层包括钼、铜以及铝，而钼的合金比例为5～7、铜的合金比例为3～5以及铝的合金比例为1～2，该钼铜铝合金金属层厚度为01.～0.25um以及导电性为35～40×106/mΩ。
7.如权利要求3所述的铜铟镓硒太阳能电池，其特征在于，该钼铜铝银合金金属层包括钼、铜、铝以及银，而钼的合金比例为5～7、铜的合金比例为3～4、铝的合金比例为1～1.5以及银的合金比例为2～2.5，该钼铜铝银合金金属层厚度为01.～0.25um以及导电性为30～35×106/mΩ。
8.一种铜铟镓硒太阳能电池的制作方法，其特征在于，包括：
将含有一钼薄膜层的一基板放在一组滚轮上，该钼薄膜层是以溅镀方式在基板上形成；
驱动该组滚轮朝一方向移动，藉以使该组滚轮上的基板朝该方向移动；
利用位于该钼薄膜层上方的一溅镀机，在该钼薄膜层上进行一溅镀操作，形成一合金金属薄膜层；以及
在该合金金属薄膜层上，藉一薄膜形成方式以形成一CIGS薄膜层。
9.如权利要求8所述的铜铟镓硒太阳能电池的制作方法，其特征在于，该溅镀机具有多组靶材室，每一组靶材室包括多个靶材室，而所述靶材室的每一靶材室包含一靶材、一溅镀枪以及具有一溅镀喷头，该溅镀操作为调整该溅镀枪的功率用以调节该靶材的喷出量，藉以控制合金金属薄膜层的合金混合比例。
10.如权利要求9所述的铜铟镓硒太阳能电池的制作方法，其特征在于，该靶材为钼、铜、铝或银。
11.如权利要求8所述的铜铟镓硒太阳能电池的制作方法，其特征在于，该合金金属薄膜层包括钼以及铝，而钼的合金比例为6～9以及铝的合金比例为1～2，该合金金属薄膜层的导电性为20～25×106/mΩ以及厚度为01.～0.25um。
12.如权利要求8所述的铜铟镓硒太阳能电池的制作方法，其特征在于，该合金金属薄膜层包括钼以及铜，而钼的合金比例为5～8以及铜的合金比例为1～4，该合金金属薄膜层的导电性为30～35×106/mΩ以及厚度为01.～0.25um。
13.如权利要求8所述的铜铟镓硒太阳能电池的制作方法，其特征在于，该合金金属薄膜层包括钼、铜以及铝，而钼的合金比例为5～7、铜的合金比例为3～5以及铝的合金比例为1～2，该合金金属薄膜层的导电性为30～35×106/mΩ以及厚度为01.～0.25um。
14.如权利要求8所述的铜铟镓硒太阳能电池的制作方法，其特征在于，该合金金属薄膜层包括钼、铜、铝以及银，而钼的合金比例为5～7、铜的合金比例为3～4、铝的合金比例为1～1.5以及银的合金比例为2～2.5，该合金金属薄膜层的导电性为35～40×106/mΩ以及厚度为01.～0.25um。
15.如权利要求8所述的铜铟镓硒太阳能电池的制作方法，其特征在于，该薄膜形成方式为同步蒸镀法与硒化法。
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PB01 Publication
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