CN103924168A

CN103924168A - 多元合金材料及含有其形成的背电极层的太阳能电池

Info

Publication number: CN103924168A
Application number: CN201310012896.0A
Authority: CN
Inventors: 林俊荣; 王子文; 陈琨明
Original assignee: GUANGYANG APPLIED MATERIAL SCIENCE & TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: GUANGYANG APPLIED MATERIAL SCIENCE & TECHNOLOGY Co Ltd; Solar Applied Material Technology Corp
Priority date: 2013-01-14
Filing date: 2013-01-14
Publication date: 2014-07-16

Abstract

本发明提供一种多元合金材料及含有其形成的背电极层的太阳能电池。该多元合金材料用于薄膜太阳能电池的背电极层，为非晶结构，其成分组成包含至少二主要金属元素，且至少二主要金属元素中至少一主要金属元素的熔点大于1800℃，以该多元合金材料的元素总原子数为基准，熔点大于1800℃的主要金属元素的含量总合大于45原子百分比。含有该多元合金材料形成的背电极层的薄膜太阳能电池包含一基板、一形成于基板上的背电极层以及一形成于背电极层上的吸收层，其中背电极层为上述多元合金材料所形成。由于本发明的多元合金材料为非晶结构，结构十分连续且均匀，将其用于薄膜太阳能电池的背电极层，可大幅提高背电极层与基板的附着性。

Description

多元合金材料及含有其形成的背电极层的太阳能电池

技术领域

本发明提供一种用于薄膜太阳能电池的材料，尤指一种用于薄膜太阳能电池的背电极层的多元合金材料；本发明亦提供一种薄膜太阳能电池，其包含上述多元合金材料所形成的背电极层，属于太阳能电池技术领域。

背景技术

现有技术制作薄膜太阳能电池(例如：铜铟镓硒(copper indium gallium diselenide，CIGS)薄膜太阳能电池)的方法包括下述步骤：在一基板上溅镀一背电极层；图案化该背电极层；在该图案化后的背电极层上成长一铜铟镓前驱物层(CuGa/In precursor layer)；硒化该铜铟镓前驱物层，以形成P型CIGS半导体吸收层；在该CIGS P型半导体吸收层上形成一n型半导体缓冲层；在该n型半导体缓冲层上沉积一窗层；在该窗层上沉积一前电极；以及在该前电极上镀制金属接触。其中，由于钼金属具有低电阻以及在低溅镀压力时具有较高压缩应力等特性，故现有技术中最常使用钼金属作为背电极层的材料。

然而，于现有技术硒化CuGa/In前驱物层的步骤中，背电极层的钼金属硒化后容易生成二硒化钼(MoSe₂)，虽然厚度小于50纳米(nm)的MoSe₂可以作为欧姆接触层，进而降低薄膜太阳能电池的接触电阻值；但是要控制厚度小于50nm的MoSe₂，却必须经由精准控制硒化该CuGa/In前驱物层的时间才能达成。若硒化时间太短，P型CIGS半导体吸收层的成分不均匀，进而劣化制成的太阳能电池的转换效率；若硒化时间太长，MoSe₂的厚度太厚，反而会增加薄膜太阳能电池的接触电阻。因此，使用钼金属作为背电极层的材料容易影响薄膜太阳能电池的光电特性。

此外，当薄膜太阳能电池使用钼金属作为背电极层的材料时，形成于基板上的钼金属容易受到应力影响而无法于基板上获得所需的附着性，进而劣化薄膜太阳能电池的转换效率。

因此，现有技术为了解决上述问题，需十分谨慎地控制工艺参数，例如：工艺压力以及溅镀速率等，才能改善由于钼金属薄膜的应力而导致与基板的附着力不佳的问题。然而，此种解决方法却会使薄膜太阳能电池的制作方法受到诸多限制，倘若稍有工艺参数控制不佳的情形，便会明显降低薄膜太阳能电池的光电转换效率。

发明内容

为解决现有的钼金属薄膜形成于基板上时，易由于钼金属薄膜的应力的影响而导致钼金属薄膜与基板间的附着性不佳的问题，本发明的主要目的在于提供一种多元合金材料及含有该多元合金材料形成的背电极层的太阳能电池。

为达上述目的，本发明提供一种用于薄膜太阳能电池的背电极层的多元合金材料，其为非晶(amorphous)结构，其成分组成包含至少二主要金属元素，且所述至少二主要金属元素中至少一主要金属元素的熔点大于1800℃，以所述多元合金材料的元素的总原子数为基准，该熔点大于1800℃的主要金属元素的含量总合大于45原子百分比(at％)。

在本发明中，本发明所述的熔点大于1800℃的主要金属元素例如，但不限于以下元素：锆、铌、钼、钽、钨或铼等。

在本发明中，本发明所述的多元合金材料，其是利用至少二主要金属元素中至少一主要金属元素的熔点大于1800℃且以该多元合金材料的元素的总原子数为基准，所述主要金属元素的含量大于45原子百分比(at％)的技术特征，使所述主要金属元素经由任何工艺以形成非晶(amorphous)结构的多元合金材料，该工艺例如，但不限于，溅镀或蒸发沉积等。

在本发明中，本发明所述的背电极层是指于薄膜太阳能电池中介于基板以及吸收层之间的层状结构，其具有提高光的使用率的功用，使穿透吸收层但未被吸收层吸收的光，经由该背电极层反射后，再被吸收层吸收。

本发明用于薄膜太阳能电池的多元合金材料具有下述优点：

1、由于该多元合金材料为非晶结构，故其结构十分连续且均匀，并无任何柱状结晶结构，且该多元合金材料中几乎没有空隙，因此该多元合金材料几乎没有内应力，进而可匹配亦无内应力的钠钙玻璃，故该多元合金材料用于背电极层时，其与基板的附着性大幅增加，进而降低背电极层自基板剥落的机率。

2、所述的非晶结构能促使其具备表面平整的优点，当多元合金材料作为薄膜太阳能电池的背电极层时，可使成长于其上的吸收层的晶粒增大，故能有利于得到性能佳的吸收层；进一步的，所述的非晶结构能降低多元合金材料的活性，可确保多元合金材料形成的背电极层不与形成于其上的吸收层产生反应，故于工艺中完全不会影响吸收层的成长。

3、由于该多元合金材料至少包含一熔点大于1800℃的主要金属元素，故可使本发明的多元合金材料的熔点提高，故于制备薄膜太阳能电池时，能承受较高的工艺温度，不易受温度影响而损坏，进而制得性能更佳的薄膜太阳能电池。

4、相较于现有技术的皆为柱状结晶结构的钼金属制成的背电极，本发明的非晶结构的多元合金材料，是一种明显不同于现有技术的背电极层的材料，且应用于背电极层确实具有与基板的附着性大幅增加、活性低因而不与吸收层产生反应以及使吸收层的晶粒增大等功效，实为一大突破。

根据本发明的具体实施方式，优选地，所述多元合金材料的成分组成包含二至十种的主要金属元素。

根据本发明的具体实施方式，优选地，在上述多元合金材料中，所述主要金属元素的熔点皆不小于600℃。

在本发明中，本发明所述的主要金属元素的熔点皆不小于600℃是指所述主要金属元素中除了该至少一主要金属元素的熔点大于1800℃，其余的主要金属元素的熔点皆不小于600℃。

在本发明中，由于该多元合金材料的主要金属元素的熔点皆不小于600℃，故可使多元合金材料的熔点提高，故于制备薄膜太阳能电池时，能承受较高的工艺温度，不易受温度影响而损坏，进而制得性能更佳的薄膜太阳能电池。

根据本发明的具体实施方式，优选地，所述多元合金材料的熔点大于600℃。

在本发明中，由于本发明的多元合金材料的熔点大于600℃，故其应用于制备薄膜太阳能电池的背电极层时，能降低受工艺温度的影响，例如CIGS太阳能电池于制备中须在约600℃进行硒化步骤，故本发明的多元合金材料不会被硒化步骤所影响。

根据本发明的具体实施方式，优选地，在上述多元合金材料中，所述主要金属元素选自下列元素所构成的群组：铝、硼、铍、碳、钙、钴、铬、铜、铪、钼、铌、铼、钛、钽、钒、钨、锆、硅、银以及镍。

根据本发明的具体实施方式，优选地，在上述多元合金材料中，所述金属元素选自下列元素所构成的群组：铌、硅、钽、钛、锆、铜、铝以及镍。

根据本发明的具体实施方式，优选地，所述多元合金材料选自下列合金材料所构成的群组：铌硅钽钛锆合金材料以及锆铜铝镍合金材料。

在本发明中，本发明的多元合金材料为铌硅钽钛锆合金材料时，于可见光以及近红外光的波长范围内，其反射率为65至90％，明显大于钼金属薄膜的反射率，最大的差异程度甚至可达超过20％。因此，由于该NbSiTaTiZr合金材料应用于薄膜太阳能电池的背电极层时，可以提高光的使用率，使穿透吸收层但未被吸收层吸收的光，经由该作为背电极层的NbSiTaTiZr合金材料反射后，再被吸收层吸收，进而提高薄膜太阳能电池的短路电流密度。

根据本发明的具体实施方式，优选地，在上述多元合金材料中，以该多元合金材料的元素的总原子数为基准，各主要金属元素的含量均大于5原子百分比(at％)。

根据本发明的具体实施方式，优选地，在上述多元合金材料中，以该多元合金材料的元素的总原子数为基准，各主要金属元素的含量均为5至60at％。

本发明还提供一种薄膜太阳能电池，其包含一基板、一形成于该基板上的背电极层以及一形成于该背电极层上的吸收层，其中，所述背电极层为上述的用于薄膜太阳能电池的背电极层的多元合金材料所形成。

在本发明中，本发明所述的薄膜太阳能电池例如，但不限于以下太阳能电池：铜锌锡硫化物(Cu₂ZnSnS₄，copper zinc tin sulfide，CZTS)太阳能电池、铜锌锡硒(Cu₂ZnSnSe₄，copper zinc tin selenide，CZTSe)太阳能电池、铜铟镓硒(copper indium gallium diselenide，CIGS)太阳能电池、铜铟镓硫硒(copper indium gallium sulfur selenide，CIGSSe)太阳能电池或铜锌锡硫硒(copper zinc tin sulfur selenide，CZTSSe)太阳能电池。

本发明所述的基板例如，但不限于以下基板：玻璃、陶瓷、石墨或金属。

根据本发明的具体实施方式，优选地，在上述薄膜太阳能电池中，所述基板为钠钙玻璃。

根据本发明的具体实施方式，优选地，在上述薄膜太阳能电池中，所述基板为可挠式基板。

在本发明中，本发明所述的可挠式基板的材料为可挠曲的材料，其例如，但不限于：高分子材料或不锈铟。所述的高分子材料例如，但不限于：聚亚酰胺(Polyimide，PI)、聚对苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate，PET)或聚醚砜(polyethersulfone，PES)。

根据本发明的具体实施方式，优选地，在上述薄膜太阳能电池中，所述吸收层选自下列物质所构成的群组：铜锌锡硫、铜铟镓硒、硫化镉、锑化镉、铜铟镓硫硒、铜锌锡硫硒、铜铟硒以及铜锌锡硒。

在本发明中，本发明所述的薄膜太阳能电池，其还可以包括一位于该吸收层上的缓冲层、一位于该缓冲层上的窗层、一位于该窗层上的前电极以及一位于该前电极上的金属接触。其中，该缓冲层例如，但不限于：硫化镉、硫化锌、硒化锌或硫化铟；该窗层例如，但不限于：氧化锌；该前电极例如，但不限于：氧化锌铝、氧化锌硼、氧化锌镓、氧化锡铟或氧化锌镓铟；该金属接触例如，但不限于：铝、镍、铝镍合金、铜或银。

本发明的薄膜太阳能电池具有下述优点：

1、由于背电极层为非晶结构的多元合金材料，故能提升背电极层与基板之间的附着性，以降低背电极层自基板脱落的机率。

2、由于背电极层的表面平整性佳，故能有利于吸收层的形成，进而提高吸收层的晶粒尺寸，获得优异的薄膜太阳能电池性能。

3、本发明的薄膜太阳能电池的基板为可挠式基板时，由于该多元合金材料为非晶结构，故该多元合金材料几乎没有内应力，故其无内应力的特性可匹配可挠式基板，与可挠式基板的附着性大幅增加，进而降低了自该可挠式基板剥落的机率，因此应用于可挠式薄膜太阳能电池时，大幅增加其产业利用性。

附图说明

图1为实施例1的NbSiTaTiZr合金材料层的X光绕射图。

图2为实施例2的ZrCuAlNi合金材料层的场效发射式扫描电子显微镜影像图，其倍率为20000倍。

图3为实施例2的ZrCuAlNi合金材料层的场效发射式扫描电子显微镜影像图，其倍率为40000倍。

图4为实施例2的ZrCuAlNi合金材料层的X光绕射图。

图5为实施例1的钠钙玻璃/NbSiTaTiZr合金材料层的组合的扫描式电子显微镜的截面影像图。

图6为比较例1的钠钙玻璃/钼金属薄膜组合的扫描式电子显微镜的截面影像图。

图7为实施例1的NbSiTaTiZr合金材料层的扫描式电子显微镜的表面形貌图。

图8为比较例1的钼金属薄膜的扫描式电子显微镜的表面形貌图。

图9为实施例1的NbSiTaTiZr合金材料层以及比较例1的钼金属薄膜的反射率频谱图。

图10为实施例2的ZrCuAlNi合金材料层的使用原子力显微镜取得的表面形貌图。

图11为测试例6的钠钙玻璃/NbSiTaTiZr合金材料层/CIGS吸收层的组合的扫描式电子显微镜的截面影像图。

图12为测试例6的钠钙玻璃/钼金属薄膜/CIGS吸收层的组合的扫描式电子显微镜的表面形貌图。

图13为实施例3以及比较例2的CIGS太阳能电池的短路电流密度与电压的曲线图。

图14为实施例3以及比较例2的CIGS太阳能电池的量子效率曲线图。

具体实施方式

为能详细了解本发明的技术特征与实用功效，并可依照说明书的内容来实施，请进一步配合附图及优选实施例，以阐述本发明为达目的所使用的技术手段。

下述实施例的实验制备流程中所述各样品的来源以及成分比例如下所述：

铌(Nb)：纯度大于99.9％；

硅(Si)：纯度大于99.9％；

钽(Ta)：纯度大于99.9％；

钛(Ti)：纯度大于99.9％；

锆(Zr)：纯度大于99.9％；

铜(Cu)：纯度大于99.9％；

铝(Al)：纯度大于99.9％；

镍(Ni)：纯度大于99.9％。

下述实施例中所述的光谱仪的型号为：V-670(Jasco，日本制)；

热机械分析仪器(Pyris diamond thermomechanical analyzer)的型号为：DiamondTMA。

实施例1

本实施例先制备一铌钽钛硅锆(NbSiTaTiZr)靶材，并使用该NbSiTaTiZr靶材进行溅镀而在一钠钙玻璃(soda lime glass)上形成一NbSiTaTiZr合金材料层以得到本实施例的钠钙玻璃/NbSiTaTiZr合金材料层的组合，其详细的制备方法如下所述：

准备铌原料、钽原料、钛原料、硅原料以及锆原料，且各原料的摩尔数相等，利用水冷却铜坩锅真空感应电炉熔融所述原料，且该熔融步骤重复五次，以使所述原料于水冷却铜坩锅内完全的均匀混合，待均匀混合的原料固化后，得到一初胚，再机械处理该初胚，得到一直径为2英寸的NbSiTaTiZr圆靶；

于此，备齐一钠钙玻璃，使用上述的NbSiTaTiZr圆靶并以磁控溅镀的方式，利用下述的溅镀参数形成一NbSiTaTiZr合金材料层于该钠钙玻璃上，以得到一钠钙玻璃/NbSiTaTiZr合金材料层的组合：溅镀系统的背景压力为4.5×10^-7托(Torr)，工作气体为氩气，工作压力为5毫托(mTorr)，磁控直流射频功率为150瓦(W)；其中NbSiTaTiZr合金材料层的厚度为637nm。

请参阅图1所示，在2θ为37.79度有一峰值，以及在2θ为64.09度有另一宽峰值，故由图1可知，本实施例的NbSiTaTiZr合金材料层具有非晶结构。

实施例2

本实施例先制备一锆铜铝镍(ZrCuAlNi)靶材，并使用ZrCuAlNi靶材进行溅镀而在一钠钙玻璃(soda lime glass)上形成一ZrCuAlNi合金材料层，以得到本实施例的钠钙玻璃/ZrCuAlNi合金材料层的组合，其详细的制备方法如下所述：

准备锆原料、铜原料、铝原料以及镍原料，且各原料的原子百分比分别为55at％、30at％、10at％以及5at％，本实施例的ZrCuAlNi靶材的后续制备步骤大致如实施例1所述，在此便不再赘述；于本实施例中，所制得的ZrCuAlNi靶材的直径为6英寸；

于此，备齐一钠钙玻璃，使用上述的ZrCuAlNi靶材，并以磁控溅镀的方式，利用下述的溅镀参数形成一ZrCuAlNi合金材料层于该钠钙玻璃上，以得到一钠钙玻璃/ZrCuAlNi合金材料层的组合：溅镀系统的背景压力为2×10^-6Torr，工作气体为氩气，氩气的流量为标准状态40毫升/分(standard cubic centimeter per minute，sccm)，工作压力为3mTorr，磁控直流射频功率为300W，脉冲频率为20千赫兹(kHz)，反向时间为5微秒，基板偏压为-100伏特(V)，基板温度为室温，载台旋转的转速为每分钟10转，溅镀时间历经3小时；请参阅图2以及图3所示，该ZrCuAlNi合金材料层的厚度为1.031μm，且该ZrCuAlNi合金材料层的结构致密。

请参阅图4所示，在2θ为36.5度有一峰值，以及在2θ为58度有另一宽峰值，故由图4可知，本实施例的ZrCuAlNi合金材料层具有非晶结构。

比较例1

本比较例以磁控溅镀的方式，并利用下述的溅镀参数在钠钙玻璃上形成一钼金属薄膜，以得到本比较例的钠钙玻璃/钼金属薄膜组合：溅镀系统的背景压力为4.5×10^-7托(Torr)，工作气体为氩气，工作压力为8mTorr，磁控直流射频功率为90W，基板温度为室温，溅镀时间为历经0.2小时；其中钼金属薄膜的厚度为700nm。

测试例1：表面形貌

本测试例以扫瞄式电子显微镜观察实施例1的钠钙玻璃/NbSiTaTiZr合金材料层的组合的截面图以及该NbSiTaTiZr合金材料层表面形貌、比较例1的钠钙玻璃/钼金属薄膜组合的截面图以及该钼金属薄膜的表面形貌，以观察实施例1以及比较例1的产品的结构差异。

请参阅图5以及图6所示，相较于比较例1的钼金属薄膜，由于实施例1的NbSiTaTiZr合金材料层为非晶结构，故其结构十分连续且均匀，并无任何柱状结晶结构，且材料层中几乎没有空隙，因此NbSiTaTiZr合金材料层几乎没有内应力，因此可匹配亦无内应力的钠钙玻璃，故该NbSiTaTiZr合金材料层与钠钙玻璃的附着力佳：而比较例1的钼金属薄膜，可看出其具有明显的柱状结晶结构，且柱状结晶结构之间具有许多空隙，故该钼金属薄膜具有高内应力，故与钠钙玻璃的附着力差。

请参阅图7以及图8所示，可得知比较例1的钼金属薄膜的表面粗糙，而实施例1的NbSiTaTiZr合金材料层表面相当平整，故相较于钼金属薄膜，NbSiTaTiZr合金材料层应用于制备薄膜太阳能电池的背电极层时，可使形成于该NbSiTaTiZr合金材料层上吸收层的晶粒增大，故有利于得到性能佳的吸收层。

测试例2：NbSiTaTiZr合金材料层的熔点

本测试例以热机械分析仪器，在600至1200℃的温度范围内，测量各样品膨胀以及收缩的现象，由此可测得玻璃转化温度(glass transition temperature，Tg)或热膨胀系数等数据，并可测得实施例1的钠钙玻璃/NbSiTaTiZr合金材料层的组合中的NbSiTaTiZr合金材料层的熔点。由本测试例的结果可得知该NbSiTaTiZr合金材料层的熔点约为900℃，故该NbSiTaTiZr合金材料层应用制备薄膜太阳能电池的背电极层时，尤其是于制备过程中，需在约600℃进行硒化的薄膜太阳能电池，该NbSiTaTiZr合金材料层不会被硒化步骤所影响。

测试例3：反射率

本测试例以光谱仪测量实施例1的钠钙玻璃/NbSiTaTiZr合金材料层的组合中的NbSiTaTiZr合金材料层以及比较例1的钠钙玻璃/钼金属薄膜组合中的钼金属薄膜的反射率，且测量的波长的范围是自300nm至1800nm。

请参阅图9所示，于可见光以及近红外光范围(波长为400至1200nm)，比较例1的钼金属薄膜的反射率皆小于85％，且在较短波长的范围(波长为400至900nm)，钼金属薄膜的反射率相对较低，约为60至70％。

反观实施例1的NbSiTaTiZr合金材料层，于波长400至1200nm的范围内，其反射率明显大于钼金属薄膜的反射率，其中更以波长为800nm的反射率最为显著，该NbSiTaTiZr的反射率高于钼金属薄膜的反射率的程度可达超过20％。因此，由于该NbSiTaTiZr合金材料层反射率佳，故应用于薄膜太阳能电池的背电极层时，可以提高光的使用率，使穿透吸收层但未被吸收层吸收的光，经由该作为背电极层的NbSiTaTiZr合金材料层反射后，再被吸收层吸收。

测试例4：原子百分比

本测试例以电子探测光显微分析实施例2的ZrCuAlNi靶材以及ZrCuAlNi合金材料层的各成分的原子百分比，其结果如表1所示。

表1：ZrCuAlNi靶材以及ZrCuAlNi合金材料层的各成分的原子百分比

如表1所示，以该ZrCuAlNi合金材料层的元素的总原子数为基准，Zr的含量为46.7±0.6at％。

测试例5：表面平均粗糙度

本测试例以原子力显微镜分析实施例2的ZrCuAlNi合金材料层的表面形貌，以得知ZrCuAlNi合金材料层的表面平均粗糙度(roughness average，Ra)，结果如图10所示，图10为该ZrCuAlNi合金材料层的使用原子力显微镜取得的表面形貌图(×2.000μm/div)。该ZrCuAlNi合金材料层的表面平均粗糙度为0.35nm，即，该ZrCuAlNi合金材料层的表面平均粗糙度极低，故该ZrCuAlNi合金材料层的表面平整，故应用于薄膜太阳能电池背电极层时，有利于吸收层的形成。

测试例6：

本测试例为备齐实施例1的钠钙玻璃/NbSiTaTiZr合金材料层的组合以及比较例1的钠钙玻璃/钼金属薄膜组合，以相同的工艺参数以及条件各形成一铜铟镓硒(copperindium gallium diselenide，CIGS)吸收层于钠钙玻璃/NbSiTaTiZr合金材料层的组合的NbSiTaTiZr合金材料层上以及于钠钙玻璃/钼金属薄膜组合的钼金属薄膜上，以分别得到一钠钙玻璃/NbSiTaTiZr合金材料层/CIGS吸收层的组合以及一钠钙玻璃/钼金属薄膜/CIGS吸收层的组合，并使用扫描式电子显微镜测量该两个组合中CIGS吸收层的晶粒尺寸。

请参阅图11以及图12所示，可得知钠钙玻璃/NbSiTaTiZr合金材料层/CIGS吸收层的组合，由下至上依序为钠钙玻璃、NbSiTaTiZr合金材料层以及CIGS吸收层，其中CIGS吸收层的晶粒尺寸约为500至1000nm，而钠钙玻璃/钼金属薄膜/CIGS吸收层的组合，由下至上依序为钠钙玻璃、钼金属薄膜以及CIGS吸收层，其中CIGS吸收层的晶粒尺寸约为100至300nm。故由本测试例可得知，由于NbSiTaTiZr合金材料层表面平整，确实可使形成于该NbSiTaTiZr合金材料层上的吸收层的晶粒明显增大，故有利于得到性能佳的吸收层。

实施例3

本实施例以实施例1的钠钙玻璃/NbSiTaTiZr合金材料层的组合制备CIGS太阳能电池，其详细的制备方法如下所述：

备齐该实施例1的钠钙玻璃/NbSiTaTiZr合金材料层的组合，其中该NbSiTaTiZr合金材料层是作为背电极层；图案化该背电极层；在该图案化后的背电极层上成长一CuGa/In前驱物层；硒化该CuGa/In前驱物层，以形成CIGS吸收层；形成一硫化镉(CdS)缓冲层在该CIGS吸收层上；沉积一氧化锌(ZnO)窗层于该CdS缓冲层上；沉积一氧化锌铝(aluminum zinc oxide，AZO)前电极层于该ZnO窗层上；以及镀制镍铝合金的金属接触层于AZO前电极层上，得到本实施例的CIGS太阳能电池。

比较例2

本实施例以比较例1的钠钙玻璃/钼金属薄膜组合制备CIGS太阳能电池，其详细的制备方法大致如实施例3所述，在此便不再叙述，且各工艺参数与实施例3完全相同，不同之处在于，本比较例是备齐该比较例1的钠钙玻璃/钼金属薄膜组合，且其中该钼金属薄膜是作为背电极层。

测试例7

本测试例测量实施例3以及比较例2的CIGS太阳能电池的特征参数，以比较两者的性能差异，其结果如表2所示以及图13至图14所示。

表2：实施例3以及比较例2的CIGS太阳能电池的特征参数

由表2以及图13至图14可知，相较于比较例2，由于NbSiTaTiZr合金材料层的结构十分连续且均匀，并无任何柱状结晶结构，且材料层中几乎没有空隙，故其与钠钙玻璃的附着力佳，因此降低了破裂以及剥落的机率，故有效降低漏电流，因此实施例3的CIGS太阳能电池的并联电阻明显增加，增加程度高达70％。

此外，如测试例1所述，由于NbTaTiSiZr合金材料层的表面平整，使得实施例3的CIGS太阳能电池的CIGS吸收层的晶粒更大颗且更平整，因此具有更佳光电转换能力与直接降低载子损耗的功效，因此增加短路电流密度，即，实施例3的CIGS太阳能电池的短路电流密度高于比较例2的CIGS太阳能电池的短路电流密度，证明实施例3的CIGS吸收层的晶粒大于比较例2的吸收层的晶粒。

进一步的，实施例3的CIGS太阳能电池的短路电流密度明显较高，且提高的程度约为7.3％，亦即实施例3的CIGS太阳能电池的光电流较大，其是因为如测试例3所述，由于该NbSiTaTiZr合金材料层的反射率较钼金属薄膜的反射率佳，故由NbSiTaTiZr合金材料层反射回CIGS吸收层的光可再被CIGS吸收层吸收而利用，进而转换成光电流，因此实施例3的CIGS太阳能电池的短路电流密度提高。

又由于实施例3的CIGS太阳能电池的串联电阻低于比较例2的串联电阻，降低的程度达13.6％，故可得知实施例3的太阳能电池，其欧姆损失较小，因此该NbSiTaTiZr合金材料层与CIGS吸收层为更良好的欧姆接触，进而提高实施例3的CIGS太阳能电池的转换效率，相较于比较例2，实施例3的CIGS太阳能电池的转换效率增加程度为8.5％。

由图14可得知，于波长为600至1000nm的范围内，相较于比较例1的CIGS太阳能电池，实施例3的CIGS太阳能电池具有较高的量子效率，如测试例3所述，其是由于该NbSiTaTiZr合金材料层的反射率较钼金属薄膜的反射率佳，且在波长约为800nm时，由于该NbSiTaTiZr的反射率高于钼金属薄膜的反射率的程度最为显著，故实施例3的量子效率高于比较例1的量子效率的程度最为明显。

Claims

1.一种用于薄膜太阳能电池的背电极层的多元合金材料，其为非晶结构，其成分组成包含至少二主要金属元素，且所述至少二主要金属元素中至少一主要金属元素的熔点大于1800℃，以所述多元合金材料的元素的总原子数为基准，熔点大于1800℃的主要金属元素的含量总合大于45at％。

2.如权利要求1所述的多元合金材料，其成分组成包含二至十种的主要金属元素。

3.如权利要求1或2所述的多元合金材料，其中，所述主要金属元素的熔点皆不小于600℃。

4.如权利要求3所述的多元合金材料，其熔点大于600℃。

5.如权利要求4所述的多元合金材料，其中，所述主要金属元素选自下列元素所构成的群组：铝、硼、铍、碳、钙、钴、铬、铜、铪、钼、铌、铼、钛、钽、钒、钨、锆、硅、银以及镍。

6.如权利要求5所述的多元合金材料，其中，所述主要金属元素选自下列元素所构成的群组：铌、硅、钽、钛、锆、铜、铝以及镍。

7.如权利要求6所述的多元合金材料，其选自下列合金材料所构成的群组：铌硅钽钛锆合金材料以及锆铜铝镍合金材料。

8.如权利要求7所述的多元合金材料，其中，以所述多元合金材料的元素的总原子数为基准，各主要金属元素的含量均大于5at％。

9.如权利要求8所述的多元合金材料，以所述多元合金材料的元素的总原子数为基准，各主要金属元素的含量均为5至60at％。

10.一种薄膜太阳能电池，其包含一基板、一形成于该基板上的背电极层以及一形成于该背电极层上的吸收层，其中，所述背电极层为权利要求1-9任一项所述的用于薄膜太阳能电池的背电极层的多元合金材料所形成。

11.如权利要求10所述的薄膜太阳能电池，其中，所述基板为钠钙玻璃。

12.如权利要求10所述的薄膜太阳能电池，其中，所述基板为可挠式基板。

13.如权利要求10-12任一项所述的薄膜太阳能电池，其中，所述吸收层选自下列物质所构成的群组：铜锌锡硫、铜铟镓硒、硫化镉、锑化镉、铜铟镓硫硒、铜锌锡硫硒、铜铟硒以及铜锌锡硒。