TW201618323A - 鐵酸鉍薄膜太陽能電池及其製造方法 - Google Patents

鐵酸鉍薄膜太陽能電池及其製造方法 Download PDF

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Abstract

本發明係提供一種鐵酸鉍薄膜太陽能電池及其製造方法，係透過摻雜鋅元素來控制鐵酸鉍薄膜中Fe2+缺陷的數量，透過降低薄膜內的Fe2+缺陷數量，有效提升閉路電流密度及光電轉換效率。

Description

鐵酸鉍薄膜太陽能電池及其製造方法
本發明是有關於一種薄膜太陽能電池之製造方法，特別是指透過適當元素摻雜，使薄膜本身的Fe2+缺陷數量減少之一種鐵酸鉍薄膜太陽能電池製造方法。
鐵電薄膜太陽能電池是以單一鐵電材料的薄膜作為太陽能電池的主動層，透過鐵電疇壁所貢獻的內建電場，在照光時達到分離載子的效果。雖然鐵電材料疇壁的電場較傳統矽基太陽能電池內p-n空乏區的電場來得大，但過小的閉路電流密度限制了鐵電材料在光伏領域上的應用。
鐵酸鉍是一種鐵電材料，其能隙落在2.3~2.8eV之間，屬於可見光範圍，比起其他能隙落在紫外光範圍的鐵電材料，更加地適合做為鐵電薄膜太陽能電池。但本質的鐵酸鉍具有氧空缺及Fe2+的缺陷，為載子捕捉中心，使照光分離的載子被捕捉，提升再複合機率。為了提升光電轉換效率，可透過摻雜元素的方式來改變鐵電材料的能隙、缺陷濃度或是量子轉換效率等性質。並非任何摻雜元素都可增進光電轉換效率，摻雜元素之種類、比例與製備過程，均會影響薄膜太陽能電池成品之電流密度與光電轉換效率。
鑒於傳統技術之缺點，本發明係提供一種鐵酸鉍薄膜太陽能電池及其製造方法，係透過摻雜鋅元素來控制鐵酸鉍薄膜中Fe2+缺陷的數量，透過降低薄膜內的Fe2+缺陷數量，有效提升閉路電流密度及光電轉換效率。
本發明係提供一種鐵酸鉍薄膜太陽能電池，其結構包括：一基板，該基板上方表面係具有一白金下電極層；一鐵酸鉍薄膜層，係位於該白金下電極層上方；一透明導電薄膜層，係位於該鐵酸鉍薄膜層上方； 其中該鐵酸鉍薄膜係具有鋅摻雜，該鐵酸鉍薄膜之化學式係為(Bi1-xZnx)FeO3-0.5x，x之數值不大於0.1；該基板係以矽製成；該透明導電薄膜係以鎵鋅氧化物或銦錫氧化物製成。
本發明係提供一種鐵酸鉍薄膜太陽能電池製造方法，其步驟包括：提供一基板，該基板上方表面係具有一白金下電極層；提供一鐵酸鉍溶液，將該鐵酸鉍溶液鍍製於該基板上方，形成一鐵酸鉍薄膜；將一透明導電薄膜鍍製於該鐵酸鉍薄膜上方，得到一鐵酸鉍薄膜太陽能電池；其中該鐵酸鉍溶液係具有鋅摻雜，該鐵酸鉍溶液之化學式係為(Bi1-xZnx)FeO3-0.5x，x之數值不大於0.1；該基板係以矽製成；該透明導電薄膜係以鎵鋅氧化物或銦錫氧化物製成。
本發明係提供一種鐵酸鉍薄膜太陽能電池及其製造方法，係藉由摻雜鋅(Zn)以減少鐵酸鉍薄膜本身的Fe2+缺陷數量；本發明使用之鐵酸鉍薄膜與鐵酸鉍溶液之化學式(Bi1-xZnx)FeO3-0.5x，x為鋅之摻雜比例，x之數值不大於0.1，意即摻雜鋅之比例為0-10at.%(at.%為原子百分比)；其中鋅之摻雜比例為5at.%(x=0.05)時，本發明之鐵酸鉍薄膜太陽能電池具有一最佳實施效果。
以上之概述與接下來的詳細說明及附圖，皆是為了能進一步說明本發明達到預定目的所採取的方式、手段及功效。而有關本發明的其他目的及優點，將在後續的說明及圖示中加以闡述。
11‧‧‧基板
111‧‧‧白金下電極層
12‧‧‧鐵酸鉍薄膜層
13‧‧‧透明導電薄膜層
S1~S3‧‧‧流程步驟
圖1係為本發明之鐵酸鉍薄膜太陽能電池結構圖。
圖2係為本發明之鐵酸鉍薄膜太陽能電池製造方法步驟圖。
圖3係為本發明與傳統技術之電流密度對照曲線圖。
以下係藉由特定的具體實例說明本發明之實施方式，熟悉此技藝之人士可由本說明書所揭示之內容輕易地瞭解本發明之其他優點與功效。
本發明之鐵酸鉍薄膜太陽能電池結構圖如圖1所示，係包 括：一基板11，該基板11上方表面係具有一白金下電極層111；一鐵酸鉍薄膜層12，係位於該白金下電極層111上方；一透明導電薄膜層13，係位於該鐵酸鉍薄膜層12上方；其中該鐵酸鉍薄膜係具有鋅摻雜，該鐵酸鉍薄膜12之化學式係為(Bi1-xZnx)FeO3-0.5x，x之數值不大於0.1；該基板係以矽製成；該透明導電薄膜係以鎵鋅氧化物或銦錫氧化物製成。
本發明之鐵酸鉍薄膜太陽能電池製造方法步驟圖如圖2所示，係包括：提供一基板，該基板上方表面係具有一白金下電極層S1；提供一鐵酸鉍溶液，將該鐵酸鉍溶液鍍製於該基板上方，形成一鐵酸鉍薄膜S2；將一透明導電薄膜鍍製於該鐵酸鉍薄膜上方，得到一鐵酸鉍薄膜太陽能電池S3；其中該鐵酸鉍溶液係具有鋅摻雜，該鐵酸鉍溶液之化學式係為(Bi1-xZnx)FeO3-0.5x，x之數值不大於0.1；其中該基板係以矽製成；該透明導電薄膜係以鎵鋅氧化物或銦錫氧化物製成。
本發明係使用溶膠-凝膠法(sol-gel method)或磁控射頻濺鍍法，將具有鋅摻雜之鐵酸鉍溶液鍍製於一預先鍍製好白金作為下電極之基板上方，再對該基板進行退火處理，即完成該鐵酸鉍薄膜之製備。本發明之鐵酸鉍溶液製作方法實施例為：將醋酸鋅、丙酸及二甲氧基乙醇的混合溶液在110℃下除水1小時，加入醋酸鉍在110℃持溫30分鐘，加入乙醯丙酮鐵，在110℃持溫30分鐘，最後將溫度降到80℃，迴流2小時，得到一具有鋅摻雜之鐵酸鉍溶液。
本發明係提供一種鐵酸鉍薄膜太陽能電池及其製造方法，係藉由摻雜鋅(Zn)以減少鐵酸鉍薄膜本身的Fe2+缺陷數量，以提升閉路電流密度及光電轉換效率。本發明之鐵酸鉍薄膜太陽能電池具有一GZO/BZFO/Pt或ITO/BZFO/Pt結構，其中GZO為氧化鎵鋅或鎵鋅氧化物製成之透明導電薄膜，ITO為氧化銦錫或銦錫氧化物製成之透明導電薄膜，BZFO為鋅摻雜鐵酸鉍薄膜，Pt為白金(鉑)。
圖3係為本發明與傳統技術之電流密度對照曲線圖，如圖所示，本發明使用之具有鋅摻雜之鐵酸鉍薄膜(BZFO)之開路電壓，跟無摻雜之鐵酸鉍薄膜(BFO)與具有鑭摻雜之鐵酸鉍薄膜(BLFO)大致相同，本發明之BZFO閉路電流密度則大過於BFO與BLFO兩者，閉路電流上升意味著光 電轉換效率上升，故本發明使用具有鋅摻雜之鐵酸鉍薄膜可確實提高鐵酸鉍太陽能電池之工作效率。
上述之實施例僅為例示性說明本發明之特點及其功效，而非用於限制本發明之實質技術內容的範圍。任何熟習此技藝之人士均可在不違背本發明之精神及範疇下，對上述實施例進行修飾與變化。因此，本發明之權利保護範圍，應如後述之申請專利範圍所列。
11‧‧‧基板
111‧‧‧白金下電極層
12‧‧‧鐵酸鉍薄膜層
13‧‧‧透明導電薄膜層

Claims (10)

  1. 一種鐵酸鉍薄膜太陽能電池，其結構包括：一基板，該基板上方表面係具有一白金下電極層；一鐵酸鉍薄膜層，係位於該白金下電極層上方；一透明導電薄膜層，係位於該鐵酸鉍薄膜層上方；其中該鐵酸鉍薄膜係具有鋅摻雜，該鐵酸鉍薄膜之化學式係為(Bi1-xZnx)FeO3-0.5x。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之鐵酸鉍薄膜太陽能電池，其中該x之數值不大於0.1。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之鐵酸鉍薄膜太陽能電池，其中該基板係以矽製成。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之鐵酸鉍薄膜太陽能電池，其中該透明導電薄膜層係為鎵鋅氧化物製成。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之鐵酸鉍薄膜太陽能電池，其中該透明導電薄膜層係為銦錫氧化物製成。
  6. 一種鐵酸鉍薄膜太陽能電池製造方法，其步驟包括：提供一基板，該基板上方表面係具有一白金下電極層；提供一鐵酸鉍溶液，將該鐵酸鉍溶液鍍製於該基板上方，形成一鐵酸鉍薄膜；將一透明導電薄膜鍍製於該鐵酸鉍薄膜上方，得到一鐵酸鉍薄膜太陽能電池；其中該鐵酸鉍溶液係具有鋅摻雜，該鐵酸鉍溶液之化學式係為(Bi1-xZnx)FeO3-0.5x。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之鐵酸鉍薄膜太陽能電池製造方法，其中該x之數值不大於0.1。
  8. 如申請專利範圍第6項所述之鐵酸鉍薄膜太陽能電池製造方法，其中該鐵酸鉍溶液之配製步驟為：將醋酸鋅、丙酸及二甲氧基乙醇的混合溶液在110℃下除水1小時，加入醋酸鉍在110℃持溫30分鐘，加入乙醯丙酮鐵，在110℃持溫30分鐘，將溫度降到80℃，迴流2小時，得到一具有鋅摻雜之鐵酸鉍溶液。
  9. 如申請專利範圍第6項所述之鐵酸鉍薄膜太陽能電池製造方法，其中該透明導電薄膜層係為鎵鋅氧化物製成。
  10. 如申請專利範圍第6項所述之鐵酸鉍薄膜太陽能電池製造方法，其中該透明導電薄膜層係為銦錫氧化物製成。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN107104171A (zh) * 2017-05-17 2017-08-29 常州大学 一种微纳米结构铁酸铋光伏器件的制备方法
CN110752290A (zh) * 2018-07-23 2020-02-04 天津理工大学 一种基于BiFeO3的阻变存储器及其制备方法
CN111725337A (zh) * 2020-07-01 2020-09-29 河南大学 一种利用铁电性和压电光电子学效应提高BLFO/ZnO异质结光电性能的方法
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107104171A (zh) * 2017-05-17 2017-08-29 常州大学 一种微纳米结构铁酸铋光伏器件的制备方法
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CN110752290A (zh) * 2018-07-23 2020-02-04 天津理工大学 一种基于BiFeO3的阻变存储器及其制备方法
CN111725337A (zh) * 2020-07-01 2020-09-29 河南大学 一种利用铁电性和压电光电子学效应提高BLFO/ZnO异质结光电性能的方法
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