TW304309B - - Google Patents

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A7 B7 304309 五、發明説明（1 ) 〔技術領域〕 本發明係關於在基板上叠層薄膜半導體層，電極層之 薄膜太陽電池，尤其是如銀等，由於具有高反射率，且與 半導體材料之黏接強度低，可將無法作爲薄膜太陽電池之 裏面電極層使用之電極材料，以高黏接強度叠層於薄膜半 導體層上，藉以實現達到實用階段之黏接強度及優異裏面 反射效果同時並存之薄膜太陽電池· 〔發明背景〕 習知以非晶質矽爲首之薄膜太陽電池，係在絕緣性透 明基板上依次叠層透明電極層，薄膜半導體層，裏面電極 層而形成，將由絕緣性透明基板側入射之光所產生於薄膜 半導體層內之電洞（electron hole)對，使用Ρ η接合 之內部電場，分別在透明電極層側及裏面電極層側取出， 來獲得發電電力。 此私薄膜太陽電池中，爲稍微增加入射薄膜半導體層 內之光量，目前正進行各種改良。例如在絕緣性透明基板 上依次叠層透明電極層；作爲薄膜半導體層，具有Ρ - i -η接合之非晶質矽層；及裏面電極層，使用裏面電極層 上有效波長區域之反射率高的銀電極，使入射光在裏面電 極層及透明電極層間反射，而謀求到達薄膜半導體層光量 之增加等。此目的在於提高裏面電極層之反射率，以有效 利用通過薄膜半導體層內部之長波長的光，來提髙光電流 本紙張尺度通用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（：Μ0Χ297公；f ) (請先Η讀背面之注意事項再填寫本頁) \訂 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 -4 - 經濟部中央標準局員工消费合作社印製 A7 __B7_ 五、發明説明（2 ) 因此，如前述，作爲反射率高之裏面電極材料，銀爲 最普遍使用者。 但是，銀對薄膜半導體或陶瓷等黏接強度差，爲獲得 作爲薄膜太陽電池之裏面電極之實用階段的黏接強度，有 採用藉熱處理燒結，或勉強添加不純物之方法。然而熱處 理所產生之高溫曝露，在金屬成份之擴散速度方面並不適 於薄膜半導體，再者，添加不純物時銀的反射率會顯著降 低，而無法謀求前述長波長光之有效利用，因此，目前銀 單體作爲薄膜太陽電池之裏面電極*在實用上有無法使用 之問題存在。 另一方面，亦有提議在氧化銦錫，氧化錫，氧化鋅， 硫化鎘等之透明導電性金屬化合物上，叠層銀或鋁等高反 射率金屬之高反射率的裏面電極構造。然而就鋁而言，比 直接將該單體疊層於薄膜半導體上之情形，黏接強度更降 低，又，關於銀，比一些單體之情形，黏接強度雖有提髙 ，仍然非實用階段所可利用之水準。因此，該等之裏面電 極構造，目前情況是僅係作爲學會發表用之高級論文來發 表而已。 〔發明之揭示〕 本發明人等爲解決該等問題，乃開發出具有與薄膜半 導犛層之黏接強度及高反射率同時並存之裏面電極構造的 薄膜太陽電池。此等薄膜太陽電池具有在薄膜半導體層及 裏面電極層之間，不同材料彼此之間不黏接之構造。具體 本紙張尺度適用中國國家標準（CMS ) A4規格（2I0X 公釐) ' -5 - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) '訂 經濟部中央標準局眞工消費合作社印裝 A7 _ B7 五、發明説明（3 ) 而言，本發明之第一薄膜太陽電池·係在絕緣性透明基板 上依次叠層透明電極層，薄膜半導體層，裏面電極層之薄 膜太陽電池，其特徵爲，裏面電極層係由：比構成薄膜半 導體層之半導體更具有低折射率之第一透明導電性金屬化 合物層，第二透明導電性金靥化合物層及金靥層所構成， 同時，第二透明導電性金靥化合物層含有第一透明導電性 金羼化合物層之構成成份及金屬層構成成份之至少一種者 。因此，第一透明導電性金靥化合物層以金屬氧化物爲佳 ’再者，具體而言，以氧化銦錫（以下簡稱ITO)，氧 化錫（IV)(以下簡稱Ζη02 )，氧化鋅（以下簡稱 Ζ η ◦)之任一種爲佳。又，尤其是薄膜半導體層，在使 用硒化銅銦（以下簡稱C u I n S e2 )系半導體及該等 複合膜之情形，第一透明導電性金靥化合物層以硫化鎘（ 以下簡稱CdS)爲佳。 又，本發明之第二薄膜太陽電池，係在絕緣性透明基 板上依次叠層透明電極層，薄膜半導體層，及裏面電極層 之薄膜太陽電池，其特徵爲，裏面電極層爲含有銀，氧及 透明導電性金靥氧化物構成金屬元素之中間層及銀薄膜之 曼層體。而中間層所含之透明導電性金靥氧化物之構成金 靥元素，以鋅（以下簡稱Ζ η )特佳。 本發明中，第一薄膜太陽電池之製法，可例示在絕緣 性透明基扳上依次叠層透明電極層，薄膜半導體層，在該 叠層之薄膜半導體層上叠層第一透明導電性金颶化合物層 後，將疊層有前述第一透明導電性金屬化合物層之基板， ϋ垠尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（2丨0X2W公；t ) (請先閱讀背面之Vi意事項苒填寫本頁) .装 訂 線 -6 - 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 __B7 _ 五、發明説明（4 ) 從透明導電性金靥化合物側朝向金靥側，移動至反應室內 所形成，由透明導電性金屬化合物及金屬所鄰設之多個電 漿區域中，藉以在薄膜半導體層上叠層由第一透明導電性 金靥化合物層，第二透明導電性金靥化合物層及金屬層所 形成之裏面電極靥之方法。在此，由施加電壓於焊濺靶（ spattering target)上來形成前述多個電漿區域，同時 ，將該多個電漿區域之各一部份互相疊合：或在形成多個 電漿區域時之放電電力密度中，使第二透明導電性金屬化 合物層叠層時之放電電力密度爲金靥層同樣放電電力密度 之10%以下；或在多個電漿區域中第二透明導電性金屬 化合物之電漿區域，藉由金屬放電電力所產生之誘導能量 或寄生放電來形成；或在爲了形成多個電漿區域中之一區 域所用的透明導電性金屬化合物上，使用與第一透明導電 性金屬化合物層相同材料，可獲得再現性良好之該第一薄 膜太陽電池構造。 習知技術是以在此所述之，在第一透明導電性金靥化 合物層上直接疊層銀（以下簡稱A g )或鋁（以下簡稱鋁 )，而在此情形，會與不同種材料接觸，如前述般，造成 黏接強度之降低。 然而在第一薄膜太陽電極，在該第一透明導電性金屬 化合物層上叠層第二透明導電性金屬化合物層及金屬層之 際，藉由透明導電性金屬化合物及金屬所鄰設而產生之多 個電漿區域中’使基板通過，可使第二透明導電性金靥化 合物層之組成，隨著從第一透明導電性金靥化合物層之界 本紙浪尺度適用中國國家標芈（CNS ) A4規格（210χ 297公慶） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ，訂 -7 - 經濟部中央標準局員工消費合作社印梵 A7 B7 五、發明説明（5 ) 面側朝向與金饜層之界面側，而使第二透明導電性金屬化 合物層中所含金羼層構成成份之含有比率連續地增加。因 此，在上述兩界面中，不會如習知技術之不同種材料彼此 間之接觸作用，故可謀求黏接強度之提高。 該第二透明導電性金屬化合物層內中金靥層構成成份 之含有比率之傾斜，係由於鄰設於前述多個電漿區域而產 生，使構成各電漿之活性種於低壓下在反應室內擴散，結 果，兩者互相混合之區域爲存在，而在該區域中，基板爲 移動之故。亦即，在以第二透明導電性金靥化合物及金屬 層爲對象之各電漿區域，由於各成份活性種之存在確率高 ，故在該多個電漿區域內，藉移動形成第一透明導電性金 靥化合物層之上述基板，來形成上述成份之等級（grade )0 又，在形成多個電漿區域時之放電電力密度中，可使 第二透明導電性金饜化合物之放電電力密度成爲金靥放電 電力密度之1 0%以下，或藉由金靥放電電力所致之誘導 能量或寄生放電來形成多個電漿區域中第二透明導電性金 靥化合物之電漿區域時，第二透明導電性金屬化合物層可 儘可能爲薄。亦即，該第二透明導電性金靥化合物層完全 是爲確保第一透明導電性金屬化合物層與金屬層間充分的 黏接強度而設者，故儘可能的薄爲所期望》在此，第二透 明導電性金屬化合物層之放電電力密度，若超過金屬放電 電力密度之1 0 %時，會使第二透明導電性金屬化合物層 中之金饜含有率變低，造成第二透明導電性金靥化合物層 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4规格（210乂297公釐) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 _ 8 - 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 ____B7 五、發明説明（6 ) 與金屬層之間’不同種材料彼此相接觸，由於無法謀求提 高發明目的之黏接強度，故非所期望》 在爲了形成多個電漿區域中之一區域所使用之透明導 電性金靥化合物上，若使用與第一透明導電性金屬化合物 層相同之材料時，第一及第二透明導電性金靥化合物層間 之接觸，會與相同材料彼此間之接觸相近似，故黏接強度 會更爲提高。 在第一透明導電性金靥化合物，由於使用I TO， s η 0 2 ，ZnO，Cds之任一種，故可獲得相對於薄 膜半導體，更尙安定性之作用，又使用Ag或A5等金靥 時，可提高裏面電極之反射率》 其次，說明本發明第二薄膜太陽電池之製法》首先在 絕緣性透明基板上依次疊層透明電極層，薄膜半導體層。 接著，在磁控式之單排焊測（inline spattering)裝置 之反應室內，於透明導電性金屬化合物所產生之極微弱電 漿區域；及A g所致通常之電漿區域中，使疊層前述透明 電極層及薄膜半導體層之基板從透明導電性金屬氧化物之 微弱電漿區域側朝向A g所致通常之電漿區域側移動。在 薄膜半導體層上，依次叠層含有Ag，0，及透明導電性 金靥氧化物之構成金屬元素的中間層，及A g薄膜。如此 ，由叠層於薄膜半導體層上之中間層及Ag薄膜所產生之 叠層體成爲裏面電極層。 習知技術係在此所謂之薄膜半導體層上直接叠層A g 薄膜，而在此情形，如前述會造成黏接強.度之降低。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4現格（21()λ 2()7公1 ) (請先閱讀背面之注•意事項再填寫本頁) -裝_ 線 -9 - 經濟部中央標翠局t貝工消費合作社印策 Α7 Β7 五、發明説明（7) 但是在本發明，由於在薄膜半導體層及A g薄膜之間 ，介在上述中間層，因此中間層與A g薄膜及薄膜半導體 層之各層不會有不同種材料彼此間之接觸作用，故可提高 黏接強度。 在此，爲獲得上述透明導電性金靥氧化物所產生之極 微弱電漿區域，茲例示以下之方法。又作爲透明導電性金 靥氧化物，茲列舉ZnO說明。在此使用ZnO，係因 Ζ η對矽比較安定，即使作爲薄膜太陽電池之裏面電極層 使用，對薄膜半導體層中之擴散的影響不大，而使太陽電 池之特性安定性優異。 在焊測裝置之反應室內，沿著基板之進行方向，例如 配置Ζ η 0靶及Ag靶，在有氬氣（以下簡稱A r )流動 之減壓氛圍中，僅在Ag靶施加放電電壓。於是，Ag靶 部份所產生之電漿，亦在鄰設之Ζ η 0靶部份擴大，由於 此擴大之電漿中的A r原子，使Ζ η 0表面僅極少被焊濺 。其後，叠層至上述薄膜半導體層爲止之基板接近該區域 時，此極少被焊濺之Ζ η原子及0原子，從鄰設之A g靶 與被焊濺之Ag原子混合，使得Ag — 0 - Ζ η之混合物 或三元合金之中間層堆積於薄膜半導體上。 接著，該基板朝向A g靶部份持續移動，故在A g靶 近傍，僅有A g薄膜堆稹於中間層上。如此一來，在薄膜 半導體層上夾著含有Ag，0及Ζ η之中間層，而形成 A g薄膜，於是構成裏面電極層。 由以上的構造可獲得以下之效果。首先在本發明第一 本紙法尺度適用中國國家標準（〇\5)/\4規格（：!!0,<297公费） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本f ) '-口 經濟部中央榡芈局員工消費合作.社印製 A7 B7 五、發明説明（8 ) 薄膜太陽電池，由於第一透明導電性金屬化合物層及金靥 層間之接觸並非不同種材料彼此間之接觸’故可大幅提髙 裏面電極層之黏接強度。再者該黏接強度之提高程度，可 獲得達到充分實用程度之物。而且由薄膜半導體層材料之 不同，可選擇ΙΤ0，Ζη02 ，ΖηΟ等之金靥氧化物 或C d S之任一種用作第一透明導電性金靥化合物層，故 薄膜半導體材料之選擇自由度不減反增。 如上述，首先，第一薄膜太陽電池，其裏面電極層中 第二透明導電性金屬化合物層之組成，隨著從第一透明導 電性金靥化合物層之界面側朝向與金靥層之界面側，可使 含於第二透明導電性金屬化合物層中所含之金靥層構成成 份之含有比率持續地增加》因此，此等在第二透明導電性 金靥化合物層內金靥層構成成份含有比率之傾斜，係鄰設 於多個電漿區域，使構成各電漿之活性種在反應室內於低 壓下擴散，僅使形成第一透明導電性金靥化合物層之上述 基板移動至該兩者互相混合之區域中即可獲得。因此，本 發明之第一薄膜太陽電池，不必使用具有特別複雜機構之 裝置即可製造。再者，可解除薄膜半導體層及裏面電極層 界面之非連績性，結果可提高短路電流密度，並可同時提 高裏面電極之黏接強度及發電特性。 又，在第二薄膜太陽電池，由於薄膜半導體層及中間 層’與A g薄層及中間層之間，並不與各不同種材料接觸 ’故可大幅提高習知技術無法得到之黏接強度，例如非晶 質矽及A g薄膜間之黏接強度》再者，僅黏接強度的提高 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ·4現格（210x297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 -11 - 經濟部中央標準局員工消t合作社印复 A7 B7 五、發明説明（9 ) ，或使薄膜半導體層及裏面電極層之界面非連續性被解除 ，結果從裏面電極層反對側之面所入射之光，與裏面電極 層之界面效率良好的反射，結果亦可獲得薄膜太陽電池之 短路電流密度提髙之效果。此等薄膜太陽電池，在鄰設透 明導電性金屬氧化物材料之靶及A g靶的焊濺裝置中，僅 對A g靶供給放電電力而產生電漿，使由該電漿的影響所 致之極微弱焊濺區域產生於透明導電性金靥氧化物材料之 靶近傍，其中在從透明導電性金靥氧化物側朝向A g側之 方向，移動已疊層至薄膜半導體層之基板，而可以極簡單 之方法形成，因此不需用到特別複雜之機構的裝置，而可 製造出來。 〔實施發明之最佳形態〕 以下，根據具體的實施例，詳細說明本發明之薄膜太 陽電池，首先以第一薄膜太陽電池之實施例說明。 圖1表示第1薄膜太陽電池1之剖面構造例，圖例中 爲在絕緣性透明基板3上依次叠層透明電極層5 ，薄膜半 導體層7及裏面電極層9之薄膜太陽電池1 ，裏面電極層 9成爲第一透明導電性金屬化合物層9 a ，第二透明導電 性金屬化合物層9 b，及金屬層9 c之三層構造，在第二 透明導電性金靥化合物層9 b中，含有第一透明導電性金 饜化合物層9 a之構成成份及金屬層9 c構成成份之至少 一種。在此，第一透明導電性金屬化合物層9 a係使用 ZnO，金羼層9c係使用Ag或A1 ，第二透明導電性 本紙張尺度適用中國國家丨票準（CNS ) Λ4規格（210X297公釐） (請先閎讀背面之注意事項再填寫本頁) 、νβ 12 經濟部中央標準局員工消費合作社印5*4 A7 B7 五、發明説明（10) 金屬化合物層9 b係分別採用以Ζ η 0爲主者。又，在絕 緣性透明基板3上之不純物的阻止層，因應需要可施加圖 所示之氧化矽（以下簡稱S i 02 )之底塗層4。 其後此等構造可由後述之製法獲得，在第二透明導電 性金靥化合物層9 b內，其組成在厚度方向連續地變化。 亦即，在第二透明導電性金靥化合物層9 b中，在第一透 明導電性金屬化合物層9 a側之界面1 1近傍，Ζ nO之 比率高，而在金靥層9 c側之界面1 3近傍，反而構成金 饜層9 c之金靥（在此爲人2或人1 )成份比率高。因此 ，隨著從第一透明導電性金饜化合物餍9 a側朝向金靥層 9 c側，第二透明導電性金靥化合物層9 b之組成，從富 於Ζ η 0連續的變化至富於金屬。 因此，在第二透明導電性金靥化合物層9 b之上下兩 界面，不會如習知般與不同種材料彼此間接觸，其結果可 獲得高黏接強度。又，第二透明導電性金饜化合物層9 b 之膜厚即使爲約2 0A左右之極薄物，也可確認充分黏接 強度之提高。 在圖中，薄膜半導體層7形成爲，p型氫化非晶質碳 化矽（以下簡稱a-S i C : H) 7p ; i型氫化非晶質 矽（以下簡稱a_Si ： Η ) 7 i ; η型氫化微結晶矽（ 以下簡稱//c — Si :H) 7n所成之p— i_n接合。 接著，說明上述圖1薄膜太陽電池之製造例。 (製造例1 ) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（210X297公煃) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 -I . -13 - 304309 A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、 發明説明 ( 11) 1 1 首 先 作 爲 絕 緣 性 透 明 基 板 3 9 係 在 玻 璃 基 板 上 以 1 1 5 0 0 A 之 膜 厚 使 用 塗 層 S 1 0 4 層 者 > 在 此 形 成 透 明 電 I 極 層 5 使 添 加 氟 之 Z η 0 2 以 約 8 0 0 0 A 之 膜 厚 形 成 V | -I 0 此 時 在 Ζ η 0 2 之 表 面 以 降 低 反 射 所 致 之 損 失 爲 巨 的 請 kj 閲 1 1 I t 而 形 成 微 小 凸 凹 〇 讀 背 1 1 其 次 » 在 形 成 該 透 明 電 極 層 5 之 基 板 上 於 電 漿 1 意 I C V D 裝 置 分 別 按 順 序 層 1 5 0 A 膜 厚 之 P 型 a — 事 項 1 I 再 I S i C Η » 4 0 0 0 A 膜 厚 之 i 型 a — S i Η 填 寫 本 5 0 0 A 膜 厚 之 η 型 β C —— S i Η 而 獲 得 薄 膜 半 導 體 頁 N_^ 1 | 層 7 〇 1 I 接 著 > 如 圖 2 所 示 在 磁 控 室 之 單 排 焊 測 裝 置 1 5 之 1 1 I 反 ate 應 室 1 7 內 設 定 ( 基 板 位 置 A ) 各 層 已 叠 層 基 板 3 a 1 訂 1 > 藉 真 空 泵 1 9 使 反 應 室 1 7 排 氣 至 6 X 1 0 —6 托 耳 後 1 » 由 氣 體 系 統 2 1 導 入 A Γ 並 維 持 於 3 X 1 0 -3 托 耳 內 1 1 壓 以 0 8 W / C m 2 之 R F 電 力 密 度 移 動 基 板 3 a 並 1 1 焊 濺 Z η 0 靶 2 3 使 8 0 0 A 之 第 一 透 明 導 電 性 金 屬 化 绞 合 物 層 9 a 叠 層 於 刖 述 薄 膜 半 導 體 層 7 上 ( 基 板 位 置 B ) 1 I 〇 又 Ζ η 〇 靶 2 3 例 示 有 氧 化 鋁 ( 以 下 簡 稱 A 1 2 〇 3 1 | ) 之 形 式 並 添 加 5 % 之 A 1 0 又 Z η 0 靶 2 3 與 基 板 3 a 之 間 隔 成 爲 例 如 約 5 C m 左 右 0 在 此 如 圖 示 在 此 焊 1 1 測 裝 置 1 5 雖 設 有 鄰 設 於 Z η 0 靶 2 3 之 A S 靶 2 5 j 1 而 在 疊 層 該 第 一 透 明 導 電 性 金 屬 氧 化 物 層 9 a 之 際 A S 1 I 靶 2 5 並 不 放 電 〇 1 I 接 著 將 叠 層 第 一 透 明 導 電 性 金 饜 化 合 物 層 9 a 之 基 1 1 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4現格（；21〇X 297公釐） -14 - 經濟部中央標隼局員工消費合作社印^ Μ Β7 -------—--------- 五、發明説明（12) 板3b返回至基板位置A，使Ag靶25在Ο . 8W/ cm2之RF電力密度下放電，而ZnO靶23在 0 . 05W/cm2之FR電力密度下放電。於是如圖3 所示，在Ζ η 0靶2 3上及Ag靶2 5上形成多個電漿區 域Pz ，Pa ，同時在多個電漿區域Pz ，Pa之間，形 成上述多個電漿區域之一部份爲叠合之部份，亦即，形成 二個電漿之活性種爲混合之極微弱電漿區域P z a。 在此等之放電狀態，將疊層前述第一透明導電性金麋 化合物層9 a之基板3 b，從基板位置A移動至基板位置 C，並連續叠層由第二透明導電性金屬化合物層9 b及 A g所形成之金靥層9 c。此時之第二透明導電性金屬化 合物層9 b之膜厚約爲2 0A » 此時，ZnO靶23之放電電力密度，爲Ag靶25 放電電力密度之1 0%以下程度之微弱者，故在Ζ η 0靶 2 3近傍（基板位置D)開始極少的Ζ ηΟ疊層，同時， 隨著基板3 b之移動，存在於電漿區域P z a之Ag活性 種則開始叠層。此時，焊濺中之成膜速度，在放電電力密 度爲1 0%以下時，因此而以個位數乃至數位數之順序降 低。其後，基板3 b持續從電漿區域P z a移動至電漿區 域P a，故有助於堆積之活性種所占有A g之比率逐漸變 多。其後當基板3 b到達丸£靶2 5之近傍（基板位置E )時，在Ag靶2 5被賦予充分的放電電力密度，故幾乎 1 0 0%Ag之金靥層9 c進行疊層。 因此在本實施例中，基板3 b在從大致基板位置D到 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（210X 297公釐） (请先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 15 - 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 ______B7_ 五、發明説明（13) 達基板位置E爲止之間，係叠層第二透明導電性金屬化合 物層9 b，接著在到達基板位置E後，則叠層金靥層9 c ，加上與先前叠層之第一透明導電性金屬化合物層9 a， 而構成三層構造之裏面電極9。 (製造例2 ) 使用A1靶以替代上述製造例1之Ag靶25，以同 樣方法製造薄膜太陽電池。又，在此情形，第二透明導電 性金靥化合物層9 b之膜厚約3 0A。 在此所用之Ag，A 1 ，以作爲裏面電極層9之可獲 得高反射率材料爲佳，在厚度方面，1 〇 〇 0A爲顯現太 陽電池特性之必要厚度。然而，機械強度之維持或積體構 造等連接髙低差之通達範圍（coverage)等*依不同目的 ，可適宜設定至1 Mm左右厚度之範圍。又爲確保反射率 ，乃在第二透明導電性金靥化合物層上叠層么g，爲確保 機械強度，可進而在其上叠層A 1 。 又，參照之圖面完全爲具體說明本發明內容用者，並 非嚴格限定各第二透明導電性金靥化合物層9 b及金屬層 9c所叠層之區域而表示者，再者，電漿區域Pz ，pa ，P z a亦非限定於圖例之位置而表現者。 相對於如此製造之本發明薄膜太陽電池，比較例1係 僅以A g構成裏面電極層而製造者，而比較例2係以 Ζ η 0及A g之二層構造構成裏面電極層而製造者，並檢 査兩者裏面電極層之黏接強度及發電特性。在此，關於裏 本紙張尺度適用中國國家標季（CNS ) A4規格（210X 297公釐) 一 — -16 - (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部中央標準局員工消费合作社印製 A7 _B7_ 五、發明説明（14) 面電極層之黏接強度係以住友3 Μ公司製「Posto id膠帶 」及「Scotch膠帶」之剝下試驗來評價’而發電特性係以 AM1 · 5 — 10 0mW/cm2之光強度中短咯電流密 度來評價。又，上述膠帶之黏接力大小關係’係「Post〇-id膠帶」<「Scotch膠帶j 。 其結果，在比較例1 「Pos to id膠帶」容易剝離’而 在比較例2，用「Scotch膠帶」，裏面電極之大部份則剝 離，而在基板周邊僅有A g殘留。其後觀察此剝離部份’ 可判明有Ζ η 0殘留，而在A g/Z η 0之界面被剝離。 一方面，在本發明之裏面電極層，在製造例1及製造例2 中，「Postoid膠帶」及「Scotch膠帶」之任一則完全不 剝離，再者，以較「Scotch膠帶j黏接力更大之捆包用膠 帶進行剝下試驗時，裏面電極層並不產生剝離*反而造成 玻璃基板破裂之結果。 如上述，依本發明，在薄膜太陽電池中，裏面電極材 料係使用Ag或A 1 ，且無須燒結等之特別熱處班，可大 幅提高裏面電極層之黏接強度。 其次關於發電特性，比較例1及比較例2均爲1 7 mA/cm2之短路電流密度，相對於此，本發明製造例 1及製造例2均爲1 8mA/cm2 ，可判明在裏面電極 層之反射率亦提高。其原因爲，在各比較例中，黏接強度 低的界面由於黏接強度低，故微觀觀之成爲不連續之面， 藉此可推側不進行有效率的反射成爲要因之一。 又，除上述例以外，本發明之絕緣性透明基板3，在 本紙張^度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐_) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 、-° _ 17 - A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印狀 五 >發明説明 ( 1E 丨） 1 近 年 亦 可 利 用 受 人 m 巨 之 Ρ E T 或 聚 醯 亞 胺 等 耐 熱 性 透 明 1 1 樹 脂 薄 膜 0 使 用 此 等 透 明 樹 脂 薄 膜 時 $ 可 使 太 陽 電 池 撓 性 | 化 〇 Ί I 再 者 作 爲 透 明 電 極 層 5 » 除 S η 0 2 以 外 亦 可 使 用 請 先 閲 1 1 I Z η 0 I T 0 等 而 如 上 述 在 表 面 設 置 凸 凹 之 形 狀 9 讀 背 1 1 並 在 薄 膜 半 導 體 層 7 內 部 ♦ 使 長 波 長 之 光 爲 封 閉 構 造 爲 佳 1 〇 又 作 爲 第 一 透 明 導 電 性 金 靥 化 合 物 層 9 a 除 Ζ η 0 以 事 項 真 1 外 可 使 用 I T 0 S η 0 2 等 爲 得 到 更 高黏 接 強 度 可 填 寫 J 本 在 裏 面 電 極 層 9 內 > 使 相 同 材 料 彼 此 接觸 爲 所 望 亦 即 使 頁 '-^ 1 I 第 一 透 明 導 電 性金 靥 化 合 物 層 9 a 及 第 二 透 明 導 電 性 金 靥 1 I 化 合 物 層 9 b 由 相 同 材 料 構 成 爲 所 望 1 1 | 作 爲 薄 膜 半 導 體 層 7 > 除 了 具 有 上 述 實 施 例 1 所 記 載 1 訂 | 之 非 晶 質 矽 系 半 導 體 所 產 生 之 一 個 Ρ — i — η 接 合 以 外 9 1 亦 可 使 用 使 其 多 個 叠 層 之 彙 接 型 或 其 他 薄 膜 多 結 晶 矽 1 1 C U I η S e 2系半導體 及該等之複合膜 其後在薄膜 1 1 半 導 體 層 7 上 使 用 上 述 C U I η S e 2 時 在 薄 膜 半 導 iUtl 體 kM j 層 3 及 第 1 第 2 之 透 明 導 電 性 金 靥 化 合 物 層 9 a 9 b 1 I 1 使 用 C d S 爲 所 望 〇 I 又 » 裏 面 電 極 層 9 之 形 成 方 法 除 了 上 述 實 施 例 以 外 | 以 下 之 方 法 亦 爲 可 能 0 以 下 以 Ζ η 0 A S 用 於 靶 之 場 合 1 • 1-1 加 以 說 明 〇 亦 即 在 圖 3 中 在 基 板 位 置 A 投 入 叠 層 至 薄 膜 1 半 導 體 層 7 爲 止 之 基 板 3 a 以 替 代 基 板 3 b 至 基 板 位 置 1 1 D 近 傍 爲 止 可 供 給 通 常 之 放 電 電 力 密 度 於 Z η 0 靶 2 3 > 1 1 在 基 板 位 置 D 刖 後 » 供 給 放 電 電 力 於 A S 靶 2 5 而 形 成 電 1 1 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS〉A4規格（210X297公釐） 一 18 - 經濟部中央標準局負工消費合作社印製 304309 : 五、發明説明（16) 漿區域P a ，同時，使Z nO靶2 3之放電電力密度降至 Ag靶2 5之放電電力密度之1 0%以下，又，中斷放電 ®力的供給並利用來自A g靶2 5之誘導能量或寄生放電 以形成電漿區域P z ，P z a。此時，第一透明導電性金 靥化合物層9a會堆積（基板3a成爲3b)。其後，使 基板3 b持續移動，並在大約基板位置D〜基板位置E間 ’使第二透明導電性金屬化合物層9 b，其後由基板位置 E先叠層A g金靥層9 C亦可。此方法係如上述實施例之 說明，在第一透明導電性金靥化合物層9 a之稹層後，不 會使基板3 b —旦朝反方向移動，而是使基板3 b連續地 移動，並ft層第一及第二透明導電性金屬化合物層9 a， 9 b及金靥層9 c者。但是在叠層之薄膜半導體層7上， 在叠層第一透明導電性金屬化合物層9 a後，將基板3 b 從ZnO靶23側朝向Ag靶25側移動至反應室17內 所形成之多個電漿區域Pz ，Pza ，Pa中，藉以在薄 膜半導體層7上疊層裏面電極層9，則無改變。 又，在焊測裝置1 5內設置第一透明導電性金靥化合 物層9 a用，第二透明導電性金靥化合物層9 b用及金靥 層9 c用的三個靶來使用亦可，再者，在使用圖3說明之 先前實施例中，Ζ η 0靶2 3上之電漿區域P z之形成能 量，亦可藉由A g靶2 5放電電力之誘導能量或寄生放電 供給。 再者，以其他成膜裝置叠層第一透明導電性金靥化合 物層9 a於薄膜半導體層7後，使用圖2，3所示之焊測 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS > A4規格（210X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) --t 19 - 經濟部中央橾準局員工消費合作社印«. 304309 五、發明説明（17) 裝置1 5叠層第二透明導電性金靥化合物層9 b及金靥層 9 c亦可。但是在此場合，若擔心第一透明導電性金靥化 合物層9 a及第二透明導電性金靥化合物層9 b間之吸著 不純物，則可在第二透明導電性金靥化合物層9 b形成前 ，進行焊測裝置1 5內之A r撞擊處理，以除去表面之吸 著不純物。 其次說明第二薄膜太陽電極。圖4表示第二薄膜太陽 電池2 7之剖面構造例。該第二薄膜太陽電極2 7，如圖 所示，在絕緣性透明基板3上依次叠靥透明電極層5，薄 膜半導體層7，及裏面電極層9，成爲裏面電極層9爲中 間層9 d及Ag薄膜9 e之叠層構造。亦即，裏面電極層 9設置於從透明電極層5之側依P_ i - η之順序疊層之 薄膜半導體層7上，含有Ag，0，Ζη之膜厚度最好是 由2 0Α以下之中間層9 d，及設於中間層9 d上之Ag 薄膜9 e所形成。此等構造中，在中間層9 d之上下兩界 面，並不會如習知般與不同種材料彼此相接觸，其結果可 得到高黏接強度》又，中間層9 d之膜厚度，即使如前述 般爲約2 0A左右之極薄物，亦可確認黏接強度之充分提 高，然而若反而比此還厚，因黑色化使得中間層9 d之透 過率降低，到達A g薄膜9 e之光量減少，結果，由於會 損害A g薄膜9 e之有效反射作用，故在2 0A以下爲所 望。 又，在絕緣性透明基板3上，作爲不純物之阻止層， 可因應需要施加Ζ η 02之底塗層4較佳。 本紙張尺度適用中國國家標窣（CNS ) Α4规格（2丨Ο X 297公釐） ---------^------ΐτ---------^ . I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -20 - 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 mm 五、發明説明（） 18 因此，此等構造可由以下之製法獲得。圖5表示爲獲 得第二薄膜太陽電池2 7之磁控式單排焊測裝置之構造例 。本裝置至少具有可設定Ζ η 0及A g靶之構造，在此投 入叠層薄膜半導體層·7，透明電極層5之基板3 a於絕緣 性透明基板3上，可得到第二薄膜太陽電池。 又’ Ζ η 0靶方面，可例示以a 1 2〇3之形式添加5 %之八1者。以下，詳細說明之^ 在磁控式單排焊測裝置1 5之反應室1 7內，設定（ 基板位置F )各層之已叠層基板3 a ，以真空泵1 9使反 應室1 7排氣後，由氣體系統2 1導入A r氣體而維持於 一定的內壓。僅對A g靶2 5供給F R電力而產生放電。 藉由放電，在Ag靶2 5上，幾乎由Ag所形成之電漿區 域Pa ，從Ag靶25直到ZnO靶23上，分別形成混 合有Ag，0，Zn之極微弱電漿區域P z a。又圖雖有 表示對Ζ η 0靶2 3亦可供給F R電源，然而本圖係爲單 排焊測裝置1 5之構造圖而用者。本發明中，係使對 ZnO靶之FR電源爲〇 f f ，而只對Ag，25供給 F R電力。 從Ζ nO靶2 3側至通過Ag靶2 5之部位（基板位 置G)爲止，移動上述基板3 a至此等狀態之電漿P a ， P z a所產生之中，而可得到第二薄膜太陽電池2 7。亦 即，主要在Ζ η ◦之靶2 3上堆積中間層9 d，而主要在 Ag靶25上堆積Ag薄膜9e。此時爲控制中間層9d 之膜厚於2 0A以下，可設定投入Ag靶2 5之FR電力 本紙浪尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) Γ -21 經濟部中央樣準局！貝工消費合作社印$. A7 B7 五、發明説明（） 19 密度及基板之移動速度於最適值。 其次，使用圖4，圖5詳細說明具體的製造例。 (製造例3 ) 首先絕緣性透明基板3係使用以5 Ο 0A之膜厚塗層 S i 02層4於玻璃基板上者，在此將添加氟之S n02 以約8 Ο Ο 0A之膜厚形成，而形成透明電極層5。此時 在Ζ η 〇2表面，以降低反射所致之損失爲目的，而形成 微小凸凹。又，透明電極層5，除了 Sn02以外，亦可 使用ZnO，ITO等。 其次，在形成該透明電極層5之基板上，於電漿 CVD裝置，分別依次疊層150Α膜厚之Ρ型a— SiC:H7p，4000A膜厚之 i 型 a — Si : H7i ，及 500A 膜厚之 11型#<: — Si :H7n，而 得到薄膜半導體層7 » 接著，在圖5所示磁控式單排焊測裝置1 5之反應室 1 7內設定該已疊層基板3 a (基板位置F )，使反應室 17藉真空泵19排氣至6X10 _β托耳後，由氣體系統 導入A r氣體並維持內壓於3 X 1 0_3托耳，以0 . 8W /cm2之RF電力密度焊濺Ag靶2 5。在此狀態下使 基板3 a從基板位置F移動至基板位置G，通過前述2個 電漿區域P z a ，P a中，堆積中間層9 d及Ag薄膜 9 e成爲裏面電極層9。此時，中間層9 d及Ag薄膜 9e之膜厚各爲20A，5000A。在此，Ag薄膜 本紙張尺度逋用中國國家橾準（CNS ) A4規格（2丨OX297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 级 -22 - 經濟部中央標準局負工消費合作社印裝 A7 B7 __五、發明説明（） 20 9 e方面，爲顯示太陽電池之特性，必要之厚度爲 1 Ο Ο OA，然而，機械強度之維持或積體構造等連接髙 低差部份之通達範圍等，可因應各種目的，適當的設定至 1 Mm左右厚度爲止的範圍。又，參照之圖面完全爲具體 說明本發明內容者，實際上2個電漿區域P z ，P z a係 如圖中點線所表示，幾乎是以連績狀態呈現。因此，圖中 P z ，P z a之顯示區域，嚴格而言並非各別限定中間層 9 (1及Ag薄膜9 e所叠層之區域而表示者，再者，電漿 區域P z a ，P a亦非限定於圖例之位置而表示者。 如此，關於本發明所製造之薄膜太陽電池；及比較例 3之僅以Ag構成裏面電極層者（與比較例1相同構造） ，檢査其裏面竜極層之黏接強度及發電特性。在此，裏面 電極層之黏接強度係採用住友3M公司製之「Postoid膠 帶」及「Scotch膠帶j之剝下試驗來評價，而發電特性是 以AM1.5—100mW/cm2光強度中之短路電流 密度來評價。又，上述膠帶黏接力之大小關係爲「Post〇-id膠帶」<「Scotch膠帶」。 其結果，第二薄膜太陽電池之裏面電極層（製造例3 )「Postoid膠帶」及「Scotch膠帶」均完全不剝離，再 者，以較「Scotch膠帶」黏接力更大的捆包用膠帶進行剝 下試驗時，裏面電極層之剝離並不會產生，反而造成玻璃 基板破裂之結果。一方面在比較例3，「Postoid膠帶」 較容易剝離。 如上述，在第二薄膜太陽電池中，裏面電極材料是使 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） L-------「--裝------訂---;----線|< - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明（） 21 用A g，故可大幅提高裏面電極層之黏接強度。 其次關於發電特性，比較例3之短路電流密度爲1 7 mA/cm2 ，相對於此，第二薄膜太陽電池與第一薄膜 太陽電池大致相同爲18mA/cm2 ，因此可判明裏面 電極層之反射率亦會提高。此原因係由於比較例中黏接強 度低的界面，微觀之呈不連繽面，因此推測無法有效率地 進行反射，爲要因之一。相對於此，由於第二薄膜太陽電 池黏接強度提高，故薄膜半導體層7及中間層9 d之間， 與中間層9 d及Ag薄膜9 e之間，各於微觀觀之，則呈 現連續且均勻之黏接界面。 再者，本發明除了前述之薄膜太陽電池以外，亦可轉 用於各種用途。例如鏡子方面，在玻璃板上形成A g薄膜 之情形，可獲得其黏接強度及反射率優異之物。 〔產業上之利用可能性〕 本發明之薄膜太陽電池，可將習知因與薄膜半導體層 之黏接強度弱，故工業上難以利用之銀，以高黏接強度而 使用於裏面電極層，故可將通過薄膜半導體層之入射光， 在裏面電極層及薄膜半導體層之境界有效率的反射以獲得 高输出。因此，以低價且高输出，進而以可靠度優異之替 代能源，具有極廣泛之利用範圍。又，亦可轉用於鏡，薄 膜太陽電池以外之用途，故其泛用性廣。 圖式之簡單說明 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 裝； 訂 ^ 線-J— (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -24 - 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 ^〇43n^ ___b7_五、發明説明（99)L· u 圖1爲本發明第1薄膜太陽電池之構造斷面圖。 圖2及圖3爲本發明第1薄膜太陽電池製造例1之圖 〇 圖4爲本發明第2薄膜太陽電池構造之斷面圖。 圖5爲本發明第2薄膜太陽電池製造例3之圖》 符號說明 1 第1薄膜太陽電池 3 絕緣性透明基板 3 a ，3 b 基板 4 氧化矽底塗層 5 透明電極層 7 薄膜半導體層 7 η η型氫化微結晶碳化矽（η型mc — S i : Η )層 7 i i型氫化非晶質碳化矽（i型a — Si :H) 層 7 p p型氫化非晶質碳化矽（p型a — S i C : Η )層 9 裏面電極層 9 a 第1透明導電性金屬化合物層 9b 第2透明導電性金屬化合物層 9 c 金屬層 9 d 中間層 本紙張尺度適用中囷國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） ---------裝」-----訂----Μ---線Ή (請先閏讀背面之注意事項再填寫本頁) -25 - 經濟部中央標準局員工消費合作杜印策 A7 B7五、發明説明（） 23 9 e A g薄膜 11 第2透明導電性金靥化合物層9b中第1透明 導電性金靥化合物層9 a側之界面 13 第2透明導電性金靥化合物層9 b中金屬層 9 c側之界面 15 磁控室之單排焊測裝置 1 7 反應室 19 真空泵 2 1 氣體系統 2 3 Ζ η ◦靶 2 5 A g 靶 2 7 第2薄膜太陽電池 Pza，Pz，Pa 電槳領域。 ---------¾------?τ--^----麥 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -26 *

Claims (1)

1. 經濟部中央標準局員工消f合作社印装 Λ8 B8 C8 D8六、申請專利範圍 1 . 一種薄膜太陽電池，其爲在絕緣性透明基板上依 次叠層透明電極層，薄膜半導體層，裏面電極層之薄膜太 陽電池，其特徵爲，裏面電極層係由：比構成薄膜半導體 層之半導體更具有低折射率之第一透明導電性金屬化合物 層，第二透明導電性金靥化合物及金靥層所構成，同時， 第二透明導電性金靥化合物層含有第一透明導電性金靥化 合物層之構成成份及金屬層構成成份之至少一種者。 2 .如申請專利範圍第1項之薄膜太陽電池，其中第 —透明導電性金屬化合物層爲金饜氧化物。 3 .如申請專利範圍第2項之薄膜太陽電池，其中金 靥氧化物爲氧化銦錫，氧化錫，氧化鋅之任一種。 4 .如申請專利範圍第1項之薄膜太陽電池，其中第 一透明導電性金屬化合物層爲硫化鎘。 5 . —種薄膜太陽電池，其爲在絕緣性透明基板上依 次叠層透明電極層，薄膜半導體層*裏面電極層之薄膜太 陽電池，其特徵爲，裏面電極層含有銀，氧及透明導電性 金屬氧化物構成金靥元素之中間層及銀薄膜之叠層體。 6 .如申請專利範圍第5項之薄膜太陽電池，其中透 明導電性金靥氧化物之構成金靥元素爲鋅。 I 裝 訂. . 線7 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度通用t國國家標準（CNS ) A4規格（21〇Χ29：7公釐） 27