TWI430457B - 薄膜太陽能電池之前驅物預鍍層的製造方法 - Google Patents

薄膜太陽能電池之前驅物預鍍層的製造方法 Download PDF

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薄膜太陽能電池之前驅物預鍍層的製造方法
本發明係關於一種薄膜太陽能電池之前驅物預鍍層的製造方法，特別是關於一種薄膜太陽能電池Cu-III-VI類半導體化合物之前驅物預鍍層堆疊結構的製造方法。
已達到或接近量產階段的半導體薄膜太陽電池材料主要有非晶矽、碲化鎘(CdTe)及銅銦鎵硒Cu(In,Ga)Se2 (簡稱CIGS)等三種，其中非晶矽是最先製成太陽電池模組量產者；而CdTe及CIGS太陽能電池小面積元件之能源轉換效率已分別達到16.5%與20.3%以上，兩者均已有大面積模組之產品問世。
就銅銦鎵硒(CIGS)薄膜太陽能電池而言，CIGS薄膜可以選擇藉由各種不同原理的製程來進行製備，其中CIGS薄膜製程目前主要有共蒸鍍(co-evaporation)與硒化兩種，其中共蒸鍍可得到鎵(Ga)元素分佈具濃度梯度變化的CIGS薄膜，也就是說在薄膜內之材料有一V型分佈的能隙，可在p-n接面內在電場外的中性區內產生電場，以減少載子復合(carrier recombination)的機會，進而提升薄膜太陽能電池的光電效率。再者，由於共蒸鍍之薄膜成長速率慢而且有較好的材料性質，因此也有利於製作較高效率的太陽電池，但成長速率慢也導致其製程產出量低而使其成本相對較高。
另一方面，硒化製程可以概分為兩個階段，亦即先進行鍍製前驅物(precursor)預鍍層，接著再進行加熱反應處理，如此即可得到CIGS薄膜，其中上述前驅物可以是組成之各金屬元素，將各金屬元素分層鍍製，並使各層厚度依所需組成適當調配。在硒化期間，可將多層前驅物預鍍層結構置入硒蒸氣或硒化氫(H2 Se)氣體中，並以慢速升溫進行長時間(例如500℃，30分鐘)加熱，此法可得到材料品質優良的CIGS薄膜。另一硒化做法則是可以在多層前驅物預鍍層結構上進一步加鍍一硒元素層使其成為多層前驅物預鍍層結構的一部分，此結構則可實現快速升溫(>10℃/sec)，因而有利於在短時間(例如500℃，1分鐘)內完成反應。上述形成前驅物預鍍層的方法可選自各種適合大面積生產及低成本之現有製程(如：濺鍍sputtering、墨印ink printing、電鍍electroplating等)來進行鍍製，因此其製程極具量產成本優勢。
舉例來說，中華民國公開第201027781號發明專利申請案揭示一種IB－IIIA－VIA2 化合物半導體薄膜之製造方法與製造裝置，其中包括：提供一基板，其上以濺鍍方式形成有一前驅物薄膜，其中該前驅物薄膜包括IB族元素與IIIA族元素；對該基板及其上之該前驅物薄膜施行一回火程序，以於該基板上形成一IB-IIIA合金薄膜；以及施行一表面處理程序，通入離子化VIA族元素與該IB-IIIA合金薄膜反應，以形成一IB-IIIA-VIA2 化合物半導體薄膜。
再者，中華民國公開第201032346號發明專利申請案揭示一種薄膜太陽能電池及其製作方法，其中包括：提供一基板，以濺鍍方式將背電極層形成在基板上；形成前驅物鋁、銅、銦與硒等層於背電極層上；以快速熱製程使前驅物鋁、銅、銦與硒各自相互擴散，因此形成一具有銅銦鋁硒(CIAS)化合物結構之光吸收層，其中在光吸收層之上半部之銦/鋁比例大於其下半部之銦/鋁比例。以硫化製程方式進一步在光吸收層上形成一具有銅銦鋁硒硫(CIASS)化合物結構之表面層。以濺鍍方式將一前電極層形成在表面層上。
然而，上述各種現有硒化製程以各元素前驅物預鍍層進行快速硒化(rapid thermal selenization)的缺點在於最終不容易得到材料性質良好的CIGS薄膜，其影響量產良率的關鍵條件則是CIGS薄膜組成的均勻性以及晶粒結構。事實上，從CIGS材料基本特性來看，若薄膜內存在晶粒間的孔洞以及組成元素飄移到產生易導電的Cu2-x Se二次相等缺陷時，則這些缺陷對材質將造成不良的負面影響。造成這些缺陷的關鍵因素往往與前驅物預鍍層的製程有關，若無法得到良好的前驅物預鍍層的品質(如薄膜組成的均勻性等)，則將產生上述缺陷；另一方面，為了有效減少上述缺陷，也會限制前驅物預鍍層之面積無法進一步增大，因而造成生產大面積CIGS薄膜太陽能電池基板之技術瓶頸。
故，有必要提供一種薄膜太陽能電池之前驅物預鍍層的製造方法，以解決習用技術所存在的問題。
本發明之主要目的在於提供一種薄膜太陽能電池之前驅物預鍍層的製造方法，其係利用二元硒化物做為前驅物預鍍層，其氣化點的材料性質不但適用於連續共蒸鍍製程，而且其熔點的材料性質也能確保在快速硒化(rapid thermal selenization)製程中以液態反應方式獲得良好的IB-IIIA-VIA類半導體化合物(如CIGS)的薄膜材料性質，因而有利於加速製程並提高薄膜品質(均勻性)、良率與產量。
本發明之次要目的在於提供一種薄膜太陽能電池之前驅物預鍍層的製造方法，其係適合搭配使用線性蒸鍍源設備來連續共蒸鍍形成IB-IIIA-VIA類半導體化合物之前驅物預鍍層，因此有利於應用在大面積(large area)及高產出(high throughput)的硬式基板之連續生產線(in-line)或可撓式基板之連續捲材式生產線(roll-to-roll)，進而能提高產品的取材多樣性及其工業量產的可能性。
為達上述之目的，本發明提供一種薄膜太陽能電池之前驅物預鍍層的製造方法，其包含步驟：(A)、提供第一種二元硒化物之粉末；(B)、利用一承載氣體將該粉末導入到一第一線性蒸鍍源設備之一加熱腔室中；(C)、利用該加熱腔室加熱該粉末，以得到一蒸氣；(D)、經由該第一線性蒸鍍源設備之一線性蒸鍍槽口將該蒸氣連續性的塗佈至一基板之表面，以形成一第一前驅物預鍍層；(E)、提供一第二種二元硒化物之粉末並另通過一第二線性蒸鍍源設備進行步驟(B)至(D)，以形成一第二前驅物預鍍層堆疊於該第一前驅物預鍍層上；(F)、提供一第三種二元硒化物之粉末並另通過一第三線性蒸鍍源設備進行步驟(B)至(D)，以形成一第三前驅物預鍍層堆疊於該第二前驅物預鍍層上；以及，(G)、提供第VIA族元素之粉末並另通過一第四線性蒸鍍源設備進行步驟(B)至(D)，以形成一第四前驅物預鍍層堆疊於該第三前驅物預鍍層上。
在本發明之一實施例中，該第一種二元硒化物選自第IB族元素之二元硒化物，例如為硒化銅(CuSe)。
在本發明之一實施例中，該第二種二元硒化物選自第IIIA族元素之二元硒化物，例如為硒化銦(InSe)。
在本發明之一實施例中，該第三種二元硒化物選自第IIIA族元素之二元硒化物，例如為硒化鎵(GaSe)或硒化鋁(AlSe)。
在本發明之一實施例中，該第VIA族元素較佳為硒(Se)或硫(S)之至少一種。
在本發明之一實施例中，在該第一種、第二種、第三種二元硒化物之粉末或該第VIA族元素之粉末中另摻入銻(Sb)元素之粉末可促進晶粒之粗化及緻密。
在本發明之一實施例中，在步驟(C)中，該加熱腔室加熱該粉末之溫度介於800 ℃至1000 ℃之間。
在本發明之一實施例中，該承載氣體選自氮氣(N2 )。
在本發明之一實施例中，該基板選自硬式基板(例如玻璃基板)或可撓式基板(例如不鏽鋼板、鋁板、鉬板或高分子聚合物塑性板)。
在本發明之一實施例中，在步驟(G)之後另包含：(H)、對該第一至第四前驅物預鍍層進行快速硒化處理，以利用液態反應方式形成一種IB-IIIA-VIA半導體化合物之最終成膜結構。
在本發明之一實施例中，該快速硒化處理之升溫速度係設定為10 ℃/秒，及其升溫至500 ℃以上處理至少1分鐘。
再者，本發明提供另一種薄膜太陽能電池之前驅物預鍍層的製造方法，其包含步驟：(a)、提供第一種二元硒化物之粉末；(b)、利用一承載氣體將該粉末導入到一第一線性蒸鍍源設備之一加熱腔室中；(c)、利用該加熱腔室加熱該粉末，以得到一蒸氣；(d)、經由該第一線性蒸鍍源設備之一線性蒸鍍槽口將該蒸氣連續性的塗佈至一基板之表面，以形成一第一前驅物預鍍層；(e)、提供一第二種二元硒化物之粉末並另通過一第二線性蒸鍍源設備進行步驟(b)至(d)，以形成一第二前驅物預鍍層堆疊於該第一前驅物預鍍層上；以及，(f)、提供第VIA族元素之粉末並另通過一第三線性蒸鍍源設備進行步驟(b)至(d)，以形成一第三前驅物預鍍層堆疊於該第二前驅物預鍍層上。
在本發明之一實施例中，該第一種二元硒化物選自第IB族元素之二元硒化物，例如為硒化銅(CuSe)。
在本發明之一實施例中，該第二種二元硒化物選自第IIIA族元素之二元硒化物，例如為硒化銦(InSe)。
在本發明之一實施例中，該第VIA族元素較佳為硒(Se)或硫(S)之至少一種。
在本發明之一實施例中，在該第一種、第二種或第三種二元硒化物之粉末中另摻入銻(Sb)元素之粉末。
為了讓本發明之上述及其他目的、特徵、優點能更明顯易懂，下文將特舉本發明較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。
請參照第1圖所示，本發明第一實施例之薄膜太陽能電池之前驅物預鍍層的製造方法主要包含下列步驟：(A)、提供第一種二元硒化物之粉末51；(B)、利用一承載氣體50將該粉末52導入到一第一線性蒸鍍源設備10之一加熱腔室12中；(C)、利用該加熱腔室12加熱該粉末51，以得到一蒸氣；(D)、經由該第一線性蒸鍍源設備10之一線性蒸鍍槽口13將該蒸氣連續性的塗佈至一基板60之表面，以形成一第一前驅物預鍍層61；(E)、提供一第二種二元硒化物之粉末52並另通過一第二線性蒸鍍源設備20進行步驟(B)至(D)，以形成一第二前驅物預鍍層62堆疊於該第一前驅物預鍍層61上；(F)、提供一第三種二元硒化物之粉末53並另通過一第三線性蒸鍍源設備30進行步驟(B)至(D)，以形成一第三前驅物預鍍層63堆疊於該第二前驅物預鍍層62上；以及，(G)、提供第VIA族元素之粉末54並另通過一第四線性蒸鍍源設備40進行步驟(B)至(D)，以形成一第四前驅物預鍍層64堆疊於該第三前驅物預鍍層63上。本發明將於下文搭配附圖逐一詳細說明各步驟。
首先，請參照第1及2圖所示，本發明第一實施例之薄膜太陽能電池之前驅物預鍍層的製造方法的步驟(A)係：提供第一種二元硒化物之粉末51。在本步驟中，若本發明欲製作之薄膜太陽能電池屬於IB-IIIA-VIA類半導體化合物，則該第一種二元硒化物較佳選自第IB族元素之二元硒化物，例如為硒化銅(CuSe)，但並不限於此。該二元硒化物之粉末51係經由該第一線性蒸鍍源設備10外部之一粉末供應管16輸入至該第一線性蒸鍍源設備10內部。必要時，在該第一種二元硒化物之粉末51中可另摻入銻(Sb)元素之粉末，以利增加後續形成薄膜時之平坦度及晶粒粗化。
接著，請參照第1及2圖所示，本發明第一實施例之薄膜太陽能電池之前驅物預鍍層的製造方法的步驟(B)係：利用一承載氣體50將該粉末52導入到該第一線性蒸鍍源設備10之一加熱腔室12中。在本步驟中，該承載氣體50較佳選自氮氣(N2 )或其他具反應惰性之氣體。該第一線性蒸鍍源設備10包含一外殼11、該加熱腔室12、一線性蒸鍍槽口13、一擋板14、一加熱槽口15、該粉末供應管16及一氣體供應管17，其中該外殼11係呈長圓柱狀之中空殼體，該加熱腔室12容置於該外殼11內，該線性蒸鍍槽口13開設於該外殼11之底部，該擋板14位於該線性蒸鍍槽口13之下游端，該加熱槽口15開設於該加熱腔室12之頂部，該粉末供應管16及氣體供應管17相互連通並位於該外殼11之外部。該粉末供應管16用以輸入該第一種二元硒化物之粉末51，而該氣體供應管17用以輸入該承載氣體50，其中該粉末51與承載氣體50相混合之後，被導入該加熱腔室12內。
接著，請參照第1及2圖所示，本發明第一實施例之薄膜太陽能電池之前驅物預鍍層的製造方法的步驟(C)係：利用該加熱腔室12加熱該粉末51，以得到一蒸氣。在本步驟中，該加熱腔室12加熱該粉末51之溫度較佳介於800 ℃至1000 ℃之間，其係根據使用之第一種二元硒化物之氣化點來加熱至800 ℃至1000 ℃之間，以產生該第一種二元硒化物之蒸氣。
接著，請參照第1及2圖所示，本發明第一實施例之薄膜太陽能電池之前驅物預鍍層的製造方法的步驟(D)係：經由該第一線性蒸鍍源設備10之線性蒸鍍槽口13將該蒸氣連續性的塗佈至一基板60之表面，以形成一第一前驅物預鍍層61。在本步驟中，該粉末51受該加熱腔室12加熱產生該蒸氣之後，該蒸氣隨即依序通過該加熱槽口15、該外殼11及加熱腔室12之間的通道(未標示)與該線性蒸鍍槽口13，而到達該基板60之表面。此時，由於該基板60之表面具有相對較低的溫度，因此該蒸氣將蒸鍍在該基板60之表面，而形成該第一種二元硒化物之第一前驅物預鍍層61。在蒸鍍期間，該擋板14可限制及集中該蒸氣之蒸鍍區域，使其可達到大面積線性連續蒸鍍之目的。
再者，在本步驟中，該基板60依產品需求係可選自硬式基板或可撓式基板，其中該硬式基板例如可選自玻璃基板、矽基板或藍寶石基板等，而該可撓式基板例如可選自不鏽鋼板、鋁板、鉬板或其他金屬板或合金板，甚至為高分子聚合物塑性板。若該基板60選自硬式基板，則該基板60可由一連續生產線(in-line)來供應，例如使用滾輪輸送帶；若該基板60選自可撓式基板，則該基板60可由一連續捲材式生產線(roll-to-roll)來供應，以便提高產品的取材多樣性及其工業量產的可能性。
接著，請參照第1圖所示，本發明第一實施例之薄膜太陽能電池之前驅物預鍍層的製造方法的步驟(E)係：提供一第二種二元硒化物之粉末52並另通過該第二線性蒸鍍源設備20進行步驟(B)至(D)，以形成一第二前驅物預鍍層62堆疊於該第一前驅物預鍍層61上。在本步驟中，該第二線性蒸鍍源設備20之構造及功能相似於該第一線性蒸鍍源設備10，該第二線性蒸鍍源設備20同樣包含一外殼21、該加熱腔室22、一線性蒸鍍槽口23、一擋板24及一加熱槽口25，且該外殼21外部同樣具有一粉末供應管及一氣體供應管(未繪示)，以供輸入該第二種二元硒化物之粉末52及一承載氣體50之混合物。
在本步驟中，若本發明欲製作之薄膜太陽能電池屬於IB-IIIA-VIA類半導體化合物，則該第二種二元硒化物較佳係選自第IIIA族元素之二元硒化物，例如為硒化銦(InSe)，但並不限於此。該第二種二元硒化物之粉末52同樣受該第二線性蒸鍍源設備20之加熱腔室22加熱而產生蒸氣，並由該線性蒸鍍槽口23蒸鍍於該第一前驅物預鍍層61上，而形成該第二種二元硒化物之第二前驅物預鍍層62。在蒸鍍期間，該擋板24可限制及集中該蒸氣之蒸鍍區域，使其可達到大面積線性連續蒸鍍之目的。必要時，在該第二種二元硒化物之粉末52中可另摻入銻(Sb)元素之粉末，以利增加後續形成該第二前驅物預鍍層62時之平坦度並有利於晶粒粗化。
接著，請參照第1圖所示，本發明第一實施例之薄膜太陽能電池之前驅物預鍍層的製造方法的步驟(F)係：提供一第三種二元硒化物之粉末53並另通過一第三線性蒸鍍源設備30進行步驟(B)至(D)，以形成一第三前驅物預鍍層63堆疊於該第二前驅物預鍍層62上。在本步驟中，該第三線性蒸鍍源設備30之構造及功能相似於該第一及第二線性蒸鍍源設備10、20，該第三線性蒸鍍源設備30同樣包含一外殼31、該加熱腔室32、一線性蒸鍍槽口33、一擋板34及一加熱槽口35，且該外殼31外部同樣具有一粉末供應管及一氣體供應管(未繪示)，以供輸入該第三種二元硒化物之粉末53及一承載氣體50之混合物。
在本步驟中，若本發明欲製作之薄膜太陽能電池屬於IB-IIIA-VIA類半導體化合物，則該第三種二元硒化物較佳係選自第IIIA族元素之二元硒化物，該第IIIA族元素優選為鎵(Ga)或鋁(Al)，例如為硒化鎵(GaSe)或硒化鋁(AlSe)，但並不限於此。該第三種二元硒化物之粉末53同樣受該第三線性蒸鍍源設備30之加熱腔室32加熱而產生蒸氣，並由該線性蒸鍍槽口33蒸鍍於該第二前驅物預鍍層62上，而形成該第三種二元硒化物之第三前驅物預鍍層63。在蒸鍍期間，該擋板34可限制及集中該蒸氣之蒸鍍區域，使其可達到大面積線性連續蒸鍍之目的。必要時，在該第三種二元硒化物之粉末53中可另摻入銻(Sb)元素之粉末，以利增加後續形成該第三前驅物預鍍層63時之平坦度並有利於晶粒粗化。
接著，請參照第1圖所示，本發明第一實施例之薄膜太陽能電池之前驅物預鍍層的製造方法的步驟(G)係：提供第VIA族元素之粉末54並另通過一第四線性蒸鍍源設備40進行步驟(B)至(D)，以形成一第四前驅物預鍍層64堆疊於該第三前驅物預鍍層63上。在本步驟中，該第四線性蒸鍍源設備40之構造及功能相似於該第一至第三線性蒸鍍源設備10、20、30，該第四線性蒸鍍源設備40同樣包含一外殼41、該加熱腔室42、一線性蒸鍍槽口43、一擋板44及一加熱槽口45，且該外殼41外部同樣具有一粉末供應管及一氣體供應管(未繪示)，以供輸入該第VIA族元素之粉末54及一承載氣體50之混合物。
在本步驟中，若本發明欲製作之薄膜太陽能電池屬於IB-IIIA-VIA類半導體化合物，則該第VIA族元素較佳為硒(Se)或硫(S)之至少一種，但並不限於此。該第VIA族元素之粉末54同樣受該第四線性蒸鍍源設備40之加熱腔室42加熱而產生蒸氣，並由該線性蒸鍍槽口43蒸鍍於該第三前驅物預鍍層63上，而形成該第VIA族元素之第四前驅物預鍍層64。在蒸鍍期間，該擋板44可限制及集中該蒸氣之蒸鍍區域，使其可達到大面積線性連續蒸鍍之目的。必要時，在該第VIA族元素之粉末54中可另摻入銻(Sb)元素之粉末，以利增加後續形成該第四前驅物預鍍層64時之平坦度。
請參照第3圖所示，本發明在完成上述步驟(A)至(G)之後，即可在該基板60上依序堆疊形成該第一至第四前驅物預鍍層61-64。
接著，請參照第4圖所示，本發明在步驟(G)之後另可包含一步驟(H)，其用以對該第一至第四前驅物預鍍層61-64進行快速硒化處理(rapid thermal selenization)，以利用液態反應方式形成一種IB-IIIA-VIA半導體化合物之最終成膜結構600。在本步驟中，具有該第一至第四前驅物預鍍層61-64之該基板60係被滾輪輸送帶連續性的依序導入一抽真空腔室71、一加熱腔室72及一解除真空腔室73。該抽真空腔室71用以抽真空，且必要時，在該抽真空腔室71之上游側另可增設一預抽真空腔室(未繪示)，以預先進行抽真空。該加熱腔室72則用以加熱該第一至第四前驅物預鍍層61-64，使其相互反應而形成IB-IIIA-VIA半導體化合物之最終成膜結構600，例如Cu(In,Ga)Se2 ，即銅銦鎵硒(CIGS)半導體化合物。該快速硒化處理之升溫速度係設定為10 ℃/秒，及其升溫至500 ℃以上處理至少1分鐘。
值得注意的是，此快速硒化處理之溫度高於第一至第四種二元硒化物之熔點，因此該第一至第四前驅物預鍍層61-64中的第一至第四種二元硒化物將呈液態，而有利於以液態反應方式相互反應而形成IB-IIIA-VIA半導體化合物。該解除真空腔室73用以解除真空並回復至常壓及常溫。藉此，該最終成膜結構600即可用於製作薄膜太陽能電池產品。
另一方面，本發明亦揭示一第二實施例之薄膜太陽能電池之前驅物預鍍層的製造方法，其係相似於本發明第一實施例，並大致沿用相似設備及材料，但該第二實施例之薄膜太陽能電池之前驅物預鍍層的製造方法係包含下列步驟：(a)、提供第一種二元硒化物之粉末；(b)、利用一承載氣體將該粉末導入到一第一線性蒸鍍源設備之一加熱腔室中；(c)、利用該加熱腔室加熱該粉末，以得到一蒸氣；(d)、經由該第一線性蒸鍍源設備之一線性蒸鍍槽口將該蒸氣連續性的塗佈至一基板之表面，以形成一第一前驅物預鍍層；(e)、提供一第二種二元硒化物之粉末並另通過一第二線性蒸鍍源設備進行步驟(b)至(d)，以形成一第二前驅物預鍍層堆疊於該第一前驅物預鍍層上；以及，(f)、提供第VIA族元素之粉末並另通過一第三線性蒸鍍源設備進行步驟(b)至(d)，以形成一第三前驅物預鍍層堆疊於該第二前驅物預鍍層上。藉此，本發明第二實施例可製備完成具有第一至第三前驅物預鍍層之堆疊結構
在第二實施例中，該第一種二元硒化物選自第IB族元素之二元硒化物，且該第IB族元素較佳為銅(Cu)；該第二種二元硒化物選自第IIIA族元素之二元硒化物，且該第IIIA族元素較佳為銦(In)；該第VIA族元素較佳為硒(Se)或硫(S)之至少一種。在該第一種、第二種或第三種二元硒化物之粉末中另摻入銻(Sb)元素之粉末。在完成步驟(a)至(f)之後，同樣可以對該第一至第三前驅物預鍍層之堆疊結構進一步進行快速硒化處理(rapid thermal selenization)，以形成一種IB-IIIA-VIA半導體化合物之最終成膜結構。舉例來說，該最終成膜結構可以是一種IB-IIIA-VIA半導體化合物之最終成膜結構，例如CuInSe2 ，即銅銦硒(CIS)半導體化合物。藉此，該最終成膜結構即可用於製作薄膜太陽能電池產品。
如上所述，相較於習用前驅物預鍍層的製程難以兼顧良好的前驅物預鍍層的品質及增大薄膜太陽能電池基板之面積等技術問題，第1至4圖之本發明薄膜太陽能電池之前驅物預鍍層的製造方法係利用二元硒化物(例如CuSe、InSe、GaSe或AlSe等)做為前驅物預鍍層，其氣化點的材料性質不但適用於連續共蒸鍍製程，而且其熔點的材料性質也能確保在快速硒化(rapid thermal selenization)製程中以液態反應方式獲得良好的IB-IIIA-VIA類半導體化合物(如CIGS)的薄膜材料性質，因而非常有利於用以製造此類半導體化合物之前驅物預鍍層，並可達到加速製程並提高薄膜品質(均勻性)、良率與產量之效果。
再者，本發明薄膜太陽能電池之前驅物預鍍層的製造方法係適合搭配使用各線性蒸鍍源設備來連續共蒸鍍形成IB-IIIA-VIA類半導體化合物之前驅物預鍍層，因此有利於應用在大面積(large area)及高產出(high throughput)的硬式基板之連續生產線(in-line)或可撓式基板之連續捲材式生產線(roll-to-roll)，進而能提高產品的取材多樣性及其工業量產的可能性。
雖然本發明已以較佳實施例揭露，然其並非用以限制本發明，任何熟習此項技藝之人士，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種更動與修飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
10．．．第一線性蒸鍍源設備
11．．．外殼
12．．．加熱腔室
13．．．線性蒸鍍槽口
14．．．擋板
15．．．加熱槽口
16．．．粉末供應管
17．．．氣體供應管
20．．．第二線性蒸鍍源設備
21．．．外殼
22．．．加熱腔室
23．．．線性蒸鍍槽口
24．．．擋板
25．．．加熱槽口
30．．．第三線性蒸鍍源設備
31．．．外殼
32．．．加熱腔室
33．．．線性蒸鍍槽口
34．．．擋板
35．．．加熱槽口
40‧‧‧第四線性蒸鍍源設備
41‧‧‧外殼
42‧‧‧加熱腔室
43‧‧‧線性蒸鍍槽口
44‧‧‧擋板
45‧‧‧加熱槽口
50‧‧‧承載氣體
51‧‧‧粉末
52‧‧‧粉末
53‧‧‧粉末
54‧‧‧粉末
60‧‧‧基板
61‧‧‧第一前驅物預鍍層
62‧‧‧第二前驅物預鍍層
63‧‧‧第三前驅物預鍍層
64‧‧‧第四前驅物預鍍層
600‧‧‧最終成膜結構
71‧‧‧抽真空腔室
72‧‧‧加熱腔室
73‧‧‧解除真空腔室
第1圖：本發明第一實施例之薄膜太陽能電池之前驅物預鍍層的製造方法進行共蒸鍍時之示意圖。
第2圖：本發明第一實施例之線性蒸鍍源設備之局部放大圖。
第3圖：本發明第一實施例之薄膜太陽能電池之前驅物預鍍層之局部剖視圖。
第4圖：本發明第一實施例之薄膜太陽能電池之前驅物預鍍層進行快速硒化時之示意圖。
10．．．第一線性蒸鍍源設備
11．．．外殼
12．．．加熱腔室
13．．．線性蒸鍍槽口
14．．．擋板
15．．．加熱槽口
20．．．第二線性蒸鍍源設備
21．．．外殼
22．．．加熱腔室
23．．．線性蒸鍍槽口
24．．．擋板
25．．．加熱槽口
30．．．第三線性蒸鍍源設備
31．．．外殼
32．．．加熱腔室
33．．．線性蒸鍍槽口
34．．．擋板
35．．．加熱槽口
40．．．第四線性蒸鍍源設備
41．．．外殼
42．．．加熱腔室
43．．．線性蒸鍍槽口
44．．．擋板
45．．．加熱槽口
51．．．粉末
52．．．粉末
53．．．粉末
54．．．粉末
60．．．基板
61．．．第一前驅物預鍍層
62．．．第二前驅物預鍍層
63．．．第三前驅物預鍍層
64．．．第四前驅物預鍍層

Claims (7)

  1. 一種薄膜太陽能電池之前驅物預鍍層的製造方法，其包含：(A)、提供第一種二元硒化物之粉末；(B)、利用一承載氣體將該粉末導入到一第一線性蒸鍍源設備之一加熱腔室中；(C)、利用該加熱腔室加熱該粉末，以得到一蒸氣；(D)、經由該第一線性蒸鍍源設備之一線性蒸鍍槽口將該蒸氣連續性的塗佈至一基板之表面，以形成一第一前驅物預鍍層；(E)、提供一第二種二元硒化物之粉末並另通過一第二線性蒸鍍源設備進行步驟(B)至(D)，以形成一第二前驅物預鍍層堆疊於該第一前驅物預鍍層上；(F)、提供一第三種二元硒化物之粉末並另通過一第三線性蒸鍍源設備進行步驟(B)至(D)，以形成一第三前驅物預鍍層堆疊於該第二前驅物預鍍層上；以及(G)、提供第VIA族元素之粉末並另通過一第四線性蒸鍍源設備進行步驟(B)至(D)，以形成一第四前驅物預鍍層堆疊於該第三前驅物預鍍層上；其中該第一種二元硒化物選自第IB族元素之二元硒化物；該第二種二元硒化物選自第IIIA族元素之二元硒化物；及該第三種二元硒化物選自第IIIA族元素之二元硒化物。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之薄膜太陽能電池之前 驅物預鍍層的製造方法，其中該第一種二元硒化物選自硒化銅；該第二種二元硒化物選自硒化銦；及該第三種二元硒化物選自硒化鎵或硒化鋁。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之薄膜太陽能電池之前驅物預鍍層的製造方法，其中該第VIA族元素為硒或硫之至少一種。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之薄膜太陽能電池之前驅物預鍍層的製造方法，其中在該第一種、第二種、第三種二元硒化物之粉末或該第VIA族元素之粉末中另摻入銻元素之粉末。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之薄膜太陽能電池之前驅物預鍍層的製造方法，其中在步驟(C)中，該加熱腔室加熱該粉末之溫度介於800℃至1000℃之間。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之薄膜太陽能電池之前驅物預鍍層的製造方法，其中在步驟(G)之後另包含：(H)、對該第一至第四前驅物預鍍層進行快速硒化處理，以利用液態反應方式形成一半導體化合物之最終成膜結構。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之薄膜太陽能電池之前驅物預鍍層的製造方法，其中該快速硒化處理之升溫速度係設定為10℃/秒，及其升溫至500℃以上處理至少1分鐘。
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