TWI473281B - 薄膜太陽能電池結構 - Google Patents

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薄膜太陽能電池結構
本發明係有關於一種薄膜太陽能電池結構，特別是有關於增添一層散射層的薄膜太陽能電池結構，可有效擴大入射光於反射時之散射角度，並增加太陽光能轉換效率。
薄膜太陽能電池發展迄今，技術雖逐漸成熟，但仍有許多的缺失點需待進一步改良，綜整其中相關發明專利係以如何有效利用入射太陽光，來增加光能利用率，為目前發明大宗所在，根據先前技術美國專利號US20050172997內容如第1圖所示，其特徵為於非導電反射層中均勻分散顆粒狀不導電物質(TiO2、BaSO4、ZnO)，讓入射光線能有效進行反射及散射，使其散射霧度值可達到近100%，該可調顆粒狀不導電物質(TiO2、BaSO4、ZnO)濃度之混合物非導電反射層，即為目前一般所指之白板層(white diffuse reflector)，該白板層作用與現今另一業界常用之銀(Ag)層相同，皆係作為反射層使用，用以增加入射光線反射率，但白板層較銀擁有更佳散射效果，可用以提昇光能轉換利用率。
雖該先前專利技術發明指出於非導電反射層中添加入均勻分散態顆粒狀不導電物質(TiO2、BaSO4、ZnO)可有效將霧度值提升，但針對薄膜太陽能電池最重要之考量點：提升太陽光能轉換率成果仍不彰，針對此關鍵點更有進一步提升光能轉換利用率之必要性存在。
為了解決上述問題，本發明之一主要目的在於提供一具散射層結構之薄膜太陽能電池結構，藉由散射層上下雙介面表面同時進行光線散射，可有效增加入射光線之散射角度，並增加入射光線停留於薄膜太陽能電池結 構本體內時間，俾利於增加光能轉換效率，提升整體發電功效。
本發明之另一主要目的在於提供一具散射層結構之薄膜太陽能電池結構，藉由散射層與下方第二透明導電層厚度互相搭配下，於散射層雙介面表面皆可產生有利於產生散射效果之微小粗糙(textured)結構，俾利於有效增加光線散射角度。
本發明之再一主要目的在於提供一具散射層結構之薄膜太陽能電池結構，經由散射層之材料選取，同時可決定該層吸收能隙數值，藉此可有效達成在增加散射層厚度情況下，同時增進入射光線散射效果，且不會影響或吸收到薄膜太陽能電池吸收層所預定吸收光線波長區間。
本發明還有一主要目的在於提供一具散射層結構之薄膜太陽能電池結構，經由散射層之添加，可有效增加入射光線散射角度，增加光能利用率，進一步可達成縮減吸收層所需厚度，並降低製造成本之功效。
依據上述目的，本發明是提供一種具有散射層的薄膜太陽能電池結構，薄膜太陽能電池結構係依序堆疊形成，而薄膜太陽能電池結構包括：一個基板、一個第一透明導電層，係形成於基板上、一個第一吸收層，係形成於第一透明導電層上、一個第二透明導電層，係形成於第一吸收層上，其具有一個第一表面與相對於第一表面之第二表面，並以第一表面與第一吸收層接觸，且第二透明導電層具有一個第一光學折射率(n1)、一個散射層，形成於第二透明導電層之第二表面上，並具有相對於第二表面另一面之第三表面，且散射層具有一個第二光學折射率，及一個非導電反射層，非導電反射層形成於散射層之第三表面上，而非導電反射層具有一個第三光學折射率(n3)，其中散射層60之第二光學折射率(n2)大於第二透明導電層40之第一光學折射率(n1)，同時散射層60之第二光學折射率(n2)亦大於非導電反射層之第三光學折射率(n3)。
本發明接著再提供一種具有散射層的薄膜太陽能電池結構，薄膜太陽能電池結構係依序堆疊形成，薄膜太陽能電池結構包括：一個基板、一個 第一透明導電層，係形成於基板上、一個第一吸收層，係形成於第一透明導電層上，且第一吸收層具有一個第一能隙係數(EB1)、一個第二透明導電層，係形成於第一吸收層上，其具有一個第一表面，與相對於第一表面之第二表面，且以第一表面與第一吸收層接觸，且第二透明導電層具有一個第一光學折射率(n1)、一個散射層，形成於第二透明導電層之第二表面上，並具有相對於第二表面之第三表面，散射層具有一個第二光學折射率(n2)且具有一個第二能隙係數(EB2)，及一個非導電反射層，非導電反射層位於散射層之第三表面上，而非導電反射層具有一個第三光學折射率(n3)，其中散射層之第二能隙係數(EB2)大於第一吸收層之第一能隙係數(EB1)。
本發明提供一種具有散射層的薄膜太陽能電池結構之製作方法，薄膜太陽能電池結構係依序堆疊形成，其製作方法包括：提供一個基板、形成一個第一透明導電層於基板上、形成一個第一吸收層於第一透明導電層上、形成一個第二透明導電層於第一吸收層上，其具有一個第一表面與相對於第一表面之第二表面，並以第一表面與第一吸收層接觸，且第二透明導電層具有一個第一光學折射率(n1)、形成一個散射層於第二透明導電層之第二表面上，並具有相對於第二表面另一面之第三表面，且散射層具有一個第二光學折射率(n2)，接著形成一個非導電反射層於散射層之第三表面上，而非導電反射層具有一個第三光學折射率(n3)，其中散射層之第二光學折射率(n2)大於第二透明導電層之第一光學折射率(n1)，同時散射層之第二光學折射率(n2)亦大於非導電反射層之第三光學折射率(n3)。
本發明接著再提供一種具有散射層的薄膜太陽能電池結構之製作方法，薄膜太陽能電池結構係依序堆疊形成，其製作方法包括：提供一個基板、形成一個第一透明導電層於基板上、形成一個第一吸收層於第一透明導電層上，且第一吸收層具有一個第一能隙係數(EB1)、形成一個第二透明導電層於第一吸收層上，其具有一個第一表面與相對於第一表面之第二 表面，並以第一表面與第一吸收層接觸，且第二透明導電層具有一個第一光學折射率(n1)、形成一個散射層於第二透明導電層之第二表面上，並具有相對於第二表面另一面之第三表面，且散射層具有一個第二光學折射率(n2)及一個第二能隙係數(EB2)，接著形成一個非導電反射層於散射層之第三表面上，而非導電反射層具有一個第三光學折射率(n3)，其中散射層之第二能隙係數(EB2)大於第一吸收層之第一能隙係數(EB1)。
經由本發明所提供之薄膜太陽能電池結構及其製作方法可確實達成雙介面表面折射散射效果，增加入射太陽光散射角度並可有效提升光能利用率，進一步提升太陽光轉換效率，且同時可達成降低內部吸收層厚度，同時也可達降低製造成本之功效。
由於本發明主要係揭露一種關於薄膜太陽能電池之結構，其中薄膜太陽能電池的基本構造及功能，已為相關技術領域具有通常知識者所能明瞭，故以下文中之說明，僅針對與本發明之薄膜太陽能電池結構之特徵處進行詳細說明。同時，以下文中所對照之圖式，係表達與本發明特徵有關之結構示意，故未依據實際尺寸繪製，合先敘明。
首先請參考第2圖，係為本發明之薄膜太陽能電池結構之第一較佳實施例之示意圖。如第2圖所示，本發明之薄膜太陽能電池結構為一種具有散射層60的薄膜太陽能電池結構，此薄膜太陽能電池結構是由半導體製程依序堆疊形成，而薄膜太陽能電池結構包括：一個基板10、一個第一透明導電層20，係形成於基板10上、一個第一吸收層30，係形成於第一透明導電層20上、一個第二透明導電層40，係形成於第一吸收層30上，此第二透明導電層40具有一第一表面101與相對於第一表面101之第二表面102，並以第一表面101與第一吸收層30接觸，且第二透明導電層40具有一第一光學折射率(n1)、一個散射層60，形成於第二透明導電層40之第 二表面102上，且散射層60具有相對於第二表面102另一面之第三表面103，且散射層60具有一第二光學折射率(n2)，及一個非導電反射層50，非導電反射層50係位於散射層60之第三表面103上，而非導電反射層50具有一第三光學折射率(n3)。
接著請參考第3圖，為本發明之具有散射層的薄膜太陽能電池結構之散射層放大示意圖。如第3圖所示，散射層60係位於第二透明導電層40與非導電反射層50之間，其中散射層60之第二光學折射率(n2)大於第二透明導電層40之第一光學折射率(n1)，例如：以光波長633nm為基準下，其中散射層60之第二光學折射率(n2)相較於第二透明導電層40之第一光學折射率(n1)之相對比例大於1.5，且散射層60之第二光學折射率(n2)亦大於非導電反射層50之第三光學折射率(n3)；其中，第二透明導電層40的厚度控制可以選擇大於2000Å，而散射層60之厚度則可以選擇在100Å到10000Å之間，於製程過程中可以選擇在第二透明導電層40之第二表面102或散射層60之第三表面103之任一表面上形成粗糙度均方根值大於40nm或兩表面粗糙度均方根值皆達大於40nm，藉由表面粗糙度均方根值之增加，可有效增大光線的散射角度，故可進一步達成有效增加本發明之薄膜太陽能電池結構在光能利用及轉換效率之功效。
接著，請參考第4圖，係本發明之薄膜太陽能電池結構之反射率及霧度對波長實驗數據圖。如第4圖所示，其是在選取不同非導電反射層50材料下，進行入射光散射程度實驗所得實驗數據結果；其中，圖中之橫軸為波長(nm)，縱軸為反射率(reflection%)與霧度(Haze%)雙坐標軸，根據第4圖之實驗結果可看出，當選擇白板(white diffuse reflector)材料時，其霧度可達接近100%且反射率同樣較粗糙化之銀表面為高，在此要說明，反射率及霧度值愈高，入射光能被太陽能電池捕捉利用率也可能會增加，故此圖中反射率比率數值及霧度值表現係愈高愈好。再請參考第4圖，當選取銀(Ag)材質作為非導電反射層50材料，並增加表面粗糙度時，其在反射率與霧度 的效果與白板材料作為非導電反射層50材料在反射率與霧度效果相比，係以白板材料作為非導電反射層50材料之光學散射效果較佳，故最終係選擇白板材料使用，並減低貴金屬銀之生產成本。
接著，請參考第5圖所示，係為本發明之薄膜太陽能電池結構之散射角度分佈示意圖。如第5圖為散射角度分布圖所示，圖中橫軸座標軸為散射角度(angle)，而縱軸則為散射角度分佈。由第5圖中可看出，具有散射層60加上白板層結構之入射光散射角度比僅有單層白板結構之角度來的更大。換句話說，本發明之具有散射層60的薄膜太陽能電池結構不僅在霧度效果維持接近100%，同時增加了散射層60後，還可讓入射光散射角度更大。而根據光學原理可知，當散射角度大於43度以上時，未被吸收利用之入射光因全反射效果能再次被太陽能電池吸收利用，而減低殘餘光線逃離太陽能電池本體；很明顯地，本發明之具有散射層60的薄膜太陽能電池結構具有較佳之光能利用及轉換效率之功效。
再接著，說明本發明薄膜太陽能電池結構之第二較佳實施例，而在本實施例中的技術手段，是以改變於薄膜太陽能電池特定結構的能隙來達成增加之光能利用及轉換效率之功效。同樣地，請參考第2圖及第3圖所示，本發明之薄膜太陽能電池結構為一種具有散射層60的薄膜太陽能電池結構，此薄膜太陽能電池結構是使用以半導體製程依序堆疊形成。本發明之薄膜太陽能電池結構包括：一個基板10、一個第一透明導電層20，係形成於基板10上、一個第一吸收層30，係形成於第一透明導電層20上，且第一吸收層30具有一第一能隙係數(EB1)、一個第二透明導電層40，係形成於第一吸收層30上，而第二透明導電層40具有第一表面101以及相對於第一表面101之第二表面102，且第二透明導電層40以其第一表面101與第一吸收層30接觸，且第二透明導電層40具有一第一光學折射率(n1)、一個散射層60，係形成於第二透明導電層40之第二表面102上，並具有相對於第二表面102另一面之第三表面103，散射層60具有一第二光學折射 率(n2)且具有一第二能隙係數(EB2)，及一非導電反射層50，係形成於散射層60之第三表面103上，而非導電反射層50具有一第三光學折射率(n3)；其中，在本實施例中之散射層60之第二能隙係數(EB2)大於第一吸收層30之第一能隙係數(EB1)，而第一吸收層30之第一能隙係數(EB1)數值為大於或等於1.5eV。
請參考第6圖所示，為本發明之薄膜太陽能電池結構之第三較佳實施例示意圖。如第6圖所示，其為一種具有散射層60的薄膜太陽能電池結構，此薄膜太陽能電池結構係以半導體製程依序堆疊形成，而薄膜太陽能電池結構包括：一個基板10、一個第一透明導電層20，係形成於基板10上、一個第一吸收層30，係形成於第一透明導電層20上、一個第二吸收層70，係形成於第一吸收層30上，且第二吸收層70具有一第三能隙係數(EB3)、一個第二透明導電層40，係形成於第二吸收層70上，其具有一第一表面101與相對於第一表面101之第二表面102，其係以第一表面101與第二吸收層70接觸，且第二透明導電層40具有第一光學折射率(n1)、一個散射層60，形成於第二透明導電層40之第二表面102上，並具有相對於第二表面102另一面之第三表面103，散射層60具有一個第二光學折射率(n2)且具有一個第二能隙係數(EB2)，及一個非導電反射層50，形成於散射層60之第三表面103上，而非導電反射層50具有一第三光學折射率(n3)，其中散射層60之第二能隙係數(EB2)選擇大於第二吸收層70之第三能隙係數(EB3)；在本實施例中，第二吸收層70之能隙係數選擇大於或等於1.1eV，而第二透明導電層40之厚度區間選擇為大於2000Å，以及散射層60之厚度區間選擇在100Å到10000Å之間；此外，在第二透明導電層40及散射層60這兩層厚度良好的互相搭配下，再於製作過程中，使得第二表面102或第三表面103任一表面粗糙度均方根值大於40nm或兩個表面粗糙度均分根值皆達大於40nm，以藉由表面粗糙度之增加來有效地增大入射光散射角度，且雙介面表面幫助入射光進行散射，也可進一步達成有效增加 光能利用及轉換效率之功效。
有關本實施例是以選擇散射層60材料之能隙數值來達到較佳之光能利用及轉換效率，其相關之實驗結果於第7圖中說明。請參考第7圖，為本發明之薄膜太陽能電池結構之背電極光捕捉效果評估圖。第7圖是於未加入吸收層情況下的測試背反射狀況圖，而圖中橫軸為波長(nm)，縱軸座標則為反射率(R%)。如前所述，當反射光比例數值愈低時，代表愈少的入射光逸出，亦即愈多入射光被薄膜太陽能電池結構有效利用。由第7圖顯示，當散射層60選擇能隙數值較大之材料時，可避免消耗薄膜太陽能電池欲利用之波長區間(即700nm-1100nm)，據此原則下，於第7圖中可看出有一臨界虛線存在，此臨界虛線即為選擇較高能隙值材料(例如：高參雜非晶矽之能隙值為1.77eV，對應波長為700nm)下之實際情況；由第7圖中可看出於700nm臨界虛線左右兩側皆隨著該散射層60厚度增加，會使得反射光比例有急遽之下降趨勢，這是因為散射層60的厚度增加而具有明顯的光捕捉效應發生；於此處說明之，由於第二吸收層70大多利用位於臨界虛線右方的光波長(區間為700~1100nm)，則係隨著散射層60厚度的增加導致能隙吸收的問題(例如：散射層60的厚度增加使得臨界虛線左側的太陽能電池光波長利用率隨之下降)，其並不影響第二吸收層70的光利用率，故增加散射層60厚度可有效降低第二吸收層70利用區間之反射率比例，亦即該區段(波長區間為700~1100nm)波長下，入射光逸出量變少，可推估得即為該區段(波長區間為700~1100nm)波長下，入射光中實際被太陽能電池所能利用並以之轉換能量的光變得更多了。
此外，根據第7圖可看出，隨著散射層60厚度之增加，反射率下降自有其極限存在，於第7圖可顯示散射層60極限厚度值約在3000Å時即達其極限值，散射層60厚度再增加並無法再有效降低可利用入射光區間之反射率，根據實驗結果可知，於散射層60厚度為3000Å下，能較僅有白板材料作為非導電反射層50時，反射率有效的降低了20%。
請參考第8圖所示，為本發明之第三實施例實驗之結果。如第8圖所示，係以堆疊式(tandem)太陽能電池結構進行光捕捉效果評估實驗，同樣是以反射率數值愈低愈好為標準；由第8圖之實驗結果顯示，在加入散射層60的實驗組，其對入射光線散射機率愈大，故可得到最低之反射率數值結果；很明顯地，本實施例之具有散射層60的薄膜太陽能電池結構也具有較佳之光能利用及轉換效率之功效。
請參考第9圖所示，為本發明之薄膜太陽能電池結構之第四較佳實施例示意圖。如第9圖所示，其為一種具有散射層60的薄膜太陽能電池結構，此薄膜太陽能電池結構係以半導體製程依序堆疊形成，而薄膜太陽能電池結構包括：一個基板10、一個第一透明導電層20，係形成於基板10上、一個第一吸收層30，係形成於第一透明導電層20上、一個第二吸收層70，係形成於第一吸收層30上、一個第三吸收層80，係形成於第二吸收層70上，且第三吸收層80具有一第四能隙係數(EB4)、一個第二透明導電層40，係形成於第二吸收層70上，其具有第一表面101與相對於第一表面101之第二表面102，其係以第一表面101與第三吸收層80接觸，且第二透明導電層40具有第一光學折射率(n1)、一個散射層60，形成於第二透明導電層40之第二表面102上，並具有相對於第二表面102另一面之第三表面103，散射層60具有第二光學折射率(n2)且具有第二能隙係數(EB2)，及一個非導電反射層50，形成於散射層60之第三表面103上，而非導電反射層50具有第三光學折射率(n3)，其中散射層60之第二能隙係數(EB2)選擇大於第三吸收層80之第四能隙係數(EB4)；在本實施例中，第三吸收層80之能隙係數選擇大於或等於1.1eV，而第二透明導電層40之厚度區間選擇大於2000Å，以及散射層60之厚度區間選擇在100Å到10000Å之間，同樣地，在透明導電層40及散射層60這兩層厚度良好的互相搭配下，再於製作過程中，使得第二表面102或第三表面103任一表面粗糙度均方根值大於40nm或兩個表面粗糙度均分根值皆達大於40nm，以藉由表面粗糙 度之增加來有效地增大入射光散射角度，且雙介面表面幫助入射光進行散射，可進一步達成有效增加光能利用及轉換效率之功效。
接著請參考第10圖所示，為本發明之薄膜太陽能電池結構一實施例之製作方法，薄膜太陽能電池結構係依序堆疊形成，其製作方法包括：步驟一1001：係提供一基板10，其材質為SiO2玻璃、步驟二1002：形成一第一透明導電層20，係位於基板10上，係以濺鍍法或化學氣相沉積法製作而得，其材質為氧化鋅(ZnO)或二氧化錫(SnO2)所組成、步驟三1003：形成一第一吸收層30，係位於第一透明導電層20上，係以電漿輔助化學氣相沉積法製作而得，其材質為非(微)晶矽或其合金所組成、步驟四1004：形成一第二透明導電層40，係位於第一吸收層30上，係以濺鍍法或化學氣相沉積法製作而得，其材質為氧化鋅(ZnO)或二氧化錫(SnO2)所組成，其具有一第一表面101與相對於第一表面101之第二表面102，並以第一表面101與第一吸收層30接觸，且第二透明導電層40具有一第一光學折射率(n1)、步驟五1005：形成一散射層60係位於第二透明導電層40之第二表面102上，並具有相對於第二表面102之第三表面103，且散射層60具有一第二光學折射率(n2)，其中散射層60係以沉積法或壓合法製作、及步驟六1006：形成一非導電反射層50，非導電反射層50位於散射層60之第三表面103上，係以貼合法製作而得，其材質為乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)或聚乙烯醇縮丁醛(PVB)為主體所組成，而非導電反射層50具有一第三光學折射率(n3)，其中散射層60之第二光學折射率(n2)大於第二透明導電層40之第一光學折射率(n1)，同時散射層60之第二光學折射率(n2)亦大於非導電反射層50之第三光學折射率(n3)。
同樣請參考第10圖所示，步驟1007：更進一步於第一吸收層30及第二透明導電層40之間形成一第二吸收層70，係以電漿輔助化學氣相沉積法製作而得，材質則為非(微)晶矽或其合金所組成，同樣其散射層60製作方法係以沉降法或壓合法製作，其中散射層60之第二光學折射率(n2)大於 第二透明導電層40之第一光學折射率(n1)，同時散射層60之第二光學折射率(n2)亦大於非導電反射層50之第三光學折射率(n3)。
同樣請參考第10圖所示，步驟1008：其更進一步於第二吸收層70及第二透明導電層40之間形成一第三吸收層80，係以電漿輔助化學氣相沉積法製作而得，材質則為非(微)晶矽或其合金所組成，同樣其散射層60製作方法係以沉降法或壓合法製作，其中散射層60之折射率(n2)大於第二透明導電層40之第一光學折射率(n1)，同時散射層60之折射率(n2)亦大於非導電反射層50之第三光學折射率(n3)。
接著請參考第11圖所示，亦為本發明之另一實施例之製作方法，薄膜太陽能電池結構係依序堆疊形成，其製作方法包括：步驟一1101：係提供一基板10，其材質為SiO2玻璃、步驟二1102：形成一第一透明導電層20，係位於基板10上，係以濺鍍法或化學氣相沉積法製作而得，其材質為氧化鋅(ZnO)或二氧化錫(SnO2)所組成、步驟三1103：形成一第一吸收層30，係位於第一透明導電層20上，係以電漿輔助化學氣相沉積法製作而得，其材質為非(微)晶矽或其合金所組成且第一吸收層30具有一第一能隙係數(EB1)、步驟四1104：形成一第二透明導電層40，係位於第一吸收層30上，其具有一第一表面101與相對於第一表面101之第二表面102，並以第一表面101與第一吸收層30接觸，其係以濺鍍法或化學氣相沉積法製作而得，其材質為氧化鋅(ZnO)或二氧化錫(SnO2)所組成，且第二透明導電層40具有一第一光學折射率(n1)、步驟五1105：形成一散射層60係位於第二透明導電層40之第二表面102上，並具有相對於第二表面102之第三表面103，且散射層60具有一第二光學折射率(n2)且具有一第二能隙係數(EB2)，其中散射層60係以沉降法或壓合法製作，以及步驟六1106：形成一非導電反射層50，非導電反射層50位於散射層60之第三表面103上，係以貼合法製作而得，其材質為乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)或膠合玻璃(PVB)所組成，而非導電反射層50具有一第三光學折射率(n3)，其中散射 層60之第二能隙係數(EB2)大於第一吸收層30之第一能隙係數(EB1)。
請參考第11圖所示，同為本發明之另一實施例之製作方法，步驟1107：其更進一步於第一吸收層30與第二透明導電層40間形成一第二吸收層70，其係以電漿輔助化學氣相沉積法製作而得，材質則為非(微)晶矽或其合金所組成，且第二吸收層70具有一第三能隙係數(EB3)，其餘結構設計與製作方法流程皆與前述相同，在此不再贅述，其中散射層60之第二能隙係數(EB2)大於第二吸收層70之第三能隙係數(EB3)。
同樣請參考第11圖所示，亦為本發明之另一實施例之製作方法，步驟1108：其更進一步於第二吸收層70與第二透明導電層40間，形成一第三吸收層80，其係以電漿輔助化學氣相沉積法製作而得，材質則為非(微)晶矽或其合金所組成，且第三吸收層80具有一第四能隙係數(EB4)，其餘結構設計與製作方法流程皆與前述相同，在此不再贅述，其中散射層60之第二能隙係數(EB2)大於第三吸收層80之第四能隙係數(EB4)。
以上所述僅為本發明之較佳實施例，並非用以限定本發明之申請專利權利；同時以上的描述，對於熟知本技術領域之專門人士應可明瞭及實施，因此其他未脫離本發明所揭示之精神下所完成的等效改變或修飾，均應包含在申請專利範圍中。
10‧‧‧基板
20‧‧‧第一透明導電層
30‧‧‧第一吸收層
40‧‧‧第二透明導電層
101‧‧‧第一表面
102‧‧‧第二表面
103‧‧‧第三表面
50‧‧‧非導電反射層
60‧‧‧散射層
70‧‧‧第二吸收層
80‧‧‧第三吸收層
1001、1002、1003、1004、1005、1006、1007、1008‧‧‧步驟
1101、1102、1103、1104、1105、1106、1107、1108‧‧‧步驟
第1圖 為本發明之先前技術示意圖。
第2圖 為本發明之薄膜太陽能電池結構之第一較佳實施例之示意圖。
第3圖 為本發明之薄膜太陽能電池結構之第一較佳實施例之散射層放大圖。
第4圖 為本發明之薄膜太陽能電池結構之第一較佳實施例之反射率及霧度對波長實驗數據圖。
第5圖 為本發明之薄膜太陽能電池結構之第一較佳實施例之散射角度分佈圖。
第6圖 為本發明之薄膜太陽能電池結構之第一較佳實施例之背電極光捕捉效果評估圖。
第7圖 為本發明之薄膜太陽能電池結構之第三較佳實施例之示意圖。
第8圖 為本發明之薄膜太陽能電池結構之第三較佳實施例之光捕捉效果評估圖。
第9圖 為本發明之薄膜太陽能電池結構之第四較佳實施例之示意圖。
第10圖 為本發明之薄膜太陽能電池結構一實施例之製作方法流程示意圖。
第11圖 為本發明之薄膜太陽能電池結構之另一實施例之製作方法流程示意圖。
10‧‧‧基板
20‧‧‧第一透明導電層
30‧‧‧第一吸收層
40‧‧‧第二透明導電層
101‧‧‧第一表面
102‧‧‧第二表面
103‧‧‧第三表面
50‧‧‧非導電反射層
60‧‧‧散射層

Claims (23)

  1. 一種具有散射層的薄膜太陽能電池結構，該薄膜太陽能電池結構係依序堆疊形成，而該薄膜太陽能電池結構包括：一基板；一第一透明導電層，係形成於該基板上；一第一吸收層，係形成於該第一透明導電層上；一第二透明導電層，係形成於該第一吸收層上，其具有一第一表面與相對於該第一表面之一第二表面，並以該第一表面與該第一吸收層接觸，且該第二透明導電層具有一第一光學折射率(n1)；一散射層，形成於該第二透明導電層之該第二表面上，並具有相對於該第二表面另一面之一第三表面，且該散射層具有一第二光學折射率(n2)；及一非導電反射層，該非導電反射層形成於該散射層之該第三表面上，而該非導電反射層具有一第三光學折射率(n3)，該非導電反射層為霧度接近100%且反射率高於90%之一白板層(white diffuse reflector)；其中該散射層之該第二光學折射率(n2)大於該第二透明導電層之該第一光學折射率(n1)，同時該散射層之該第二光學折射率(n2)亦大於該非導電反射層之該第三光學折射率(n3)。
  2. 依據申請專利範圍第1項之薄膜太陽能電池結構，在以光波長633nm為基準下，其中該散射層之該第二光學折射率(n2)相較於該第二透明導電層之該第一光學折射率(n1)之相對比值大於1.5。
  3. 依據申請專利範圍第1項之薄膜太陽能電池結構，在以光波長633nm為基準下，其中該散射層之該第二光學折射率(n2)相對於該非導電反射層之該第三光學折射率(n3)之相對比值大於1。
  4. 依據申請專利範圍第2項之薄膜太陽能電池結構，在以光波長633nm為 基準下，其中該散射層之該第二光學折射率(n2)相對於該非導電反射層之該第三光學折射率(n3)之相對比值大於1。
  5. 依據申請專利範圍第1項之薄膜太陽能電池結構，其中該散射層之厚度控制區間在100Å到10000Å之間。
  6. 依據申請專利範圍第1項之薄膜太陽能電池結構，其進一步於該第一吸收層及該第二透明導電層之間形成一第二吸收層。
  7. 依據申請專利範圍第6項之薄膜太陽能電池結構，其進一步於該第二吸收層及該第二透明導電層之間形成一第三吸收層。
  8. 依據申請專利範圍第1項之薄膜太陽能電池結構，其中該第二透明導電層厚度控制區間為大於2000Å，且該層的粗糙度均方根值為大於40nm。
  9. 一種具有散射層的薄膜太陽能電池結構，該薄膜太陽能電池結構係依序堆疊形成，該薄膜太陽能電池結構包括：一基板；一第一透明導電層，係位於該基板上；一第一吸收層，係形成於該第一透明導電層上，且該第一吸收層具有一第一能隙係數(EB1)；一第二透明導電層，係位於該第一吸收層上，其具有一第一表面，與相對於該第一表面之一第二表面，且以該第一表面與該第一吸收層接觸，且該第二透明導電層具有一第一光學折射率(n1)；一散射層，形成於該第二透明導電層之該第二表面上，並具有相對於該第二表面之一第三表面，該散射層具有一第二光學折射率(n2)且具有一第二能隙係數(EB2)；及一非導電反射層，該非導電反射層位於該散射層之該第三表面上，而該非導電反射層具有一第三光學折射率(n3)，該非導電反射層為霧度接近100%且反射率高於90%之一白板層(white diffuse reflector)；其中該散射層之該第二能隙係數(EB2)大於該第一吸收層之該第一能 隙係數(EB1)。
  10. 依據申請專利範圍第9項之薄膜太陽能電池結構，其中該第一吸收層之該第一能隙係數(EB1)大於或等於1.5eV。
  11. 依據申請專利範圍第9項之薄膜太陽能電池結構，其中該薄膜太陽能電池結構還包括一第二吸收層，係位於該第一吸收層之上，且該第二吸收層具有一第三能隙係數(EB3)且該散射層之該第二能隙係數(EB2)大於該第二吸收層之該第三能隙係數(EB3)。
  12. 依據申請專利範圍第11項之薄膜太陽能電池結構，其中該第二吸收層之該第三能隙係數大於或等於1.1eV。
  13. 依據申請專利範圍第11項之薄膜太陽能電池結構，其中該薄膜太陽能電池結構還包括一第三吸收層，係形成於該第二吸收層上，且該第三吸收層具有一第四能隙係數(EB4)且該散射層之該第二能隙係數(EB2)大於該第三吸收層之該第四能隙係數(EB4)。
  14. 依據申請專利範圍第13項之薄膜太陽能電池結構，其中該第三吸收層之該第四能隙係數大於或等於1.1eV。
  15. 依據申請專利範圍第9項之薄膜太陽能電池結構，在以光波長633nm為基準下，其中該散射層之該第二光學折射率(n2)相較於該第二透明導電層之該第一光學折射率(n1)之比值大於1.5。
  16. 依據申請專利範圍第9項之薄膜太陽能電池結構，在以光波長633nm為基準下，其中該散射層之該第二光學折射率(n2)相對於該非導電反射層之該第三光學折射率(n3)之比值大於1。
  17. 依據申請專利範圍第15項之薄膜太陽能電池結構，在以光波長633nm為基準下，其中該散射層之該第二光學折射率(n2)相對於該非導電反射層之該第三光學折射率(n3)之比值大於1。
  18. 依據申請專利範圍第9項之薄膜太陽能電池結構，其中該散射層之厚度控制區間在100Å到10000Å之間。
  19. 依據申請專利範圍第9項之薄膜太陽能電池結構，其中該第二透明導電層厚度控制區間為大於2000Å，且該層的粗糙度均方根數值為大於40nm。
  20. 一種具有散射層的薄膜太陽能電池結構之製作方法，該薄膜太陽能電池結構係依序堆疊形成，其製作方法包括：提供一基板；形成一第一透明導電層於該基板上；形成一第一吸收層於該第一透明導電層上；形成一第二透明導電層於該第一吸收層上，其具有一第一表面與相對於該第一表面之一第二表面，並以該第一表面與該第一吸收層接觸，且該第二透明導電層具有一第一光學折射率(n1)；形成一散射層於該第二透明導電層之該第二表面上，並具有相對於該第二表面另一面之一第三表面，且該散射層具有一第二光學折射率(n2)；及形成一非導電反射層於該散射層之該第三表面上，而該非導電反射層具有一第三光學折射率(n3)，該非導電反射層為霧度接近100%且反射率高於90%之一白板層(white diffuse reflector)；其中該散射層之該第二光學折射率(n2)大於該第二透明導電層之該第一光學折射率(n1)，同時該散射層之該第二光學折射率(n2)亦大於該非導電反射層之該第三光學折射率(n3)。
  21. 依據申請專利範圍第20項之製作方法，其進一步於該第一吸收層及該第二透明導電層之間形成一第二吸收層。
  22. 依據申請專利範圍第21項之製作方法，其進一步於該第二吸收層及該第二透明導電層之間形成一第三吸收層。
  23. 一種具有散射層的薄膜太陽能電池結構之製作方法，該薄膜太陽能電池結構係依序堆疊形成，其製作方法包括： 提供一基板；形成一第一透明導電層於該基板上；形成一第一吸收層於該第一透明導電層上，且該第一吸收層具有一第一能隙係數(EB1)；形成一第二透明導電層於該第一吸收層上，其具有一第一表面與相對於該第一表面之一第二表面，並以該第一表面與該第一吸收層接觸，且該第二透明導電層具有一第一光學折射率(n1)；形成一散射層於該第二透明導電層之該第二表面上，並具有相對於該第二表面另一面之一第三表面，且該散射層具有一第二光學折射率(n2)與具有一第二能隙係數(EB2)；及形成一非導電反射層於該散射層之該第三表面上，而該非導電反射層具有一第三光學折射率(n3)，該非導電反射層為霧度接近100%且反射率高於90%之一白板層(white diffuse reflector)；其中該散射層之該第二能隙係數(EB2)大於該第一吸收層之該第一能隙係數(EB1)。
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