TWI513022B - 薄膜太陽能電池及其製造方法 - Google Patents

薄膜太陽能電池及其製造方法 Download PDF

Info

Publication number
TWI513022B
TWI513022B TW100144946A TW100144946A TWI513022B TW I513022 B TWI513022 B TW I513022B TW 100144946 A TW100144946 A TW 100144946A TW 100144946 A TW100144946 A TW 100144946A TW I513022 B TWI513022 B TW I513022B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
layer
type
germanium layer
thin film
solar cell
Prior art date
Application number
TW100144946A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201324798A (zh
Inventor
Chia Ling Lee
Chien Chung Bi
Original Assignee
Nexpower Technology Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nexpower Technology Corp filed Critical Nexpower Technology Corp
Priority to TW100144946A priority Critical patent/TWI513022B/zh
Priority to CN2012100118057A priority patent/CN103151396A/zh
Priority to US13/405,728 priority patent/US20130139875A1/en
Publication of TW201324798A publication Critical patent/TW201324798A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI513022B publication Critical patent/TWI513022B/zh

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/0248Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies
    • H01L31/0352Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their shape or by the shapes, relative sizes or disposition of the semiconductor regions
    • H01L31/035272Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their shape or by the shapes, relative sizes or disposition of the semiconductor regions characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/06Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers
    • H01L31/075Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers the potential barriers being only of the PIN type, e.g. amorphous silicon PIN solar cells
    • H01L31/077Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers the potential barriers being only of the PIN type, e.g. amorphous silicon PIN solar cells the devices comprising monocrystalline or polycrystalline materials
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/18Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
    • H01L31/1804Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof comprising only elements of Group IV of the Periodic Table
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/18Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
    • H01L31/1804Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof comprising only elements of Group IV of the Periodic Table
    • H01L31/182Special manufacturing methods for polycrystalline Si, e.g. Si ribbon, poly Si ingots, thin films of polycrystalline Si
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/546Polycrystalline silicon PV cells
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/547Monocrystalline silicon PV cells
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/548Amorphous silicon PV cells
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Description

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及其製造方法,特別是一種藉由在習知P-I-N三層結構之半導體層上,再另外增設I型晶矽層及N型晶矽層,以有效提升薄膜太陽能電池之光電轉換效率之薄膜太陽能電池及其製造方法。
近來由於環保意識的抬頭和其他能源的逐漸枯竭短缺,太陽能源又開始受到高度的重視。太陽光是取之不盡、用之不竭的天然能源,除了沒有能源耗盡的疑慮之外,也可以避免能源被壟斷的問題。由於太陽能電池具有使用方便、無污染、使用壽命長等優點,因此可以利用太陽能電池作為能源之取得。
目前一般常用的太陽能電池又可包含薄膜太陽能電池,其具有成本較低、厚度較薄和電能功率耗損較少等之優點。就現有技術而言,一般習知之薄膜太陽能電池1於基本製程中,主要係以P-I-N半導體層12的三層結構構成為主,該半導體層12包含了P型層121、I型層122及N型層123,且該半導體層12係以P型層121、I型層122及N型層123之順序,依序經由濺鍍或是化學氣相沉積方式在玻璃或金屬之基板11上,如第1圖所示。
然而,薄膜太陽能電池發展至今,技術雖漸趨成熟,但仍然有許多尚待改進之處。以上述習知技術之薄膜太陽能電池之結構來說,其半導體層僅具有P型、I型及N型層之三層架構,通常以此三層構成之半導體層,其光電轉換效率較差。因此,為改善此問題,將必須進一步對薄膜太陽能電池進行改良,以提高光電轉換效率。
有鑑於上述習知技術之問題,本發明之目的就是在提供一種薄膜太陽能電池及其製造方法,以解決習知技術之薄膜太陽能電池的光電轉換效率較差之問題。
根據本發明之目的,提出一種薄膜太陽能電池,其包含基板以及半導體層。半導體層包含P型晶矽層、第一I型晶矽層、第一N型晶矽層、第二I型晶矽層以及第二N型晶矽層。P型晶矽層係位於基板上;第一I型晶矽層係位於P型晶矽層上;第一N型晶矽層係位於第一I型晶矽層上;第二I型晶矽層係位於第一N型晶矽層上;以及第二N型晶矽層係位於第二I型晶矽層上。其中,第二I型晶矽層之厚度係小於第一I型晶矽層厚度之20%。
進一步地,基板可為玻璃。
進一步地,本發明所述之薄膜太陽能電池更包含一非晶矽層,係位於基板與P型晶矽層間。
進一步地,本發明所述之薄膜太陽能電池更包含一氧化鋅薄膜層,係位於第二N型晶矽層上。
進一步地,本發明所述之薄膜太陽能電池更包含一電極層,係位 於氧化鋅薄膜層上,其可由具有導電之金屬構成。
進一步地,第一I型晶矽層、第二I型晶矽層、第一N型晶矽層及第二N型晶矽層之構成材料,可包含一非晶矽及一微晶矽。
進一步地,第一N型晶矽層與第二N型晶矽層之總成厚度,可小於第一I型晶矽層厚度之10%。
進一步地,第一N型晶矽層與第二N型晶矽層之總成厚度可小於200埃。
根據本發明之目的,又提出一種薄膜太陽能電池,其包含基板以及半導體層。半導體層包含P型晶矽層、第一I型晶矽層、第一N型晶矽層、第二I型晶矽層以及第二N型晶矽層。P型晶矽層係位於基板上;第一I型晶矽層係位於P型晶矽層上;第一N型晶矽層係位於第一I型晶矽層上;第二I型晶矽層係位於第一N型晶矽層上;以及第二N型晶矽層係位於第二I型晶矽層上。其中,第一I型晶矽層之厚度係小於第二I型晶矽層厚度之20%。
進一步地,第一N型晶矽層與第二N型晶矽層之總成厚度,可小於第二I型晶矽層厚度之10%。
根據本發明之目的,更提出一種薄膜太陽能電池之製造方法,其包含下列步驟;提供基板;形成P型晶矽層於基板上;形成第一I型晶矽層於P型晶矽層上;形成第一N型晶矽層設於第一I型晶矽層上;形成第二I型晶矽層於第一N型晶矽層上;以及形成第二N型晶矽層於第二I型晶矽層之上,而形成薄膜太陽能電池。
進一步地,第二I型晶矽層之厚度可小於第一I型晶矽層厚度之 20%。
進一步地,第一I型晶矽層之厚度可小於第二I型晶矽層厚度之20%。
進一步地,第一N型晶矽層與第二N型晶矽層之總成厚度可小於第一I型晶矽層厚度之10%。
進一步地,第一N型晶矽層與第二N型晶矽層之總成厚度可小於第二I型晶矽層厚度之10%。
根據本發明之目的,又提出一種薄膜太陽能電池,其包含基板以及半導體層。半導體層包含P型晶矽層、第一I型晶矽層、第一N型晶矽層、複數個第二I型晶矽層以及複數個第二N型晶矽層。P型晶矽層係位於基板上;第一I型晶矽層係位於P型晶矽層上;第一N型晶矽層係位於第一I型晶矽層上;複數個第二I型晶矽層及複數個第二N型晶矽層,各第二I型晶矽層及各第二N型晶矽層係相互交錯疊設,且位於最下層之第二I型晶矽層係設於第一N型晶矽層上。其中,複數個第二I型晶矽層之總成厚度係小於第一I型晶矽層厚度之20%。
進一步地,第一N型晶矽層與各複數個第二N型晶矽層之總成厚度,可小於第一I型晶矽層厚度之10%。
根據本發明之目的,再提出一種薄膜太陽能電池,其包含基板以及半導體層。半導體層包含P型晶矽層、複數個第一I型晶矽層、複數個第一N型晶矽層、第二I型晶矽層以及第二N型晶矽層。P型晶矽層係位於基板上;複數個第一I型晶矽層及複數個第一N型晶矽層,各第一I型晶矽層及各第一N型晶矽層係相互交錯疊設,且 位於最下層之第一I型晶矽層係設於P型晶矽層上;第二I型晶矽層係位於最上層之第一N型晶矽層上;以及第二N型晶矽層係位於第二I型晶矽層上。其中,複數個第一I型晶矽層之總成厚度係小於第二I型晶矽層厚度之20%。
進一步地,各複數個第一N型晶矽層與第二N型晶矽層之總成厚度可小於該第二I型晶矽層厚度之10%。
承上所述,本發明之薄膜太陽能電池及其製造方法,主要係在薄膜太陽能電池之半導體層中,再增設第二I型晶矽層及第二N型晶矽層,以改變習知技術之薄膜太陽能電池一般之P-I-N三層結構。且本發明另增設層數之半導體層之厚度將與習知三層結構之半導體層厚度相同,但光電轉換效率卻可有效的提升。
茲為使 貴審查委員對本發明之技術特徵及所達到之功效有更進一步之瞭解與認識,謹佐以較佳之實施例及配合詳細之說明如後。
1、2、3、4、5‧‧‧薄膜太陽能電池
11、200、300、400、500‧‧‧基板
12‧‧‧半導體層
121‧‧‧P型層
122‧‧‧I型層
123‧‧‧N型層
210、310、410、510‧‧‧非晶矽層
220、320、420、520‧‧‧P型晶矽層
230、330、430、530‧‧‧第一I型晶矽層
240、340、440、540‧‧‧第一N型晶矽層
250、350、450、550‧‧‧第二I型晶矽層
260、360、460、560‧‧‧第二N型晶矽層
270、370、470、570‧‧‧氧化鋅薄膜
280、380、480、580‧‧‧電極層
S600~S680‧‧‧步驟
第1圖係為習知技術之薄膜太陽能電池之示意圖。
第2圖係為本發明之薄膜太陽能電池之第一實施例之示意圖。
第3圖係為本發明之薄膜太陽能電池與習知技術之開路電壓比較之數據圖。
第4圖係為本發明之薄膜太陽能電池與習知技術之底層電流變化比較之數據圖。
第5圖係為本發明之薄膜太陽能電池之外部量子效率(E.Q.E.)之比較圖。
第6圖係為本發明之薄膜太陽能電池與習知技術及各種不同半導體層組成之底層電流變化比較之數據圖。
第7圖係為本發明之薄膜太陽能電池之第二實施例之示意圖。
第8圖係為本發明之薄膜太陽能電池之第三實施例之示意圖。
第9圖係為本發明之薄膜太陽能電池之第四實施例之示意圖。
第10圖係為本發明之實施例之薄膜太陽能電池之製造方法之流程圖。
為利 貴審查員瞭解本發明之發明特徵、內容與優點及其所能達成之功效,茲將本發明配合附圖,並以實施例之表達形式詳細說明如下,而其中所使用之圖式,其主旨僅為示意及輔助說明書之用,未必為本發明實施後之真實比例與精準配置,故不應就所附之圖式的比例與配置關係解讀、侷限本發明於實際實施上的權利範圍,合先敘明。
以下將參照相關圖式,說明依本發明之薄膜太陽能電池之製造方法之實施例,為使便於理解,下述實施例中之相同元件係以相同之符號標示來說明。
請參閱第2圖,其係為本發明之薄膜太陽能電池之第一實施例之示意圖。圖中薄膜太陽能電池2可包含基板200、非晶矽層210、P型晶矽層220、第一I型晶矽層230、第一N型晶矽層240、第二I型晶矽層250、第二N型晶矽層260、氧化鋅薄膜層270以及電極層280。其中,基板200可為玻璃或其他透明板材。非晶矽層210位於基板200上,可做為一光吸收層,形成光電效應產生光電流。P型晶矽層220位於非晶矽層210上。第一I型晶矽層230位於P型晶 矽層220上。第一N型晶矽層240位於第一I型晶矽層230上。第二I型晶矽層250位於第一N型晶矽層240上。第二N型晶矽層260位於第二I型晶矽層250上。第一I型晶矽層230、第一N型晶矽層240、第二I型晶矽層250及第二N型晶矽層260於構成材料方面可包含非晶矽與微晶矽。氧化鋅薄膜層270位於第二N型晶矽層260上,可由透明導電膜或是氧化鋅摻硼構成。電極層280位於氧化鋅薄膜層270上,電極層280可由透明導電膜或是摻雜氟的二氧化錫或氧化鋅摻硼構成,或由具有導電的金屬構成。其中,第二I型晶矽層250之厚度較佳係小於第一I型晶矽層230厚度之20%,第一N型晶矽層240與第二N型晶矽層260之總成厚度較佳係小於第一I型晶矽層230厚度之10%或小於200埃。然而,此些所舉之厚度比例僅係為一實施態樣,不應以此而有所限制者。
第一實施例中,薄膜太陽能電池2之結構與習知技術(第1圖)之薄膜太陽能電池1相比較,主要係於習知三層結構P-I-N半導體層12中,另外增設了I型晶矽層及N型晶矽層(即第二I型晶矽層250及第二N型晶矽層260),且本發明之半導體層增設了第二I型晶矽層250及第二N型晶矽層260後之厚度,仍等同於習知薄膜太陽能電池1之半導體層12之厚度,在不改變半導體層12厚度之情況之下,本發明之薄膜太陽能電池2仍可有效地提升光電轉換效率。
續言之,一般在量測光電轉換效率(Eff)時,會參考三個數值,分別為:填充因子(FF)、開路電壓(Voc)、短路電流密度(Jsc),其中此三項數值與光電轉換效率有正相關。因此,以習知技術與本發明之薄膜太陽能電池2相比,來證明本發明之薄膜太陽能電池較一般習知的薄膜太陽能電池1之光電轉換效率高,請參閱第3 至6圖。
請參閱第3圖,係為本發明之薄膜太陽能電池與習知技術之開路電壓比較之數據圖,習知技術(第1圖)之P-I-N三層半導體層12與本發明之PININ晶矽層(半導體層)之開路電壓,係維持穩定電壓狀態,在本發明中不管第二I型晶矽層之厚度為何皆維持一定穩定電壓,且第一I型晶矽層230、第一N型晶矽層240、第二I型晶矽層250及第二N型晶矽層260之總成厚度係等同於習知I型層122及N型層123之總成厚度。
請參閱第4圖,係為本發明之薄膜太陽能電池與習知技術之底層電流(Bottom current)變化比較之數據圖,習知技術(第1圖)之P-I-N三層半導體層12與本發明之PININ晶矽層(半導體層)之底層電流變化,在本發明之薄膜太陽能電池2中第二I型晶矽層250厚度為250埃時,底層電流變化會提升6.1%,藉此可證明本發明之薄膜太陽能電池2確實可以增加電流,進而提升光電轉換效率。
請參閱第5圖,係為本發明之薄膜太陽能電池之外部量子效率(E.Q.E.)之比較圖,從圖中可知習知技術之薄膜太陽能1之底層電流為10.64mA/cm2,而等同於習知薄膜太陽能電池1之半導體層12之厚度,在不改變半導體層12厚度之情況之下,本發明之薄膜太陽能2之底層電流為11.26mA/cm2,且本發明之薄膜太陽能2之底層電流變化可提升5.8%,可更進一步證明本發明之薄膜太陽能電池2確實可以增加光電轉換效率。
請參閱第6圖,係為本發明之薄膜太陽能電池與習知技術及各種不同半導體層組成之底層電流變化比較之數據圖,改變半導體層 12組成之結構,以PIIN、PINN及PININ結構與習知之PIN結構做比較,可知本發明之薄膜太陽能電池2之PININ晶矽層,才具提升薄膜太陽能電池2之光電轉換效率。
請參閱第7圖,其係為本發明之薄膜太陽能電池之第二實施例之示意圖。此實施例係為第一實施例之結構變化示意圖,圖中薄膜太陽能電池3可包含基板300、非晶矽層310、P型晶矽層320、第一I型晶矽層330、第一N型晶矽層340、第二I型晶矽層350、第二N型晶矽層360、氧化鋅薄膜層370以及電極層380。非晶矽層310位於基板300上。P型晶矽層320位於非晶矽層310上。第一I型晶矽層330位於P型晶矽層320上。第一N型晶矽層340位於第一I型晶矽層330上。第二I型晶矽層350位於第一N型晶矽層340上。第二N型晶矽層360位於第二I型晶矽層350上。氧化鋅薄膜層370位於第二N型晶矽層360上。電極層380位於氧化鋅薄膜層370上。此實施例之結構與第一實施例不同之處主要是在於,第一I型晶矽層330之厚度較佳係小於第二I型晶矽層350厚度之20%。而第一N型晶矽層340與第二N型晶矽層360之總成厚度仍較佳係小於第二I型晶矽層350厚度之10%或小於200埃。
請參閱第8圖,其係為本發明之薄膜太陽能電池之第三實施例之示意圖。此實施例係為第一實施例之另一結構變化示意圖,圖中薄膜太陽能電池4可包含基板400、非晶矽層410、P型晶矽層420、第一I型晶矽層430、第一N型晶矽層440、複數個第二I型晶矽層450、複數個第二N型晶矽層460、氧化鋅薄膜層470以及電極層480。非晶矽層410位於基板400上。P型晶矽層420位於非晶矽層410上。第一I型晶矽層430位於P型晶矽層420上。第一N型晶矽層 440位於第一I型晶矽層430上。而各第二I型晶矽層450及各第二N型晶矽層460相互間則是交錯疊設,並以最下層之第二I型晶矽層450設置於第一N型晶矽層440上。氧化鋅薄膜層470可設於最上層之第二N型晶矽層460上。電極層480位於氧化鋅薄膜層470上。其中,複數個第二I型晶矽層450之總成厚度較佳係小於第一I型晶矽層430厚度之20%,第一N型晶矽層440與複數個第二N型晶矽層460之總成厚度較佳係小於第一I型晶矽層430厚度之10%或小於200埃。此實施例之薄膜太陽能電池4於半導體層中額外增設之複數個第二I型晶矽層450及複數個第二N型晶矽層460,其層數可不予以限制。惟另第一I型晶系層430及增設之複數個第二I型晶矽層450之厚度,仍等同於習知薄膜太陽能電池1之I型層122之厚度。第一N型晶系層440及增設之複數個第二N型晶矽層460之厚度,仍等同於習知薄膜太陽能電池1之N型層123之厚度。
請參閱第9圖,其係為本發明之薄膜太陽能電池之第四實施例之示意圖。此實施例係為第一實施例之另一結構變化示意圖,圖中薄膜太陽能電池5可包含基板500、非晶矽層510、P型晶矽層520、複數個第一I型晶矽層530、複數個第一N型晶矽層540、第二I型晶矽層550、第二N型晶矽層560、氧化鋅薄膜層570以及電極層580。非晶矽層510位於基板500上。P型晶矽層520位於非晶矽層510上。各第一I型晶矽層530及各第一N型晶矽層540則相互交錯疊設,並以最下層之第一I型晶矽層530設置於P型晶矽層520上。第二I型晶矽層550可設於最上層的第一N型晶矽層540上。第二N型晶矽層560位於第二I型晶矽層550上。氧化鋅薄膜層570位於第二N型晶矽層560上。電極層580位於氧化鋅薄膜層570上。其中, 複數個第一I型晶矽層530之總成厚度小於第二I型晶矽層550厚度之20%,複數個第一N型晶矽層540與第二N型晶矽層560之總成厚度較佳係小於第二I型晶矽層550厚度之10%或小於200埃。
請參閱第10圖,其係為本發明之實施例之薄膜太陽能電池之製造方法之流程圖。在圖中,本發明之薄膜太陽能電池製造方法之步驟S600係提供基板,此基板之材質可以是玻璃或其他透明基板。接著步驟S610係形成一非晶矽層在基板上,作為一光吸收層。接著步驟S620係形成P型晶矽層在非晶矽層上。接著步驟S630係形成第一I型晶矽層在P型晶矽層上。接著步驟S640係形成第一N型晶矽層在第一I型晶矽層上。接著步驟S650係形成一第二I型晶矽層在第一N型晶矽層上。接著步驟S660係形成一第二N型晶矽層在第二I型晶矽層上。接著步驟S670係形成一氧化鋅薄膜層在第二N型晶矽層上。然後步驟S680係形成一電極層在氧化鋅薄膜層上。其中,第二I型晶矽層之厚度可小於第一I型晶矽層厚度之20%,或者第一I型晶矽層之厚度可小於第二I型晶矽層厚度之20%。而第一N型晶矽層與第二N型晶矽層之總成厚度可小於第一I型晶矽層厚度或第二I型晶矽層厚度之10%或200埃。其中,第一I型晶矽層及第一N型晶矽層或第二I型晶矽層及第二N型晶矽層可為複數層,但其總厚度不被改變。
綜合上述,在本發明之薄膜太陽能電池及其製造方法,係改良傳統習知技術之薄膜太陽能電池之三層P-I-N半導體層之結構,以再另外增設I型晶矽層與N型晶矽層,藉此來提升薄膜太陽能電池的光電轉換效率。
以上所述僅為舉例性,而非為限制性者。任何未脫離本發明之精 神與範疇,而對其進行之等效修改或變更,均應包含於後附之申請專利範圍中。
2‧‧‧薄膜太陽能電池
200‧‧‧基板
210‧‧‧非晶矽層
220‧‧‧P型晶矽層
230‧‧‧第一I型晶矽層
240‧‧‧第一N型晶矽層
250‧‧‧第二I型晶矽層
260‧‧‧第二N型晶矽層
270‧‧‧氧化鋅薄膜
280‧‧‧電極層

Claims (48)

  1. 一種薄膜太陽能電池,其包含:一基板;以及一半導體層,其包含:一P型晶矽層,係位於該基板上;一第一I型晶矽層,係位於該P型晶矽層上;一第一N型晶矽層,係位於該第一I型晶矽層上;一第二I型晶矽層,係位於該第一N型晶矽層上;以及一第二N型晶矽層,係位於該第二I型晶矽層上;其中,該第二I型晶矽層之厚度係小於該第一I型晶矽層厚度之20%。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之薄膜太陽能電池,其中該基板係為玻璃。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之薄膜太陽能電池,其更包含一非晶矽層,係位於該基板與該P型晶矽層間。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之薄膜太陽能電池,其更包含一氧化鋅薄膜層,係位於該第二N型晶矽層上。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之薄膜太陽能電池,其更包含一電極層,係位於該氧化鋅薄膜層上。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之薄膜太陽能電池,其中該電極層係由具有導電之金屬構成。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之薄膜太陽能電池,其中該第一I型晶 矽層、該第二I型晶矽層、該第一N型晶矽層及該第二N型晶矽層之構成材料包含一非晶矽及一微晶矽。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之薄膜太陽能電池,其中該第一N型晶矽層與該第二N型晶矽層之總成厚度係小於該第一I型晶矽層厚度之10%。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之薄膜太陽能電池,其中該第一N型晶矽層與該第二N型晶矽層之總成厚度係小於200埃。
  10. 一種薄膜太陽能電池,其包含:一基板;以及一半導體層,其包含:一P型晶矽層,係位於該基板上;一第一I型晶矽層,係位於該P型晶矽層上;一第一N型晶矽層,係位於該第一I型晶矽層上;一第二I型晶矽層,係位於該第一N型晶矽層上;以及一第二N型晶矽層,係位於該第二I型晶矽層上;其中,該第一I型晶矽層之厚度係小於該第二I型晶矽層厚度之20%。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之薄膜太陽能電池,其中該基板係為玻璃。
  12. 如申請專利範圍第10項所述之薄膜太陽能電池,其更包含一非晶矽層,係位於該基板與該P型晶矽層間。
  13. 如申請專利範圍第10項所述之薄膜太陽能電池,其更包含一氧化鋅薄膜層,係位於該第二N型晶矽層上。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之薄膜太陽能電池,其更包含一電極層,係位於該氧化鋅薄膜層上。
  15. 如申請專利範圍第14項所述之薄膜太陽能電池,其中該電極層係由具有導電之金屬構成。
  16. 如申請專利範圍第10項所述之薄膜太陽能電池,其中該第一I型晶矽層、該第二I型晶矽層、該第一N型晶矽層及該第二N型晶矽層之構成材料包含一非晶矽及一微晶矽。
  17. 如申請專利範圍第10項所述之薄膜太陽能電池,其中該第一N型晶矽層與該第二N型晶矽層之總成厚度係小於該第二I型晶矽層厚度之10%。
  18. 如申請專利範圍第10項所述之薄膜太陽能電池,其中該第一N型晶矽層與該第二N型晶矽層之總成厚度係小於200埃。
  19. 一種薄膜太陽能電池之製造方法,包含下列步驟:提供一基板;形成一P型晶矽層於該基板上;形成一第一I型晶矽層於該P型晶矽層上;形成一第一N型晶矽層設於該第一I型晶矽層上;形成一第二I型晶矽層,且鄰接於該第一N型晶矽層之上表面;以及形成一第二N型晶矽層,且鄰接於該第二I型晶矽層之上表面。
  20. 如申請專利範圍第19項所述之薄膜太陽能電池之製造方法,其中該第二I型晶矽層之厚度係小於該第一I型晶矽層厚度之20%。
  21. 如申請專利範圍第19項所述之薄膜太陽能電池之製造方法,其中該第一I型晶矽層之厚度係小於該第二I型晶矽層厚度之20%。
  22. 如申請專利範圍第19項所述之薄膜太陽能電池之製造方法,其中該基板係為玻璃。
  23. 如申請專利範圍第19項所述之薄膜太陽能電池之製造方法,更包 含下列步驟:形成一非晶矽層於該基板與該P型晶矽層間。
  24. 如申請專利範圍第19項所述之薄膜太陽能電池之製造方法,更包含下列步驟:形成一氧化鋅薄膜層於該第二N型晶矽層上。
  25. 如申請專利範圍第24項所述之薄膜太陽能電池之製造方法,更包含下列步驟:形成一電極層於該氧化鋅薄膜層上。
  26. 如申請專利範圍第25項所述之薄膜太陽能電池之製造方法,其中該電極層係由具有導電之金屬構成。
  27. 如申請專利範圍第19項所述之薄膜太陽能電池之製造方法,其中該第一I型晶矽層、該第二I型晶矽層、該第一N型晶矽層及該第二N型晶矽層之構成材料包含一非晶矽及一微晶矽。
  28. 如申請專利範圍第19項所述之薄膜太陽能電池之製造方法,其中該第一N型晶矽層與該第二N型晶矽層之總成厚度係小於該第一I型晶矽層厚度之10%。
  29. 如申請專利範圍第19項所述之薄膜太陽能電池之製造方法,其中該第一N型晶矽層與該第二N型晶矽層之總成厚度係小於該第二I型晶矽層厚度之10%。
  30. 如申請專利範圍第19項所述之薄膜太陽能電池之製造方法,其中該第一N型晶矽層與該第二N型晶矽層之總成厚度係小於200埃。
  31. 一種薄膜太陽能電池,其包含:一基板;以及一半導體層,其包含:一P型晶矽層,係位於該基板上; 一第一I型晶矽層,係位於該P型晶矽層上;一第一N型晶矽層,係位於該第一I型晶矽層上;複數個第二I型晶矽層及複數個第二N型晶矽層,各該第二I型晶矽層及各該第二N型晶矽層係相互交錯疊設,且位於最下層之該第二I型晶矽層係設於該第一N型晶矽層上;其中,該複數個第二I型晶矽層之總成厚度係小於該第一I型晶矽層厚度之20%。
  32. 如申請專利範圍第31項所述之薄膜太陽能電池,其中該基板係為玻璃。
  33. 如申請專利範圍第31項所述之薄膜太陽能電池,其更包含一非晶矽層,係位於該基板與該P型晶矽層間。
  34. 如申請專利範圍第31項所述之薄膜太陽能電池,其更包含一氧化鋅薄膜層,係位於交疊後最上層之該第二N型晶矽層上。
  35. 如申請專利範圍第34項所述之薄膜太陽能電池,其更包含一電極層,係位於該氧化鋅薄膜層上。
  36. 如申請專利範圍第35項所述之薄膜太陽能電池,其中該電極層係由具有導電之金屬構成。
  37. 如申請專利範圍第31項所述之薄膜太陽能電池,其中該第一I型晶矽層、該複數個第二I型晶矽層、該第一N型晶矽層及該複數個第二N型晶矽層之構成材料包含一非晶矽及一微晶矽。
  38. 如申請專利範圍第31項所述之薄膜太陽能電池,其中該第一N型晶矽層與該複數個第二N型晶矽層之總成厚度係小於該第一I型晶矽層厚度之10%。
  39. 如申請專利範圍第31項所述之薄膜太陽能電池,其中該第一N型晶矽層與該第二N型晶矽層之總成厚度係小於200埃。
  40. 一種薄膜太陽能電池,其包含:一基板;以及一半導體層,其包含:一P型晶矽層,係位於該基板上;複數個第一I型晶矽層及複數個第一N型晶矽層,各該第一I型晶矽層及各該第一N型晶矽層係相互交錯疊設,且位於最下層之該第一I型晶矽層係設於該P型晶矽層上;一第二I型晶矽層,係位於各該第一N型晶矽層上;以及一第二N型晶矽層,係位於該第二I型晶矽層上;其中,該複數個第一I型晶矽層之總成厚度係小於該第二I型晶矽層厚度之20%。
  41. 如申請專利範圍第40項所述之薄膜太陽能電池,其中該基板係為玻璃。
  42. 如申請專利範圍第40項所述之薄膜太陽能電池,其更包含一非晶矽層,係位於該基板與該P型晶矽層間。
  43. 如申請專利範圍第40項所述之薄膜太陽能電池,其更包含一氧化鋅薄膜層,係位於該第二N型晶矽層上。
  44. 如申請專利範圍第43項所述之薄膜太陽能電池,其更包含一電極層,係位於該氧化鋅薄膜層上。
  45. 如申請專利範圍第44項所述之薄膜太陽能電池,其中該電極層係由具有導電之金屬構成。
  46. 如申請專利範圍第40項所述之薄膜太陽能電池,其中該複數個第一I型晶矽層、該第二I型晶矽層、該複數個第一N型晶矽層及該第二N型晶矽層之構成材料包含一非晶矽及一微晶矽。
  47. 如申請專利範圍第40項所述之薄膜太陽能電池,其中該複數個第 一N型晶矽層與該第二N型晶矽層之總成厚度係小於該第二I型晶矽層厚度之10%。
  48. 如申請專利範圍第40項所述之薄膜太陽能電池,其中該第一N型晶矽層與該第二N型晶矽層之總成厚度係小於200埃。
TW100144946A 2011-12-06 2011-12-06 薄膜太陽能電池及其製造方法 TWI513022B (zh)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW100144946A TWI513022B (zh) 2011-12-06 2011-12-06 薄膜太陽能電池及其製造方法
CN2012100118057A CN103151396A (zh) 2011-12-06 2012-01-04 薄膜太阳能电池及其制造方法
US13/405,728 US20130139875A1 (en) 2011-12-06 2012-02-27 Thin-film solar cell and method for forming the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW100144946A TWI513022B (zh) 2011-12-06 2011-12-06 薄膜太陽能電池及其製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201324798A TW201324798A (zh) 2013-06-16
TWI513022B true TWI513022B (zh) 2015-12-11

Family

ID=48523137

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW100144946A TWI513022B (zh) 2011-12-06 2011-12-06 薄膜太陽能電池及其製造方法

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20130139875A1 (zh)
CN (1) CN103151396A (zh)
TW (1) TWI513022B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108550644B (zh) * 2018-06-06 2019-10-25 东北大学 一种半叠层柔性硅基薄膜太阳能电池及其制备方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100269896A1 (en) * 2008-09-11 2010-10-28 Applied Materials, Inc. Microcrystalline silicon alloys for thin film and wafer based solar applications
TW201112424A (en) * 2009-09-16 2011-04-01 Archers Systems Inc Thin film solar cell and method of forming the same

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4208281B2 (ja) * 1998-02-26 2009-01-14 キヤノン株式会社 積層型光起電力素子
EP1643564B1 (en) * 2004-09-29 2019-01-16 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Photovoltaic device
CN102157596B (zh) * 2011-03-18 2013-05-08 江苏大学 一种势垒型硅基薄膜半叠层太阳电池

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100269896A1 (en) * 2008-09-11 2010-10-28 Applied Materials, Inc. Microcrystalline silicon alloys for thin film and wafer based solar applications
TW201112424A (en) * 2009-09-16 2011-04-01 Archers Systems Inc Thin film solar cell and method of forming the same

Also Published As

Publication number Publication date
CN103151396A (zh) 2013-06-12
TW201324798A (zh) 2013-06-16
US20130139875A1 (en) 2013-06-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI463682B (zh) 異質接面太陽能電池
WO2009116580A1 (ja) 太陽電池及びその製造方法
JP5420109B2 (ja) Pn接合およびショットキー接合を有する多重太陽電池およびその製造方法
TW201121114A (en) Inverted organic solar cell and method for manufacturing the same
JP2012064990A (ja) 半導体ナノ素材を利用した光電変換装置およびその製造方法{photoelectricconversiondeviceusingsemiconductornanomaterialsandmethodofmanufacturingthesame}
TWI513022B (zh) 薄膜太陽能電池及其製造方法
CN101969076B (zh) 一种叠层太阳能电池及其制造方法
TWI578553B (zh) 結晶矽太陽能電池及其製造方法
Sibiński et al. Innovative elastic thin-film solar cell structures
KR101186242B1 (ko) 입체 패턴을 갖는 광전 소자 및 이의 제조 방법
TWI475704B (zh) 薄膜太陽能電池及其製造方法
TWI418043B (zh) 薄膜太陽能電池
US9093645B2 (en) Manufacturing method of the organic solar cell
TWI445193B (zh) 薄膜太陽能電池及製造方法
TWI718803B (zh) 電極結構與太陽電池結構
TWI433336B (zh) 太陽能電池及其製造方法
TWI435464B (zh) 薄膜太陽能電池及製造方法
TWI389327B (zh) Structure and manufacturing method of amorphous silicon germanium film combined with single crystal silicon substrate
TWI462314B (zh) 薄膜太陽能電池及其製造方法
JP2004335733A (ja) 薄膜太陽電池
TW201327869A (zh) 堆疊型薄膜太陽能電池及其製造方法
TW201314928A (zh) 串疊型薄膜太陽能電池結構
JP5285331B2 (ja) 薄膜光電変換装置
Baik et al. Towards light-trapping free amorphous Si only multi-junction solar cells
WO2011006307A1 (zh) 外加电场型光伏电池

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Annulment or lapse of patent due to non-payment of fees