TWI520353B - 吸收層的形成方法與薄膜太陽能電池 - Google Patents
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Description
本發明係關於薄膜太陽能電池，更特別關於同時增加CIS為主之吸收層的開路電壓與填充因子的方法。
薄膜太陽能電池又稱作薄膜光伏電池，可直接轉換光能為電能。薄膜太陽能電池的製程包含沉積一或多層光伏材料薄膜於基板(如玻璃基板)上。薄膜太陽能電池通常包含基板、背電極層、吸收層、緩衝層、與窗口層。吸收層可為CIS為主之吸收材料，而CIS即銅銦硒。在一般的習知薄膜太陽能電池中，CIS為主之吸收層為p型層，緩衝層為n型層，而窗口層為n型透明導電氧化物窗口。
製作薄膜太陽能電池的習知方法，包含兩種方法形成吸收層：「多重共蒸鍍源」與「硒化後硫化(SAS)」。這兩種方法均具有優點與缺點。舉例來說，多重共蒸鍍源對用於薄膜太陽能電池的較小尺寸CIS為主吸收層來說，具有高轉換效率的優點，但其主要問題為薄膜組成不均勻。此外，多重共蒸鍍源目前無法用於工業等級的量產製程。另一方面，多重共蒸鍍源的設備複雜且昂貴。SAS法對較大尺寸(大於1平方公尺)的吸收層來說，具有組成均勻、在形成吸收層時不會浪費材料、且設備比多重共蒸鍍源單純便宜等優點。然而SAS法的問
題在於形成的薄膜太陽能電池之轉換效率與填充因子較低。
如此一來，目前亟需用於薄膜太陽能電池之CIS為主吸收層的製作方法，此方法需形成大面積且組成高均勻性的吸收層、有效利用材料、以及增加吸收層之填充因子。
本發明一實施例提供之吸收層的形成方法，其中吸收層係用於裝置，包括：(a)提供物件，包括前驅物膜與金屬背電極層於基板上；(b)在物件上進行第一製程，且第一製程係於第一溫度T1下進行第一時間△t1；(c)在物件上進行第二製程，且第二製程係於第二溫度T2下進行第二時間△t2；以及(d)在物件上進行第三製程，且第三製程係於第三溫度T3下進行第三時間△t3。
本發明一實施例提供之吸收層的形成方法，其中吸收層係用於裝置，包括：(a)提供物件，包括前驅物；(b)於鈍氣的氛圍中在物件上進行第一製程，第一製程係於第一溫度T1下進行第一時間△t1，200℃第一溫度T1 800℃，且0分鐘第一時間△t1 300分鐘；以及(c)於含硫源的氛圍中在物件上進行第二製程，第二製程係於第二溫度T2下進行第二時間△t2，200℃第二溫度T2 600℃，0分鐘第二時間△t2 300分鐘，且第二溫度T2 第一溫度T1。
本發明一實施例提供之薄膜太陽能電池，包括：基板層；背電極層；以及CIS為主之吸收層，其表面的鎵濃度與底部的鎵濃度之比值大於或等於0.4。
△t1、△t2、△t3、△t4、△t5、△t6、△t7、211、221、331、341、351、561、571‧‧‧時間
T1、T2、T3、T4、T5、T6、T7、201、202、303、304、305、506、507‧‧‧溫度
100‧‧‧CIS為主之薄膜太陽能電池
101‧‧‧基板層
102‧‧‧背電極層
103‧‧‧CIS為主之薄膜吸收層
104‧‧‧緩衝層
105、901A、901B‧‧‧窗口層
200、300、500‧‧‧折線圖
210、220、330、340、350、560、570‧‧‧區段
400、600‧‧‧流程圖
401、402、403、404、601、602、603‧‧‧步驟
700‧‧‧比較圖
701、702‧‧‧資料點
703、704‧‧‧虛線
801A、801B、802A、802B、810A、810B、811A、811B‧‧‧端點
803A、803B、812A、812B‧‧‧曲線
902A、902B‧‧‧CIS為主之吸收層
第1圖係習知CIS為主之薄膜太陽能電池的簡化方塊圖。
第2圖係用於CIS為主之吸收層的習知SAS製程其溫度對應時間的折線圖。
第3圖係本發明一實施例中，用以形成CIS為主之吸收層之步驟其溫度對應時間的折線圖。
第4圖係本發明一實施例中，吸收層的製作方法之流程圖。
第5圖係本發明另一實施例中，用以形成CIS為主之吸收層之步驟其溫度對應時間的折線圖。
第6圖係本發明另一實施例中，吸收層的製作方法之流程圖。
第7圖係具有本發明實施例製作之CIS為主吸收層的薄膜太陽能電池，與具有習知SAS製程形成之CIS為主吸收層的薄膜太陽能電池，兩者之開路電壓對應填充因子的比較圖。
第8A圖係本發明實施例製作之CIS為主之吸收層，與習知SAS製程形成之CIS為主之吸收層，兩者之鎵分佈比較圖。
第8B圖係本發明實施例製作之CIS為主之吸收層，與習知SAS製程形成之CIS為主之吸收層，兩者之硫分佈比較圖。
第9A圖係本發明實施例製備之薄膜太陽能電池的層狀物照片。
第9B圖係習知SAS法製備之薄膜太陽能電池的層狀物照片。
第10圖係本發明實施例製備之CIS為主之吸收層照片。
下述內容將搭配圖式說明多種實施例之薄膜太陽
能電池與其製作方法。薄膜太陽能電池與其製作方法的簡述，有助於本技術領域中具有通常知識者完全了解本發明。
第1圖係習知的CIS為主之薄膜太陽能電池100的
簡化方塊圖。一般的薄膜太陽能電池製程，係以一或多種已知的沉積方法依序沉積不同層於基板上。底層係一般的基板層101，其可為玻璃基板。下一層為背電極層102，通常為金屬。
下一層為CIS為主之薄膜吸收層103，通常為p型層。CIS為主之薄膜吸收層103將詳述於後。下一層為緩衝層104，通常為n型層。頂層為窗口層105，通常為n型透明導電氧化物層。
CIS為主之薄膜吸收層103可由習知SAS法製作，比
如沉積金屬前驅物膜於金屬的背電極層102上。金屬前驅物膜之組成一般為銅、銦、與鎵。含有基板層101、背接點層102、與金屬前驅物膜的裝置，係置於進行SAS製程的機器中以形成CIS為主之薄膜吸收層103。進行SAS製程的機器具有加熱系統且可置換氛圍，可在含有特定氣體(如含硒源之氣體或含硫源之氣體)之氛圍下，於特定溫度下容納與處理裝置一段時間。
習知的SAS製程需進行硒化步驟後再進行硫化步驟，這些步驟均需於特定溫度下進行特定時間。
第2圖係用於CIS為主之吸收層的習知SAS製程其
溫度對應時間的折線圖200。在習知SAS製程中，將機器中的氛圍置換為鈍氣如氮氣，再將硒源導入氛圍中如習知技術。將機器中的溫度升溫至溫度T1(201)後維持一段預定時間△t1(211)，如第2圖所示。第2圖之區段210即硒化步驟。在硒化步
驟完成後，將含硒氛圍置換為含硫氛圍如習知技術。將機器中的溫度升溫至溫度T2(202)後維持一段預定時間△t2(221)，如第2圖所示。第2圖之區段220即硫化步驟。在硫化步驟完成後，將溫度降至室溫，並將機器中的氛圍置換為一般大氣。至此完成CIS為主之薄膜吸收層103。
雖然上述的習知SAS法具有優點如工業級量產大
面積且均勻組成的CIS為主之吸收層，但習知SAS法本質上無法區隔鎵擴散與硫掺雜(sulfur incorporation)而難以達到高轉換效率。在習知SAS法中，吸收層中的化合物與組成分佈取決於成份元素的熱擴散。由於鎵的擴散速率低於其他元素的擴散速率，鎵累積於吸收層的底部，對吸收層的轉換效率與改良「有效能帶隙」上貢獻不足。如習知技術所知，「有效能帶隙」為材料的最小光學能帶隙。有效能帶隙取決於量子效率(QE)曲線，其能量值係由20%QE量測的波長值(用於長波長)計算而得。
使鎵朝吸收層表面擴散是重要的，這可改善吸收
層中鎵的效用，並增加吸收層的有效能帶隙。鎵擴散可全面提升吸收層的開路電壓、填充因子、與轉換效率。如習知技術所知，填充因子(FF)為實際最大功率(PMAX)與開路電壓(Voc)及短路電流(ISC)之乘積的比值如下式：
填充因子(FF)越高，因電池內部損失造成的電流耗損越低。
習知SAS中，改良鎵朝吸收層表面擴散的方法之一
為調整第2圖中硫化步驟的區塊220：增加溫度T2與時間△t2。雖然增加硫化步驟的時間與提高硫化步驟的溫度，可提升鎵朝吸收層表面擴散以增加開路電壓Voc，但這也會造成過量硫掺雜的結果。由於硫會蝕刻吸收層表面，且鉬-硒-硫化合物會弱化歐姆背接點，過量硫掺雜將劣化吸收層103與緩衝層之間的p-n接面。如此一來，過量硫掺雜會降低電池的填充因子。由於鎵擴散與過量硫掺雜的現象無法區隔，這將限制習知SAS製程同時達到高開路電壓與高填充因子。
第3圖係本發明實施例中，用以形成CIS為主之吸
收層的步驟其溫度對應時間的折線圖300。基板上形成有背接點層，而背接點層上沉積有金屬前驅物膜。金屬前驅物可稱作CIS為主之半導體前驅物，其含有一或多種下列材料：銅、鎵、銦、銅鎵、銅銦、銦鎵、或銅銦鎵合金。在某些實施例中，金屬前驅物膜亦包含硒及/或硫。
在某些實施例中，CIS為主之半導體前驅物為五元
之Cu-III-VI2黃銅礦半導體，其成份包含銅、III族材料(比如銦及/或鎵)、與VI族材料(比如硒及/或硫)。在某些實施例中，CIS為主之半導體前驅物包含硒化物如銅銦硒(CuInSe2)、銅鎵硒(CuGaSe2)、及/或銅銦鎵硒(Cu(InGa)Se2)。在某些實施例中，CIS為主之半導體前驅物包含硫化物如銅銦硫(CuInS2)、銅鎵硫(CuGaS2)、及/或銅銦鎵硫(Cu(InGa)S2)。在某些實施例中，CIS為主之半導體前驅物包含同時含硫與硒之化合物如銅銦硒硫(CuIn(Se,S)2)、銅鎵硒硫(CuGa(Se,S)2)、及/或銅銦鎵硒硫(Cu(InGa)(Se,S)2)。
在本發明之實施例中，將含有基板、背接點層、
與金屬前驅物膜之裝置，置入進行硒化步驟、回火步驟、與硫化步驟之機器中以形成CIS為主之吸收層。上述機器具有加熱系統且可置換氛圍，可在含有特定氣體(比如含硒源之氣體、鈍氣如氮氣或氬氣、或含硫源之氣體)之氛圍下，於特定溫度下容納與處理裝置一段時間如下述。
在本發明之實施例中，將機器中的氛圍置換為鈍
氣如氮氣，再將硒源導入氛圍中。在某些實施例中，硒源為硒化氫。將機器中的溫度升溫至溫度T3(303)後維持一段預定時間△t3(331)，如第3圖所示。在某些實施例中，200℃≦溫度T3≦800℃。在某些實施例中，0分鐘≦時間△t3≦300分鐘。第3圖之區段330即硒化步驟。
在進行硒化步驟後，以鈍氣如氮氣或氬氣取代機
器中的含硒氛圍。將機器中的溫度升溫至溫度T4(304)後維持一段預定時間△t4(341)，如第3圖所示。在某些實施例中，200℃≦溫度T4≦800℃。在某些實施例中，0分鐘≦時間△t4≦300分鐘。第3段之區段330即硒化步驟。在某些實施例中，溫度T3≦溫度T4。第3圖之區段340即回火步驟。
在完成回火步驟後，將機器中的溫度降溫至溫度
T5(305)如第3圖所示，接著將機器中的鈍氣氛圍置換為含硫氛圍(比如具有硫源之氛圍)。在某些實施例中，硫源為硫化氫。
接著將機器中的溫度維持於溫度T5後維持一段預定時間△t5(351)。在某些實施例中，200℃≦溫度T5≦600℃。在某些實施例中，0分鐘≦時間△t5≦300分鐘。在某些實施例中，溫度T5
≦溫度T4。在某些實施例中，溫度T3≦溫度T5≦溫度T4。第3圖之區段350即硫化步驟。在完成硫化步驟後，將溫度降至室溫，並將機器中的氛圍置換為一般大氣。至此完成CIS為主之吸收層。
在某些實施例中，第2圖中SAS法中的硒化步驟其
溫度T1與時間△t1，與第3圖中本發明之硒化步驟其溫度T3與時間△t3相同。
第4圖係本發明一實施例中，吸收層的製作方法之
流程圖400。步驟401提供裝置，且裝置上將形成CIS為主之吸收層。裝置可包含基板、背電極層、與金屬前驅物膜。金屬前驅物膜如前述之第3圖。步驟402對裝置進行第一製程，且第一製程係於溫度T3下進行一段時間△t3。第一製程可為第3圖所述之硒化步驟。步驟403對裝置進行第二製程，且第二製程係於溫度T4下進行一段時間△t4。第二製程可為第3圖所述之回火步驟。步驟404對裝置進行第三製程，且第三製程係於溫度T5下進行一段時間△t5。第三製程可為第3圖所述之硫化製程。
第5圖係本發明實施例中，用以形成CIS為主之吸
收層之步驟其溫度對應時間的折線圖500。在本發明之實施例中，將含有CIS為主之半導體前驅物(如前述)或含硒及/或硫之金屬前驅物(如前述)的物件置於機器(如前述)中，以進行回火與硫化步驟，進而形成CIS為主之吸收層。
以鈍氣如氮氣或氬氣取代機器中的氛圍。將機器
中的溫度升溫至溫度T6(506)後維持一段預定時間△t6(561)，如第5圖所示。在某些實施例中，200℃≦溫度T6≦800℃。在
某些實施例中，0分鐘≦時間△t5≦300分鐘。第5圖之區段560即回火步驟。
在完成回火步驟後，將機器中的溫度降溫至溫度
T7(507)如第5圖所示，接著將機器中的鈍氣氛圍置換為含硫氛圍(比如具有硫源之氛圍)。在某些實施例中，硫源為硫化氫。
接著將機器中的溫度維持於溫度T7後維持一段預定時間△t7(571)。在某些實施例中，200℃≦溫度T7≦600℃。在某些實施例中，0分鐘≦時間△t7≦300分鐘。在某些實施例中，溫度T7≦溫度T6。第5圖之區段570即硫化步驟。在完成硫化步驟後，將溫度降至室溫，並將機器中的氛圍置換為一般大氣。至此完成CIS為主之吸收層。
第6圖係本發明之實施例中，吸收層的製作方法之
流程圖600。步驟601提供裝置，且裝置上將形成CIS為主之吸收層。要進行處理之物件含有CIS為主之半導體前驅物(如前述)，或含硒及/或硫之金屬前驅物(如前述)。步驟602對裝置進行第一製程，且第一製程係於溫度T6下進行一段時間△t6。第一製程可為第5圖所述之回火步驟。步驟603對裝置進行第二製程，且第二製程係於溫度T7下進行一段時間△t7。第二製程可為第5圖所述之硫化製程。
本發明之實施例提供之工業級量產法可形成CIS
為主之吸收層於大面積裝置上，且此裝置係用於CIS為主之薄膜太陽能電池。本發明之實施例亦提供裝置如CIS為主之薄膜太陽能電池，其整合前述之CIS為主之吸收層。此外，本發明之實施例藉由控制吸收層中的鎵擴散與硫掺雜，使CIS為主之
吸收層可同時達到高開路電壓與高填充因子。此外，本發明之實施例允許吸收層具有增大的晶粒尺寸，進而增加CIS為主之薄膜吸收層中材料來源的效用。
本發明之實施例提供之製程可將鎵擴散與硫掺雜
分開。藉由回火步驟的參數，可控制鎵擴散程度。藉由硒化步驟與硫化步驟，可控制硫掺雜程度。綜上所述，由於分別控制鎵擴散與控制硫掺雜，可最佳化吸收層組成對應深度的分佈。
此外，可增加吸收層中的鎵效用與吸收層中的鎵擴散，進而增加「有效能帶隙」而不需付出過度硫掺雜的代價。此外，本發明實施例之製程形成之晶粒尺寸大於習知SAS法形成之晶粒尺寸，可減少晶粒邊界造成的再結合現象，並產生較厚之吸收層以更有效的吸光。
第7圖係具有本發明實施例製作之CIS為主吸收層
的薄膜太陽能電池(方形的資料點702)，與具有習知SAS製程形成之CIS為主吸收層的薄膜太陽能電池(三角形的資料點701)，兩者之開路電壓(Voc)對應填充因子(FF)的比較圖700。
由比較圖700之分析可知，習知SAS製程的資料點在開路電壓增加時，其填充因子下降，如虛線703所示。虛線703指出習知SAS方法無法兼顧開路電壓與填充因子，需在兩者間進行取捨。相反地，本發明之實施例的資料點在開路電壓增加時，其填充因子卻上升，如虛線704所示。虛線704指出本發明之實施例製作的CIS微主之薄膜太陽能電池可同時達到高開路電壓與高填充因子。
第8A圖係本發明實施例製作之CIS為主之吸收層
之鎵分佈曲線(由左側的端點810A至右側的端點811A之曲線812A)，與習知SAS製程形成之CIS為主之吸收層之鎵分佈曲線(由左側的端點801A至右側的端點點802A之曲線803A)的比較圖。第8A圖中鎵分佈的資料係由能量散佈X-光光譜儀(EDX)測得。x軸最左側的值「0」指的是CIS為主之吸收層的底部，而x軸最右側的值「100」指的是CIS為主之吸收層的頂部。x軸的其他值指的是與CIS為主之吸收層之底部相隔的距離，以及CIS為主之吸收層之厚度的比值。y軸指的是CIS為主之吸收層中鎵濃度([Ga])與銅、銦、與鎵之總濃度([Cu]+[In]+[Ga])之比例。
由第8A圖之比較分析可知，習知SAS製程之鎵濃度
(曲線803A)自吸收層之底部(如左側的端點801A)至頂部(如右側的端點802A)明顯下降。上述現象為SAS製程的缺點之一：鎵濃度擴散程度低，且鎵累積於CIS為主之吸收層的底部。與此相較，本發明實施例之鎵濃度(曲線812A)自吸收層之底部(如左側的端點810A)至頂部(如右側的端點811A)的變化比曲線803A平緩許多。本發明之實施例中較平緩的鎵分佈曲線812A，其鎵擴散程度優於習知SAS法之鎵擴散程度。在第8A圖中，SAS法之吸收層表面與底部的鎵濃度比值接近3.7%，而本發明實施例之吸收層表面與底部的鎵濃度比值接近50%。一般而言，習知的SAS法之吸收層表面與底部的鎵濃度比值介於0至29%。本發明實施例之吸收層表面與底部的鎵濃度比值大於40%，且多次實驗所得之吸收層表面與底部的鎵濃度比值介於40%至55%之間。
如前所述，本發明實施例藉由控制回火步驟，可
控制鎵朝CIS為主之吸收層擴散的程度。
第8B圖係本發明實施例製作之CIS為主之吸收層
之硫分佈曲線(由左側的端點810B至右側的端點811B之曲線812B)，與習知SAS製程形成之CIS為主之吸收層之硫分佈曲線(由左側的端點801B至右側的端點點802B之曲線803B)的比較圖。第8B圖中硫分佈的資料係由能量散佈X-光光譜儀(EDX)測得。x軸最左側的值「0」指的是CIS為主之吸收層的底部，而x軸最右側的值「100」指的是CIS為主之吸收層的頂部。x軸的其他值指的是與CIS為主之吸收層之底部相隔的距離，以及CIS為主之吸收層之厚度的比值。y軸指的是CIS為主之吸收層中硫濃度([S])與銅、銦、與鎵之總濃度([Cu]+[In]+[Ga])之比例。
由第8B圖之比較分析可知，習知SAS製程之硫濃度
(曲線803B)高於本發明實施例之硫濃度(曲線812B)。上述現象為SAS製程的另一缺點：過量的硫掺雜於吸收層中。如前所述，過量硫掺雜會降低CIS為主之薄膜太陽能電池的填充因子。與此相較，本發明實施例製作之吸收層在任何厚度均具有較低硫濃度(曲線812B)。
如前所述，本發明實施例藉由控制硒化步驟與硫
化步驟，可控制吸收層中硫掺雜的程度。
由誘導耦合電漿質譜(ICP)亦可知本發明實施例形
成的CIS為主之吸收層的硫掺雜，低於習知SAS法形成的CIS為主之吸收層的硫掺雜。藉由ICP可知，本發明實施例製作之CIS為主之吸收層中硫濃度([S])與硫及硒總濃度([S]+[Se])的比值低於0.2，且多次實驗所得之[S]/([S]+[Se])比值介於0.15至0.22
之間。習知SAS法製作之CIS為主之吸收層中硫濃度([S])與硫及硒總濃度([S]+[Se])的比值為0.25。如此一來，習知SAS法形成之CIS為主之吸收層的硫濃度，高於本發明形成之CIS為主之吸收層的硫濃度。
第9A圖係本發明實施例製作之薄膜太陽能電池的
剖面圖，特別是CIS為主之吸收層902A與窗口層901A。第9B圖係習知SAS法製作之習知薄膜太陽能電池的剖面圖，特別是CIS為主之吸收層902B與窗口層901B。製作第9A圖中薄膜太陽能電池所用的前驅物薄膜，與製作第9B圖中薄膜太陽能電池所用的前驅物薄膜相同。上述剖面圖為掃描式電子顯微鏡(SEM)的照片。由第9A與9B圖可知，吸收層902A比吸收層902B厚。
第10圖係本發明之實施例製作的CIS為主之吸收
層的剖面圖。上述剖面圖為SEM照片。如第10圖所示，吸收層之晶粒尺寸1μm。習知SAS法製作之吸收層晶粒通常<1μm。
由於本發明實施例製作之吸收層晶粒較大，晶粒邊界也較少，因晶粒邊界造成的再結合損失亦較少。此外，本發明實施例採用與習知SAS法相同的材料來源，仍可形成較厚的吸收層以更有效的吸光。
下列表格為習知的多重共蒸鍍源、習知SAS法、與
本發明之實施例的特性比較彙整：
某些實施例提供吸收層的形成方法，且吸收層用
於裝置。上述方法包括提供物件，其具有前驅物膜與金屬背電極層於基板上，在物件上進行第一製程，且第一製程係於第一溫度T1下進行第一時間△t1，在物件上進行第二製程，且第二製程係於第二溫度T2下進行第二時間△t2；以及在物件上進行第三製程，且第三製程係於第三溫度T3下進行第三時間△t3。裝置可為薄膜太陽能電池。在某些實施例中，前驅物膜係金屬前驅物，可包含銅、鎵、銦、硒、硫、或上述之組合。在其他實施例中，前驅物膜係CIS為主之半導體，其可為五元Cu-III-VI2黃銅礦半導體如CuInSe2、CuGaSe2、Cu(InGa)Se2、CuInS2、CuGaS2、Cu(InGa)S2、CuIn(Se,S)2、CuGa(Se,S)2、Cu(InGa)(Se,S)2、或上述之組合。
在其他實施例中，第一製程包括將物件置於含硒
源的氛圍中，其中200℃第一溫度T1 800℃，且0分鐘第一時間△t1 300分鐘。在此實施例中，硒源係硒化氫。
在又一實施例中，第二製程包括將物件置於鈍氣
的氛圍中，200℃第二溫度T2 800℃，0分鐘第二時間△t2 300分鐘，且第一溫度T1 第二溫度T2。在此實施例中，鈍氣係氮氣或氬氣。
在再一實施例中，第三製程包括將物件置於含硫
源的氛圍中，200℃第三溫度T3 600℃，0分鐘第三時間△t3 300分鐘，且第三溫度T3 第二溫度T2。在此實施例中，硫源係硫化氫。
在另一實施例中，第一製程包括將物件置於含硒
源的氛圍中，其中350℃第一溫度T1 650℃，且0分鐘第一時間△t1 300分鐘。在此實施例中，硒源係硒化氫。
在又一實施例中，第二製程包括將物件置於鈍氣
的氛圍中，450℃第二溫度T2 700℃，0分鐘第二時間△t2 300分鐘，且第一溫度T1 第二溫度T2。在此實施例中，鈍氣係氮氣或氬氣。
在再一實施例中，第三製程包括將物件置於含硫
源的氛圍中，450℃第三溫度T3 550℃，0分鐘第三時間△t3 300分鐘，且第三溫度T3 第二溫度T2。在此實施例中，硫源係硫化氫。
本發明其他實施例提供吸收層的形成方法，其中
吸收層係用於裝置，包括：提供物件，其包括前驅物，於鈍氣的氛圍中在物件上進行第一製程，第一製程係於第一溫度T1下進行第一時間△t1，200℃第一溫度T1 800℃，且0分鐘第一時間△t1 300分鐘，以及於含硫源的氛圍中在物件上進行第二製程，第二製程係於第二溫度T2下進行第二時間△t2，200℃該第二溫度T2 600℃，0分鐘該第二時間△t2 300分鐘，且第二溫度T2 第一溫度T1。
在其他實施例中，前驅物係CIS為主之半導體，或
含硒及/或硫之金屬前驅物。
在其他實施例中，裝置係薄膜太陽能電池，且前
驅物係CIS為主之半導體如五元CU-III-VI2黃銅礦半導體。在又一實施例中，裝置係薄膜太陽能電池。
在其他實施例中，薄膜太陽能電池，包括：基板
層，背電極層，以及CIS為主之吸收層，其表面的鎵濃度與底部的鎵濃度之比值大於或等於0.4。在又一實施例中，CIS為主之吸收層其表面的鎵濃度與底部的鎵濃度之比值介於0.4至0.55之間。在又一實施例中，CIS為主之吸收層其硫濃度以及硫加硒之總濃度的比值小於0.2。在再一實施例中，CIS為主之吸收層其硫濃度以及硫加硒之總濃度的比值介於0.15至0.22之間。
雖然本發明已以數個較佳實施例揭露如上，然其
並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作任意之更動與潤飾，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。
700‧‧‧比較圖
701、702‧‧‧資料點
703、704‧‧‧虛線
Claims (10)
- 一種吸收層的形成方法，其中該吸收層係用於一薄膜太陽能電池，包括：(a)提供一物件，包括一前驅物膜與一金屬背電極層於一基板上；(b)將該物件置於一含硒源的氛圍中以在該物件上進行一第一製程，且該第一製程係於一第一溫度T1下進行一第一時間△t1；(c)將該物件置於一鈍氣的氛圍中以在該物件上進行一第二製程，且該第二製程係於一第二溫度T2下進行一第二時間△t2，且該第一溫度T1<該第二溫度T2；以及(d)在該物件上進行一第三製程，且該第三製程係於一第三溫度T3下進行一第三時間△t3。
- 如申請專利範圍第1項所述之吸收層的形成方法，其中該前驅物膜係金屬前驅物，其中該金屬前驅物包括一材料，且該材料係銅、鎵、銦、硒、硫、或上述之組合。
- 如申請專利範圍第1項所述之吸收層的形成方法，其中該前驅物膜係CIS為主之半導體，其中該CIS為主之半導體包括一材料，且該材料係CuInSe2、CuGaSe2、Cu(InGa)Se2、CuInS2、CuGaS2、Cu(InGa)S2、CuIn(Se,S)2、CuGa(Se,S)2、Cu(InGa)(Se,S)2、或上述之組合。
- 如申請專利範圍第1項所述之吸收層的形成方法，其中200℃該第一溫度T1 800℃，且0分鐘該第一時間△t1 300分鐘。
- 如申請專利範圍第1項所述之吸收層的形成方法，其中200℃該第二溫度T2 800℃，0分鐘該第二時間△t2 300分鐘。
- 如申請專利範圍第1項所述之吸收層的形成方法，其中該第三製程包括將該物件置於一含硫源的氛圍中，200℃該第三溫度T3 600℃，0分鐘該第三時間△t3300分鐘，且該第三溫度T3 該第二溫度T2。
- 一種吸收層的形成方法，其中該吸收層係用於一薄膜太陽能電池，包括：(a)提供一物件，包括一前驅物；(b)於一鈍氣的氛圍中在該物件上進行一第一製程，該第一製程係於一第一溫度T1下進行一第一時間△t1，200℃該第一溫度T1 800℃，且0分鐘該第一時間△t1 300分鐘；以及(c)於一含硫源的氛圍中在該物件上進行一第二製程，該第二製程係於一第二溫度T2下進行一第二時間△t2，200℃該第二溫度T2 600℃，0分鐘該第二時間△t2 300分鐘，且該第二溫度T2<該第一溫度T1。
- 如申請專利範圍第7項所述之吸收層的形成方法，其中該前驅物係CIS為主之半導體，或含硒及/或硫之金屬前驅物。
- 一種薄膜太陽能電池，包括：一基板層；一背電極層位於該基板層上；以及一CIS為主之吸收層位於該背電極層上，其表面的鎵濃度與底部的鎵濃度之比值大於或等於0.4； 其中該CIS為主之吸收層其硫濃度以及硫加硒之總濃度的比值介於0.15至0.22之間。
- 如申請專利範圍第9項所述之薄膜太陽能電池，其中該CIS為主之吸收層其表面的鎵濃度與底部的鎵濃度之比值介於0.4至0.55之間。
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