TWI600176B - 化合物太陽能電池以及光吸收層的製作方法 - Google Patents
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Description
本揭露是有關於一種太陽能電池，且特別是有關於一種化合物太陽能電池以及光吸收層的製作方法。
太陽能電池經過長年的發展，在能量轉換效率（power conversion efficiency）、穩定性與各種效能指標上有長足的進步。近年來，由於因應太陽能電池薄型化的發展，許多高效率的薄膜太陽能電池亦被開發出來。薄膜太陽能電池依材料技術可分為許多種類，如非晶矽（a-Si）、碲化鎘（CdTe）、銅銦硒（CIS）、銅銦鎵硒（CIGS）薄膜太陽能電池等等。其中，銅銦鎵硒薄膜太陽能電池的光吸收層為銅銦鎵硒薄膜。銅銦鎵硒薄膜為直接能隙（direct bandgap）的半導體材料，且其可在較大範圍的太陽光譜進行光吸收，因此銅銦鎵硒薄膜太陽能電池具有高光電轉換效率。
一般而言，光吸收層吸收光能後會激發產生電子電洞對，位於P/N接面（p-n junction）的電子電洞對會分離出電子與電洞，且電子與電洞通過半導體材料而被導出，進而產生電流。然而，在電子和電洞導出的過程中，容易因薄膜品質等因素而使電子電洞復合（recombination）的機率提高，而降低太陽能電池的光電轉換效率。為了保持良好的薄膜品質以降低電子電洞復合的機率，一般製作銅銦鎵硒薄膜的方法會採用真空製程，例如是共蒸鍍（co-evaporation）法以及二階段硒化（sequential method）法等製程方式。然而，真空製程會使得太陽能電池整體製造成本較高，且製程時間較長。因此，如何製作出高品質的光吸收層並符合低成本以及快速製作的原則，實為目前研發者亟欲達成之目標之一。
本揭露實施例的化合物太陽能電池包括第一電極、第二電極、第一型摻雜半導體層以及第二型摻雜半導體層。第一型摻雜半導體層配置於第一電極以及第二電極之間，且第二型摻雜半導體層配置於第一型摻雜半導體層以及第二電極之間。第一型摻雜半導體層具有靠近第一電極的第一側以及靠近第二型摻雜半導體層的第二側。第一型摻雜半導體層包括多個元素的至少其中之一，且這些元素包括鉀、銣以及銫。這些元素的至少其中之一在第一側的濃度高於在第二側的濃度。
本揭露實施例的光吸收層的製作方法包括：形成前驅物層於基板上。前驅物層包括多個奈米粒子，且這些奈米粒子的材料包括銅氧化物、銦氧化物以及鎵氧化物；提供漿料於前驅物層上，其中漿料的材料包括鹼金屬化合物；以及對漿料以及前驅物層進行熱處理。
為讓本揭露的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
圖1A至圖1F繪示本揭露一實施例的化合物太陽能電池的製作流程圖，請先參考圖1A。在本實施例中，首先，提供基板SUB，並且形成第一電極110於基板SUB上。具體而言，第一電極110作為化合物太陽能電池100（如圖1F所繪示）的背電極，其可以包括鉬（Molybdenum）、銀、鋁、鉻（Chromium）、鈦（Titanium）、鎳（Nickel）、金或其組合。舉例而言，第一電極110可以為鍍製於基板SUB上的鉬電極。接著，請參考圖1B，形成前驅物層PrL於基板SUB上。具體而言，前驅物層PrL形成於第一電極110上，且第一電極110位於基板SUB以及前驅物層PrL之間。在本實施例中，前驅物層PrL包括多個奈米粒子（nanoparticles, NPs），且這些奈米粒子的材料包括銅氧化物、銦（Indium）氧化物以及鎵（Gallium）氧化物。具體而言，前驅物層PrL例如是銅銦鎵（CIG）金屬前驅物，其可以例如是通過硒化（Selenization）處理、硫化（Sulfurization）處理或是硒化及硫化的任意組合後而形成銅銦鎵硒（CIGS）薄膜。舉例而言，前驅物層PrL可以通過硒化後硫化（Sulfurization After Selenization, SAS）處理後而形成銅銦鎵硒薄膜，本揭露並不以此為限。另外，在本實施例中，形成前驅物層PrL於基板SUB上的方法例如是包括塗佈前驅物於基板SUB上以形成前驅物層PrL。藉由塗佈的作法，前驅物層PrL中的這些氧化物可以保持著奈米粒子的形態。然而，在一些實施例中，亦可以藉由其他製程方法形成前驅物層PrL於基板SUB上，本揭露並不以此為限。
接著，請參考圖1C，提供漿料190於前驅物層PrL上，且漿料190的材料包括鹼金屬化合物192。具體而言，漿料190更包括溶劑194，且鹼金屬化合物192均勻散佈於溶劑194之中。詳細而言，鹼金屬化合物192包括多個元素122的至少其中之一，且這些元素122包括鉀（Potassium）、銣（Rubidium）以及銫（Cesium）。舉例而言，本實施例的鹼金屬化合物192為氟化鉀（Potassium fluoride, KF）。另外，溶劑194可以例如是包括水、醇類溶劑、酯類溶劑、酮類溶劑、醚類溶劑、胺類溶劑、酸類溶劑、鹼類溶劑或其組合，且鹼金屬化合物192在漿料190中的重量百分濃度例如是落在0.01%至0.6%的範圍內。在本實施例中，提供漿料190於前驅物層PrL上的方法包括藉由毛細管塗佈、旋轉塗佈、刷塗、刮刀塗佈、噴灑塗佈或印刷塗佈，以塗佈漿料190於前驅物層PrL上。具體而言，在一些相關實施例中，溶劑194的選擇、鹼金屬化合物192在漿料190中的濃度以及提供漿料190於前驅物層PrL上的製程方法可依據實際製程需求而加以調整，本揭露並不以此為限。另外，在本實施例中，透過均勻塗覆以提供於前驅物層PrL上的漿料190會形成膜層，且此膜層的厚度T是落在3奈米至100奈米的範圍內。然而，在一些實施例中，依據實際製程需求，塗覆至前驅物層PrL上的漿料190的膜層亦可以具有其他的厚度，本揭露亦不以此為限。
請參考圖1D，提供漿料190於前驅物層PrL上之後，對漿料190進行乾燥處理以使溶劑194揮發。具體而言，此乾燥處理例如是對前驅物層PrL上的漿料190進行適度的加熱以促使溶劑194揮發，且其加熱的溫度例如是小於或等於攝氏100度。或者，也可以將前驅物層PrL上的漿料190靜置一段時間以使其自然風乾。
接著，請參考圖1E，在本實施例中，對漿料190以及前驅物層PrL進行熱處理。具體而言，此熱處理例如是硒化處理或是硒化後硫化處理。詳細而言，漿料190以及前驅物層PrL進行此熱處理的方法包括：將漿料190以及前驅物層PrL置於氣體環境中，其中此氣體環境包括VIA族元素的氣體。另外，此氣體環境例如還包括大氣、氮氣、氫氣、氬氣及/或氨氣等氣體，且此氣體環境的氣壓例如是落在10
-4托（torr）至760托的範圍內。除此之外，此氣體環境的溫度例如是落在攝氏300度至攝氏600度的範圍內，且進行此熱處理的時間例如是落在1分鐘至300分鐘的範圍內。詳細而言，可以依據實際進行熱處理的製程需求而設置適當的氣體環境，以及設定適當的相關參數，本揭露並不以此為限。
請繼續參考圖1E，在本實施例中，在熱處理的過程中，前驅物層PrL的這些奈米粒子會例如會成長出銅銦鎵硒晶體，而銅銦鎵硒晶體會持續長晶而形成銅銦鎵硒薄膜。具體而言，此銅銦鎵硒薄膜例如就是化合物太陽能電池100的光吸收層AL，同時也是太陽能電池100的第一型摻雜半導體層120。在一些相關實施例中，藉由前驅物層PrL的這些奈米粒子的材料選擇以及進行熱處理的氣體環境的氣體選擇，第一型摻雜半導體層120可例如是包括IB族元素、IIIA族元素、VIA族元素或其組合。或者，第一型摻雜半導體層120可例如是包括IB族元素、IIB族元素、IVA族元素、VIA族元素或其組合，本揭露並不以此為限。另外，詳細而言，在本實施例的銅銦鎵硒晶體長晶的過程中，鹼金屬化合物192的這些元素122會進入銅銦鎵硒晶體結構，而分佈於銅銦鎵硒薄膜表面、晶體結構之中及其晶界（grain boundary）之中。
請參考圖1F，在本實施例中，接著，於第一型摻雜半導體層120上依序形成第二型摻雜半導體層130、第二電極140以及電極150，藉以完成化合物太陽能電池100的製作。具體而言，化合物太陽能電池100包括上述基板SUB、第一電極110、第一型摻雜半導體層120、第二型摻雜半導體層130、第二電極140以及電極150。第一電極110配置於第一型摻雜半導體層120以及基板SUB之間。第一型摻雜半導體層120配置於第一電極110以及第二電極140之間，且第二型摻雜半導體層130配置於第一型摻雜半導體層120以及第二電極140之間。第一型摻雜半導體層120以及第二型摻雜半導體層130的其中一者為N型摻雜半導體層，且第一型摻雜半導體層120以及第二型摻雜半導體層130的其中另一者為P型摻雜半導體層。
具體而言，化合物太陽能電池100例如是銅銦鎵硒薄膜太陽能電池。基板SUB例如是不鏽鋼片、鈉玻璃（soda-lime glass, SLG）等可撓基板或不可撓的基板。第一型摻雜半導體層120例如是具有P型摻雜的銅銦鎵硒薄膜並作為光吸收層AL，而第一電極110例如是適於與銅銦鎵硒薄膜形成歐姆接觸（ohmic contact）的鉬背電極。另外，第二型摻雜半導體層130例如是具有N型摻雜的硫化鎘（cadmium sulfide, CdS）緩衝層，且第二電極140例如是包括相堆疊的本質氧化鋅（intrinsic zinc oxide, i-ZnO）層142以及透明導電層144，且本質氧化鋅層142配置於透明導電層144與第二型摻雜半導體層130之間。具體而言，透明導電層144例如是摻鋁氧化鋅（Al-doped zinc oxide, AZO） 或是其他類型的透明導電薄膜，本揭露並不以此為限。另外，與第二電極140接觸的電極150例如是設計為條狀，以避免遮光。在一些實施例中，化合物太陽能電池100亦可以是其他類型的化合物太陽能電池，本揭露並不以此為限。
在本實施例中，光例如是由第二電極140的一側進入化合物太陽能電池100。當作為光吸收層AL的第一型摻雜半導體層120吸收光能後會激發產生電子電洞對。第一型摻雜半導體層120以及第二型摻雜半導體層130之間形成P/N接面（p-n junction），而位於P/N接面的電子電洞對會分離出電子以及電洞，且電子以及電洞例如是分別通過第二型摻雜半導體層130以及第一型摻雜半導體層120而被導出，並且分別由第二電極140以及第一電極110所接收，進而產生電流。
具體而言，在本實施例中，第一型摻雜半導體層120具有靠近第一電極110的第一側S1以及靠近第二型摻雜半導體層130的第二側S2。第一型摻雜半導體層120包括多個元素122（如前述鹼金屬化合物192的多個元素122）的至少其中之一，且這些元素122包括鉀、銣以及銫。舉例而言，本實施例的鹼金屬化合物192為氟化鉀，而經由熱處理後，至少大部分的氟（fluorine）會揮發掉，而使得形成的第一型摻雜半導體層120（光吸收層AL）所包括的元素122為鉀，且鉀會分佈於第一型摻雜半導體層120的銅銦鎵硒薄膜表面、晶體結構之中及其晶界之中。具體而言，由於這些元素122的至少其中之一會在熱處理的過程中，藉由熱擴散而通過前驅物層PrL的這些奈米粒子之間的縫隙並向下移動，因此這些元素122的至少其中之一在第一型摻雜半導體層120會有適當的濃度分佈。詳細而言，這些元素122的至少其中之一在第一側S1的濃度高於在第二側S2的濃度。也就是說，在本實施例中，鉀分佈於第一型摻雜半導體層120（光吸收層AL）在靠近基板SUB的濃度高於遠離基板SUB的濃度。具體而言，鉀分佈於第一型摻雜半導體層120在靠近第一電極110的第一側S1的濃度高於在靠近第二型摻雜半導體層130的第二側S2的濃度。在一些實施例中，亦可由上述製程方法形成前驅物層PrL於基板SUB上，並以上述相同的實施步驟形成一光吸收層AL在基板SUB之上，其中上述光吸收層AL中的這些元素122的至少其中之一在靠近基板SUB的濃度高於遠離基板SUB的濃度。
在本實施例中，由於第一型摻雜半導體層120的銅銦鎵硒薄膜表面、晶體結構及其晶界有適當的鉀濃度分佈，因此材料介面（例如是第一型摻雜半導體層120以及第二型摻雜半導體層130）或第一型摻雜半導體層120的晶界上的缺陷（defect）的能帶（bandgap）會落在費米能階（Fermi level）以下。也就是說，鉀可以提供材料介面和晶界的鈍化（passivation）效果。當載子通過上述材料介面或上述晶界時，載子發生復合（recombination）的機率得以降低。除此之外，在本實施例中，在對漿料190以及前驅物層PrL進行熱處理以形成第一型摻雜半導體層120（銅銦鎵硒晶體結構）的過程中，鉀會先佔據晶格之中銅的空缺。當硫化鎘（第二型摻雜半導體層130）以沉積的方式形成於銅銦鎵硒晶體結構上時，鎘也會佔據銅的空缺。此時，原本佔據銅的空缺的鉀會離開，產生更多可供鎘佔據的銅的空缺。因此，較多的鎘可以佔據銅的空缺，使得銅銦鎵硒晶體薄膜表面以及硫化鎘之間的P/N接面能達到更加良好的能階匹配。在本實施例中，基於載子復合機率降低以及P/N接面能階匹配改良等因素，化合物太陽能電池100可以在採用非真空製程的情況下，具備較高的開路電壓（open circuit voltage, V
oc）和填充因子（fill factor, FF），進而具有較佳的能量轉換效率（power conversion efficiency, PCE）。
圖2繪示圖1F實施例的化合物太陽能電池的光吸收層在不同深度的元素含量分析，請參考圖2。圖2的縱軸表示測定化合物太陽能電池100元素含量的訊號強度大小，其單位為計數／秒，而橫軸表示化合物太陽能電池100由第二電極140起算並朝向第一電極110延伸的深度，其單位為奈米。圖2中二虛線間界定的深度範圍表示第一型摻雜半導體層120所在的深度範圍。另外，圖2標示的「S」、「Se」、「Ga」、「In」、「Cu」、「Na」以及「K」分別表示硫、硒、鎵、銦、銅、鈉以及鉀元素。在本實施例中，可以看到鉀分佈於第一型摻雜半導體層120靠近第一電極110的一側的濃度大致高於靠近第二型摻雜半導體層130的一側的濃度。
圖3A至圖3D繪示圖1F實施例的化合物太陽能電池的光電轉換的不同參數對氟化鉀在漿料裡的濃度的作圖，以呈現當提供具有不同濃度氟化鉀的漿料190於前驅物層PrL上時，化合物太陽能電池100的光電轉換的表現。詳細而言，圖3A繪示化合物太陽能電池100的開路電壓對氟化鉀在漿料190裡的濃度的作圖。圖3A的縱軸表示開路電壓，其單位為毫伏，而橫軸表示氟化鉀在漿料裡的濃度，其單位為百分比。圖3B繪示化合物太陽能電池100的短路電流對氟化鉀在漿料裡的濃度的作圖。圖3B的縱軸表示短路電流（short-circuit current, J
sc），其單位為毫安培／平方公分，而橫軸表示氟化鉀在漿料裡的濃度，其單位為百分比。圖3C繪示化合物太陽能電池100的填充因子對氟化鉀在漿料裡的濃度的作圖。圖3C的縱軸表示填充因子，其單位為百分比，而橫軸表示氟化鉀在漿料裡的濃度，其單位為百分比。圖3D繪示化合物太陽能電池100的能量轉換效率對氟化鉀在漿料裡的濃度的作圖。圖3D的縱軸表示能量轉換效率，其單位為百分比，而橫軸表示氟化鉀在漿料裡的濃度，其單位為百分比。在圖3A至圖3D中，氟化鉀在漿料裡的濃度在0%、0.25%、0.5%、0.75%以及1%的實驗條件分別對應於以不同形狀標示的實驗數據點。舉例而言，在圖3A中，同樣以圓形標示的實驗數據點是表示氟化鉀在漿料裡的濃度在0.25%時不同次實驗所得的數據點。由從圖3A至圖3D可以看出，當漿料190的材料包括鹼金屬化合物如氟化鉀時，化合物太陽能電池100的開路電壓以及填充因子都會增加，且化合物太陽能電池100具有較高的能量轉換效率。
圖4A繪示有無氟化鉀的化合物太陽能電池的光吸收層在不同深度的元素含量分析，請參考圖4A。圖4A的縱軸和橫軸的標示說明分別相同於圖2的縱軸和橫軸的標示說明，在此不再贅述。圖4中標示的「Cu」以及「Cd」分別表示銅以及鎘元素。標示「有氟化鉀」的曲線表示如圖1F實施例的化合物太陽能電池100，而標示「無氟化鉀」的曲線表示一比較實施例的化合物太陽能電池。此比較實施例的化合物太陽能電池的製程中並未以包括氟化鉀的漿料塗佈於前驅物層上。詳細而言，圖4A中的虛線位置表示化合物太陽能電池的P/N接面附近所在的位置。由圖4A可以看出，在區域A中，由於圖1F實施例的化合物太陽能電池100其第一型摻雜半導體層120具有適當的鉀濃度分佈，因此更多在P/N接面附近的鎘可以佔據銅的空缺，使得在區域A中，化合物太陽能電池100的鎘元素含量高於比較實施例的化合物太陽能電池的鎘元素含量。
圖4B繪示有無氟化鉀的化合物太陽能電池的電流對電壓曲線（I-V curve），請參考圖4B。圖4B的縱軸表示電流密度，其單位為毫安培／平方公分，而橫軸表示電壓，其單位為毫伏。標示「有氟化鉀」的曲線表示如圖1F實施例的化合物太陽能電池100，而標示「無氟化鉀」的曲線表示一比較實施例的化合物太陽能電池。此比較實施例的化合物太陽能電池的製程中並未以包括氟化鉀的漿料塗佈於前驅物層上。詳細而言，點P1以及點P2所對應的電壓分別為化合物太陽能電池100以及比較實施例的化合物太陽能電池的開路電壓。由圖4B可知，化合物太陽能電池100的開路電壓大於比較實施例的化合物太陽能電池的開路電壓。
圖5A至圖5D繪示一比較實施例的化合物太陽能電池的光電轉換的不同參數的表現。此比較實施例的化合物太陽能電池的製程中，包含氟化鉀的漿料是塗覆在已經由熱處理形成的光吸收層上，並再透過退火（annealing）製程使鉀進入光吸收層中。詳細而言，圖5A繪示此比較實施例的化合物太陽能電池的開路電壓對氟化鉀在漿料裡的濃度的作圖。圖5A的縱軸表示開路電壓，其單位為毫伏，而橫軸表示氟化鉀在漿料裡的濃度，其單位為百分比。圖5B繪示此比較實施例的化合物太陽能電池的短路電流對氟化鉀在漿料裡的濃度的作圖。圖5B的縱軸表示短路電流，其單位為毫安培／平方公分，而橫軸表示氟化鉀在漿料裡的濃度，其單位為百分比。圖5C繪示此比較實施例的化合物太陽能電池的填充因子對氟化鉀在漿料裡的濃度的作圖。圖5C的縱軸表示填充因子，其單位為百分比，而橫軸表示氟化鉀在漿料裡的濃度，其單位為百分比。圖5D繪示此比較實施例的化合物太陽能電池的能量轉換效率對氟化鉀在漿料裡的濃度的作圖。圖5D的縱軸表示能量轉換效率，其單位為百分比，而橫軸表示氟化鉀在漿料裡的濃度，其單位為百分比。將圖3A至圖3D與圖5A至圖5D進行比較，可知化合物太陽能電池100具有較良好的元件表現，且化合物太陽能電池100具有較高的能量轉換效率。
圖6A至圖6D繪示另一比較實施例的化合物太陽能電池的光電轉換的不同參數的表現。此比較實施例的化合物太陽能電池的製程中，氟化鉀是以真空蒸鍍加上退火的方式進入已經由熱處理形成的光吸收層中。詳細而言，圖6A繪示此比較實施例的化合物太陽能電池的開路電壓對不同退火溫度的作圖。圖6A的縱軸表示開路電壓，其單位為毫伏，而橫軸表示不同的退火溫度。圖6B繪示此比較實施例的化合物太陽能電池的短路電流對不同退火溫度的作圖。圖6B的縱軸表示短路電流，其單位為毫安培／平方公分，而橫軸表示不同的退火溫度。圖6C繪示此比較實施例的化合物太陽能電池的填充因子對不同退火溫度的作圖。圖6C的縱軸表示填充因子，其單位為百分比，而橫軸表示不同的退火溫度。圖6D繪示此比較實施例的化合物太陽能電池的能量轉換效率對不同退火溫度的作圖。圖6D的縱軸表示能量轉換效率，其單位為百分比，而橫軸表示不同的退火溫度。另外，在圖6A至圖6D中，標示「參考」表示未蒸鍍氟化鉀的對照組條件。標示「375°C KF」表示氟化鉀蒸鍍於銅銦鎵硒表面時的基板溫度為攝氏375度。標示「375°C KF (KCN)」表示銅銦鎵硒表面先以氰化鉀（Potassium cyanide）進行蝕刻後，再於其蝕刻後的表面蒸鍍氟化鉀，且蒸鍍氟化鉀時的基板溫度為攝氏375度。標示「425°C KF」表示氟化鉀蒸鍍於銅銦鎵硒表面時的基板溫度為攝氏425度。另外，標示「425°C KF (KCN)」表示銅銦鎵硒表面先以氰化鉀進行蝕刻後，再於其蝕刻後的表面蒸鍍氟化鉀，且蒸鍍氟化鉀時的基板溫度為攝氏425度。具體而言，將圖3A至圖3D與圖6A至圖6D進行比較，可知化合物太陽能電池100具有較良好的元件表現，且化合物太陽能電池100具有較高的能量轉換效率。
圖7繪示本揭露一實施例的光吸收層的製作方法，請參考圖7。在本實施例中，所述光吸收層的製作方法至少可以應用於圖1F實施例的化合物太陽能電池100的光吸收層AL（第一型摻雜半導體層120）。所述光吸收層的製作方法如下步驟。在步驟S710中，形成前驅物層於基板上，前驅物層包括多個奈米粒子，且這些奈米粒子的材料包括銅氧化物、銦氧化物以及鎵氧化物。在步驟S720中，提供漿料於前驅物層上，其中漿料的材料包括鹼金屬化合物。另外，在步驟S730中，對漿料以及前驅物層進行熱處理。具體而言，本揭露之實施例的光吸收層的製作方法至少可以由圖1A至圖1F之實施例的敘述中獲致足夠的教示、建議與實施說明，因此不再贅述。
綜上所述，本揭露實施例的光吸收層的製作方法中，前驅物層包括多個奈米粒子，且這些奈米粒子的材料包括銅氧化物、銦氧化物以及鎵氧化物。另外，光吸收層的製作方法包括提供漿料於此前驅物層上，且漿料的材料包括鹼金屬化合物。本揭露實施例的化合物太陽能電池以透過上述製作方法所製作的光吸收層來作為第一型摻雜半導體層，因此第一型摻雜半導體層包括多個元素的至少其中之一，且這些元素包括鉀、銣以及銫等鹼金屬元素。此外，這些鹼金屬元素的至少其中之一在第一型摻雜半導體層之中具有適當的濃度分布。由於鹼金屬元素可以在熱處理如硒化、硫化或是硒化及硫化的任意組合的過程中，分佈於光吸收層的表面、晶體結構和晶界之中，使得光吸收層的材料介面和晶界的鈍化效果得以產生，而可以降低電子電洞的復合機率。此外，P/N接面也能達到更加良好的能階匹配。因此，化合物太陽能電池可以在採用非真空製程的情況下，具備較高的開路電壓和填充因子，進而具有較佳的能量轉換效率。
雖然本揭露已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本揭露，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本揭露的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本揭露的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。
100‧‧‧化合物太陽能電池
110‧‧‧第一電極
120‧‧‧第一型摻雜半導體層
122‧‧‧元素
130‧‧‧第二型摻雜半導體層
140‧‧‧第二電極
142‧‧‧本質氧化鋅層
144‧‧‧透明導電層
150‧‧‧電極
190‧‧‧漿料
192‧‧‧鹼金屬化合物
194‧‧‧溶劑
A‧‧‧區域
AL‧‧‧光吸收層
P1、P2‧‧‧點
PrL‧‧‧前驅物層
S1‧‧‧第一側
S2‧‧‧第二側
S710、S720、S730‧‧‧光吸收層的製作方法的步驟
SUB‧‧‧基板
T‧‧‧厚度
110‧‧‧第一電極
120‧‧‧第一型摻雜半導體層
122‧‧‧元素
130‧‧‧第二型摻雜半導體層
140‧‧‧第二電極
142‧‧‧本質氧化鋅層
144‧‧‧透明導電層
150‧‧‧電極
190‧‧‧漿料
192‧‧‧鹼金屬化合物
194‧‧‧溶劑
A‧‧‧區域
AL‧‧‧光吸收層
P1、P2‧‧‧點
PrL‧‧‧前驅物層
S1‧‧‧第一側
S2‧‧‧第二側
S710、S720、S730‧‧‧光吸收層的製作方法的步驟
SUB‧‧‧基板
T‧‧‧厚度
圖1A至圖1F繪示本揭露一實施例的化合物太陽能電池的製作流程圖。 圖2繪示圖1F實施例的化合物太陽能電池的光吸收層在不同深度的元素含量分析。 圖3A至圖3D繪示圖1F實施例的化合物太陽能電池的光電轉換的不同參數對氟化鉀在漿料裡的濃度的作圖。 圖4A繪示有無氟化鉀的化合物太陽能電池的光吸收層在不同深度的元素含量分析。 圖4B繪示有無氟化鉀的化合物太陽能電池的電流對電壓曲線（I-V curve）。 圖5A至圖5D繪示一比較實施例的化合物太陽能電池的光電轉換的不同參數的表現。 圖6A至圖6D繪示另一比較實施例的化合物太陽能電池的光電轉換的不同參數的表現。 圖7繪示本揭露一實施例的光吸收層的製作方法。
100‧‧‧化合物太陽能電池
110‧‧‧第一電極
120‧‧‧第一型摻雜半導體層
122‧‧‧元素
130‧‧‧第二型摻雜半導體層
140‧‧‧第二電極
142‧‧‧未摻雜氧化鋅
144‧‧‧摻鋁氧化鋅
150‧‧‧電極
AL‧‧‧光吸收層
S1‧‧‧第一側
S2‧‧‧第二側
SUB‧‧‧基板
Claims (16)
- 一種化合物太陽能電池，包括： 一第一電極； 一第二電極； 一第一型摻雜半導體層，配置於該第一電極以及該第二電極之間，以及一第二型摻雜半導體層，配置於該第一型摻雜半導體層以及該第二電極之間，其中該第一型摻雜半導體層具有靠近該第一電極的一第一側以及靠近該第二型摻雜半導體層的一第二側，該第一型摻雜半導體層包括多個元素的至少其中之一，且該些元素包括鉀、銣以及銫，其中該些元素的至少其中之一在該第一側的濃度高於在該第二側的濃度。
- 如申請專利範圍第1項所述的化合物太陽能電池，其中該第一型摻雜半導體層包括IB族元素、IIIA族元素、VIA族元素或其組合，或IB族元素、IIB族元素、IVA族元素、VIA族元素或其組合。
- 如申請專利範圍第1項所述的化合物太陽能電池，其中該第一電極包括鉬、銀、鋁、鉻、鈦、鎳、金或其組合。
- 如申請專利範圍第1項所述的化合物太陽能電池，其中該第一型摻雜半導體層以及該第二型摻雜半導體層的其中一者為P型摻雜半導體層，且該第一型摻雜半導體層以及該第二型摻雜半導體層的其中另一者為N型摻雜半導體層。
- 如申請專利範圍第1項所述的化合物太陽能電池，更包括一基板，且該第一電極配置於該第一型摻雜半導體層以及該基板之間。
- 一種光吸收層的製作方法： 形成一前驅物層於一基板上，該前驅物層包括多個奈米粒子，且該些奈米粒子的材料包括銅氧化物、銦氧化物以及鎵氧化物； 提供一漿料於該前驅物層上，其中該漿料的材料包括一鹼金屬化合物；以及 對該漿料以及該前驅物層進行一熱處理。
- 如申請專利範圍第6項所述的光吸收層的製作方法，其中形成該前驅物層於該基板上的方法包括： 塗佈一前驅物於該基板上以形成該前驅物層。
- 如申請專利範圍第6項所述的光吸收層的製作方法，其中提供該漿料於該前驅物層上的方法包括： 藉由毛細管塗佈、旋轉塗佈、刷塗、刮刀塗佈、噴灑塗佈或印刷塗佈以塗佈該漿料於該前驅物層上。
- 如申請專利範圍第6項所述的光吸收層的製作方法，其中該漿料更包括一溶劑，且該鹼金屬化合物均勻散佈於該溶劑之中。
- 如申請專利範圍第9項所述的光吸收層的製作方法，其中該溶劑包括水、醇類溶劑、酯類溶劑、酮類溶劑、醚類溶劑、胺類溶劑、酸類溶劑、鹼類溶劑或其組合。
- 如申請專利範圍第6項所述的光吸收層的製作方法，其中該鹼金屬化合物在該漿料中的重量百分濃度是落在0.01%至0.6%的範圍內。
- 如申請專利範圍第9項所述的光吸收層的製作方法，更包括： 提供該漿料於該前驅物層上之後，對該漿料進行一乾燥處理以使該溶劑揮發。
- 如申請專利範圍第6項所述的光吸收層的製作方法，其中該鹼金屬化合物包括多個元素的至少其中之一，且該些元素包括鉀、銣以及銫。
- 如申請專利範圍第6項所述的光吸收層的製作方法，其中提供於該前驅物層上的該漿料形成一膜層，且該膜層的厚度是落在3奈米至100奈米的範圍內。
- 如申請專利範圍第13項所述的光吸收層的製作方法，其中對該漿料以及該前驅物層進行該熱處理的方法包括： 將該漿料以及該前驅物層置於一氣體環境中以形成一光吸收層，其中該氣體環境包括VIA族元素的氣體，且該氣體環境的溫度是落在攝氏300度至攝氏600度的範圍內。
- 如申請專利範圍第15項所述的光吸收層的製作方法，其中該光吸收層包括該些元素的至少其中之一，且該些元素的至少其中之一在靠近該基板的濃度高於遠離該基板的濃度。
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