薄膜太陽能電池之前驅物預鍍層的製造方法Manufacturing Method for Pre-coated Precursor Layers of Thin-Film Solar Cell

專利類型

發明

專利國別 (專利申請國家)

中華民國

專利申請案號

099143283

專利證號

I 430457

專利獲證名稱

薄膜太陽能電池之前驅物預鍍層的製造方法Manufacturing Method for Pre-coated Precursor Layers of Thin-Film Solar Cell

專利所屬機關 (申請機關)

國立中山大學

獲證日期

2014/03/11

技術說明

這項專利使用二元硒化物(如Cu-Se、In-Se、Ga-Se、Al-Se等)為硒化前驅物(precursor)，原因是這些化合物在500-600oC之間為液態(由熱平衡相圖得知，如果是薄膜形式其液化溫度會更低)，若進行快速硒化(rapid thermal selenization)即可藉由這些二元相立即反應生成CIGS四元化合物，在反應的過程中液相的存在有助於晶粒成長與原子擴散的進行，因而易於得到大晶粒且組成均勻度高的薄膜。此一論點已在本實驗室得到驗証。而且這些二元硒化物在600-800oC有適當的蒸氣壓，有利於開發大面積蒸鍍之製程(詳見以下說明)。 以量產實用的考量，本專利使用新式線型二元硒化物蒸發源(line source) 並用於大面積高產量的共蒸鍍(co-evaporation)或快速硒化(rapid thermal selenization)製程所需之前驅物(precursor)預鍍層製程，可連續進料，鍍膜速度可高達1.5m2/min以上。類似的做法見諸於First Solar公司之CdTe太陽電池大面積模組製程，其生產成本已達每瓦一美元以下(0.93USD/W)是為重要的里程碑，由此例可見連續蒸鍍製程有其利基。CIGS製程共有CuSe、InSe、GaSe、Se四道鍍膜程序鍍製前驅物層後再以快速硒化處理完成CIGS鍍膜。此製程之實施方法為使用新式線型蒸發源先進行二元硒化物前驅物預鍍層之鍍膜，再以覆膜硒化方法(亦即以另一石墨薄片覆蓋，防止硒大量氣化，完成硒化後撕離)反應形成CIGS薄膜。此製程適於玻璃基板以及可撓式基板，可分別應用於in-line或roll-to-roll之產線設計，也可用於其他CIS相關材料如CuIn1-xAlxSe2(CIAS)之成膜。 Binary selenides (such as CuSe, InSe, and GaSe) are used as precursors for selenization. The reason is that these binary compounds turn into liquid state during the rapid thermal selenization process and will help the grain growth and interdiffusion. This results in a film with large grains and more uniform composition. Our experiments already verify the above mentioned result. All the binary selenides have proper vapor pressures within the temperatures ranged from 600 to 800oC and are good for developing large-area evaporation processes. With this technique, in-line processes can be designed. The throughput will be as high as 1.5m2/min. The process is versatile and can be used for in-line or roll-to-roll design on glass plates or flexible substrates (metal foil or polymer), respectively. In order to further reduce the equipment cost through the non-vacuum process, we also develop the electrodeposition process for binary selenides.

備註

本部(收文號1060011881)同意該校106年2月17日中產營字第1061400161號函申請終止維護專利

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