專利名稱：太陽能電池裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及太陽能電池裝置的制作，且特別涉及具有優(yōu)選光散射特性的透明導(dǎo)電薄膜的一種太陽能電池裝置及其制造方法。
背景技術(shù)：
近年來透明導(dǎo)電薄膜的應(yīng)用領(lǐng)域及需求量不斷地?cái)U(kuò)大，其不僅應(yīng)用于如平面顯示面板(Fat Display Panel)中的液晶顯示器(Liquid Crystal Display)、電致發(fā)光顯示面 IS. (Electro Luminescence Panel)(Plasma Display Panel) ,MjRM 顯示器(Field Emission Display)、觸控式面板等顯示裝置方面，其亦應(yīng)用于如太陽能電池的其它電子產(chǎn)品的應(yīng)用。圖1為一剖面圖，顯示了已知的太陽能電池裝置內(nèi)的透明導(dǎo)電薄膜的應(yīng)用情形。 如圖1所示，在此太陽能電池裝置繪示為硅薄膜太陽能電池(Silicon thin film solar cell)裝置100，包括依序堆疊于玻璃基板102上的氟摻雜的氧化錫(fluorine doped tin oxide, FT0)材料的透明導(dǎo)電層104、非晶硅薄膜(amorphous silicon thin film)光電轉(zhuǎn)換元件150與電極層112等主要構(gòu)件。在此，非晶硅薄膜光電轉(zhuǎn)換元件150包括依序堆疊設(shè)置于透明導(dǎo)電層104上的ρ型非晶硅層106、本征(intrinsic)非晶硅層108與η型非晶硅層110等構(gòu)件。請(qǐng)參照?qǐng)D1，雖然透明導(dǎo)電層104采用具有良好的光捕獲特性的氟摻雜的氧化錫材料，然而由于透明導(dǎo)電層104所采用的氟摻雜的氧化錫材料的表面型態(tài)屬于平面型態(tài)， 故當(dāng)來自于玻璃基板102外如太陽光的入射光180入射并穿透玻璃基板102與透明導(dǎo)電層 104后，其中較多的光分量將直接入射并穿透非晶硅薄膜光電轉(zhuǎn)換元件150而非為在其內(nèi)產(chǎn)生光電反應(yīng)，因而影響了非晶硅薄膜光電轉(zhuǎn)換元件150對(duì)于入射光180的光使用率。因此，便需要一種具有優(yōu)選散射性質(zhì)的透明導(dǎo)電層，以提升太陽能電池裝置對(duì)于入射光的光使用率。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明提供了一種太陽能電池裝置，以解決上述已知問題。依據(jù)一實(shí)施例，本發(fā)明提供了一種太陽能電池裝置，包括透明基板；透明導(dǎo)電層，設(shè)置于該透明基板之上，其中該透明導(dǎo)電層包括鋰與氟共摻雜的氧化錫材料，且該透明導(dǎo)電層包括多個(gè)多面體裸芯，該些多面體裸芯具有介于60-95%的多面體裸芯分布密度； 光電轉(zhuǎn)換元件，設(shè)置于該透明導(dǎo)電層之上；以及電極層，設(shè)置于該光電轉(zhuǎn)換元件之上。為了讓本發(fā)明之上述和其它目的、特征、和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉一優(yōu)選實(shí)施例，并配合所附圖示，作詳細(xì)說明如下


圖1為一剖面圖，顯示了一種已知太陽能電池裝置；
圖2-5顯示了依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的太陽能電池裝置的制造方法；圖6-7顯示了依據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的太陽能電池裝置的制造方法；圖8顯示了依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例與一比較例的太陽能電池裝置內(nèi)所應(yīng)用的透明導(dǎo)電層的反射率測(cè)試結(jié)果；圖9顯示了依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例與一比較例的太陽能電池裝置內(nèi)所應(yīng)用的透明導(dǎo)電層的可見光吸收率測(cè)試結(jié)果；圖10顯示了依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例與一比較例的太陽能電池裝置內(nèi)所應(yīng)用的紅外光濾光層的光反射率測(cè)試結(jié)果；圖11顯示了依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例與一比較例的太陽能電池裝置內(nèi)所應(yīng)用的紅外光濾光層的光穿透率測(cè)試結(jié)果；圖12-13顯示了依據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的太陽能電池裝置的制造方法；圖14顯示了依據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的太陽能電池裝置；圖15顯示了依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例與一比較例的太陽能電池裝置內(nèi)所應(yīng)用的紅外光濾光層的光穿透率測(cè)試結(jié)果；以及圖16顯示了依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例與一比較例的太陽能電池裝置內(nèi)所應(yīng)用的紅外光濾光層的光穿透率測(cè)試結(jié)果。圖17-19顯示了原子力顯微鏡的測(cè)量結(jié)果。附圖標(biāo)記說明100 硅薄膜太陽能電池裝置；102 玻璃基板；104 氟氧化錫材料的透明導(dǎo)電層；106 ρ型非晶硅層；108 本征非晶硅層；110 η型非晶硅層；112 電極層；150 光電轉(zhuǎn)換元件；180 入射光；200,300 非晶硅太陽能電池裝置；202 透明基板；204,402 薄膜沉積程序；206 透明導(dǎo)電層；206a 多面體裸芯；208 法線；210 側(cè)邊表面；212 ρ型非晶硅層；214 本征非晶硅層；216 η型非晶硅層；218 光電轉(zhuǎn)換元件；220 電極層；
250 入射光；302 薄膜沉積程序；304,404 紅外光濾光層；406 抗反射層；A、B 透明基板的表面；θ 多面體裸芯內(nèi)的法線與其各側(cè)邊表面間的夾角；ψ 側(cè)邊表面與透明基板的表面的夾角；H 多面體裸芯的膜厚；W 多面體裸芯的底面徑長。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的實(shí)施例將通過下文并配合圖2-7加以解說。請(qǐng)參照?qǐng)D2-5，顯示依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的太陽能電池裝置的制造方法。請(qǐng)參照?qǐng)D2，首先提供透明基板202，例如玻璃基板、高分子膜片基板或軟性基板。 接著，施行薄膜沉積程序204，以在透明基板202上形成透明導(dǎo)電膜層206。薄膜沉積程序 204例如為化學(xué)噴霧程序或大氣化學(xué)合成程序，其施行溫度約介于360 460°C，而所形成的透明導(dǎo)電層206的材料例如為鋰與氟共摻雜的氧化錫(lithium and fluorine co-doped tin oxide, Li-F:Sn02)，其內(nèi)的鋰摻雜濃度約介于0. 2 2. 3at%以及氟摻雜濃度約介于 0. 2 2. 5at%，且優(yōu)選地其內(nèi)的鋰摻雜濃度約介于0. 2 1. Oat %以及氟摻雜濃度約介于 0.5 l.Oat^。在此，通過薄膜沉積程序204所形成的透明導(dǎo)電層206由形成于透明基板202表面上的數(shù)個(gè)多面體裸芯206a所組成，因而具有凹凸不平的非平面型態(tài)而非已知氟摻雜的氧化錫材料的平面型態(tài)。而在透明導(dǎo)電層206中的此些多面體裸芯206a具有介于 60-95%的多面體裸芯分布密度，其中上述多面體裸芯分布密度定義為透明導(dǎo)電層206內(nèi)單位面積中多面體裸芯206a所占面積的比例。請(qǐng)參照?qǐng)D3的示意圖，顯示了構(gòu)成透明導(dǎo)電層206的多面體裸芯206a的放大情形。如圖3所示，在此多面體裸芯206a具有η個(gè)側(cè)邊表面210以及垂直于透明基板202表面的法線208，其中η不少于3，側(cè)邊表面210與透明基板202的表面之間具有介于45° 90°的夾角Ψ，以及多面體裸芯內(nèi)的法線208與其各側(cè)邊表面210間具有介于0° 45° 的夾角Θ。而多面體裸芯206a的底面則具有介于100 2000nm徑長W，以及具有介于 300 IOOOnm的膜厚H。在一實(shí)施例中，當(dāng)采用化學(xué)噴霧程序形成透明導(dǎo)電層204時(shí)，可在介于200°C 650°C的溫度下利用如振蕩頻率介于1. 5KHz 2. 6MHz的霧化器或具有小于10微米開口的精密噴嘴將混有如空氣、氧氣、氮?dú)獾妮d氣與如Sn(0H)4、NH4F、LiF、Li(0H)等反應(yīng)氣體的混合氣體所產(chǎn)生的尺寸介于5 15微米的霧滴形成經(jīng)加熱的透明基板202上，進(jìn)而形成了由數(shù)個(gè)多面體裸芯所組成的透明導(dǎo)電層204。由于透明導(dǎo)電層206由數(shù)個(gè)多面體裸芯206a所組成，因而呈現(xiàn)出非平面的非平坦表面，因此具有約介于20 60%的較高霧度(haze level)。由透明導(dǎo)電層206內(nèi)多面體裸芯206a有利于散射入射至太陽能電池裝置內(nèi)的入射光(未顯示)至后續(xù)膜層中，以提升進(jìn)入其內(nèi)光電轉(zhuǎn)換元件的光分量并提升其光電轉(zhuǎn)換效率。在一實(shí)施例中，通過BRDF(Bi-directional Reflectance Distribution Function)測(cè)量法的測(cè)量，薄膜沉積程序204所得到的由數(shù)個(gè)多面體裸芯206a所組成的透明導(dǎo)電層206具有介于40° 80°的光場(chǎng)分布角(α )，優(yōu)選地為45° 60°的光場(chǎng)分布角。請(qǐng)照?qǐng)D4，接著施行一薄膜沉積程序(未顯示)以在圖2所示結(jié)構(gòu)的透明導(dǎo)電層 206上形成光電轉(zhuǎn)換元件218。在此，光電轉(zhuǎn)換元件218繪示為一非晶硅p-i-n光電結(jié)構(gòu)，但并不以此結(jié)構(gòu)加以限定本發(fā)明，其亦可采用如染料敏化太陽電池(Dye Sensitized Solar Cell, DSSC)、納米晶硅(Nanocrystalline silicon)、多層堆棧(Tandem)的其它形態(tài)的光電結(jié)構(gòu)。在上述薄膜沉積程序中首先順應(yīng)地形成P型非晶硅層212于透明導(dǎo)電層206上， 接著順應(yīng)地形成本征(intrinsic，即未經(jīng)摻質(zhì)摻雜)非晶硅層214于ρ型非晶硅層212上， 接著順應(yīng)地形成一 η型非晶硅層216于本征非晶硅層214上。如圖4所示，由于透明導(dǎo)電層206具有凹凸不平的非平坦表面型態(tài)，因此順應(yīng)地形成于透明導(dǎo)電層206上的ρ型非晶硅層212、本征非晶硅層214以及η型非晶硅層216的表面亦呈現(xiàn)凹凸起伏的非平坦表面型態(tài)。薄膜沉積程序可在同一工藝機(jī)臺(tái)內(nèi)完成，而構(gòu)成光電轉(zhuǎn)換元件218的三個(gè)膜層可臨場(chǎng)地在薄膜沉積時(shí)完成特定電性摻質(zhì)的摻雜而不需要施行額外的離子注入步驟，因而可簡化光電轉(zhuǎn)換元件218的工藝。在此，形成光電轉(zhuǎn)換元件218的薄膜沉積程序例如為等離子體加強(qiáng)型化學(xué)氣相沉積法。請(qǐng)參照?qǐng)D5，接著施行一薄膜沉積程序(未顯示)以在圖4所示結(jié)構(gòu)內(nèi)的光電轉(zhuǎn)換元件218上坦覆地形成電極層220。在此，薄膜沉積程序例如為濺鍍法，而電極層220的材料則例如為鋁(Al)、鈦(Ti)、鉬(Mo)或銀(Ag)。如圖5所示，工藝至此，便大體完成了太陽能電池裝置200的制備，來自于外界的入射光250則可穿過透明基板202與透明導(dǎo)電層 206后抵達(dá)光電轉(zhuǎn)換元件218處進(jìn)行生電反應(yīng)。在本實(shí)施例中，太陽能電池裝置200應(yīng)用了包括由數(shù)個(gè)多面體裸芯206a所構(gòu)成的透明導(dǎo)電層206，其內(nèi)所使用的多面體裸芯將可散射進(jìn)入并穿透透明基板202的入射光 250，進(jìn)而提升進(jìn)入光電轉(zhuǎn)換元件218的進(jìn)光量，因而有助于提升光電轉(zhuǎn)換元件218對(duì)于入射光250的光利用率，此種新型結(jié)構(gòu)的透明導(dǎo)電層將可以提升太陽能電池裝置的元件效能。請(qǐng)參照?qǐng)D6-7，顯示了依據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的太陽能電池裝置的制造方法。在此，本實(shí)施例由修改如圖2-5所示的實(shí)施例所得到，因此在此僅描述兩實(shí)施例間的差異處， 在附圖中相同標(biāo)號(hào)代表相同的構(gòu)件。請(qǐng)參照?qǐng)D6，首先提供透明基板202，例如玻璃基板、高分子膜片基板或軟性基板。 接著，施行薄膜沉積程序302，以在透明基板202上形成紅外光濾光層304。薄膜沉積程序302例如為化學(xué)噴霧程序或大氣化學(xué)合成程序，其施行溫度約介于200 650°C，而所形成的紅外光濾光層304的材料例如為鋰與氟共摻雜的氧化錫(lithium and fluorine co-doped tin oxide，Li_F: Sn02)，其中鋰摻雜濃度約介于1. 5 3. 以及氟摻雜濃度約介于0. 6 3. 5at%，或者為氟與鋁共摻雜的氧化鋅(fluorine and aluminum co-doped zinc oxide, F_A1: SiO)，其中氟摻雜濃度約介于0. 1 2at%以及鋁摻雜濃度約介于1 5at%。在一實(shí)施例中，所形成的紅外光濾光層304的厚度約介于10 2000nm，其具有高于70%的可見光透光率、高于30%的紅外光阻絕率以及少于5%的可見光霧度，因而將穿透透明基板202的光線中的紅外線波長(介于1100 ISOOnm)的光分量的穿透率降低至50%以下。在此，通過薄膜沉積程序302所形成的紅外光濾光層304形成于透明基板202 表面上且具有平坦表面型態(tài)。在一實(shí)施例中，當(dāng)采用化學(xué)噴霧程序形成紅外光濾光層304時(shí)，可在介于200°C 6500C的溫度下利用如振蕩頻率介于1. 5KHz 2. 6MHz的霧化器或具有小于10微米開口的精密噴嘴將混有如空氣、氧氣、氮?dú)獾妮d氣與如Sn(0H)4、NH4F、LiF、Li(0H)等反應(yīng)氣體的混合氣體所產(chǎn)生的尺寸介于5 80微米的霧滴形成經(jīng)加熱的透明基板202上，進(jìn)而形成了紅外光濾光層304。請(qǐng)參照?qǐng)D7，接著則可參照如圖2 5相關(guān)實(shí)施例的制造方法，繼續(xù)在紅外光濾光層304表面上形成透明導(dǎo)電層206、光電轉(zhuǎn)換元件218以及電極層220，進(jìn)而完成了太陽能電池裝置300的制作。在本實(shí)施例中，太陽能電池裝置300除了具備如前述實(shí)施例中的太陽能電池裝置200所具備的提升光電轉(zhuǎn)換元件218對(duì)于入射光250的光使用率優(yōu)點(diǎn)之外，另外通過紅外線濾光層304的設(shè)置以避免進(jìn)入太陽能電池裝置300的入射光250中紅外光波長的光分量抵達(dá)光電轉(zhuǎn)換元件218處。如此可避免因光電轉(zhuǎn)換元件218吸收了入射光250 內(nèi)的紅外光波段的光分量所造成的操作溫度提升的問題，因而確保了光電轉(zhuǎn)換元件218的光電轉(zhuǎn)換效率不受到操作溫度的影響而造成太陽能電池裝置生電效率的降低。此種新型結(jié)構(gòu)的紅外光濾光層304有助于太陽能電池裝置的操作穩(wěn)定度與使用壽命的提升。請(qǐng)參照?qǐng)D12-13，顯示了依據(jù)本發(fā)明又一實(shí)施例的太陽能電池裝置的制造方法。在此，本實(shí)施例由修改如圖2-5所示的實(shí)施例所得到，因此在此僅描述兩實(shí)施例間的差異處， 在附圖中相同標(biāo)號(hào)代表相同的構(gòu)件。請(qǐng)參照?qǐng)D12，首先提供透明基板202，例如玻璃基板、高分子膜片基板或軟性基板，此透明基板202具有相對(duì)的兩個(gè)表面A與B。接著施行薄膜沉積程序(未顯示)，以在透明基板202的表面A上形成紅外光濾光層404。接著施行薄膜沉積程序402，以在紅外光濾光層404之上形成抗反射層406。在一實(shí)施例中，形成紅外光濾光層404的薄膜沉積程序例如為化學(xué)噴霧程序或大氣化學(xué)合成程序，其施行溫度約介于340 650°C，而所形成的紅外光濾光層404的材料為經(jīng)鋰、鎵、氟或銻所摻雜的氧化錫(tin oxide)材料，其中摻雜濃度約介于0.6 3. fet%。 而當(dāng)紅外光濾光層404采用經(jīng)氟摻雜的氧化錫時(shí)，則可選擇性地更摻雜有摻雜濃度約介于 1. 5 3. 5at%的鋰原子。在一實(shí)施例中，當(dāng)采用化學(xué)噴霧程序形成紅外光濾光層404時(shí)， 可在介于300 550°C的溫度下利用如振蕩頻率介于1. 5KHz 2. 6MHz的霧化器或具有小于10微米開口的精密噴嘴將混有如空氣、氧氣、氮?dú)獾妮d氣與如Sn (OH) 4、NH4F、LiF、Li (OH) 等反應(yīng)氣體的混合氣體，以產(chǎn)生的尺寸介于5 80微米的霧滴形成經(jīng)加熱的透明基板202 上，進(jìn)而形成了紅外光濾光層404。在一實(shí)施例中，所形成的紅外光濾光層404的厚度約介于100 600nm，且優(yōu)選地約介于100 300nm，其具有約為1. 8 2. 5的可見光折射率(η)、 高于80%的可見光透光率、高于30%的紅外光阻絕率以及少于2%的可見光霧度，因而可將進(jìn)入透明基板202的光線中的紅外線波長(波長介于1100 ISOOnm)的光分量的穿透率降低至40%以下。在此，形成于透明基板202表面上的紅外線濾光層404具有平坦的表面型態(tài)。在一實(shí)施例中，形成抗反射層406的薄膜沉積程序402例如為化學(xué)噴霧程序或大氣化學(xué)合成程序，其施行溫度約介于100 250°C，而所形成的抗反射層406的材料例如為二氧化硅或氟化鎂。在一實(shí)施例中，所形成的抗反射層406的厚度約介于100 180nm，且優(yōu)選地約介于100 150nm，其具有高于90%的可見光透光率、約為1. 2 1. 45的可見光折射率(η)以及少于2%的可見光霧度，抗反射層406的設(shè)置并不會(huì)影響位于其下方的紅外光濾光層404的紅外光濾光特性，且其可提升抵達(dá)并穿透透明基板202處的可見光的穿透光譜波長至90%以上。在此，通過薄膜沉積程序402所形成于紅外光濾光層406上的抗反射層406具有平坦的表面型態(tài)。請(qǐng)參照?qǐng)D13，接著則可參照如圖2 5相關(guān)實(shí)施例的制造方法，繼續(xù)在透明基板 202的另一表面B之上依序形成透明導(dǎo)電層206、光電轉(zhuǎn)換元件218以及電極層220等元件膜層，進(jìn)而完成了太陽能電池裝置300的制作。在本實(shí)施例中，太陽能電池裝置300除了具備如前述實(shí)施例中的太陽能電池裝置200所具備的提升光電轉(zhuǎn)換元件218對(duì)于入射光 250(見于圖幻的光使用率優(yōu)點(diǎn)之外，另外通過紅外線濾光層404以降低進(jìn)入太陽能電池裝置300的入射光250中的紅外光波長的光分量抵達(dá)光電轉(zhuǎn)換元件218處。如此可避免因光電轉(zhuǎn)換元件218吸收了入射光250內(nèi)的紅外光波段的光分量所造成的操作溫度提升的問題，因而確保了光電轉(zhuǎn)換元件218的光電轉(zhuǎn)換效率不受到操作溫度的影響而造成太陽能電池裝置生電效率的降低。另外，通過抗反射層406的設(shè)置則可提升進(jìn)入太陽能電池裝置300 并抵達(dá)光電轉(zhuǎn)換元件218處的入射光250(見于圖幻中的可見光波長的光分量。在此包括紅外光濾光層404與抗反射層406的新型復(fù)合膜層結(jié)構(gòu)有助于提升太陽能電池裝置的操作穩(wěn)定度與使用壽命。請(qǐng)參照?qǐng)D14，如圖13所示的包括紅外光濾光層404與抗反射層406的新型復(fù)合膜層除了應(yīng)用于前述太陽能電池裝置300中外，亦適用于將其整合于如圖1所示的已知硅薄膜太陽能電池(silicon thin film solar cell)裝置100的中，由此改善太陽能電池裝置100的操作穩(wěn)定度與使用壽命的提升。在此，本實(shí)施例由修改如圖1所示的實(shí)施情形所得到，因此在此僅描述兩實(shí)施例間的差異處，在附圖中相同標(biāo)號(hào)代表相同的構(gòu)件。在本實(shí)施例中，復(fù)合膜層內(nèi)的紅外光濾光層404與抗反射層406可依序形成于玻璃基板102上的相對(duì)于設(shè)置有氟摻雜的氧化錫(fluorine doped tinoxide, FT0)材料的透明導(dǎo)電層104、非晶硅薄膜(amorphous silicon thin film)光電轉(zhuǎn)換元件150與電極層 112等主要構(gòu)件的另一表面之上。且所使用的玻璃基板102并未以玻璃材料的基板而加以限定，其亦可為高分子膜片基板或軟性基板的其它透明基板。同前所述，通過紅外線濾光層 404的設(shè)置可降低進(jìn)入太陽能電池裝置100并抵達(dá)光電轉(zhuǎn)換元件150處的入射光180中紅外光波長的光分量。如此可避免因光電轉(zhuǎn)換元件150吸收了入射光180內(nèi)的紅外光波段的光分量所造成的操作溫度提升的問題，因而確保了光電轉(zhuǎn)換元件150的光電轉(zhuǎn)換效率不受到操作溫度的影響而造成太陽能電池裝置生電效率的降低。另外，通過抗反射層406的設(shè)置則可提升進(jìn)入太陽能電池裝置100并抵達(dá)光電轉(zhuǎn)換元件150處的入射光180中的可見光波長的光分量。上述包括紅外光濾光層404與抗反射層406的新型復(fù)合膜層有助于提升太陽能電池裝置的操作穩(wěn)定度與使用壽命。實(shí)施例實(shí)施例1 具多面體裸芯的透明導(dǎo)電層的制備首先，提供含0. 3摩爾SnCl2 · 5H20的錫金屬鹽的水溶液，并在此水溶液內(nèi)共摻雜0. 06摩爾的NH4F及0. 09摩爾的LiCl后得到一混合水溶液。另以空氣作為載送氣體而通入一微型液滴霧化器，并通過此微型液滴霧化器將上述混合水溶液與空氣均勻混合后通過微型液滴霧化器而直接導(dǎo)入于經(jīng)加熱至400°C的玻璃材料的試片以在其上形成化學(xué)氣相沉積，進(jìn)而得到了厚度約SOOnm的SnO2 Li F (Li-FTO)透明導(dǎo)電層，其由如圖2所示的多面體裸芯所組成因而具有凹凸不平的非平面形態(tài)表面，經(jīng)測(cè)量該多面體裸芯的徑長介于 200-300nm。在此，所得到的Li-FTO材料的透明導(dǎo)電層中Li的摻雜量約為0. 3at%以及F 的摻雜量約為0.5at%。經(jīng)測(cè)量該透明導(dǎo)電層的光場(chǎng)分布角介于45° -55°之間。通過原子力顯微鏡(AFM)的測(cè)量，在所得到的Li-FTO材料的透明導(dǎo)電層內(nèi)的多面體裸芯則具有約 65%的裸芯分布密度，而圖17中則顯示了包括多面體裸芯的透明導(dǎo)電層的表面形貌分布情形。實(shí)施例2 具多面體裸芯的透明導(dǎo)電層的制備首先，提供含0. 3摩爾SnCl2 · 5H20的錫金屬鹽的水溶液，并在此水溶液內(nèi)共摻雜 0. 06摩爾的NH4F及0. 12摩爾的LiCl后得到一混合水溶液。另以空氣作為載送氣體而通入一微型液滴霧化器，并通過此微型液滴霧化器將上述混合水溶液與空氣均勻混合后通過微型液滴霧化器而直接導(dǎo)入于經(jīng)加熱至450°C的玻璃材料的試片以在其上形成化學(xué)氣相沉積，進(jìn)而得到了厚度約850nm的Sn02:Li:F(Li-FT0)(材料)透明導(dǎo)電層，其由如圖2所示的多面體裸芯所組成因而具有凹凸不平的非平面形態(tài)表面，經(jīng)測(cè)量該多面體裸芯的徑長介于500-600nm。在此，所得到的Li-FTO材料的透明導(dǎo)電層中Li的摻雜量約為0. 5at%以及 F的摻雜量約為0.5at%。經(jīng)測(cè)量該透明導(dǎo)電層的光場(chǎng)分布角介于65° -75°之間。通過原子力顯微鏡(AFM)的測(cè)量，在所得到的Li-FTO材料的透明導(dǎo)電層內(nèi)的多面體裸芯則具有約75%的多面體裸芯分布密度，而圖18中則顯示了包括多面體裸芯的透明導(dǎo)電層的表面形貌分布情形。比較例1 平面形態(tài)的透明導(dǎo)電層的制備首先，提供含0. 3摩爾SnCl2 · 5H20的錫金屬鹽的水溶液，并在此水溶液內(nèi)共摻雜 0. 045摩爾的NH4F后得到一混合水溶液。另以空氣作為載送氣體而通入一微型液滴霧化器，并通過此微型液滴霧化器將上述混合水溶液與空氣均勻混合后通過微型液滴霧化器而直接導(dǎo)入于一經(jīng)加熱至360°C的玻璃材料的試片以在其上形成化學(xué)氣相沉積，進(jìn)而得到了厚度約SOOnm的SnO2: Li :F(Li-FT0)透明導(dǎo)電層，其具有大體相似于圖1的平面形態(tài)表面。 在此，所得到的Li-FTO材料的透明導(dǎo)電層中F的摻雜量約為0. lat%。通過原子力顯微鏡 (AFM)的測(cè)量，在所得到的Li-FTO材料的透明導(dǎo)電層內(nèi)的多面體裸芯則具有少于30%的多面體裸芯分布密度，因而透明導(dǎo)電層具有近似平面形態(tài)的表面形貌，而圖19中則顯示了此平面形態(tài)的透明導(dǎo)電層的表面形貌分布情形。光反射率測(cè)試圖8顯示了實(shí)施例1與2以及比較例1內(nèi)的透明導(dǎo)電層的光反射率測(cè)試結(jié)果。通過反射光譜法(reflectance spectroscopy)的測(cè)量可得知，實(shí)施例1與2以及比較例1 內(nèi)的透明導(dǎo)電層的光反射率會(huì)隨著Li元素的摻雜量的變化而明顯的改變，在Li元素?fù)诫s量為0. 3at% (實(shí)施例1)與0.如丨％時(shí)(實(shí)施例2)的入射光(波長介于1200 1800nm) 反射率的最大值約為30%，但當(dāng)Li的摻雜量低于0. 2at%時(shí)其入射光(波長介于1200 1800nm)反射率則約為40-50%。光吸收率測(cè)試
圖9顯示了實(shí)施例1與2以及比較例1內(nèi)的透明導(dǎo)電層的光吸收率的測(cè)試結(jié)果。 通過吸收光譜法(absorption spectroscopy)的測(cè)量可得知，實(shí)施例1與2以及比較例1內(nèi)的透明導(dǎo)電層的光吸收率會(huì)隨著其內(nèi)Li元素的摻雜量的變化而明顯的改變，在Li元素?fù)诫s量為0. 3at% (實(shí)施例1)與0. 5at% (實(shí)施例2)時(shí)的入射光(波長介于400 800nm) 吸收率為30% -65%，但當(dāng)Li的摻雜量低于0. 2at%時(shí)其入射光(波長介于400 800nm) 吸收率約為10-50%。實(shí)施例3 首先，提供含有0. 5摩爾的SnCl2 · 5H20的錫金屬鹽的水溶液，并在此水溶液中共摻雜0. 35摩爾的NH4F及0. 075摩爾的LiCl后以得到含Sn(OH)4的水溶液，并將此含 Sn (OH) 4的水溶液置于一容器內(nèi)。另以空氣作為載送氣體而通入一微型液滴霧化器，并通過此微型液滴霧化器將含Sn(OH)4的水溶液與空氣做均勻混合后通過微型液滴霧化器在流量為20L/min下得到一尺寸介于5 8微米的氣懸膠氣流。接著，將氣懸膠氣流直接導(dǎo)入于經(jīng)加熱至400°C的玻璃材料的試片以在其上形成化學(xué)氣相沉積，進(jìn)而得到厚度約IOOOnm的氧化錫主成份的透明的紅外光濾光層。在此，所得到的氧化錫主成份的透明紅外光濾光層中Li的摻雜量約為1. 5at%而F的摻雜量約為1. 0at%。上述微型液滴霧化器的振蕩頻率為 1，OOOKHz。實(shí)施例4 首先，提供含有0. 5摩爾的SnCl2 · 5H20的錫金屬鹽的水溶液，并在此水溶液中共摻雜0. 35摩爾的NH4F及0. 1摩爾的LiCl后以得到含Sn (OH) 4的水溶液，并將此含Sn (OH) 4 的水溶液置于一容器內(nèi)。另以空氣作為載送氣體而而通入一微型液滴霧化器，并通過此微型液滴霧化器將含Sn(OH)4的水溶液與空氣做均勻混合后通過微型液滴霧化器在流量為 20L/min下得到一尺寸介于5 8微米的氣懸膠氣流。接著，將氣懸膠氣流直接導(dǎo)入于經(jīng)加熱至400°C的玻璃材料的試片做化學(xué)氣相沉積，進(jìn)而得到厚度約IOOOnm的氧化錫主成份的透明紅外光濾光層。在此，所得到的氧化錫主成份的透明紅外光濾光層中Li的摻雜量約為 2. Oat %而F的摻雜量約為2. Oat %。上述微型液滴霧化器的振蕩頻率為1，OOOKHz。實(shí)施例5 首先，提供含有0. 5摩爾的SnCl2 · 5H20的錫金屬鹽的水溶液，并在此水溶液中共摻雜0. 35摩爾的NH4F及0. 125摩爾的LiCl后以得到含Sn(OH)4的水溶液，并將此含 Sn (OH) 4的水溶液置于一容器內(nèi)。另以空氣作為載送氣體而通入一微型液滴霧化器，并通過此微型液滴霧化器將含Sn(OH)4的水溶液與空氣做均勻混合后通過微型液滴霧化器在流量為20L/min下得到一尺寸介于5 8微米的氣懸膠氣流。接著，將氣懸膠氣流直接導(dǎo)入于經(jīng)加熱至400°C的玻璃材料的試片以在其上形成化學(xué)氣相沉積，進(jìn)而得到厚度約IOOOnm的氧化錫主成份的透明紅外光濾光層。在此，所得到的氧化錫主成份的透明紅外光濾光層中 Li的摻雜量約為2. 5at%而F的摻雜量約為2. 6at%。上述微型液滴霧化器的振蕩頻率為 1，OOOKHz。比較例2 首先，提供含有0. 5摩爾的SnCl2 · 5H20的錫金屬鹽的水溶液，并在此水溶液中共摻雜0. 35摩爾的NH4F后以得到含Sn(OH)4的水溶液，并將此含Sn(OH)4的水溶液置于一容器內(nèi)。另以空氣作為載送氣體而通入一微型液滴霧化器，并通過此微型液滴霧化器將含Sn(OH)4的水溶液與空氣做均勻混合后通過微型液滴霧化器在流量為20L/min下得到尺寸介于5 8微米的氣懸膠氣流。接著，將氣懸膠氣流直接導(dǎo)入于經(jīng)加熱至400°C的玻璃材料的試片以在其上形成化學(xué)氣相沉積，進(jìn)而得到厚度約IOOOnm的氧化錫主成份的透明紅外線隔絕膜。在此，所得到的氧化錫主成份的透明紅外線隔絕層中Li的摻雜量約為0at%而 F的摻雜量約為0. 5at%。上述微型液滴霧化器的振蕩頻率為1，OOOKHz0光反射率測(cè)試圖10顯示了實(shí)施例3-5以及比較例2內(nèi)的紅外光濾光層的光反射率測(cè)試結(jié)果。 通過反射光譜法(reflectance spectroscopy)的測(cè)量可得知，實(shí)施例3-5以及比較例2內(nèi)的紅外光濾光層的入射光反射率會(huì)隨著Li、F等元素的摻雜量的變化而明顯的改變，在Li 與F元素?fù)诫s量分別為1. 5站％與1. 0at% (實(shí)施例3)、2. Oat %與2. Oat % (實(shí)施例4)以及2. 5at%與2. 6at% (實(shí)施例5)時(shí)的入射光(波長于1600nm)反射率的分別約為30%、 35%與40%，但當(dāng)Li與F的摻雜量分別為Oat %與0. 5at% (比較例2)時(shí)其入射光(波長于1600nm)反射率則約為5%。光穿透率測(cè)試圖11顯示了實(shí)施例3-5以及比較例2內(nèi)的紅外光濾光層的光穿透率測(cè)試結(jié)果。通過穿透光譜法(transmission spectroscopy)的測(cè)量可得知，實(shí)施例3-5以及比較例2內(nèi)的紅外光濾光層的入射光穿透率會(huì)隨著Li、F等元素的摻雜量的變化而明顯的改變，在Li 與F元素?fù)诫s量分別為1. 5站％與1. 0at% (實(shí)施例3)、2. Oat %與2. Oat % (實(shí)施例4)以及2. 5at%與2. 6at% (實(shí)施例5)時(shí)的入射光(波長于1400nm)穿透率的分別約為30%、 20%與10%，但當(dāng)Li與F的摻雜量分別為Oat %與0. 5at% (比較例2)時(shí)其入射光(波長于1600nm)穿透率則約為80%。實(shí)施例6 首先，提供含有0. 5摩爾的SnCl2 · 5H20的錫金屬鹽的水溶液，并在此水溶液中摻雜0. 25摩爾的NH4F以得到含Sn(OH)4的水溶液，并將此含Sn(OH)4的水溶液置于一容器內(nèi)。另以空氣作為載送氣體而通入一微型液滴霧化器，并通過此微型液滴霧化器將含 Sn(OH)4的水溶液與空氣做均勻混合后通過微型液滴霧化器在流量為lOL/min下得到尺寸介于10 80微米的氣懸膠氣流。接著，將氣懸膠氣流直接導(dǎo)入于經(jīng)加熱至400°C的玻璃材料的試片以在其上形成化學(xué)氣相沉積，進(jìn)而得到厚度約500nm的氟摻雜的氧化錫主成份的透明紅外光濾光層。在此，所得到的氧化錫主成份的透明紅外光濾光層內(nèi)氟的摻雜量約為l.Oat^。上述微型液滴霧化器的振蕩頻率為1，OOOKHz。接著，采用浸鍍方法在所形成的透明紅外光濾光層之上形成厚度約為110納米的二氧化硅薄膜，其具有約為1. 3的折射率(η)。實(shí)施例7 首先，提供含有0. 3摩爾的SnCl2 · 5Η20的錫金屬鹽的水溶液，并在此水溶液中摻雜0. 5摩爾的NH4F以得到含Sn (OH) 4的水溶液，并將此含Sn (OH) 4的水溶液置于一容器內(nèi)。 另以空氣作為載送氣體而通入一微型液滴霧化器，并通過此微型液滴霧化器將含Sn(OH)4 的水溶液與空氣做均勻混合后通過微型液滴霧化器在流量為20L/min下得到尺寸介于5 80微米的氣懸膠氣流。接著，將氣懸膠氣流直接導(dǎo)入于經(jīng)加熱至380°C的玻璃材料的試片以在其上形成化學(xué)氣相沉積，進(jìn)而得到厚度約130nm的氟摻雜的氧化錫主成份的透明紅外光濾光層。在此，所得到的氧化錫主成份的透明紅外光濾光層F的摻雜量約為1.5at%。 上述微型液滴霧化器的振蕩頻率為1，000ΚΗζ。接著，采用浸鍍方法在所形成的透明紅外光濾光層之上形成厚度約為110納米的二氧化硅材料的抗反射層，其具有約為1. 3的折射率 (η)。比較例3-4 實(shí)施情形同實(shí)施例6與7，惟在形成厚度約500nm或130nm的氟摻雜的氧化錫主成份的透明紅外光濾光層后，不再于其上形成二氧化硅材料的抗反射層。光穿透率測(cè)試圖15顯示了實(shí)施例6以及比較例3內(nèi)的試樣的光穿透率測(cè)試結(jié)果。通過穿透光譜法(transmission spectroscopy)的測(cè)量可得知，在如比較例3的試樣中，通過紅外光濾光層的設(shè)置，可在紅外線光譜部分(例如于波長1300nm處)表現(xiàn)出低于40%的穿透率以及在可見光穿透光譜部分(例如于550nm處)表現(xiàn)出約為80%的穿透率。而在如實(shí)施例6 的試樣中，通過抗反射層的額外設(shè)置，可在紅外線光譜部分(例如于波長1300nm處)表現(xiàn)出幾乎不變的穿透率(亦低于40%)以及在可見光穿透光譜部分表現(xiàn)出較比較例3為高的穿透率(約為90% )。另外，圖16則顯示了實(shí)施例7以及比較例4內(nèi)的試樣的光穿透率測(cè)試結(jié)果。通過穿透光譜法(transmission spectroscopy)的測(cè)量可得知，在如比較例4的試樣中，通過紅外光濾光層的設(shè)置，可在紅外線光譜部分(例如于波長1700nm處)表現(xiàn)出低于40%的穿透率以及在可見光穿透光譜部分(例如于550nm處)表現(xiàn)出約為88%的穿透率。而在如實(shí)施例7的試樣中，通過抗反射層的額外設(shè)置，可在紅外線光譜部分(例如于波長1700nm處) 表現(xiàn)出幾乎不變的穿透率(亦低于40%)以及在可見光穿透光譜部分表現(xiàn)出較比較例4為高的穿透率(約為95% )。雖然本發(fā)明已以優(yōu)選實(shí)施例披露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作各種的更動(dòng)與潤飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視所附的權(quán)利要求所界定者為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種太陽能電池裝置，包括 透明基板；透明導(dǎo)電層，設(shè)置于該透明基板之上，其中該透明導(dǎo)電層包括鋰與氟共摻雜的氧化錫材料，且該透明導(dǎo)電層包括多個(gè)多面體裸芯，該些多面體裸芯具有介于60-95%的多面體裸芯分布密度；光電轉(zhuǎn)換元件，設(shè)置于該透明導(dǎo)電層之上；以及電極層，設(shè)置于該光電轉(zhuǎn)換元件之上。
2.如權(quán)利要求1所述的太陽能電池裝置，其中該透明導(dǎo)電層的該鋰與氟共摻雜的氧化錫材料中的鋰摻雜量介于0. 2 2. 3at%以及氟摻雜量介于0. 2 2. 5at%。
3.如權(quán)利要求1所述的太陽能電池裝置，其中該透明導(dǎo)電層的該鋰與氟共摻雜的氧化錫材料中的鋰摻雜量介于0.2 l.Oat %以及氟摻雜量介于0.5 1.0at%。
4.如權(quán)利要求1所述的太陽能電池裝置，其中該透明導(dǎo)電層具有介于40° 80°的光場(chǎng)分布角。
5.如權(quán)利要求1所述的太陽能電池裝置，其中該透明導(dǎo)電層具有介于45° 60°的光場(chǎng)分布角。
6.如權(quán)利要求1所述的太陽能電池裝置，其中該透明導(dǎo)電層具有介于300 IOOOnm的厚度。
7.如權(quán)利要求1所述的太陽能電池裝置，其中該透明導(dǎo)電層內(nèi)的該些多面體裸芯的底面具有介于100 2000nm的徑長。
8.如權(quán)利要求1所述的太陽能電池裝置，還包括紅外光濾光層，設(shè)置于該透明導(dǎo)電層與該透明基板之間。
9.如權(quán)利要求8所述的太陽能電池裝置，其中該紅外光濾光層包括鋰與氟共摻雜的氧化錫或氟與鋁共摻雜的氧化鋅。
10.如權(quán)利要求8所述的太陽能電池裝置，其中該紅外光濾光層包括鋰與氟共摻雜的氧化錫，而該鋰與氟共摻雜的氧化錫內(nèi)的鋰摻雜濃度約介于1. 5 3. 5at%以及氟摻雜濃度約介于0. 6 3. 5at%0
11.如權(quán)利要求1所述的太陽能電池裝置，還包括紅外光濾光層與抗反射層，依序設(shè)置于該透明基板相對(duì)于該透明導(dǎo)電層的一表面上，其中該抗反射層具有介于1.2-1. 45的折射率。
12.如權(quán)利要求11所述的太陽能電池裝置，其中該紅外光濾光層包括經(jīng)鋰、鎵、氟或銻摻雜的氧化錫。
13.如權(quán)利要求11所述的太陽能電池裝置，其中該抗反射層包括二氧化硅、氟化鎂。
14.如權(quán)利要求11所述的太陽能電池裝置，其中該紅外光濾光層具有介于100 600nm的厚度。
15.如權(quán)利要求11所述的太陽能電池裝置，其中該抗反射層具有介于IOO-ISOnm的厚度。
16.如權(quán)利要求11所述的太陽能電池裝置，其中該紅外光濾光層包括經(jīng)氟摻雜的氧化錫，且該經(jīng)氟摻雜的氧化錫更摻雜有鋰原子。
全文摘要
一種太陽能電池裝置，包括透明基板；透明導(dǎo)電層，設(shè)置于該透明基板之上，其中該透明導(dǎo)電層包括鋰與氟共摻雜的氧化錫材料，且該透明導(dǎo)電層包括多個(gè)多面體裸芯，該些多面體裸芯具有介于60-95％的多面體裸芯分布密度；光電轉(zhuǎn)換元件，設(shè)置于該透明導(dǎo)電層之上；以及電極層，設(shè)置于該光電轉(zhuǎn)換元件之上。
文檔編號(hào)H01L31/0232GK102468347SQ20101053219
公開日2012年5月23日 申請(qǐng)日期2010年11月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月2日
發(fā)明者莊佩蓁, 朱仁佑, 林晉慶, 江美靜, 陳怡萍, 陳翔銓 申請(qǐng)人:財(cái)團(tuán)法人工業(yè)技術(shù)研究院