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1、第四章非晶矽太陽能電池 l4-1非晶矽太陽能電池的發展及其演進l4-2非晶矽太陽能電池的基本結構及其特性l4-3非晶矽太陽能電池的製程技術內容大綱l本章節將討論以及探討的內容，主要有三大部分：l非晶矽太陽能電池的發展及其演進l非晶矽太陽能電池的基本結構及其特性l非晶矽太陽能電池的製程技術 882第四章非晶矽太陽能電池P4-2-1非晶矽太陽能電池基本結構 90圖4-1兩層式或三層式非晶矽太陽能電池元件的基本結構示意圖 3第四章非晶矽太陽能電池Pl史坦伯 - 勞斯基效應 (Staebler-Wronski Effect, SWE)，又稱之為光輻射性能衰退效應 (Photonic Radiation
2、 Degradation)：l太陽光照射之後的短時間之內，其光電轉換的性能將會大幅地衰退，而其衰退的程度約為10.0%30.0%，如圖4-2所示 914-2-1非晶矽太陽能電池基本結構 4第四章非晶矽太陽能電池P91圖4-2史坦伯 - 勞斯基效應以及懸吊鍵的示意圖 4-2-1非晶矽太陽能電池基本結構 5第四章非晶矽太陽能電池P934-2-2非晶矽太陽能電池特性 圖4-3 在p-n接面型以及p-i-n接面型元件中光電流產生的機制示意圖 6第四章非晶矽太陽能電池P944-2-2非晶矽太陽能電池特性 圖4-4單晶矽的、非晶矽的、以及多晶矽的結晶結構示意圖 7第四章非晶矽太陽能電池Pl通常，適用於太陽
3、能電池之透明導電薄膜電極的特性要求有：l1.高的光透過率l2.低的表面電阻值l3.好的歐姆接觸電極l4.組織化表面結構l5.安定的化學特性964-2-3透明導電薄膜材料及其特性 8第四章非晶矽太陽能電池Pl透明導電薄膜成形的材料，有摻雜3.010.0 wt% 氧化錫的氧化銦 (In2O3)，以及銦錫合金等兩種。l銦錫氧化物 (Indium Tin Oxide，In2O3-SnO2, ITO) 是一種n型的半導體材料。964-2-3透明導電薄膜材料及其特性 9第四章非晶矽太陽能電池Pl透明導電氧化物具有高的透明性以及高的導電性，其主要的物理機制將分述如下，其基本機制的示意圖，如圖4-5(a) 以
4、及4-5(b) 所示l在高的導電性方面，其基本的機制是氧空孔缺陷 (Oxygen Vacancy Defect) 以及置入型原子缺陷 (Interstitial Defect) 等所導致的；如圖4-5(b) 所示 974-2-3透明導電薄膜材料及其特性 10第四章非晶矽太陽能電池P974-2-3透明導電薄膜材料及其特性 圖4-5高的透明性 (a) 以及高的導電性 (b) 透明導電氧化物的基本物理機制示意圖 11第四章非晶矽太陽能電池Pl就銦錫氧化物而言，透明導電薄膜成形的方法：l濺鍍法 (Sputtering)l電子束蒸鍍法 (Electron Beam Evaporation)l熱蒸鍍法 (
5、Thermal Evaporation Deposition)l化學氣相鍍膜法 (Chemical Vapor Deposition)l噴霧熱裂解法 (Spray Pyrolysis) 1004-2-3透明導電薄膜材料及其特性 12第四章非晶矽太陽能電池Pl薄膜型矽太陽能電池元件的製作方法：l液相磊晶 (Liquid Phase Epitaxy, LPE)l低壓化學蒸鍍 (Low Pressure CVD, LP-CVD)l常壓化學蒸鍍 (Atmosphere Pressure CVD, AP-CVD)l電漿強化化學蒸鍍 (Plasma Enhanced CVD, PE-CVD)l離子輔助化學
6、蒸鍍 (Ion Assisted CVD, IA-CVD)l熱線化學蒸鍍 (Hot Wire CVD, HW-CVD) 1014-3-1非晶矽太陽能電池的薄膜製作技術 13第四章非晶矽太陽能電池Pl就電漿技術的應用而言：l物理式沉積技術 (Physical Vapor Deposition, PVD)l化學式沉積技術 (Chemical Vapor Deposition, CVD)l乾式蝕刻技術 (Dry Etching) l就電漿狀態而言，氣體分子或粒子的碰撞機制方式：l有游離化 (Ionization)l分解化 (Dissociation)l分解游離化 (Dissociative Ioni
7、zation)l激發鬆弛化 (Excitation & Relaxation) 1034-3-1非晶矽太陽能電池的薄膜製作技術 14第四章非晶矽太陽能電池P1034-3-1非晶矽太陽能電池的薄膜製作技術 圖4-7電漿技術的應用分類示意圖 15第四章非晶矽太陽能電池Pl利用電漿沉積技術來進行原子薄膜層的沉積以及形成，一般原子薄膜層沉積技術 (Atomic Layer Deposition, ALD)，可以分為四大反應步驟：l1.反應性前驅體分子 (Precursor Molecules) 沉積於基板表面而呈飽和狀態，並進行表面吸附化學反應。l2.將惰性載體氣體 (Inert Carrier Ga
8、s) 注入，而將過剩的或未反應的反應性前驅體分子帶出反應腔 (Reaction Chamber)。l3.在基板表面進行自我限制性化學反應，並將原子一層一層地堆積或階梯覆蓋 (Step Coverage)，以形成薄膜層。l4.將惰性載體氣體注入，而將副反應的以及過剩的反應性前驅體分子帶出反應腔 1044-3-1非晶矽太陽能電池的薄膜製作技術 16第四章非晶矽太陽能電池P1054-3-1非晶矽太陽能電池的薄膜製作技術 圖4-8原子薄膜層沉積技術種類以及其分類 17第四章非晶矽太陽能電池P1054-3-1非晶矽太陽能電池的薄膜製作技術 圖4-9化學氣相沉積技術 (Chemical Vapor Dep
9、osition, CVD) 的種類以及氣壓大小的區分示意圖 18第四章非晶矽太陽能電池Pl在矽晶圓片型太陽能電池的製程之中，主要的薄膜層形成：l表面組織結構l接面結構l抗反射薄膜層l保護薄膜層l電極薄膜層1064-3-2矽晶太陽能電池的製程技術 19第四章非晶矽太陽能電池P1074-3-2矽晶太陽能電池的製程技術 圖4-10 矽晶圓片型太陽能電池的製程 20第四章非晶矽太陽能電池P1084-3-2矽晶太陽能電池的製程技術 圖4-10 矽晶圓片型太陽能電池的製程 21第四章非晶矽太陽能電池P1084-3-2矽晶太陽能電池的製程技術 圖4-10 矽晶圓片型太陽能電池的製程 22第四章非晶矽太陽能電
10、池P1094-3-2矽晶太陽能電池的製程技術 圖4-10 矽晶圓片型太陽能電池的製程 23第四章非晶矽太陽能電池P1114-3-3矽晶薄膜型的太陽能電池的製程技術 圖4-11矽晶薄膜型太陽能電池的製程 24第四章非晶矽太陽能電池P1114-3-3矽晶薄膜型的太陽能電池的製程技術 圖4-11矽晶薄膜型太陽能電池的製程 25第四章非晶矽太陽能電池P1114-3-3矽晶薄膜型的太陽能電池的製程技術 圖4-11矽晶薄膜型太陽能電池的製程 26第四章非晶矽太陽能電池P1134-3-3矽晶薄膜型的太陽能電池的製程技術 圖4-12 矽晶薄膜太陽能電池製程設備的種類示意圖 27第四章非晶矽太陽能電池P1144-3-4高密度電漿化學氣相沉積製程技術 圖4-13 電漿化學氣相沉積製程技術分類示意圖 28第四章非晶矽太陽能電池P1144-3-4高密度電漿化學氣相沉積製程技術 圖4-14 高密度電漿化學氣相沉積製程技術種類示意圖 29第四章非晶矽太陽能電池P1174-3-5非晶矽太陽能電池的模組製程技術 圖4-15 一般太陽能電池模組的製作流程示意圖 30第四章非晶矽太陽能電池P1184-3-5非晶矽太陽能電池的模組製程技術 圖4-16 太陽能電池及其模組，連接一個防逆二極體元件的等效電路示意圖 31第四章非晶矽太陽能電池P
