利用高密度電漿於低溫製作非晶矽/微晶矽薄膜太陽能電池

Abstract

本論文之研究致力於以高密度電漿化學氣相沉積系統發展低溫非晶矽與微晶矽薄膜太陽能電池技術，低溫製程不僅能節約製程成本，並可應用至低成本之塑膠可撓式基板，塑膠可撓式基板具有輕、薄、可彎曲、易攜帶等應用優勢。文中將討論在低溫製程下非晶矽與微晶矽薄膜之電性、光性與結構，分析不同溫度下薄膜的各種特性，並製作成太陽能電池，然後討論製程溫度變化對轉換效率的影響。 藉由改變矽烷濃度，高密度電漿系統可製作兩種不同能隙之矽薄膜，在高矽烷濃度條件下可製作高能隙(1.5eV~2.0eV)氫化非晶矽薄膜，而在低矽烷濃度條件下可製作低能隙(1.1eV~1.2eV)之氫化微晶矽薄膜。 本論文成功於低溫140oC製作出轉換效率達8.78%之非晶矽薄膜太陽能電池，且於超低溫60oC製程下轉換效率達4.6%，此結果優於VHF-PECVD與RF-PECVD於低溫製程下所製作之氫化非晶矽薄膜太陽能電池，突顯出高密度電漿於低溫製程之獨特優勢。 氫化非晶矽薄膜太陽能電池在太陽光譜中長波長(大於700nm)的部分無法有效吸收，而微晶矽薄膜太陽能電池因為其低能隙材料，因此在長波長具有高吸收係數而能有效吸收長波段的光，本實驗目前氫化微晶矽薄膜太陽能電池於低溫180oC之轉換效率為2.14%。 結合上述非晶矽與微晶矽薄膜太陽能電池，可於低溫下製作堆疊型薄膜太陽能電池，此可提高太陽光利用率進而提升太陽能電池之轉換效率。