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研究生: 吳奇政
Wu, Chyi-Jeng
論文名稱: 利用鉬鋁層作背電極結構調變銅銦鋁二硒之能隙
Formation of CuInAlSe2 film with double graded bandgap using Mo(Al) back contact
指導教授: 彭洞清
Perng, Dung-Ching
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 電機資訊學院 - 微電子工程研究所
Institute of Microelectronics
論文出版年: 2010
畢業學年度: 98
語文別: 中文
論文頁數: 79
中文關鍵詞: 二硒化銅銦鋁薄膜太陽能電池
外文關鍵詞: CuInAlSe2, thin film solar cell
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  • 本研究是以共濺鍍的方式在背電極上方先濺鍍形成一層薄的鉬鋁金屬層(Molybdenum Aluminum layer),再利用簡易的高溫爐加熱進行硒化,透過熱擴散的原理其鋁原子會擴散進入銅銦層此先驅層,而與其鍵結形成二硒化銅銦鋁(CuInAlSe2 , CIAS)的主吸收層,且二硒化銅銦鋁吸收層的能隙將可被調整為雙邊漸變之能隙,以此雙邊漸變能隙之製程方式將大大減少以往製程之繁瑣度及時間成本。
    在此實驗樣品上的鉬鋁金屬層其鋁原子的掺雜濃度分別為5%、10%、15%,而二硒化銅銦鋁吸收層的表面其Al/(In+Al)分別為0.208、0.212及0.222,而對應的二硒化銅銦鋁吸收層表面能隙分別為1.25 eV、1.26 eV及1.273 eV,綜合此製程之優點為下列幾點:降低背電極之阻值、改善鉬金屬層與基板間的附著度、利用雙邊漸變能隙增加表面電場強度進而可改善少數載子收集率、可利用擴散形成二硒化銅銦鋁吸收層。

    In this thesis, doped 5、10、15 at.% Al into the Mo back contact to provide Al source to form CuInAlSe2 (CIAS) absorber with self-formed double graded band gap are studied. The double Al grading are self-forming and require no process tweaking or modification. The Al/(In+Al) ratio of the surface of the CIAS films are 0.208、0.212、0.222, respectively. The surface band gap of the CIAS films are 1.25 eV、1.26 eV、1.273 eV, respectively. The benefits of doping Al into Mo film are: reduced back contact resistance, improved Mo to glass adhesion, increased surface electric field (improved minority carrier collection) from graded Al content (graded band gap), and supply Al to form CIAS absorber layer.

    目 錄 中文摘要------------------------------------------------Ⅰ Abstract------------------------------------------------Ⅱ 致謝----------------------------------------------------Ⅲ 目錄----------------------------------------------------Ⅴ 表目錄--------------------------------------------------Ⅹ 圖目錄--------------------------------------------------XI 第一章 緒論-------------------------------------------1 1.1 前言----------------------------------------1 1.2 研究目的------------------------------------2 第二章 原理-------------------------------------------5 2.1 太陽能電池歷史起源---------------------------5 2.2 太陽能電池工作原理---------------------------6 2.3 太陽能電池基本參數---------------------------7 2.3.1 大氣質量與太陽光譜----------------------7 2.3.1.1 大氣質量--------------------------7 2.3.1.2 太陽光譜--------------------------9 2.3.2 太陽能電池電流-電壓特性-----------------12 2.3.3 量子效率--------------------------------17 2.4二硒化銅銦薄膜太陽能電池---------------------18 2.4.1 二硒化銅(CuInSe2)薄膜材料特性----------18 2.4.2 二硒化銅銦(CuInSe2)物理性質------------21 2.4.3 二硒化銅銦(CuInSe2)的優勢--------------23 2.4.4 二硒化銅銦(CuInSe2)薄膜太陽能電池結構簡介------------------------25 2.4.4.1 鈉玻璃(Soda-lime)基板-------------25 2.4.4.2 鉬金屬(Mo)背部電極----------------26 2.4.4.3 二硒化銅銦(CuInSe2)吸收層---------26 2.4.4.4 硫化鋅(ZnS)緩衝層-----------------26 2.4.4.5 透明導電氧化層(Transparent conducting Oxide)------------------27 第三章 實驗大綱-----------------------------------28 3.1 實驗流程-------------------------------------28 3.2 實驗儀器-------------------------------------29 3.2.1 濺鍍系統--------------------------------29 3.2.1.1概述------------------------------30 3.2.1.2 原理------------------------------31 3.2.1.3 濺鍍類型--------------------------32 3.2.2 熱退火系統------------------------------34 3.2.2.1 概述------------------------------34 3.2.2.2 原理------------------------------35 3.3 分析儀器-------------------------------------36 3.3.1 能量散佈分析儀 (Energy Dispersive Spectrometer. EDS)-------------------------36 3.3.1.1概述------------------------------37 3.3.1.2原理------------------------------38 3.3.2 掃描式電子顯微鏡 (Scanning Electron Microscope. SEM)---------------39 3.3.2.1概述------------------------------40 3.3.2.2原理------------------------------40 3.3.3 X光繞射光譜儀 (X-ray diffraction. XRD)---------------42 3.3.3.1 概述------------------------------43 3.3.3.2 原理------------------------------43 3.3.4 光激發螢光分析儀 (Photoluminescence.PL)-----------------45 3.3.4.1 概述-----------------------------46 3.3.4.2 原理-----------------------------47 3.3.5 二次離子質譜儀 (Secondary ion mass spectrometer. SIMS)-------------------------47 3.3.5.1 概述------------------------------48 3.3.5.2 原理------------------------------49 3.4 實驗流程-------------------------------------52 3.4.1 基板清洗流程----------------------------52 3.4.2 鉬鋁(MoAl)背電極薄膜沈積--------------53 3.4.3 銅銦(CuIn)薄膜沈積--------------------53 3.4.4 硒化製程--------------------------------53 第四章 結果與討論-------------------------------------55 4.1 鉬鋁(MoAl)背電極---------------------------55 4.2 片阻值之改善---------------------------------56 4.3 鋁氧化層之剖面圖-----------------------------57 4.4 相異溫度之表面型態比較-----------------------58 4.5相異溫度之XRD分析---------------------------61 4.6 相異鋁原子掺雜度之SEM圖---------------------62 4.7 相異掺雜度之EDS分析-------------------------66 4.8 相異掺雜度之XRD分析-------------------------67 4.9 相異掺雜度之PL分析--------------------------69 4.10 相異掺雜度之SIMS分析-----------------------71 第五章 結論-------------------------------------------74 參考文獻------------------------------------------------77

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    下載圖示 校內:2015-07-14公開
    校外:2015-07-14公開
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