陳昇暉

高效率硒化銅銦鎵(Cu(In,Ga)Se2, CIGS)薄膜太陽能電池採用共蒸鍍製程，其光電轉換效率可達20.8%，為目前薄膜太陽能電池中最具量產潛力的材料。但共蒸鍍製程難以克服大面積鍍膜的均勻性，為了符合業界量產的考量，因此本研究使用銅銦鎵(Cu-In-Ga, CIG)前驅物濺鍍-硒化法來製作CIGS薄膜。 CIGS薄膜的結晶品質及介面缺陷特性，為高效率電池元件的主要關鍵。在CIGS薄膜結晶部分，本研究藉由控制濺鍍功率及氬(Ar)離子轟擊方法，優化CIG前驅物的元素組成比例(Cu/(In+Ga)=1.2)及結晶相轉換(Cu11(In,Ga)9)，得到晶粒尺寸大於1 μm的CIGS薄膜。 CIGS薄膜電池元件主要分為CIGS/Mo介面及CdS/CIGS介面。在CIGS/Mo介面部分，因硒化製程的關係，會形成高材料能隙且低導電率的硒化鉬(MoSe2)化合物，在電池元件中形成背電場效應。本研究藉由調整CIGS薄膜之Cu/In比例及硒化壓力，控制並優化MoSe2厚度，將電池元件效率從1.4%提升至5.2%。在CdS/CIGS介面部分，CIGS薄膜表面有硒化銅(CuxSe)、銅空缺(VCu)與硒空缺(VSe)等缺陷，本研究藉由使用Cd離子擴散法及電池元件後退火處理，修補CIGS薄膜表面缺陷，並且在CIGS薄膜表面形成n-CIGS:Cd的化合物反轉層，使電池元件形成埋藏式p-n接面，將電池元件效率從3.7%提升至7.3%。