具表面奈米結構之無鎘銅鋅錫硫硒薄膜太陽能電池應用研究

本三年期計劃目的在於運用「合金後硒硫化」，進行高效率銅鋅錫硫硒薄膜太陽能電池製作。並將使用無鎘緩衝層取代硫化鎘，此外更輔以各種微奈米製程技術進行低維度奈米結構製作，提 升銅鋅錫硒太陽電池的光電轉換效率。計劃研究範疇兼具基礎理論與實務製作。在基礎理論方面 將探討表面形貌與低維度奈米結構對元件的影響；另一方面在元件製作上，則是提升銅鋅錫硫硒 太陽能電池效能使其具量產化價值，除了舒緩能源議題外，無鎘緩衝層製作運用更兼具環保特色， 最重要的是能降低電池製備成本、建立關鍵技術自主，進一步促進產業技術發展。第一年主要以濺鍍法進行高品質銅鋅錫硫硒薄膜合成，藉由與產業界夥伴合作，測試及調整 前驅物靶材實用可行性，改變前驅物比例與硫硒化參數來製作高品質銅鋅錫硫硒薄膜。除了藉由 光學、電性、薄膜結構、表面型貌等量測建立材料基本資料庫外，並配合模擬軟體設計結果，尋 求最佳化之製程參數設定。年度目標能製備效率大於 5 %之小面積(~ 0.10 cm2)太陽能電池。第二年為進行無鎘銅鋅錫硫硒薄膜太陽能電池製作，延續第一年在吸收層的成果，將現有的 銅鋅錫硒薄膜與無鎘緩衝層結合使用，並藉由退火處理來改善探討其接面特性，這對於學術及業 界皆有不容小覷的影響力，年度目標能製備效率大於 7%之小面積(~0.10 cm2)太陽能電池。第三年 主要研究工作是將微奈米結構表面技術運用於銅鋅錫硫硒太陽能電池上，藉由表面粗化以降低反 射率增加進光量。主要是以物理或是化學法製備低維度氧化鋅奈米結構，藉由參數之控制來成長 不同型態之奈米結構(如奈米柱、奈米線、奈米針等)，觀察元件光電特性的變化並配合模擬之理 論值，建立最佳化參數應用於銅鋅錫硫硒薄膜太陽能電池上。預期計劃完成時的銅鋅錫硫硒太陽 能電池效率能大於 10%。

系統編號:PB10111-0214
原計畫編號:NSC101-2622-E182-004-CC2