在低硒壓環境下使用硒化電鍍金屬預製層技術研製低成本高效率之銅鋅錫硒太陽能電池

開發低材料成本及使用地球存量豐富元素為材料的太陽能電池將是一個值得研究的課題，研究低材料成本的銅鋅錫硒(硫)太陽能電池將是很好的選擇。從文獻上了解使用電鍍後硒化法研製高效率的銅鋅錫硒(硫)太陽能電池面臨幾個重要待解決的問題：1.如何降低金屬預製層因電鍍過程中夾入之雜質及如何優化其合金相使之適合後續硒化；2.如何使用高溫高硒壓蒸氣或低硒(Se)及硒化錫(SnSex)蒸氣壓完成硒化處理，以形成大結晶顆粒並使薄膜中元素均勻分佈、降低雜相的形成及太厚的二硒化鉬(MoSe2)；3.如何應用鈍化或其他技術以降低缺陷復合中心，以提升開路電壓。針對面臨的這些問題本計畫提出解決方法，第一年研究採用電鍍法製作金屬預製層以降低材料成本及鍍膜時間，使用脈衝電鍍及磁場輔助電鍍技術來降低雜質夾雜並提升鍍膜品質及精確控制金屬比例，利用田口法找出優化合金相的製程参數；第二年研究低硒壓蒸氣下或含硒化錫蒸氣下，以高基板溫度來增加結晶顆粒大小及以三階段硒化法硒化以避免二次相及二硒化鉬的形成，以接近化學平衡方式反應生長降低熱分解情形，並以電漿輔助活化硒分子使薄膜組成比例均勻，來避免背電極處形成高電阻及提高填充因子，再者更深入研究探討銅鋅錫硒(CZTSe)薄膜的形成機制及其薄膜特性；第三年使用微波電磁場輔助熱處理技術來純化銅鋅錫硒薄膜結晶相降低材料內部缺陷，並採用電漿輔助方法大幅度提高氧或硫環境的活性，使得對材料的表面具有很好的鈍化作用，以降低介面缺陷復合中心，並搭配研究加入適量之鍺元素來增大其結晶顆粒大小及提高開路電壓。在目前已具有8.2%電池效率的製作技術基礎下，經過這些解決方法的實現預計將可達成製作10%以上效率之銅鋅錫硒太陽能電池。

系統編號:PB10507-2961
原計畫編號:MOST105-2221-E182-027