铜铟镓硫硒太阳能电池、薄膜吸收层及其制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN103318851A*(12)发明专利申请(10)申请公布号(10)申请公布号CNCN103318851103318851A(43)申请公布日2013.09.25(21)申请号201310198708.8(22)申请日2013.05.24(71)申请人深圳市亚太兴实业有限公司地址518103广东省深圳市宝安区九区广场大厦13楼(72)发明人徐东徐永清汤珅(74)专利代理机构深圳鼎合诚知识产权代理有限公司44281代理人任葵(51)Int.Cl.C01B19/00(2006.01)C01G15/00(2006.01)H01L31/18(2006.01)H01L31/032(2006.01)权权利要求书1页利要求书1页说明书4页说明书4页附图1页附图1页(54)发明名称铜铟镓硫硒太阳能电池、薄膜吸收层及其制备方法(57)摘要本发明公开了一种铜铟镓硫硒薄膜吸收层制备方法，包括以下步骤：制备前驱体溶液；制备前驱体薄膜；对前驱体薄膜进行热处理；制备具有Ga梯度分布的CuIn1-xGaxS2薄膜；将Ga梯度分布的CuIn1-xGaxS2薄膜在硒化炉中进行硒化处理，制得CuIn1-xGax(S,Se)2薄膜吸收层。本发明还公开一种铜铟镓硫硒薄膜吸收层和包括铜铟镓硫硒薄膜吸收层的电池。由于前驱体溶液组分可调，通过调整溶液中In︰Ga摩尔比，实现Ga在吸收层中的梯度分布；同时利用硒化过程中Se原子部分取代S原子的体积膨胀效应，使铜铟镓硫硒薄膜的结构致密化，且通过Se原子取代S原子可以调节吸收层的禁带宽度。CN103318851ACN10385ACN103318851A权利要求书1/1页1.一种铜铟镓硫硒薄膜吸收层制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、制备前驱体溶液：将铜、铟和镓的氯化盐、醋酸盐或乙酰丙铜盐溶解在有机溶剂中，加入硫源，搅拌后得均匀前驱体溶液，其中Cu︰In︰Ga︰S的摩尔比为（0.8～1）︰（0.63～0.8）︰（0.2～0.37）︰（2～2.5）;步骤二、制备前驱体薄膜：将所述前驱体溶液在基底上制成湿膜，将所述湿膜干燥处理得前驱体薄膜；步骤三、对所述前驱体薄膜进行热处理：在300～600℃的温度下，将所述前驱体薄膜在惰性气氛条件下进行热处理得CuIn1-xGaxS2薄膜；步骤四、制备具有Ga梯度分布的CuIn1-xGaxS2薄膜：改变步骤一中制备的前驱体溶液中In︰（In＋Ga）的摩尔比，制得In︰Ga摩尔比不同的前驱体溶液，重复步骤二和步骤三，重复成膜，制得有Ga梯度分布的CuIn1-xGaxS2薄膜；步骤五、将所述Ga梯度分布的CuIn1-xGaxS2薄膜在硒化炉中进行硒化处理，制得CuIn1-xGax(S,Se)2薄膜吸收层。2.如权利要求1所述的铜铟镓硫硒薄膜吸收层制备方法，其特征在于，所述硫源为SC(NH2)2或CS2，所述搅拌为在室温下搅拌0.5～2h。3.如权利要求1所述的铜铟镓硫硒薄膜吸收层制备方法，其特征在于，步骤二中所述干燥的温度范围为100～300℃，干燥时间为2～30min。4.如权利要求1所述的铜铟镓硫硒薄膜吸收层制备方法，其特征在于，步骤三中所述热处理的时间为5～30min,单次成膜的厚度为200～300nm。5.如权利要求1所述的铜铟镓硫硒薄膜吸收层制备方法，其特征在于，步骤四中所述Ga梯度分布CuIn1-xGaxS2吸收层的厚度为1.5～2μm。6.如权利要求1所述的铜铟镓硫硒薄膜吸收层制备方法，其特征在于，步骤五中所3采用的硒源为高纯度固态Se粉，载气为Ar或N2，载气流量为0.1～0.4m/h，硒源温度为200～400℃，硒化时间为20～60min。7.如权利要求1所述的铜铟镓硫硒薄膜吸收层制备方法，其特征在于，步骤一中的金属离子的浓度为0.1～0.8mol/L。8.如权利要求1所述的铜铟镓硫硒薄膜吸收层制备方法，其特征在于，所述硫源为SC(NH2)2或CS2。9.一种如权利要求1至8中任一项所述的铜铟镓硫硒薄膜吸收层制备方法所制得的铜铟镓硫硒薄膜吸收层。10.一种包括权利要求9所述的铜铟镓硫硒薄膜吸收层的铜铟镓硫硒太阳能电池。2CN103318851A说明书1/4页铜铟镓硫硒太阳能电池、薄膜吸收层及其制备方法技术领域[0001]本申请涉及太阳能光伏领域，尤其涉及一种铜铟镓硫硒太阳能电池、铜铟镓硫硒薄膜吸收层及铜铟镓硫硒薄膜吸收层制备方法。背景技术[0002]近年来，随着化石能源的不断消耗和环保意识的增强，绿色可再生能源成为各国投资和研究的热点，尤其是太阳能的开发利用。目前市场上的太阳能电池种类包括：晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池、非晶硅薄膜太阳能电池、CdTe薄膜太阳能电池和铜铟镓硒薄膜太阳能电池(CIGS)。在上述薄膜太阳能电池中，铜铟镓硒