一种制备铜铟镓硒薄膜太阳能电池光吸收层的方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN103014643A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN103014643A(43)申请公布日2013.04.03(21)申请号201210534197.8(22)申请日2012.12.11(71)申请人中国科学院电工研究所地址100190北京市海淀区中关村北二条6号(72)发明人屈飞古宏伟丁发柱戴少涛(74)专利代理机构北京科迪生专利代理有限责任公司11251代理人关玲(51)Int.Cl.C23C14/35(2006.01)C23C14/58(2006.01)H01L31/18(2006.01)H01L31/032(2006.01)权利要求书权利要求书1页1页说明书说明书77页页附图附图55页(54)发明名称一种制备铜铟镓硒薄膜太阳能电池光吸收层的方法(57)摘要一种制备铜铟镓硒（CIGS）薄膜太阳能电池光吸收层的方法。首先在玻璃基片上溅射制备Mo背电极；然后以Ga2Se3、In2Se3和CuSe三种二元陶瓷块交叉拼接靶材为靶材，各拼接陶瓷块角度分别为5°，20°，20°。在400℃～450℃条件下在Mo背电极上用射频磁控溅射沉积铜铟镓硒（CIGS）薄膜，随后将沉积获得的CIGS薄膜移入管式真空炉中，真空炉抽至真空小于8.0×10-3Pa，以20℃/min升温速率将CIGS薄膜加热至500℃～550℃，以5℃/min将硒源加热到230℃～280℃，用氩气（Ar）作为载气将硒输运到真空管式炉中，退火气压1Pa～10Pa，保温时间20min～40min，随后以10℃/min的降温速率降温至350℃，随炉冷却至150℃，得到CIGS薄膜太阳能电池光吸收层。CN10346ACN103014643A权利要求书1/1页1.一种制备CIGS薄膜太阳能电池光吸收层的方法，其特征在于，所属的制备方法采用射频磁控溅射和硒化退火工艺，步骤如下：⑴在钠玻璃基片上溅射Mo薄膜，制备CIGS薄膜太阳能电池所需的Mo背电极；⑵将制备的Mo电极放入腔体加热器上，安装溅射陶瓷靶，靶基距为60mm，然后抽真空至小于3.0×10-3Pa，以20℃/min升温速率将沉积有Mo背电极的玻璃样品加热至400℃～450℃，随后通入氩气，将气压调至0.1～0.8Pa，开溅射，将溅射功率增加至100～150W，辉光稳定后，移开挡板，开始沉积，沉积40分钟后，关挡板，关溅射，断开氩气，关真空系统，得CIGS薄膜；⑶随后将沉积的CIGS薄膜移入管式真空炉中，真空炉抽至真空小于8.0×10-3Pa，以20℃/min升温速率将CIGS薄膜加热至500℃～550℃，以5℃/min将硒源加热至230℃～280℃，用氩气（Ar）作为载气将硒输运到真空管式炉中，退火气压1Pa～10Pa，保温时间20min～40min，随后以10℃/min的降温速率降温至350℃，随炉冷却至150℃，得到CIGS薄膜太阳能电池光吸收层。2.根据权利要求1所述的一种制备CIGS薄膜太阳能电池光吸收层的方法，其特征在于，所述靶材由99.99%的Ga2Se3、In2Se3和CuSe三种二元陶瓷块交叉拼接而成，各拼接陶瓷块最小角度分别为5°，20°，20°，靶材直径Φ80mm，厚度6mm。3.根据权利要求1所述的一种制备CIGS薄膜太阳能电池光吸收层的方法，其特征在于，所述制备CIS基薄膜太阳能电池所需的Mo电极制备步骤如下，将清洗好的钠玻璃基片放入腔体加热器上，安装Mo靶材，靶基距为60mm，然后抽真空至小于3.0×10-3Pa，随后通入氩气，将气压调至0.1～1.5Pa，开溅射，将溅射功率增加至120W，辉光稳定后，移开挡板，沉积10～20min，随后关挡板，关溅射，关真空系统，得到制备CIS基薄膜太阳能电池所需的Mo背电极。2CN103014643A说明书1/7页一种制备铜铟镓硒薄膜太阳能电池光吸收层的方法技术领域[0001]本发明属于薄膜太阳能电池和半导体技术领域，特别涉及一种制备铜铟镓硒（CIGS）薄膜太阳能电池光吸收层的方法。背景技术[0002]铜铟硒(CuInSe2，简称CIS)基化合物半导体材料具有高的可见光吸收系数，因此可以制备成薄膜太阳能电池，降低成本。由于其可以薄膜化，也可将其制备在不锈钢等金属衬底或聚酰亚胺高分子衬底上，使其柔性化、轻质化，以满足对柔韧性和重量有特殊要求的领域。且其禁带宽度可通过Ga、Al、S等元素的掺杂进行调制，与太阳光谱形成良好的匹配，提高太阳光的利用率。因此铜铟锡基薄膜太阳能电池是国际光伏界研究热点之一，很有可能成为下一代的商品化薄膜太阳电池。[0003]光吸收层是CIS基薄膜太阳能电池的核心功能层，该层质量直接影响电池的光电转换效率。CIS基薄膜太阳能电池光吸收层主要有CuInx(Ga，Al)1-xSey(S，Te)