用作太阳能电池光吸收层的铜铟镓硒薄膜的制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102154622A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102154622A(43)申请公布日2011.08.17(21)申请号201010574428.9(22)申请日2010.12.06(71)申请人电子科技大学地址611731四川省成都市高新区(西区)西源大道2006号(72)发明人李晶泽周爱军孔祥刚梅迪王影(51)Int.Cl.C23C14/35(2006.01)C23C14/58(2006.01)C23C14/06(2006.01)H01L31/18(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图5页(54)发明名称用作太阳能电池光吸收层的铜铟镓硒薄膜的制备方法(57)摘要本发明涉及一种铜铟镓硒薄膜的制备方法，其特征在于，使用铜铟镓硒单靶磁控溅射和硒化退火工艺。将Mo靶和CuIn0.75Ga0.25Se2靶材安装于磁控溅射腔体内，先使用直流电源溅射双层Mo，再使用射频电源溅射铜铟镓硒预置层，然后在管式炉中采用单质Se源在Ar气流中对预置层进行硒化退火，获得所述的铜铟镓硒薄膜。所述的铜铟镓硒薄膜具有黄铜矿相结构，可用作薄膜太阳能电池的光吸收层。本发明所述的方法工艺简单，成本低，并且利于环保，适合大面积制备。CN102546ACCNN110215462202154624A权利要求书1/1页1.用作太阳能电池光吸收层的铜铟镓硒薄膜的制备方法，其特征在于，使用铜铟镓硒(简称CIGS)单靶磁控溅射和硒化退火工艺，制备步骤如下：(1)在磁控溅射腔体内安装Mo靶和CIGS靶，并安装清洗好的钠钙玻璃基片，然后对腔体抽真空至1×10-3Pa以下，再通入99.999％的高纯Ar气，使用直流电源在基片上溅射总厚度为0.5-1μm的双层Mo薄膜，作为薄膜太阳能电池的背电极；(2)制备好Mo层后，使用射频电源在镀有Mo的钠钙玻璃基片上溅射厚度为1-2μm的CIGS；(3)取出镀有Mo和CIGS的基片，将其快速转移至管式炉的石英管内，并在石英管的另一位置放置固态单质Se，然后对石英管抽真空，用高纯Ar气反复冲洗石英管以排除空气中的O2和其它杂质气体，在Ar气流动的环境下对CIGS区和Se区加热，在Se蒸汽气氛下对CIGS进行硒化退火，之后自然冷却，得到可用作太阳能电池光吸收层的铜铟镓硒薄膜。2.根据权利要求1所述的铜铟镓硒薄膜的制备方法，其特征在于，所述的铜铟镓硒靶材成份为CuIn0.75Ga0.25Se2，纯度大于99.9％。3.根据权利要求1所述的铜铟镓硒薄膜的制备方法，其特征在于，所述的步骤(1)中的双层Mo的溅射条件为：基片旋转速度为8-20rpm，基片温度为25-550℃，靶基距为5-10cm，Ar气的流量为10-100SCCM，直流电源的电流为0.4-0.8A，电压为140-300V，第一层Mo的溅射气压为1-3Pa，相应的溅射时间为5-10min，第二层Mo的溅射气压为0.1-0.5Pa，相应的溅射时间为10-20min。4.根据权利要求1所述的铜铟镓硒薄膜的制备方法，其特征在于，所述的步骤(2)中的CIGS的溅射条件为：基片旋转速度为8-20rpm，基片温度为25-550℃，靶基距为5-8cm，Ar气的流量为10-100SCCM，射频电源的电流为150-210mA，电压为700-1100V，溅射气压为0.2-3Pa，溅射时间为90-180min，溅射完毕后基片自然冷却。5.根据权利要求1所述的铜铟镓硒薄膜的制备方法，其特征在于，所述的步骤(3)中的管式炉可对CIGS和Se区同时控温，硒化退火的条件为：CIGS区的温度为400-580℃，Se区的温度为200-350℃，硒化退火的时间为30-60min，载气Ar气的流量为50-200SCCM，硒化过程中通过控制Ar气的进气量和出气量使真空表的读数呈现一定的正压，防止空气的进入。6.根据权利要求1所述的铜铟镓硒薄膜的制备方法，其特征在于，所述的铜铟镓硒薄膜具有黄铜矿相的结构，可用作薄膜太阳能电池的光吸收层。`2CCNN110215462202154624A说明书1/4页用作太阳能电池光吸收层的铜铟镓硒薄膜的制备方法技术领域[0001]本文涉及薄膜太阳能电池领域光吸收层的制备，特别涉及到铜铟镓硒薄膜太阳能电池光吸收层的制备。背景技术[0002]太阳能被认为是21世纪最清洁，最环保的能源之一，取之不尽，用之不竭。铜铟镓硒薄膜太阳能电池以其较高的转换效率(19.9％)、较低的成本、优良的抗辐照特性及弱光特性等特点被认为是下一代最有竞争力的薄膜太阳能电池之一，而光吸收层的制备技术是铜铟镓硒薄膜太阳能电池的核心技术。[0003]目前，铜铟镓硒光吸收层的制备主要有以下几种：电化学沉积法、喷涂热解法、丝网印刷法、共蒸法法、溅射后硒化法。其中共蒸发法一