一种铜铟镓硒薄膜太阳能电池吸收层的制备方法

摘要

本发明公开了一种铜铟镓硒薄膜太阳能电池吸收层的制备方法，它是采用直流磁控溅射的方法在soda-lime玻璃上沉积双层金属Mo电极，然后用射频磁控溅射的方法通过溅射铜铟镓硒四元合金单靶（CuIn_0.7Ga_0.3Se₂）在Mo电极上沉积CIGS薄膜。溅射过程中保持一定的基底温度和溅射功率，溅射所得到的CIGS薄膜具有黄铜矿结构，适合作为太阳能电池的吸收层，本发明所述的方法不仅成本低，工艺简单，而且省去了硒化退火，更有利于环保。

主权项

一种铜铟镓硒薄膜太阳能电池吸收层的制备方法，其特征在于：薄膜样品在JGP‑450型磁控溅射沉积系统上采用直流磁控溅射和射频磁控溅射的制备方法获得，溅射靶材分别为直径50.9 mm、厚度3 mm的高纯度99.99%金属钼靶和直径50.9 mm、厚3mm的高纯度99.99%铜铟镓硒四元合金靶，以边长为2.5 cm、厚度为1 mm的正方形Soda‑lime玻璃作为基底，将soda‑lime玻璃放进腔室前，先用丙酮超声清洗20 min，再用酒精超声清洗5 min，并将其吹干；实验的本底真空为4.0×10^‑4 Pa，在沉积Mo薄膜前，对基底进行偏压清洗15 min，清洗时的气压为2.0 Pa，偏压为 ‑400 V；沉积薄膜的过程中，基底不断旋转以提高薄膜的均匀性；室温下，利用直流磁控溅射的方法在玻璃基底上沉积900 nm厚的Mo背电极，采用双层溅射的方法，先在1.2 Pa的惰性气体氩气下溅射4 min，再在0.4 Pa的气压下溅射36 min，之后再用射频磁控溅射的方法，在0.8 Pa的气压下通过溅射铜铟镓硒四元合金靶在镀有Mo背电极的玻璃上沉积CIGS薄膜，厚度为1500nm，溅射过程中功率为100 w，基底温度为630 ℃，之后在铜铟镓硒吸收层上用射频磁控溅射的方法溅射50nm厚的硫化镉缓冲层，再用射频磁控溅射的方法在硫化镉缓冲层上依次溅射50nm厚的ZnO和500nm厚的掺铝的氧化锌窗口层，之后用直流磁控溅射的方法溅射1000nm厚的Al电极，至此获得一块完整的铜铟镓硒太阳能电池。