全真空法制备铜锌锡硫薄膜太阳电池的方法

摘要

本发明公开了一种全真空法制备铜锌锡硫薄膜太阳电池的方法，包括以下步骤：1）磁控溅射后硫化制备CZTS薄膜吸收层；2）接着在吸收层上射频磁控溅射制备50-100nm的CdS薄膜缓冲层，随后射频磁控溅射50-100nm的本征ZnO和400nm的Al:ZnO；3）最后在用蒸发制备2μm的Ni/Al电极。传统的水浴法制备CdS薄膜，主要的缺点是制备CdS薄膜过程中会产生含有有毒元素Cd的废水，处理废水过程中大大增加了成本，沉积过程中用到的氨水具有挥发性和毒性对人类健康有害。再者，氨水的挥发将改变溶液的pH值和进而影响缓冲层的性能。而溅射法没有水浴法后含有Cd元素的废水污染，对环境友好，适合在线制备薄膜电池。整个制备过程都是在高真空下进行，外来杂质对薄膜的污染几率非常小。

主权项

在一种全真空法制备铜锌锡硫薄膜太阳电池的方法，其特征在于，包括以下步骤：衬底清洗：将钠钙玻璃依次通过丙酮、酒精、去离子水超声清洗，并用氮气吹干备用；将清洗好的钠钙玻璃放入磁控溅射系统里升温至100~150℃烘烤30~60min，随后在钠钙玻璃上沉积1μm的钼背电极薄膜然后升温至220烘烤30min；铜锌锡硫预制层的制备：利用磁控溅射系统，以ZnS、Sn和CuS为靶材按照SLG/Mo/ZnS/CuS/Sn的顺序进行射频溅射，沉积700~1000nm的铜锌锡硫薄膜预制层；铜锌锡硫薄膜吸收层的制备：将步骤3）所制备的铜锌锡硫薄膜预制层在氮气或氩气保护下退火硫化处理，自然冷却后得到铜锌锡硒薄膜吸收层；用磁控溅射在制备好的CZTS薄膜上制备50‑100nm的CdS缓冲层，随后磁控溅射50‑100nm的本征ZnO和400nm的Al:ZnO；接着在蒸发制备2μm的Ni/Al电极，最后将整个器件在快速退火炉中220℃处理20min。