一种纳米线阵列结构薄膜太阳能光伏电池及其制备方法

摘要

本发明公开了一种CIGS纳米线阵列结构薄膜太阳能光伏电池的制备方法。该方法包含步骤：采用气-固反应方法生长大面积硫化亚铜或硫化铜纳米线阵列，再通过物理气相沉积及热处理方法转变为CIGS纳米线阵列。半导体纳米线阵列的成分、相结构和能带结构可以通过控制沉积元素种类、沉积顺序、沉积工艺及后期处理等过程进行调节，从而制备出不同结构和性能的太阳能光伏电池。该电池能减小对光的反射，增大对光的吸收，同时还可增大载流子产生的几率，减少空穴和电子复合的几率，实现光电转换效率的大幅提高。本发明成本低，制备过程可控，制备的纳米线阵列结构分布均匀，能够实现大面积且光电转换效率较高的纳米结构薄膜太阳能光伏电池的制备。

主权项

一种铜铟镓硒纳米线阵列结构薄膜太阳能光伏电池的制备方法，其特征在于：该方法通过在气固反应方法制备的硫化亚铜或硫化铜纳米线阵列的基础上，结合物理气相沉积方法及热处理方法制备铜铟镓硒纳米线阵列结构薄膜太阳能光伏电池； 该方法具体包括以下操作步骤： (1)在清洗后的衬底上，通过物理气相沉积法或电化学沉积法，依次沉积背电极层和铜膜，得到沉积了铜膜的衬底； (2)将步骤(1)所得沉积了铜膜的衬底放入反应容器中，通入设定的氧气和硫化氢的混合气体后，控制反应温度，通过气固反应将铜膜转换为硫化亚铜或硫化铜纳米线阵列；将制备好的硫化亚铜或硫化铜纳米线阵列放入盐酸水溶液中将表面氧化层溶掉，再通过物理气相沉积法，在硫化亚铜或硫化铜纳米线阵列上沉积含有N种元素的薄膜，得到p型半导体纳米线阵列吸收层；所述N为自然数，取值范围为2≤N≤9；(3)将步骤(2)所得样品放入加热炉中，在Ar气保护下，H₂Se或者H₂S气氛中进行硒化或硫化，温度控制在300℃～600℃之间，时间为0.1～3h，直至形成所需相结构和成分的p型半导体CIGS纳米线阵列； (4)在经过步骤(3)处理后得到的p型半导体CIGS纳米线阵列表面沉积n型半导体薄层，得到具有p‑n结的核/壳型纳米线阵列； (5)在步骤(4)所得具有p‑n结的核/壳型纳米线阵列上，通过物理气相沉积法依次沉积窗口层和金属栅格电极，金属合金化形成金属欧姆接触，得到铜铟镓硒纳米线阵列结构薄膜太阳能光伏电池。