一种铜铟镓硒薄膜太阳能电池的制备方法

摘要

本发明涉及一种铜铟镓硒薄膜太阳能电池的制备方法，其包括：a）在衬底上制备钼背电极；b）在该钼背电极上制备铜铟镓硒吸收层；c）进行退火处理；d）在铜铟镓硒吸收层上制备In₂Se₃或ZnS缓冲层；e）在所述In₂Se₃或ZnS缓冲层上制备本征氧化锌高阻抗层；f）在所述本征氧化锌高阻抗层上制备氧化铟锡薄膜低阻抗层；g）在氧化铟锡薄膜低阻抗层上制备铝电极。

主权项

一种铜铟镓硒薄膜太阳能电池的制备方法，其包括：a)在衬底上制备钼背电极：采用磁控溅射法沉积0.8微米厚的钼(Mo)金属作为背电极；b)在该钼背电极上制备铜铟镓硒吸收层：利用真空磁控溅射法，采用CuIn_xGa_1‑xSe₂合金靶进行溅射，设x＝0的CuGaSe₂合金靶为靶1，设x＝0.8至0.6的CuIn_xGa_1‑xSe₂合金靶为靶2，首先以高功率密度4W/cm²至8W/cm²之间的任意高功率密度对靶1先溅射2至4分钟，接着再对靶1和靶2进行共溅射，此时对靶2进行溅射的初始功率密度为0.3W/cm²至1W/cm²之间任意的低功率密度，而对靶1进行溅射的高功率密度设置成在工作中连续递减，在对靶1和靶2进行共溅射的状态下，当对靶1进行溅射的功率密度连续递减时，与此同时对靶2进行溅射的功率密度则为连续递增，最后直至对靶1进行溅射的功率密度递减至0.3W/cm²至1W/cm²之间的任意低功率密度，对靶2进行溅射的功率密度递增至4W/cm²至8W/cm²之间的任意高功率密度，执行共溅射的时间为30至60分钟，使得铜铟镓硒吸收层中的Ga浓度形成梯度，其在该吸收层与Mo背电极接触的一侧的浓度最高，在该吸收层的相对另一侧的浓度最低；c)进行退火处理：在真空室内以快速加热方式对铜铟镓硒吸收层进行退火处理，其温度为400℃至600℃，退火时间为55至90秒；d)在铜铟镓硒吸收层上制备In₂Se₃或ZnS缓冲层，其厚度为80至120纳米；e)在所述In₂Se₃或ZnS缓冲层上制备本征氧化锌高阻抗层，其厚度为0.1至0.5微米；f)在所述本征氧化锌高阻抗层上制备氧化铟锡薄膜低阻抗层，其厚度为0.3至0.8微米；g)在氧化铟锡薄膜低阻抗层上制备铝电极；在执行步骤b)中，溅射腔体内的工作压力为1×10^‑4Torr，衬底的温度保持在350℃至450℃之间的任意温度；在执行步骤d)中，利用真空磁控溅射法，采用In₂Se₃或ZnS合金靶，真空磁控溅射的工作压力为1‑5×10^‑3Torr并通入Ar气体，衬底的温度保持在室温；在执行步骤e)中，利用射频真空磁控溅射法，靶材为本征氧化锌，射频真空磁控溅射的工作压力为1‑5×10^‑3Torr，工作频率为400K～2MHz，并通入Ar气体，衬底的温度保持在室温；在执行步骤f)中，利用真空直流磁控溅射法，靶材为氧化铟锡In₂O₃:SnO₂，In₂O₃:SnO₂的质量比为9:1，真空直流磁控溅射的工作压力为1‑5×10^‑3Torr，并通入掺有2％至5％O₂的Ar气体，衬底的温度保持室温。