一种太阳电池吸收层薄膜材料的制备方法

摘要

本发明涉及一种太阳电池吸收层薄膜材料的制备方法。先在基底上磁控溅射钼金属作为前驱体，再采用三电极电化学体系沉积Cu3Bi合金层薄膜，作为预制膜，最后将金属预制膜Cu3Bi硫化及退火处理，得到Cu3BiS3(CBS)薄膜。该吸收层薄膜材料为直接带隙材料，其禁带宽度接近1.24eV，接近单结太阳能电池的最优带隙，在可见光区光吸收系数＞105cm-1。

主权项

一种太阳电池吸收层薄膜材料的制备方法，其特征在于：采用射频磁控溅射方法，先在钠钙玻璃基底上溅射钼金属层，然后采用一步电化学体系在钼金属层上沉积Cu3Bi合金层，最后将Cu3Bi合金层进行硫化及退火处理，得到Cu3BiS3吸收层，所述的制备方法按以下步骤实施(1)将基底尺寸为10mm×10mm的钠钙玻璃依次采用洗涤剂、蒸馏水、异丙酮及乙醇进行超声清洗10分钟，并用流量为0.1m3/h氮气干燥10分钟；(2)在基底上采用射频(RF)磁控溅射沉积1μm厚的钼层前驱体作为背电极；(3)去离子水和纯度为99.99％的金属盐配制电解液，该电解液为含9毫摩尔硝酸铋，30毫摩尔硫酸铜二水化合物，2摩尔氢氧化钠和0.2摩尔山梨醇的混合溶液；(4)采用三电极电化学体系，以用制备好的钼层前驱体作为工作电极、采用铂金片作为对电极、采用Ag|AgCl作为参比电极，在配制好的电解液中沉积Cu3Bi合金层，沉积过程在室温下无搅拌进行，采用Autolab20稳压器恒电位方式，相对于Ag|AgCl参比电极而言Cu3Bi合金沉积的化学电势为‑0.75V，沉积量通过监测沉积电荷量来控制，时间50‑60分钟，得到Cu3Bi合金预制膜；(5)用去离子水清洗合金预制膜，并用流量为0.1m3/h的氮气干燥30分钟；(6)将Cu3Bi合金预制膜放入石墨容器，并将其置入石英炉管内，往石英炉内充入1巴压强的氮气作为载气，再往石英炉内充入压力1Pa，纯度为99.99wt％，流量为0.1m3/h的硫蒸气，在450‑500℃炉温下加热30分钟，自然冷却至室温，得到2μm厚的Cu3BiS3薄膜成品。