一种具有梯度能带的铜铟镓硒太阳能电池及其制备方法

摘要

本发明公开一种具有梯度能带的铜铟镓硒太阳能电池及其制备方法，使用CIGS四元靶材制备光吸收层、采用间歇式溅射的方式在光吸收层中形成梯度能带、采用磁控溅射法制备ZnS过渡层取代传统的水浴沉积法制备CdS过渡层；实现一步法制备CIGS光吸收层，纯物理气相沉积技术制备CIGS薄膜太阳能电池，大幅度提高制备过程的可控性和成分的均匀性，并实现薄膜的高速沉积；通过使用CuGa靶或Ga靶的共溅射实现了光吸收层总能带的梯度分布，提高吸收层对入射光的吸收效率，从而提高了太阳能电池的光电转换效率；制备过程中避免使用Cd，H2Se等有害元素，具有环境友好性，规避日益严苛的环保政策，满足未来发展需要，具有良好的市场前景。

主权项

一种具有梯度能带的铜铟镓硒薄膜太阳能电池的制备方法，其特征在于，包含以下制备步骤：（1）采用溶剂超声或者离子源清洗玻璃基片，清洗时间5～30min，将基片放入烘箱中烘干，烘干温度50～150℃；（2）将步骤（1）中制备的玻璃基片置于真空室中，将真空室抽到本底真空度后，通入工艺气体，采用磁控溅射法使用Mo靶制备Mo背电极层，或者使用Mo靶及Cu靶共溅射制备钼铜合金薄膜作为背电极层；（3）将步骤（2）中制备的带有背电极层的玻璃基板旋转至真空室内另一靶位采用CuInxGa（1‑x）Se四元靶材，采用磁控溅射法制备CIGS光吸收层，在光吸收层的溅射过程中采用GaCu靶或Ga靶间歇式溅射，并且间歇式溅射时间呈梯度分布，在整个区域内形成Ga浓度的梯度分布，从而形成整个光吸收层中的梯度能级分布，溅射过程中附加衬底温度100～500℃；（4）将溅射完毕后的薄膜在原位上继续加热至退火温度150~550℃，保温10～100min，然后在10～60min内将其冷却至室温；（5）将上述制备有CIGS光吸收层的样品旋转至另一靶位，使用ZnS靶材，采用磁控溅射法制备ZnS过渡层；（6）将样品循序旋转到另两个靶位，使用ZnO靶材和ZAO靶材，采用磁控溅射法制备本征氧化锌和透明导电膜层。