铜铟镓硒薄膜太阳能电池的光吸收层的制备方法

摘要

本发明提供至少一种能够精确地实现理论设计的能带结构的铜铟镓硒薄膜太阳能电池的光吸收层的制备方法。这种铜铟镓硒薄膜太阳能电池的光吸收层的制备方法通过控制铜、铟、镓和硒四种单质分别在不同的温度下分阶段蒸发，控制镓和铟的蒸发温度在一定时间内均匀改变，从而主动控制镓和铟的蒸发量使得所述光吸收层两侧镓含量略高中间镓含量略低。由于精确控制元素蒸发速率随时间变化，可以精确地控制CIGS的能带结构，能够精确地实现理论设计的能带结构。

主权项

一种铜铟镓硒薄膜太阳能电池的光吸收层的制备方法，其特征在于，将铜、铟、镓和硒四种单质分别蒸发沉积到衬底上，控制镓蒸发温度在900℃～1100℃内并且在蒸发过程中先均匀降温35℃～45℃再均匀升温35℃～45℃；控制铟的蒸发温度在800℃～1000℃内并且在蒸发过程中先均匀升温45℃～55℃再均匀降温45℃～55℃，从而主动控制镓和铟的蒸发量使得所述光吸收层在厚度方向上两侧的镓含量高于中间的镓含量；所述蒸发过程中包括三个阶段：第一阶段：控制衬底温度在200℃～300℃，控制镓的蒸发温度为900℃～1100℃之间并在第一阶段均匀地降温35℃～45℃，控制铟的蒸发温度为800℃～1000℃之间并在第一阶段均匀地升温45℃～55℃，控制硒的蒸发温度在200℃～300℃之间；第一阶段的蒸发时间为10min～20min，第一阶段结束后在所述衬底的一个表面形成第一光吸收层；第二阶段：停止蒸发铟和镓，提高衬底温度在450℃～600℃之间，维持硒的蒸发温度与第一阶段相同，控制铜的蒸发温度在1300℃～1500℃之间；第二阶段的蒸发时间为10min～30min，并在沉积中的衬底的表面温度突然下降时立即停止蒸发；第二阶段结束后在所述第一光吸收层的表面形成第二光吸收层；第三阶段：停止蒸发铜，维持衬底温度与第二阶段相同，维持硒的蒸发温度与第二阶段相同，控制镓的蒸发温度为900℃～1100℃并在第三阶段均匀地升温35℃～45℃，控制铟的蒸发温度为800℃～1000℃并在第三阶段均匀地降温45℃～55℃；第三阶段的蒸发时间为1min～3min，第三阶段结束后在所述第二光吸收层的表面形成第三光吸收层，从而得到所述铜铟镓硒薄膜太阳能电池的光吸收层。