[發(fā)明專利]銅銦鎵硒薄膜電池及其制備方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010279009.2
• 申請(qǐng)日: 2010-09-09
• 公開（公告）號(hào): CN101980368A
• 公開（公告）日: 2011-02-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王曉峰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院
• 主分類號(hào): H01L31/04
• 分類號(hào): H01L31/04;H01L31/0224;H01L31/18
• 代理公司: 廣州華進(jìn)聯(lián)合專利商標(biāo)代理有限公司 44224
• 代理人: 吳平

【技術(shù)領(lǐng)域】

本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體器件，特別是涉及一種銅銦鎵硒薄膜電池及其制備方法。

【背景技術(shù)】

銅銦鎵硒(Cu(In，Ga)Se₂，簡(jiǎn)稱CIGS)薄膜光伏電池具有低成本、高效率、穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，是公認(rèn)的最具有發(fā)展和市場(chǎng)潛力的第二代太陽能電池。人們對(duì)其研究興起于上個(gè)世紀(jì)八十年代初，經(jīng)過近三十年的發(fā)展，銅銦鎵硒薄膜太陽能電池的理論研究以及制備工藝取得了可喜的成果，目前其最高實(shí)驗(yàn)室光電轉(zhuǎn)化效率達(dá)到21.1％，是目前轉(zhuǎn)化效率最高的薄膜光伏電池。

傳統(tǒng)的銅銦鎵硒薄膜太陽能電池包括一金屬柵電極。傳統(tǒng)的金屬柵電極的材料一般為Al或Al/Ni合金，形成金屬柵電極的方法一般為電子束蒸發(fā)法。其基本原理如下：在高真空狀態(tài)下，由熱絲發(fā)射的電子經(jīng)過聚焦、偏轉(zhuǎn)和加速以后形成能量約為10keV的電子束，轟擊放在有冷卻水套的坩堝中的金屬源并使之蒸發(fā)，蒸發(fā)出來的金屬蒸汽擴(kuò)散至電池表面，沉積成膜。

然而，由于蒸發(fā)原子能量低，遷移率低，原子在表面上重新排列較困難，從而形成原子之間的較大空隙，形成的晶粒較小，致密性較差。另外，由于電阻率隨結(jié)晶粒徑的減小而增加，蒸發(fā)鍍膜的導(dǎo)電性也較差。

【發(fā)明內(nèi)容】

基于此，有必要提供一種具有高致密性和高導(dǎo)電性的金屬柵電極的銅銦鎵硒薄膜電池及其制備方法。

一種銅銦鎵硒薄膜電池，包括依次疊合的襯底、金屬背電極層、光吸收層、緩沖層、阻擋層、窗口層及減反膜層。該銅銦鎵硒薄膜電池還包括形成于窗口層上的金屬柵電極。金屬柵電極包括位于減反膜層上的第一鉬層，位于第一鉬層上的銅層，和位于銅層上的第二鉬層。

在優(yōu)選的實(shí)施例中，該第一鉬層的厚度為150nm～250nm。

在優(yōu)選的實(shí)施例中，該銅層的厚度為750nm～1000nm。

在優(yōu)選的實(shí)施例中，該第二鉬層的厚度為75nm～125nm。

在優(yōu)選的實(shí)施例中，還包括形成在該窗口層上的減反膜層。

一種銅銦鎵硒薄膜電池的制備方法，包括如下步驟：在襯底上依次形成疊合的金屬背電極層、光吸收層、緩沖層、阻擋層和窗口層；及在該窗口層上形成金屬柵電極；其中，該形成金屬柵電極的步驟包括：在該窗口層上磁控濺鍍第一鉬層；在該第一鉬層上磁控濺鍍銅層；在該銅層磁控濺鍍第二鉬層。

在優(yōu)選的實(shí)施例中，磁控濺鍍第一鉬層時(shí)，濺射真空度為1×10^-1Pa～3×10^-1Pa，功率密度為3W/cm²～6W/cm²，濺射時(shí)間為100s～150s，該第一鉬層的厚度為150nm～250nm。

在優(yōu)選的實(shí)施例中，磁控濺鍍銅層時(shí)，濺射真空度為5×10^-1Pa～8×10^-1Pa，功率密度為2W/cm²～4W/cm²，濺射時(shí)間為3min～5min，該銅層的厚度為750nm～1000nm。

在優(yōu)選的實(shí)施例中，磁控濺鍍第二鉬層時(shí)，濺射真空度為1×10^-1Pa～3×10^-1Pa，功率密度為3W/cm²～6W/cm²，濺射時(shí)間為50s～75s，該銅層的厚度為75nm～125nm。

在優(yōu)選的實(shí)施例中，在該窗口層上形成金屬柵電極的步驟之后，還包括在該窗口層上形成減反膜層。

上述方法利用直流磁控濺射技術(shù)，在銅銦鎵硒薄膜太陽能電池的基板上，制作Mo/Cu/Mo金屬柵電極。通過調(diào)整濺射功率，真空度，時(shí)間，最終獲得一種沉積速率快，且具有高附著力，高致密性和導(dǎo)電性的金屬柵電極。

【附圖說明】

圖1為一實(shí)施例的銅銦鎵硒薄膜電池的剖視圖，該銅銦鎵硒薄膜電池包括金屬柵電極；

圖2為圖1中金屬柵電極的局部放大圖。

【具體實(shí)施方式】

下面結(jié)合附圖及實(shí)施方式對(duì)銅銦鎵硒薄膜電池及其制備方法作進(jìn)一步詳細(xì)說明。

請(qǐng)參閱圖1，一實(shí)施例的銅銦鎵硒薄膜電池100包括依次疊合的襯底10、金屬背電極層20、光吸收層30、緩沖層40、阻擋層50、窗口層60。銅銦鎵硒薄膜電池100還包括設(shè)于窗口層60上的金屬柵電極70。

襯底10可為鈉鈣玻璃襯底。

金屬背電極層20可為金屬鉬(Mo)背電極層，可采用直流磁控濺射的方法在襯底10上沉積約1μm厚的Mo，以形成金屬背電極層20。