[發(fā)明專利]銅銦鎵硒薄膜太陽(yáng)能電池的光吸收層的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110306669.X
• 申請(qǐng)日: 2011-10-11
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102418072A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-04-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 肖旭東;劉壯;楊春雷;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;香港中文大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): C23C14/24
• 分類(lèi)號(hào): C23C14/24;C23C14/06;C23C14/16;C23C14/18;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

1.一種銅銦鎵硒薄膜太陽(yáng)能電池的光吸收層的制備方法，其特征在于，將銅、銦、鎵和硒四種單質(zhì)分別蒸發(fā)沉積到襯底上，控制鎵蒸發(fā)溫度在900℃～1100℃內(nèi)并且在蒸發(fā)過(guò)程中先均勻降溫35℃～45℃再均勻升溫35℃～45℃；控制銦的蒸發(fā)溫度在800℃～1000℃內(nèi)并且在蒸發(fā)過(guò)程中先均勻升溫45℃～55℃再均勻降溫45℃～55℃，從而主動(dòng)控制鎵和銦的蒸發(fā)量使得所述光吸收層在厚度方向上兩側(cè)的鎵含量高于中間的鎵含量。

2.如權(quán)利要求1所述的銅銦鎵硒薄膜太陽(yáng)能電池的光吸收層的制備方法，其特征在于，所述蒸發(fā)過(guò)程中包括三個(gè)階段：

第一階段：控制襯底溫度在200℃～300℃，控制鎵的蒸發(fā)溫度為900℃～1100℃之間并在第一階段均勻地降溫35℃～45℃，控制銦的蒸發(fā)溫度為800℃～1000℃之間并在第一階段均勻地升溫45℃～55℃，控制硒的蒸發(fā)溫度在200℃～300℃之間；第一階段的蒸發(fā)時(shí)間為10min～20min，第一階段結(jié)束后在所述襯底的一個(gè)表面形成第一光吸收層；

第二階段：停止蒸發(fā)銦和鎵，提高襯底溫度在450℃～600℃之間，維持硒的蒸發(fā)溫度與第一階段相同，控制銅的蒸發(fā)溫度在1300℃～1500℃之間；第二階段的蒸發(fā)時(shí)間為10min～30min，并在沉積中的襯底的表面溫度突然下降時(shí)立即停止蒸發(fā)；第二階段結(jié)束后在所述第一光吸收層的表面形成第二光吸收層；

第三階段：停止蒸發(fā)銅，維持襯底溫度與第二階段相同，維持硒的蒸發(fā)溫度與第二階段相同，控制鎵的蒸發(fā)溫度為900℃～1100℃并在第三階段均勻地升溫35℃～45℃，控制銦的蒸發(fā)溫度為800℃～1000℃并在第三階段均勻地降溫45℃～55℃；第三階段的蒸發(fā)時(shí)間為1min～3min，第三階段結(jié)束后在所述第二光吸收層的表面形成第三光吸收層，從而得到所述銅銦鎵硒薄膜太陽(yáng)能電池的光吸收層。

3.如權(quán)利要求2所述的銅銦鎵硒薄膜太陽(yáng)能電池的光吸收層的制備方法，其特征在于，第一階段，鎵的蒸發(fā)溫度降低40℃，銦的蒸發(fā)溫度升高50℃；

第三階段，鎵的蒸發(fā)溫度升高40℃，銦的蒸發(fā)溫度降低50℃。

4.如權(quán)利要求1所述的銅銦鎵硒薄膜太陽(yáng)能電池的光吸收層的制備方法，其特征在于，所述蒸發(fā)過(guò)程包括二個(gè)階段：

第一階段、控制襯底溫度在450℃～600℃，控制鎵的蒸發(fā)溫度為900℃～1100℃并在第一階段均勻地降溫35℃～45℃，控制銦的蒸發(fā)溫度為800℃～1000℃并在第一階段均勻地升溫45℃～55℃，控制硒的蒸發(fā)溫度在200℃～300℃，控制銅的蒸發(fā)溫度在1300℃～1500℃之間；第一階段的蒸發(fā)時(shí)間為8min～12min，第一階段結(jié)束后在所述襯底的一個(gè)表面形成光吸收層I；

第二階段：維持襯底溫度與第一階段相同，維持硒的蒸發(fā)溫度與第一階段相同，維持銅的蒸發(fā)溫度與第一階段相同，控制鎵的初始蒸發(fā)溫度為第一階段結(jié)束時(shí)的溫度并在第二階段均勻地升溫35℃～45℃，控制銦的初始蒸發(fā)溫度為第一階段結(jié)束時(shí)的溫度并在第二階段均勻地降溫45℃～55℃；第二階段的蒸發(fā)時(shí)間為1min～3min，第二階段結(jié)束后在所述光吸收層I的表面形成光吸收層II，從而得到所述銅銦鎵硒薄膜太陽(yáng)能電池的光吸收層。

5.如權(quán)利要求4所述的銅銦鎵硒薄膜太陽(yáng)能電池的光吸收層的制備方法，其特征在于，第一階段，鎵的蒸發(fā)溫度降低40℃，銦的蒸發(fā)溫度升高50℃；

第二階段，鎵的蒸發(fā)溫度升高45℃，銦的蒸發(fā)溫度降低55℃。

6.如權(quán)利要求1所述的銅銦鎵硒薄膜太陽(yáng)能電池的光吸收層的制備方法，其特征在于，所述襯底為沉積有導(dǎo)電層的導(dǎo)電玻璃，所述光吸收層沉積在所述導(dǎo)電層表面。

7.如權(quán)利要求1所述的銅銦鎵硒薄膜太陽(yáng)能電池的光吸收層的制備方法，其特征在于，銅、銦、鎵和硒四種單質(zhì)分別采用獨(dú)立加熱部件控制加熱。

8.如權(quán)利要求7所述的銅銦鎵硒薄膜太陽(yáng)能電池的光吸收層的制備方法，其特征在于，蒸發(fā)過(guò)程中，分別實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)銅、銦、鎵和硒四種蒸發(fā)源的蒸發(fā)溫度并通過(guò)監(jiān)測(cè)結(jié)果反饋調(diào)節(jié)控制蒸發(fā)溫度。

9.如權(quán)利要求7所述的銅銦鎵硒薄膜太陽(yáng)能電池的光吸收層的制備方法，其特征在于，蒸發(fā)過(guò)程中，分別實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)銅、銦、鎵和硒四種元素的蒸發(fā)速率并通過(guò)監(jiān)測(cè)結(jié)果反饋調(diào)節(jié)控制蒸發(fā)溫度。

10.如權(quán)利要求7所述的銅銦鎵硒薄膜太陽(yáng)能電池的光吸收層的制備方法，其特征在于，蒸發(fā)過(guò)程中，分別實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)襯底上的銅、銦、鎵和硒四種元素的蒸發(fā)量并通過(guò)監(jiān)測(cè)結(jié)果反饋調(diào)節(jié)控制蒸發(fā)溫度。