[發明專利]一種柔性不銹鋼襯底銅銦鎵硒薄膜電池及制備方法

無效

• 申請號: 201110340793.8
• 申請日: 2011-11-02
• 公開（公告）號: CN102509737A
• 公開（公告）日: 2012-06-20
• 發明（設計）人: 張毅;孫云;李博研;周志強;劉瑋
• 申請（專利權）人: 南開大學
• 主分類號: H01L31/0392
• 分類號: H01L31/0392;H01L31/0749;H01L31/18
• 代理公司: 天津佳盟知識產權代理有限公司 12002
• 代理人: 侯力

1.一種柔性不銹鋼襯底銅銦鎵硒薄膜太陽電池，其特征在于：為不銹鋼箔襯底與多層膜組合結構，所述多層膜包括底電極、吸收層、緩沖層、本征ZnO層、摻鋁ZnO層和柵電極并依次疊加構成。

2.根據權利要求1所述柔性不銹鋼襯底銅銦鎵硒薄膜太陽電池，其特征在于：所述襯底為柔性不銹鋼箔，型號為SUS304或SUS430，厚度為0.02-0.2mm。

3.根據權利要求1所述柔性不銹鋼襯底銅銦鎵硒薄膜太陽電池，其特征在于：所述底電極為雙層Mo薄膜，第一層厚度為0.1-0.3微米，第二層厚度為1.5-2.5微米；所述柵電極為Ni/Al柵電極，厚度為2-3μm，柵線寬度為1mm。

4.根據權利要求1所述柔性不銹鋼襯底銅銦鎵硒薄膜太陽電池，其特征在于：所述吸收層為銅銦鎵硒薄膜，厚度為1.5-2.5微米。

5.根據權利要求1所述柔性不銹鋼襯底銅銦鎵硒薄膜太陽電池，其特征在于：所述緩沖層為CdS薄膜，厚度為50-100nm；所述本征ZnO層為ZnO薄膜，厚度為50-100nm。

6.根據權利要求1所述柔性不銹鋼襯底銅銦鎵硒薄膜太陽電池，其特征在于：所述本征ZnO層厚度為50-200nm；摻鋁ZnO層為AZO薄膜，厚度為400-1000nm。

7.一種如權利要求1所述柔性不銹鋼襯底銅銦鎵硒薄膜電池吸收層的制備方法，其特征在于步驟如下：

1)將襯底超聲清洗后，放置在真空室中在300-600℃溫度下加熱，真空度為5×10^-4Pa；

2)采用磁控濺射制備雙層Mo薄膜，工作電流1.2-1.5安培，第一層濺射氣壓1-2Pa，第二層濺射氣壓為0.1-0.2Pa；

3)采用共蒸發法制備銅銦鎵硒薄膜；

4)采用化學水浴法制備厚度為50-100納米的CdS薄膜，水浴溫度為60-90℃，pH為11.2-12，沉積時間為30-50min；

5)采用磁控濺射法以ZnO為靶材制備厚度為50-150nm的ZnO薄膜，濺射電流為0.5-1.0A，濺射氣體為Ar氣或Ar和O₂混合氣體，在Ar和O₂混合氣體中Ar與O₂的體積比為1∶0.25-1，工作氣壓為0.3-0.8Pa，濺射時間5-12分鐘；

6)采用磁控濺射法制備厚度為500-1000nm的AZO薄膜，以Al-ZnO為靶材，其中Al含量為2wt.％，濺射氣體為Ar氣或Ar和O₂混合氣體，在Ar和O₂混合氣體中Ar與O₂的體積比為1∶0.25-1，工作氣壓0.3-1.2Pa，濺射時間25-45分鐘；

7)采用電阻加熱蒸發法制備厚度為1-3μm，線寬為0.8-1.2mm的Ni/Al柵電極，加熱電阻電流1-5A，即可制得柔性不銹鋼襯底銅銦鎵硒薄膜電池。

8.根據權利要求7所述柔性不銹鋼襯底銅銦鎵硒薄膜電池吸收層的制備方法，其特征在于所述共蒸發法制備銅銦鎵硒薄膜，步驟如下：

1)當真空度大于1×10^-3Pa時，將制備有雙層Mo的不銹鋼襯底加熱升高至300-500℃去氣，10-20分鐘后，將Se蒸發源爐溫度升高至210-240℃蒸發Se，并將襯底溫度升高至520-580℃，在Se的氣氛下退火10-20分鐘；

2)將襯底溫度降低至350-400℃，Se蒸發源爐溫度為230-270℃、將In蒸發源爐溫度升高至740-800℃，將Ga蒸發源爐溫度升高至750-830℃，共同蒸發15-25分鐘后，停止加熱In源和Ga源；

3)將Se蒸發源爐溫度降至210-240℃，將襯底溫度升至450-600℃，將Cu蒸發源爐溫度升高至1050-1120℃，共同蒸發Cu蒸發源爐和Se蒸發源爐15-22分鐘后，停止加熱Cu蒸發源爐，將Se蒸發源爐溫度升至230-270℃，重新在上述相同溫度條件下加熱蒸發In、Ga蒸發源爐2-4分鐘后，停止加熱In，Ga蒸發源爐，然后襯底溫度以1-5℃/分鐘速度在Se氣氛中降至350℃后，停止加熱Se蒸發源爐，制備得物相為CuIn_0.7Ga_0.3Se₂、具有(220)擇優生長結構的柔性不銹鋼襯底銅銦鎵硒薄膜。

9.根據權利要求8所述柔性不銹鋼襯底銅銦鎵硒薄膜電池吸收層的制備方法，其特征在于：所述蒸發源爐為Mo絲加熱的氮化硼坩堝。