[發(fā)明專利]銅銦鎵硒太陽(yáng)能電池裝置及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110422209.3
• 申請(qǐng)日: 2011-12-15
• 公開（公告）號(hào): CN102522437A
• 公開（公告）日: 2012-06-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 尹苓;肖旭東;張康
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 香港中文大學(xué);中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院
• 主分類號(hào): H01L31/032
• 分類號(hào): H01L31/032;H01L31/18;C23C28/00
• 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

1.一種銅銦鎵硒太陽(yáng)能電池裝置，包括依次層疊設(shè)置的襯底、背電極層、銅銦鎵硒光吸收層、緩沖層、阻擋層及導(dǎo)電窗口層，其特征在于，所述導(dǎo)電窗口層為n型的石墨烯薄膜。

2.如權(quán)利要求1所述的銅銦鎵硒太陽(yáng)能電池裝置，其特征在于，所述n型的石墨烯薄膜包括多層層疊設(shè)置的單層石墨烯。

3.如權(quán)利要求2所述的銅銦鎵硒太陽(yáng)能電池裝置，其特征在于，所述多層是4層。

4.如權(quán)利要求1所述的銅銦鎵硒太陽(yáng)能電池裝置，其特征在于，所述襯底的材料為玻璃、不銹鋼或柔性聚合物；所述背電極層的材料為鉬；所述緩沖層的材料為硫化鎘；所述阻擋層的材料為i-ZnO。

5.一種銅銦鎵硒太陽(yáng)能電池裝置的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

在襯底上制備依次層疊設(shè)置的背電極層、銅銦鎵硒光吸收層、緩沖層及阻擋層；

在所述阻擋層表面粘合石墨烯薄膜；

對(duì)所述石墨烯薄膜處理形成n型的石墨烯薄膜作為導(dǎo)電窗口層；及

對(duì)所述n型的石墨烯薄膜與所述阻擋層之間進(jìn)行鍵合處理，得到所述銅銦鎵硒太陽(yáng)能電池。

6.如權(quán)利要求5所述的銅銦鎵硒太陽(yáng)能電池裝置，其特征在于，在襯底上制備依次層疊設(shè)置的背電極層、銅銦鎵硒光吸收層、緩沖層及阻擋層包括如下步驟：使用磁控濺射鉬金屬靶材沉積得到鉬金屬層作為背電極層；使用磁控濺射硒化或者四源共蒸發(fā)工藝制備銅銦鎵硒光吸收層；使用化學(xué)水浴法沉積硫化鎘得到硫化鎘層作為緩沖層；使用射頻磁控濺射氧化鋅陶瓷靶材沉積i-ZnO高阻層作為阻擋層，其中，所述射頻磁控濺射氧化鋅陶瓷靶材過(guò)程中功率密度為0.5～0.8W/cm²，濺射時(shí)間為10min～15min，氣流體積比Ar∶O₂為10∶1。

7.如權(quán)利要求5所述的銅銦鎵硒太陽(yáng)能電池裝置的制備方法，其特征在于，所述石墨烯薄膜為單層石墨烯，所述在阻擋層表面粘合石墨烯薄膜包括如下步驟：

用化學(xué)氣相沉積法在金屬基底上制備單層石墨烯；

在所述單層石墨烯表面涂覆一層樹脂載體；

腐蝕去除所述金屬基底，洗凈后得到粘有樹脂載體的所述單層石墨烯；

將粘有樹脂載體的單層石墨烯貼附在所述阻擋層表面；

以及溶解去除樹脂載體。

8.如權(quán)利要求5所述的銅銦鎵硒太陽(yáng)能電池裝置的制備方法，其特征在于，所述石墨烯薄膜為多層層疊設(shè)置的單層石墨烯，所述在阻擋層表面粘合石墨烯薄膜包括如下步驟：

用化學(xué)氣相沉積法在金屬基底上制備單層石墨烯；

在所述單層石墨烯表面涂覆一層樹脂載體；

腐蝕去除所述金屬基底，洗凈后得到粘有樹脂載體的所述單層石墨烯；

將粘有樹脂載體的單層石墨烯貼附在所述阻擋層表面；

溶解去除樹脂載體；以及

重復(fù)上述步驟將多層的單層石墨烯貼附在所述阻擋層表面。

9.如權(quán)利要求7或8所述的銅銦鎵硒太陽(yáng)能電池裝置的制備方法，其特征在于，所述用化學(xué)氣相沉積法在金屬基底上制備單層石墨烯薄膜包括如下步驟：

室溫下，將清洗后的金屬基底放入化學(xué)氣相沉積爐中，抽真空后通入氫氣，并調(diào)節(jié)氫氣流量至爐中氣壓為250～350毫托；

升溫至900～1000℃，將所述金屬基底在氫氣氛圍下退火20～30分鐘；

向爐中通入甲烷，調(diào)節(jié)甲烷流量為10sccm，并控制氫氣流量為5sccm，保持加熱溫度不變，反應(yīng)25～35分鐘后降溫至室溫，取出金屬基底，所述金屬基底表面即沉積有單層石墨烯。

10.如權(quán)利要求5所述的銅銦鎵硒太陽(yáng)能電池裝置的制備方法，其特征在于，對(duì)所述石墨烯薄膜處理形成n型的石墨烯薄膜的步驟包括：將前步驟制得的結(jié)構(gòu)置于體積濃度為20％～99％的乙醇水溶液中浸泡或者其蒸汽中浸沒(méi)處理10～15分鐘，或者前步驟制得的結(jié)構(gòu)置于體積濃度為5％～35％的氨水中浸泡或者其蒸汽中浸沒(méi)處理10～15分鐘，最后通入氮?dú)獯蹈?，?duì)石墨烯薄膜進(jìn)行n型摻雜。

11.如權(quán)利要求5所述的銅銦鎵硒太陽(yáng)能電池裝置的制備方法，其特征在于，所述對(duì)n型的石墨烯薄膜與阻擋層之間進(jìn)行鍵合處理包括如下步驟：將制得包含n型的石墨烯薄膜和阻擋層的結(jié)構(gòu)置于真空度為10^-3～10^-6Pa的真空環(huán)境中，通入乙醇蒸汽，維持氣壓在0.01Pa～0.1Pa，再在所述石墨烯薄膜的表面均勻施加5～10個(gè)大氣壓，維持壓力10分鐘～10小時(shí)。