[發(fā)明專利]一種薄膜太陽電池的制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210465444.3
• 申請日: 2012-11-16
• 公開（公告）號: CN102943238A
• 公開（公告）日: 2013-02-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李微
• 申請（專利權(quán)）人: 中國電子科技集團(tuán)公司第十八研究所
• 主分類號: C23C14/06
• 分類號: C23C14/06;C23C14/35;C23C14/58;H01L31/18
• 代理公司: 天津市鼎和專利商標(biāo)代理有限公司 12101
• 代理人: 李鳳

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于太陽能電池器件制備技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種薄膜太陽電池的制備方法。

背景技術(shù)

以黃銅礦結(jié)構(gòu)的化合物半導(dǎo)體銅銦硒（CuInSe₂，簡寫為CIS）系列混溶晶體為直接帶隙材料，以其作為吸收層的薄膜太陽電池，被認(rèn)為是最有發(fā)展前景的第三代化合物光伏電池之一，其組成包括：CuInSe₂，CuIn_1－XGa_xSe₂，CuInS₂，CuIn_1－XGa_xS₂，CuIn_1－XGa_xSe_2－yS_y等。現(xiàn)有的銅銦鎵硒（硫）薄膜太陽電池，是在20世紀(jì)80年代后期開發(fā)出來的新型太陽電池，是在鈉鈣玻璃、金屬箔（不銹鋼箔、鈦箔、鉬箔、鋁箔等）或聚酰亞胺膜襯底上分別沉積多層薄膜構(gòu)成的光伏器件，典型結(jié)構(gòu)為如下的多層膜結(jié)構(gòu)：襯底/底電極/吸收層/緩沖層/窗口層/減反射膜/上電極。

研究表明，吸收層銅銦鎵硒（硫）薄膜對電池性能起著決定性的作用。由于元素成分多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，主要由Cu、In、Ga、Se或/和S四種或五種元素合成，是由多種相互固溶的化合物構(gòu)成，光學(xué)吸收層中各元素的化學(xué)配比及其分布是決定電池性能的重要因素。

在銅銦鎵硒薄膜太陽電池中，吸收層銅銦鎵硒/硫薄膜的制備方法主要分為兩類：第一類方法是多元共蒸發(fā)法，即以Cu、In、Ga和Se為源在真空室中進(jìn)行反應(yīng)共蒸發(fā)，或?qū)u＋Se、In＋Se、Ga＋Se等二元分布共蒸發(fā)。共蒸發(fā)法要求每種元素的蒸發(fā)速率和在襯底上的沉積量都要求精確控制，才能得到均勻的薄膜，提高了電池的制作成本；第二類方法是金屬預(yù)制層后硒化法，即先在襯底上按配比沉積Cu、In、Ga層，再在Se氣氛中Se化，形成滿足配比要求的CuIn_1-XGa_xSe₂多晶薄膜，或用硫替代硒，進(jìn)行硫化反應(yīng)或先硒后硫分步法的化學(xué)熱處理，形成CuIn_1-XGa_xS₂或CuIn_1-XGa_xSe_2-XS₂薄膜。第二類方法由于其利于產(chǎn)業(yè)化等優(yōu)點(diǎn)而受到廣泛關(guān)注，其中尤其以濺射后硒化方法應(yīng)用最廣泛，其技術(shù)特點(diǎn)為采用單質(zhì)或合金靶材濺射金屬預(yù)制膜Cu-In-Ga，而后采用硒化氫或固態(tài)硒源硒化，由于硒化氫劇毒而采用固態(tài)硒源則制備的吸收層薄膜的成分不易控制，使得制備的吸收層薄膜的性能低，造成制備的薄膜太陽電池性能低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為解決背景技術(shù)中存在的技術(shù)問題而提供吸收層性能高，有利于提高薄膜太陽電池性能，并且制備過程簡便、過程可控、工藝重復(fù)性好的一種薄膜太陽電池的制備方法。

本發(fā)明采取的技術(shù)方案是：

一種薄膜太陽電池的制備方法，以玻璃、柔性金屬或聚酰亞胺膜作為襯底，包括在襯底上依次制備底電極、吸收層、緩沖層、窗口層和上電極，其特點(diǎn)是：所述吸收層包括以下制備步驟：⑴采用CuIn_1-XGa_xSe₂化合物靶材，通過射頻磁控濺射法，在襯底的底電極上制備CuIn_1-XGa_xSe₂層，⑵對⑴中制有CuIn_1-XGa_xSe₂層的襯底進(jìn)行退火處理，底電極上得到CuIn_1-XGa_XSe₂化合物半導(dǎo)體薄膜作為吸收層。

本發(fā)明還可以采用如下技術(shù)方案：