[發(fā)明專利]具有量子阱結(jié)構(gòu)的銅銦鎵硒薄膜太陽能電池及其制造方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510076531.3
• 申請日: 2015-02-13
• 公開（公告）號: CN104821344A
• 公開（公告）日: 2015-08-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李廷凱;李晴風(fēng);鐘真
• 申請（專利權(quán)）人: 湖南共創(chuàng)光伏科技有限公司
• 主分類號: H01L31/0749
• 分類號: H01L31/0749;H01L31/0352;H01L31/18
• 代理公司: 長沙正奇專利事務(wù)所有限責(zé)任公司 43113
• 代理人: 馬強(qiáng);劉佳芳

1.一種具有量子阱結(jié)構(gòu)的銅銦鎵硒薄膜太陽能電池，包括由CIGS吸收層和CdS緩沖層所形成的pn結(jié)，其特征是，所述銅銦鎵硒薄膜太陽能電池的pn結(jié)中的CIGS吸收層包括由多個周期所形成的量子阱結(jié)構(gòu)，其中一個周期包括晶體結(jié)構(gòu)相同而能隙不同的上下兩層，上層為高能隙層，下層為低能隙層；所述高能隙層為能隙在1-1.65eV之間的摻雜或者非摻雜的Cu_y(In_1-xGa_x)Se₂層，所述低能隙層為能隙在1-1.65eV之間的摻雜或者非摻雜的Cu_y(In_1-xGa_x)Se₂層，其中0≤x≤1,0≤y≤1,通過改變x和y的數(shù)值調(diào)整CIGS吸收層的能隙大小。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述具有量子阱結(jié)構(gòu)的銅銦鎵硒薄膜太陽能電池，其特征是，所述高能隙層和低能隙層均為Na摻雜的Cu_y(In_1-xGa_x)Se₂層，Na的原子摻雜濃度在0.05％-2％之間，且所述高能隙層和低能隙層Na的原子摻雜濃度不同。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述具有量子阱結(jié)構(gòu)的銅銦鎵硒薄膜太陽能電池，其特征是，所述量子阱結(jié)構(gòu)的勢壘高度通過組成量子阱結(jié)構(gòu)材料的能隙差來調(diào)節(jié)，能隙差為0.1–0.5eV。

4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述具有量子阱結(jié)構(gòu)的銅銦鎵硒薄膜太陽能電池，其特征是，所述量子阱結(jié)構(gòu)的勢壘寬度通過高能隙層和低能隙層的厚度為調(diào)節(jié)，所述高能隙層的厚度為1-10nm，所述低能隙層的厚度為10–100nm。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述具有量子阱結(jié)構(gòu)的銅銦鎵硒薄膜太陽能電池，其特征是，所述CIGS吸收層包括由5–20個周期所形成的量子阱結(jié)構(gòu)。

6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述具有量子阱結(jié)構(gòu)的銅銦鎵硒薄膜太陽能電池，其特征是，所述具有量子阱結(jié)構(gòu)的CIGS吸收層厚度為1-4μm。

7.權(quán)利要求1-6之一所述具有量子阱結(jié)構(gòu)的銅銦鎵硒薄膜太陽能電池的制備方法，其特征是，所述具有量子阱結(jié)構(gòu)的CIGS吸收層采用共蒸方法制備，具體工藝控制參數(shù)包括：將基板裝載在沉積室后，在380℃-420℃的溫度下，在CO、CO₂或H₂的氣氛下，預(yù)處理15-20分鐘；冷卻到150℃-200℃時，反應(yīng)室的真空度抽到0.01-0.03乇的壓力，然后通入氦氣，達(dá)到10-20乇的壓力和200℃時，開始鍍緩沖層薄膜，然后基板溫度升到為600℃-650℃，控制Cu、In、Ga、Se的石墨舟蒸發(fā)源溫度分別為Cu：1200-1700℃，In：900-1200℃，Ga：800-1000℃和Se：300-500℃來制備銅銦鎵硒量子阱結(jié)構(gòu)，每鍍完一層膜，用干燥的氮氣去除松散附著的氧化物或或銅銦鎵硒微粒。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述具有量子阱結(jié)構(gòu)的銅銦鎵硒薄膜太陽能電池的制備方法，其特征是，所述具有量子阱結(jié)構(gòu)的CIGS吸收層采用共蒸方法來進(jìn)行鈉的摻雜，具體工藝控制參數(shù)包括：采用的鈉源為NaF、Na₂Se和Na₂S，控制NaF共蒸溫度800-1000℃，控制Na₂Se共蒸溫度700-1000℃，控制Na₂S共蒸溫度1000-1200℃，控制Na摻雜濃度為0.05％到0.2％原子濃度。