[發明專利]一種柱狀晶粒銅鋅鎘錫硫硒薄膜吸收層的制備及其在太陽能電池中的應用

有效

• 申請號: 201710962898.4
• 申請日: 2017-10-17
• 公開（公告）號: CN107611019B
• 公開（公告）日: 2020-03-27
• 發明（設計）人: 徐娜;孟磊;袁亞晴
• 申請（專利權）人: 吉林化工學院
• 主分類號: H01L21/02
• 分類號: H01L21/02;H01L31/0216;H01L31/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種柱狀晶粒的銅鋅鎘錫硫硒CZCTSSe薄膜吸收層，其特征在于：采用射頻磁控濺射以及封閉式硒化熱處理的方法合成出柱狀晶粒CZCTSSe吸收層，是以Cu₂S、ZnS、CdS、SnS₂作為銅鋅鎘錫硫硒CZCTSSe中的Cu、Zn、Cd、Sn、S源；硒粉作為硒Se源，首先將以上四種硫化物粉末按摩爾比例為2:0.95:0.05:1進行混合，在瑪瑙研缽中研磨2～3h，待粉末混合均勻后，在溫度為700℃，壓強為28Mpa的條件下熱壓合成直徑為60mm，厚度為3mm的Cu₂Zn_xCd_1-xSnS₄陶瓷靶材，其中，X＝0.95，指摩爾含量，然后，將靶材放入磁控濺射真空腔體內，靶材正上方放置用來沉積薄膜的含有Mo層的鈉鈣玻璃襯底，然后將濺射所用的腔體抽真空至7.0×10^-4Pa，通入惰性Ar氣并將壓強調節至1Pa，Ar氣流速：30SCCM，待壓強穩定后，開始對靶材進行射頻磁控濺射，其中濺射功率為60W，濺射時間為1h，襯底溫度穩定在500℃，濺射完成后，在含有Mo層的鈉鈣玻璃襯底上得到表面平滑且致密的Cu₂Zn_xCd_1-xSnS₄預制薄膜之后，將該預制薄膜放入預先設計好的含有30mgSe粉的封閉式石墨盒中，并將該石墨盒放入快速升溫爐中，在N₂氣保護下，快速升溫至580℃，升溫速率為5℃/s，并保溫30min，而后自然降溫，在封閉式石墨盒中，Se粉在高溫下會形成很大的Se蒸汽壓，Cu₂Zn_xCd_1-xSnS₄預制薄膜在Se氣氛下，晶粒長大且大部分S原子被Se原子取代，從而得到柱狀晶粒CZCTSSe吸收層。

2.如權利要求1所述的一種柱狀晶粒的銅鋅鎘錫硫硒CZCTSSe薄膜吸收層，其特征在于：所使用的硫化物粉末純度均為99.99％，在對預制薄膜進行快速硒化熱處理的過程中，通入N₂氣后，快速升溫爐腔體內壓強維持在1.1105Pa。

3.權利要求1或2所述的一種柱狀晶粒銅鋅鎘錫硫硒CZCTSSe薄膜吸收層在太陽能電池中的應用。