[發明專利]銅銦鎵硒薄膜及其制備方法、裝置、太陽能電池

在審

• 申請號: 201811216853.3
• 申請日: 2018-10-18
• 公開（公告）號: CN109273544A
• 公開（公告）日: 2019-01-25
• 發明（設計）人: 來霸;衛成剛
• 申請（專利權）人: 華夏易能（南京）新能源有限公司
• 主分類號: H01L31/0392
• 分類號: H01L31/0392;H01L31/0445;H01L31/18
• 代理公司: 北京尚倫律師事務所 11477
• 代理人: 毛宏寶

1.一種銅銦鎵硒薄膜的制備方法，其特征在于，包括：

在惰性氣體的等離子體環境下，對帶有鉬膜的襯底進行蒸發硒的處理；

在蒸發硒的過程中，對所述襯底施以第一偏置電壓值，使所述惰性氣體的等離子體形成等離子體荷能粒子并轟擊蒸發至所述襯底上的硒原子；

在對所述襯底施加的偏置電壓從所述第一偏置電壓值降至第二偏置電壓值的過程中，共蒸發沉積銦、鎵和硒，使所述等離子體荷能粒子轟擊蒸發至所述襯底上的銦原子、鎵原子和硒原子；

共蒸發沉積銅和硒，得到富銅的薄膜；

在對所述襯底施以第三偏置電壓值，且在具有所述惰性氣體的等離子體環境下，共蒸發沉積銦、鎵和硒，使所述等離子體荷能粒子轟擊蒸發至所述襯底上的銦原子、鎵原子和硒原子，得到表面富銦的銅銦鎵硒薄膜。

2.如權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述方法還包括：

在蒸發硒之前，利用所述等離子體荷能粒子在真空環境下對所述襯底進行清潔處理。

3.如權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述第一偏置電壓值為125～145V。

4.如權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述第二偏置電壓值為80V～100V。

5.如權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述第三偏置電壓值小于或等于55V。

6.如權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述等離子體荷能粒子為荷能氬離子。

7.如權利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述等離子體源為先進等離子體源(Advanced Plasma Source，APS)。

8.如權利要求1所述的制備方法，其特征在于，在所述對帶有鉬膜的襯底進行蒸發硒的處理步驟中，所述襯底的溫度為345℃～385℃，蒸發時間為1min～4min。

9.如權利要求1所述的制備方法，其特征在于，在對所述襯底施加的偏置電壓從所述第一偏置電壓值降至第二偏置電壓值的過程中共蒸發沉積銦、鎵和硒的步驟中，所述襯底的溫度為345℃～385℃，蒸發時間為15min～25min。

10.如權利要求1所述的制備方法，其特征在于，在所述共蒸發沉積銅和硒的步驟中，將所述襯底的溫度從345℃～385℃加熱至545℃～575℃，加熱時間為4min～7min，在所述襯底的溫度降至515℃～535℃時，結束蒸發。

11.如權利要求1所述的制備方法，其特征在于，在具有所述第三偏置電壓值環境下共蒸發沉積銦、鎵和硒的步驟中，所述襯底的溫度為515℃～535℃，蒸發時間為2min～5min。

12.一種銅銦鎵硒薄膜，其特征在于，所述銅銦鎵硒薄膜是采用權利要求1至11所述的方法制備所得。

13.一種銅銦鎵硒薄膜的制備裝置，其特征在于，所述裝置包括真空腔室，設置在所述真空腔室上的加熱器、工件架、偏壓電源和等離子體源；

所述工件架位于所述真空腔室內，用于放置襯底；

所述等離子體源安裝在所述真空腔室的內壁底部，所述等離子體源用于產生等離子體；

所述偏壓電源的正極接所述真空腔室，負極接所述工件架上的所述襯底，所述偏壓電源用于提供偏置電壓，所述等離子體在所述偏置電壓的作用下形成定向的等離子體荷能粒子。

14.一種銅銦鎵硒太陽能電池，其特征在于，包括所述權利要求12所述的銅銦鎵硒薄膜。