[發(fā)明專(zhuān)利]銅銦鎵硒薄膜及其制備方法、裝置、太陽(yáng)能電池

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811216853.3
• 申請(qǐng)日: 2018-10-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109273544A
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-01-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 來(lái)霸;衛(wèi)成剛
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 華夏易能（南京）新能源有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H01L31/0392
• 分類(lèi)號(hào): H01L31/0392;H01L31/0445;H01L31/18
• 代理公司: 北京尚倫律師事務(wù)所 11477
• 代理人: 毛宏寶

本發(fā)明關(guān)于一種銅銦鎵硒薄膜及其制備方法、裝置、太陽(yáng)能電池。該方法包括：在惰性氣體的等離子體環(huán)境下，對(duì)帶鉬膜的襯底蒸發(fā)硒；蒸發(fā)硒過(guò)程中，對(duì)襯底施以第一偏置電壓值，使惰性氣體的等離子體形成等離子體荷能粒子并轟擊襯底上的硒原子；在對(duì)襯底施加的偏置電壓從第一偏置電壓值降至第二偏置電壓值的過(guò)程中，共蒸發(fā)銦、鎵和硒，使等離子體荷能粒子轟擊襯底上的銦原子、鎵原子和硒原子；共蒸發(fā)銅和硒，得到富銅的薄膜；在對(duì)襯底施以第三偏置電壓值，且在具有惰性氣體的等離子體環(huán)境下，共蒸發(fā)銦、鎵和硒，使等離子體荷能粒子轟擊襯底上的銦原子、鎵原子和硒原子，得到富銦的銅銦鎵硒薄膜。該技術(shù)方案可獲得晶體結(jié)構(gòu)優(yōu)良、缺陷少的銅銦鎵硒薄膜。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及表面工程技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種銅銦鎵硒薄膜及其制備方法、裝置、太陽(yáng)能電池。

背景技術(shù)

銅銦鎵硒薄膜太陽(yáng)能電池由于電池效率高、發(fā)電穩(wěn)定性好、抗輻射能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用。在銅銦鎵硒薄膜太陽(yáng)能電池的多層膜結(jié)構(gòu)中，作為光吸收層的銅銦鎵硒薄膜的質(zhì)量是獲得高效率電池的關(guān)鍵，通常采用銅銦鎵硒薄膜作為銅銦鎵硒薄膜太陽(yáng)能電池的吸收層。

相關(guān)技術(shù)中，普遍通過(guò)三步共蒸發(fā)法制備銅銦鎵硒薄膜，但通過(guò)該制備方法制備銅銦鎵硒薄膜時(shí)，在薄膜生長(zhǎng)的初期，存在晶粒小、晶界較多等缺陷，不利于光電載流子的傳輸，限制了銅銦鎵硒薄膜的光電轉(zhuǎn)換效率。

發(fā)明內(nèi)容

為了改善銅銦鎵硒薄膜的晶體狀況，提高銅銦鎵硒薄膜的光電轉(zhuǎn)換效率，本發(fā)明實(shí)施例提供一種銅銦鎵硒薄膜及其制備方法、裝置、太陽(yáng)能電池。該技術(shù)方案如下：

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的第一方面，提供一種銅銦鎵硒薄膜的制備方法，包括：

在惰性氣體的等離子體環(huán)境下，對(duì)帶有鉬膜的襯底進(jìn)行蒸發(fā)硒的處理；

在蒸發(fā)硒的過(guò)程中，對(duì)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(fā)至所述襯底上的硒原子；

在對(duì)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(guò)程中，共蒸發(fā)沉積銦、鎵和硒，使所述等離子體荷能粒子轟擊蒸發(fā)至所述襯底上的銦原子、鎵原子和硒原子；

共蒸發(fā)沉積銅和硒，得到富銅的薄膜；

在對(duì)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(huán)境下，共蒸發(fā)沉積銦、鎵和硒，使所述等離子體荷能粒子轟擊蒸發(fā)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

在一個(gè)實(shí)施例中，在蒸發(fā)硒之前，利用所述等離子體荷能粒子在真空環(huán)境下對(duì)所述襯底進(jìn)行清潔處理。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述第一偏置電壓值為125～145V。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述第二偏置電壓值為80V～100V。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述第三偏置電壓值小于或等于55V。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述等離子體荷能粒子為荷能氬離子。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述等離子體源為先進(jìn)等離子體源(Advanced Plasma Source，APS)。

在一個(gè)實(shí)施例中，在所述對(duì)帶有鉬膜的襯底進(jìn)行蒸發(fā)硒的處理步驟中，所述襯底的溫度為345℃～385℃，蒸發(fā)時(shí)間為1min～4min。

在一個(gè)實(shí)施例中，在對(duì)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(guò)程中共蒸發(fā)沉積銦、鎵和硒的步驟中，所述襯底的溫度為345℃～385℃，蒸發(fā)時(shí)間為15min～25min。

在一個(gè)實(shí)施例中，在所述共蒸發(fā)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(shí)間為4min～7min，在所述襯底的溫度降至515℃～535℃時(shí)，結(jié)束蒸發(fā)。