[發明專利]一種提高氧化亞銅薄膜晶粒度的方法及其應用

在審

• 申請號: 201911033332.9
• 申請日: 2019-10-28
• 公開（公告）號: CN112725746A
• 公開（公告）日: 2021-04-30
• 發明（設計）人: 田耘;張建楠;胡鵬程
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: C23C14/35
• 分類號: C23C14/35;C23C14/08;C23C14/16;C23C14/18;H01L31/032;H01L31/04
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 鄭平

本發明涉及氧化亞銅薄膜制備技術領域，尤其涉及一種提高氧化亞銅薄膜晶粒度的方法及其應用。所述方法為將清洗干凈的石英玻璃片放入磁控濺射儀的鍍膜機腔室中，抽真空后對石英玻璃片加熱至設定溫度；在腔室中通入流量保護氣氛，采用直流電源和高純銀靶在石英玻璃片濺射銀薄膜緩沖層，完成后在石英玻璃片上得到緩沖層銀膜；緊接著采用高純銅靶在銀膜上濺射氧化亞銅薄膜：通入氧氣開始濺射；完成后排放掉氣體，打開腔室，取出制得的產品，即得。本發明提出的方法采用磁控濺射鍍膜技術在襯底上向制備出緩沖層銀膜，能夠使得氧化亞銅薄膜結晶度提高，缺陷減少，顯著提高氧化亞銅的晶粒度。另外，本發明的方法能夠使大晶粒氧化亞銅薄膜的制備成本更低。

技術領域

本發明涉及氧化亞銅薄膜制備技術領域，尤其涉及一種提高氧化亞銅薄膜晶粒度的方法及其應用。

背景技術

本發明背景技術中公開的信息僅僅旨在增加對本發明的總體背景的理解，而不必然被視為承認或以任何形式暗示該信息構成已經成為本領域一般技術人員所公知的現有技術。

氧化亞銅是直接帶隙半導體，禁帶寬度為2.1eV，具有高達20％的理論光電轉換效率。目前，氧化亞銅薄膜的制備方法主要采用在襯底上沉積氧化亞銅的方法。例如，專利文獻201511025986.9公開了一種氧化亞銅薄膜的制備方法，包括如下步驟：將銅源放入反應舟內，反應舟放入石英反應管內；將清洗、吹干后的襯底放在襯底托上，放入石英反應管內；打開銅源氣路，讓惰性氣體通過反應舟進入石英反應管，反應舟的出口正對襯底表面；打開氧源氣路，讓惰性氣體攜帶氧源進入石英反應管；加熱石英反應管，加熱石英反應管內的反應舟和襯底；調節反應舟和襯底的工作溫度，設定生長時間，在襯底上沉積氧化亞銅薄膜，完成制備。然而，目前在實際制備中的氧化亞銅薄膜的最高實際光電轉換效率較低(一般只有3.83％)，距離20％的理論光電轉換效率還有較大差距，這限制了氧化亞銅太陽能電池的應用。

發明內容

氧化亞銅薄膜的實際光電轉換效率較低的主要是因為氧化亞銅薄膜的形核率高，導致氧化亞銅薄膜晶粒多且晶粒尺寸細小，從而產生的晶界較多，而空穴載流子恰恰會在晶界處與電子復合，導致載流子濃度下降，因此轉換效率降低。針對上述問題，本發明提供一種提高氧化亞銅薄膜晶粒度的方法及其應用，該方法可以在成本較低的情況下制備出大晶粒氧化亞銅薄膜，從而提高其實際光電轉換效率。

為實現上述發明目的，本發明采用的技術手段為：

首先，本發明公開一種提高氧化亞銅薄膜晶粒度的方法：在襯底上制備純銀膜或含微量雜質(氧、氮等)的銀膜作為緩沖層，然后在該緩沖層上濺射氧化亞銅薄膜，即得。

銀的晶格常數與氧化亞銅相近，晶格失配較小，并且兩者都是立方結構，所以容易產生外延生長關系。另外，銀與氧化亞銅之間形成歐姆電接觸，這有利于光伏器件提高效率，減少界面接觸電阻，避免界面間載流子的損失。盡管本發明也嘗試采用銅、磷化銦、氧化鎂等作為緩沖層，但是銅與氧化亞銅形成肖脫基接觸，界面接觸電阻很大，不利于器件提高效率，而氧化鎂本身導電性不佳，為此，本發明選擇銀作為緩沖膜。

其次，本發明公開所述提高氧化亞銅薄膜晶粒度的方法制備的產品在太陽能電池領域中的應用。

與現有技術相比，本發明取得了以下有益效果：

(1)本發明提出的方法采用磁控濺射鍍膜技術，可以在成本較低的情況下制備出大晶粒氧化亞銅薄膜，提高氧化亞銅的實際光電轉換效率。

(2)銀緩沖層能夠使得氧化亞銅薄膜結晶度提高，缺陷減少，結晶質量更優，顯著增大氧化亞銅的晶粒度。

附圖說明

構成本發明的一部分的說明書附圖用來提供對本發明的進一步理解，本發明的示意性實施例及其說明用于解釋本發明，并不構成對本發明的不當限定。

圖1為本發明實施例2-4中制備的氧化亞銅的工藝流程圖。