[發明專利]一種太陽能電池吸收層薄膜制造方法

在審

• 申請號: 202011110086.5
• 申請日: 2020-10-16
• 公開（公告）號: CN112185806A
• 公開（公告）日: 2021-01-05
• 發明（設計）人: 徐維鍵
• 申請（專利權）人: 江蘇佳佳新能源有限公司
• 主分類號: H01L21/02
• 分類號: H01L21/02;H01L31/032
• 代理公司: 北京一格知識產權代理事務所(普通合伙) 11316
• 代理人: 徐文

本發明公開了一種太陽能電池吸收層薄膜制造方法，它涉及新能源技術領域。包括以下步驟：襯底的準備，將銅、鋅、錫三種元素沉積于所述襯底表面，以形成銅鋅錫前驅體；將硫元素沉積于所述銅鋅錫前驅體表面，形成堆疊式銅鋅錫硫前驅體；將堆疊式銅鋅錫硫前驅體置于真空環境中，并通入由保護氣體和硫化氫氣體組成的混合氣體；將上述堆疊式銅鋅錫硫前驅體從室溫升溫至600?650℃，自然冷卻至室溫，得到銅鋅錫硫太陽能電池吸收層薄膜。本發明的優點在于：將銅、鋅、錫三種元素沉積于襯底表面，以形成銅鋅錫前驅體，再將硫元素沉積于銅鋅錫前驅體表面，形成堆疊式銅鋅錫硫前驅體，制備工藝簡單，制造方便，且銅鋅錫硫薄膜太陽電池的轉換效率提高。

技術領域

本發明涉及新能源技術領域，具體涉及一種太陽能電池吸收層薄膜制造方法。

背景技術

太陽能電池是通過光伏效應由太陽光生成電流的電學器件，太陽能電池器件通常包括下電極層和上電極層之間的光伏活性吸收層，吸收層吸收太陽光并將其轉化為電流。在新一代薄膜太陽能電池材料中，具有低成本、高效率和環境友好的銅鋅錫硫薄膜太陽能電池材料已經成為研究的重點和熱點。作為太陽能電池材料，銅鋅錫硫薄膜有合適的禁帶寬度以及較大的光吸收系數，更關鍵的是該材料的組成元素在地球上含量豐富且安全無毒無污染，銅鋅錫硫薄膜在國際上被認為是最具有前途的廉價光伏材料之一。

目前銅鋅錫硫薄膜太陽能電池的最高實驗室轉換效率僅為 10.1%。因此，需要采用合適的銅鋅錫硫太陽能電池吸收層薄膜的制備方法，優化銅鋅錫硫太陽能電池吸收層薄膜的組分和結構，以進一步提高銅鋅錫硫薄膜太陽電池的轉換效率，現有技術工藝繁瑣、制造麻煩。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種太陽能電池吸收層薄膜制造方法，能夠解決銅鋅錫硫薄膜制備繁瑣、制得的太陽能電池的轉換效率低的問題。

為解決上述技術問題，本發明的技術方案為：包括以下步驟：

S1、襯底的準備：將襯底依次用丙酮、酒精、去離子水浸泡、超聲清洗，并用氮氣吹干備用；

S2、采用直流磁控濺射系統，以銅鋅錫合金作為靶材進行單靶濺射，真空度為3.5×10^-4Pa以上，起輝氬氣流量為40~50sccm，起輝氣壓為1.0~1.5Pa，濺射功率為10~50W，工作氣壓為 0.2~1.2Pa，將銅、鋅、錫三種元素沉積于所述襯底表面，以形成銅鋅錫前驅體；

S3、將硫元素沉積于所述銅鋅錫前驅體表面，形成堆疊式銅鋅錫硫前驅體；

S4、將堆疊式銅鋅錫硫前驅體置于真空環境中，并通入由保護氣體和硫化氫氣體組成的混合氣體，其中，所述硫化氫氣體的濃度為 1%-5%；

S5、將上述堆疊式銅鋅錫硫前驅體以5-10℃/min的升溫速率從室溫升溫至200-300℃，并保溫20-30min；

S6、以2-3℃/min的升溫速率升溫經步驟S5后的反應物至500-600℃，并保溫20-30min；

S7、以5-10℃/min的升溫速率升溫經步驟S6后的反應物至600-650℃，并保溫15-20min后自然冷卻至室溫，得到銅鋅錫硫太陽能電池吸收層薄膜。

進一步地，所述的銅鋅錫合金中銅鋅錫的原子比為 3-5:2-4:2-4。

進一步地，所述襯底為具有金屬基背電極的玻璃、不銹鋼、硅片、塑料、聚合物或金屬襯底，所述的金屬基背電極為鉬、金、鉑、銀、鈦、鋁、 銅、鎢或鎳。

本發明的優點在于：將銅、鋅、錫三種元素沉積于襯底表面，以形成銅鋅錫前驅體，再將硫元素沉積于銅鋅錫前驅體表面，形成堆疊式銅鋅錫硫前驅體，制備工藝簡單，制造方便，且銅鋅錫硫薄膜太陽電池的轉換效率提高。

具體實施方式