[發明專利]一種應用于玻璃襯底CIGS薄膜太陽電池的低成本制備方法

在審

• 申請號: 202011114209.2
• 申請日: 2020-10-20
• 公開（公告）號: CN112259639A
• 公開（公告）日: 2021-01-22
• 發明（設計）人: 陳英娟;劉沅東;湯清瓊;卓勝;張寧
• 申請（專利權）人: 北京圣陽科技發展有限公司
• 主分類號: H01L31/18
• 分類號: H01L31/18;H01L31/0445;H01L31/032
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種玻璃襯底CIGS薄膜太陽電池的低成本制備方法，所述方法包含以下步驟：首先對玻璃襯底進行清洗，沉積背電極Mo層；然后在Mo層上沉積銅銦鎵硒(CIGS)薄膜，沉積時玻璃襯底不加熱；接著將沉積有CIGS薄膜的鍍Mo玻璃在無硒的惰性氣氛中進行退火處理，從而改善CIGS薄膜的結晶性；最后在退火后的CIGS薄膜上依次沉積CdS緩沖層、本征氧化鋅(i?ZnO)窗口層和摻鋁氧化鋅(AZO)透明導電層，形成完整的CIGS薄膜太陽電池器件。本發明所述方法在退火過程中使用普通惰性氣體保護，無需使用難以控制的固態Se蒸氣或者有劇毒的H2Se氣體等含硒氣氛，可大幅降低生產成本，有利于連續化生產，提高生產效率，保障生產安全，并且可獲得高光電轉換效率的CIGS電池器件。

技術領域

本發明屬于銅銦鎵硒(CIGS)薄膜太陽電池技術領域，主要涉及一種應用于玻璃襯底CIGS薄膜太陽電池的低成本制備方法。

背景技術

隨著傳統能源的逐漸枯竭以及相應產生的環境問題，發展并利用太陽能等清潔能源已經是大勢所趨。銅銦鎵硒(CIGS)薄膜太陽電池具有轉換效率高、原材料消耗量少、無衰減、弱光性能好、溫度系數低等諸多優點，是目前世界上最有發展前景太陽能電池技術之一(“Preparation of homogeneous Cu(InGa)Se2films by selenization of metalprecursors in H2Se atmosphere”，M.Marudachalam et.al，Applied Physics Letters67(1995)3978–3980)，但是由于其技術難度較大、生產成本較高，至今仍遲遲得不到大規模推廣和應用。

目前CIGS吸收層的制備方法主要有共蒸法、濺射后硒化兩步法，以及電沉積、絲網印刷等非真空法，這些方法在工藝過程中無一例外的必須要使用含硒(Se)氣氛以獲得符合化學計量比、結晶性良好的CIGS吸收層薄膜(“硒蒸氣硒化法制備CIGS薄膜的影響因子”韓東麟等，《太陽能學報》)。含Se氣氛主要有兩種，一種為固態Se蒸氣，另一種是H2Se氣體。前者為固態Se顆粒加熱升華后的氣體，使用時能耗高、氣場不易均勻化、生產設備復雜、工藝難以控制；后者為有劇毒的特種氣體，價格昂貴，會對生產過程帶來較大的安全隱患，并且增加了設備制造難度和電池生產成本(“A promising sputtering route for one-stepfabrication of chalcopyrite phase Cu(In,Ga)Se2 absorbers without extra Sesupply”，Chia-Hsiang Chen et.al，Solar Energy MaterialsSolar Cells 103(2012)25–29)。如果在CIGS吸收層薄膜制備過程能取消含Se氣氛，則可以有效避免上述問題，設備設計也會變得非常簡單，從而更有利于連續化生產、提高工藝穩定性、降低生產成本，提高生產效率，保障生產安全。

發明內容

本發明的目的在于提供一種應用于玻璃襯底CIGS薄膜太陽電池的低成本制備方法，在制備CIGS吸收層薄膜時不采用難以控制或者是有劇毒的含硒氣氛，而是采用無硒的惰性氣氛進行退火處理，從而可大幅降低生產成本，有利于連續化生產，提高生產效率，保障生產安全，并且可獲得高光電轉換效率的CIGS電池器件。為了達到以上目的，本發明采用的技術方案是：

一種應用于玻璃襯底CIGS薄膜太陽電池的低成本制備方法，其特征在于，所述方法包含以下步驟：

(1)對玻璃襯底進行清洗，去除表面的油漬和污漬；

(2)采用磁控濺射方法沉積背電極Mo層；

(3)采用磁控濺射方法沉積CIGS薄膜；

(4)將CIGS薄膜置于無硒的惰性氣氛中加熱進行退火處理；

(5)采用化學水浴法沉積CdS緩沖層薄膜；

(6)采用磁控濺射方法沉積本征氧化鋅(i-ZnO)窗口層薄膜；