[發明專利]一種銅銦鎵硒薄膜太陽能電池及其制備方法

有效

• 申請號: 202110017020.X
• 申請日: 2021-01-07
• 公開（公告）號: CN112736150B
• 公開（公告）日: 2022-08-19
• 發明（設計）人: 黎年賜;楊春雷;鐘國華;李文杰;馮葉;李偉民;邵龑
• 申請（專利權）人: 中國科學院深圳先進技術研究院
• 主分類號: H01L31/032
• 分類號: H01L31/032;H01L31/0445;H01L31/18
• 代理公司: 深圳市科進知識產權代理事務所(普通合伙) 44316
• 代理人: 魏毅宏

1.一種銅銦鎵硒薄膜太陽能電池的制備方法，其特征在于，包括下述步驟：

提供一襯底；

在所述襯底上制備薄膜吸收層；

對所述薄膜吸收層進行激光局部加熱鈍化；

對鈍化處理后的所述薄膜吸收層生長CdS緩沖層；

在所述CdS緩沖層表面形成窗口層；及

在所述窗口層表面形成金屬柵電極；

在對所述薄膜吸收層進行激光局部加熱鈍化的步驟中，具體包括：

將所述薄膜吸收層在刻蝕液中進行表面處理10-120s，濃度為0.01M-3M，處理溫度為25℃-70℃，所述刻蝕液選自鹽酸、硫酸、硝酸、乙酸、草酸和檸檬酸中的一種或兩種以上的混合酸液；

將處理后的樣品用去離子水沖洗，在激光的照射下，保持水浴溫度在25-50℃之間，將樣品與鈍化液進行水溶反應，在CIGS吸收層表面形成鈍化層，所述鈍化液的濃度為0.01-1M，所述鈍化液選自AlCl₃溶液、InCl₃溶液、GaCl₃溶液中的一種或兩種以上的溶液；

將水浴后的樣品用去離子水沖洗，放入硫化液中，消除因激光照射產生的懸掛鍵，所述硫化液濃度為0.01-1M，處理溫度為0-25℃，處理時間為10-300 s，所述硫化液選自硫脲溶液、硫代乙酰胺溶液、硫化鈉溶液中的一種或兩種以上的溶液。

2.如權利要求1所述的銅銦鎵硒薄膜太陽能電池的制備方法，其特征在于，在提供一基底的步驟中，所述基底為鉬基底。

3.如權利要求1所述的銅銦鎵硒薄膜太陽能電池的制備方法，其特征在于，在所述襯底上制備薄膜吸收層的步驟中，所述薄膜吸收層包括CIGS。

4.如權利要求3所述的銅銦鎵硒薄膜太陽能電池的制備方法，其特征在于，在所述襯底上制備薄膜吸收層的步驟中，具體包括下述步驟：

第一步：開啟Se源加熱器，設置溫控器升溫，設定In源溫度為840-985℃、Ga源溫度為880-970℃，同時對所述襯底加熱，此時所述溫控器控制各源均勻升溫，待各源溫度到達設定值后打開In源、Ga源擋板與樣品架擋板，同時打開Se爐的針閥，開始第一層(In,Ga)₂Se₃薄膜的生長，待反應結束后關閉In與Ga擋板，準備第二步的生長；

第二步：設置在5分鐘之內將襯底溫度上升至反應溫度，同時打開Cu源擋板開始蒸鍍Cu，Cu源溫度設定在熔點之上，蒸鍍上的Cu會與第一層(In,Ga)₂Se₃薄膜反應開始生成CIGS薄膜層，待CIGS薄膜層達到化學計量比后，當溫控器顯示有溫度下降時要立即關閉Cu擋板，原位退火后繼續第三步的生長；

第三步，在560-595℃的襯底溫度及Se氛圍下繼續沉積一層In與Ga，進一步生長的In、Ga和Se會與上一步的薄膜反應，最終形成貧銅型的CIGS薄膜吸收層。

5.如權利要求1所述的銅銦鎵硒薄膜太陽能電池的制備方法，其特征在于，對鈍化處理后的所述薄膜吸收層生長CdS緩沖層的步驟中，具體包括：

將鈍化處理后的所述薄膜吸收層與硫酸鎘、氨水以及硫脲溶液形成的混合溶液用化學水浴法均勻生長CdS緩沖層材料。

6.如權利要求1所述的銅銦鎵硒薄膜太陽能電池的制備方法，其特征在于，在所述CdS緩沖層表面形成窗口層的步驟中，具體包括下述步驟：

將生長CdS緩沖層的樣品送入i-ZnO和AZO腔室中，通入Ar，在120-500W功率下對i-ZnO起輝，接著在220-750W進行濺射16-40圈，然后通入Ar、H₂，在120-500W下對AZO靶進行起輝后，在500-900W下進行濺射6-36圈得到300-400 nm的窗口層，所述窗口層包括本征氧化鋅和摻鋁氧化鋅。

7.如權利要求1所述的銅銦鎵硒薄膜太陽能電池的制備方法，其特征在于，在所述窗口層表面形成金屬柵電極的步驟中，所述金屬柵電極的結構為 Ni/Al/Ni。

8.一種銅銦鎵硒薄膜太陽能電池，其特征在于，由上述權利要求1-7任一項所述的制備方法制備得到。