[发明专利]光辅助方法制备铜铟镓硒薄膜太阳电池光吸收层

权利要求书

1.一种CIGS薄膜太阳电池光吸收层的制备方法，其特征在于先制备Cu-In-Ga预制合金膜，然后将Cu-In-Ca预制合金膜在光辅助下经硒化反应而生成CIGS薄膜，具体步骤如下：

(1)制备Cu-In-Ga预制合金膜：在衬底上通过磁控溅射法，采用低Ga含量的CuGa合金靶和In靶同时或先后溅射，或高Ga含量的CuGa合金靶和CuIn合金靶同时或先后溅射，或CuInGa合金靶溅射，制备出Cu-In-Ga预制合金膜；

(2)光辅助下的硒化反应：在真空中或一定气压的惰性气氛中，将固态单质Se源加热到180℃～450℃，形成Se的饱和蒸汽压，将步骤(1)制备的Cu-In-Ga预制合金膜，置于饱和Se蒸汽压中，并以一定波长的光辐照Cu-In-Ga预制合金膜和Se的饱和蒸汽压，同时将Cu-In-Ga预制合金膜加热到100℃～300℃并保温，然后再将Cu-In-Ga预制合金膜加热到350℃～550℃并保温，最终制备成CIGS薄膜太阳电池的光吸收层，所述的一定波长的光指波长为200-440nm的光；

(a)步骤(1)中，所述的低Ga含量的CuGa合金靶中的Cu与Ga的原子比例为4∶1～5∶1；

(b)步骤(1)中，所述的高Ga含量的CuGa合金靶中的Cu与Ga的原子比例为0.9∶1～1.1∶1。

2.按照权利要求1所述的制备方法，其特征在于：

(a)步骤(1)中，所述的CuIn合金靶中的Cu与In的原子比例为0.8∶1～1.1∶1；

(b)步骤(1)中，所述的CuInGa合金靶中的Cu、In、Ga的原子比为(0.8～1.0)∶0.7∶0.3。

3.按照权利要求1所述的制备方法，其特征在于步骤(1)中，所述的磁控溅射法为直流溅射或射频溅射，工艺参数是溅射功率密度为0.2Wcm^-2～6Wcm^-2，靶距为4cm～20cm，工作气压为0.05Pa～20Pa。

4.按照权利要求3所述的制备方法，其特征在于溅射功率密度为0.5Wcm^-2～4Wcm^-2，靶距为5cm～15cm，工作气压为0.2Pa～10Pa。

5.按照权利要求1所述的制备方法，其特征在于：

(a)步骤(1)中，所述的Cu-In-Ga预制合金膜中Cu原子数与In和Ga原子数之和的比为0.4～1.0，即0.4≤Cu/(In+Ga)≤1.0；

(b)所述的Cu-In-Ga预制合金膜中Ga原子数与In和Ga原子数之和的比为大于0而小于1.0，即0＜Ga/(In+Ga)＜1.0。

6.按权利要求5所述的制备方法，其特征在于：

(a)所述的Cu-In-Ga预制合金膜中Cu原子数与In和Ga原子数之和的比为0.6≤Cu/(In+Ga)≤0.95；

(b)所述的Cu-In-Ga预制合金膜中Ga原子数与In和Ga原子数之和的比为0.2≤Ga/(In+Ga)≤0.4。

7.按照权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述的Cu-In-Ga预制合金膜的厚度为200nm～1000nm。

8.按照权利要求7所述的制备方法，其特征在于所述的Cu-In-Ga预制合金膜的厚度为400-800nm。

9.按照权利要求1所述的制备方法，其特征在于：

(a)步骤(2)中，所述的真空是指反应容器中的气压≤2Pa；

(b)步骤(2)中，所述的一定气压的惰性气氛为氮气、氦气、氖气、氩气中的一种或几种的混合，所述的气压为5Pa～100000Pa。

10.按照权利要求1所述的制备方法，其特征在于：

(a)将Cu-In-Ga预制合金膜加热到100-300℃的升温速率为10-50℃/min，保温10-60min；

(b)再将Cu-In-Ga预制合金膜加热到350-550℃的升温速率为20-100℃/min，保温10-60min。