[发明专利]铜铟镓硒薄膜太阳能电池的光吸收层的制备方法有效

专利信息
申请号: 201110306669.X 申请日: 2011-10-11
公开(公告)号: CN102418072A 公开(公告)日: 2012-04-18
发明(设计)人: 肖旭东;刘壮;杨春雷;王晓峰 申请(专利权)人: 中国科学院深圳先进技术研究院;香港中文大学
主分类号: C23C14/24 分类号: C23C14/24;C23C14/06;C23C14/16;C23C14/18;H01L31/18
代理公司: 广州华进联合专利商标代理有限公司 44224 代理人: 吴平
地址: 518055 广东省深圳*** 国省代码: 广东;44
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摘要:
搜索关键词: 铜铟镓硒 薄膜 太阳能电池 光吸收 制备 方法
【权利要求书】:

1.一种铜铟镓硒薄膜太阳能电池的光吸收层的制备方法,其特征在于,将铜、铟、镓和硒四种单质分别蒸发沉积到衬底上,控制镓蒸发温度在900℃~1100℃内并且在蒸发过程中先均匀降温35℃~45℃再均匀升温35℃~45℃;控制铟的蒸发温度在800℃~1000℃内并且在蒸发过程中先均匀升温45℃~55℃再均匀降温45℃~55℃,从而主动控制镓和铟的蒸发量使得所述光吸收层在厚度方向上两侧的镓含量高于中间的镓含量。

2.如权利要求1所述的铜铟镓硒薄膜太阳能电池的光吸收层的制备方法,其特征在于,所述蒸发过程中包括三个阶段:

第一阶段:控制衬底温度在200℃~300℃,控制镓的蒸发温度为900℃~1100℃之间并在第一阶段均匀地降温35℃~45℃,控制铟的蒸发温度为800℃~1000℃之间并在第一阶段均匀地升温45℃~55℃,控制硒的蒸发温度在200℃~300℃之间;第一阶段的蒸发时间为10min~20min,第一阶段结束后在所述衬底的一个表面形成第一光吸收层;

第二阶段:停止蒸发铟和镓,提高衬底温度在450℃~600℃之间,维持硒的蒸发温度与第一阶段相同,控制铜的蒸发温度在1300℃~1500℃之间;第二阶段的蒸发时间为10min~30min,并在沉积中的衬底的表面温度突然下降时立即停止蒸发;第二阶段结束后在所述第一光吸收层的表面形成第二光吸收层;

第三阶段:停止蒸发铜,维持衬底温度与第二阶段相同,维持硒的蒸发温度与第二阶段相同,控制镓的蒸发温度为900℃~1100℃并在第三阶段均匀地升温35℃~45℃,控制铟的蒸发温度为800℃~1000℃并在第三阶段均匀地降温45℃~55℃;第三阶段的蒸发时间为1min~3min,第三阶段结束后在所述第二光吸收层的表面形成第三光吸收层,从而得到所述铜铟镓硒薄膜太阳能电池的光吸收层。

3.如权利要求2所述的铜铟镓硒薄膜太阳能电池的光吸收层的制备方法,其特征在于,第一阶段,镓的蒸发温度降低40℃,铟的蒸发温度升高50℃;

第三阶段,镓的蒸发温度升高40℃,铟的蒸发温度降低50℃。

4.如权利要求1所述的铜铟镓硒薄膜太阳能电池的光吸收层的制备方法,其特征在于,所述蒸发过程包括二个阶段:

第一阶段、控制衬底温度在450℃~600℃,控制镓的蒸发温度为900℃~1100℃并在第一阶段均匀地降温35℃~45℃,控制铟的蒸发温度为800℃~1000℃并在第一阶段均匀地升温45℃~55℃,控制硒的蒸发温度在200℃~300℃,控制铜的蒸发温度在1300℃~1500℃之间;第一阶段的蒸发时间为8min~12min,第一阶段结束后在所述衬底的一个表面形成光吸收层I;

第二阶段:维持衬底温度与第一阶段相同,维持硒的蒸发温度与第一阶段相同,维持铜的蒸发温度与第一阶段相同,控制镓的初始蒸发温度为第一阶段结束时的温度并在第二阶段均匀地升温35℃~45℃,控制铟的初始蒸发温度为第一阶段结束时的温度并在第二阶段均匀地降温45℃~55℃;第二阶段的蒸发时间为1min~3min,第二阶段结束后在所述光吸收层I的表面形成光吸收层II,从而得到所述铜铟镓硒薄膜太阳能电池的光吸收层。

5.如权利要求4所述的铜铟镓硒薄膜太阳能电池的光吸收层的制备方法,其特征在于,第一阶段,镓的蒸发温度降低40℃,铟的蒸发温度升高50℃;

第二阶段,镓的蒸发温度升高45℃,铟的蒸发温度降低55℃。

6.如权利要求1所述的铜铟镓硒薄膜太阳能电池的光吸收层的制备方法,其特征在于,所述衬底为沉积有导电层的导电玻璃,所述光吸收层沉积在所述导电层表面。

7.如权利要求1所述的铜铟镓硒薄膜太阳能电池的光吸收层的制备方法,其特征在于,铜、铟、镓和硒四种单质分别采用独立加热部件控制加热。

8.如权利要求7所述的铜铟镓硒薄膜太阳能电池的光吸收层的制备方法,其特征在于,蒸发过程中,分别实时监测铜、铟、镓和硒四种蒸发源的蒸发温度并通过监测结果反馈调节控制蒸发温度。

9.如权利要求7所述的铜铟镓硒薄膜太阳能电池的光吸收层的制备方法,其特征在于,蒸发过程中,分别实时监测铜、铟、镓和硒四种元素的蒸发速率并通过监测结果反馈调节控制蒸发温度。

10.如权利要求7所述的铜铟镓硒薄膜太阳能电池的光吸收层的制备方法,其特征在于,蒸发过程中,分别实时监测衬底上的铜、铟、镓和硒四种元素的蒸发量并通过监测结果反馈调节控制蒸发温度。

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