[发明专利]铜铟镓硒太阳能电池装置及其制备方法

权利要求书

1.一种铜铟镓硒太阳能电池装置，包括依次层叠设置的衬底、背电极层、铜铟镓硒光吸收层、缓冲层、阻挡层及导电窗口层，其特征在于，所述导电窗口层为n型的石墨烯薄膜。

2.如权利要求1所述的铜铟镓硒太阳能电池装置，其特征在于，所述n型的石墨烯薄膜包括多层层叠设置的单层石墨烯。

3.如权利要求2所述的铜铟镓硒太阳能电池装置，其特征在于，所述多层是4层。

4.如权利要求1所述的铜铟镓硒太阳能电池装置，其特征在于，所述衬底的材料为玻璃、不锈钢或柔性聚合物；所述背电极层的材料为钼；所述缓冲层的材料为硫化镉；所述阻挡层的材料为i-ZnO。

5.一种铜铟镓硒太阳能电池装置的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

在衬底上制备依次层叠设置的背电极层、铜铟镓硒光吸收层、缓冲层及阻挡层；

在所述阻挡层表面粘合石墨烯薄膜；

对所述石墨烯薄膜处理形成n型的石墨烯薄膜作为导电窗口层；及

对所述n型的石墨烯薄膜与所述阻挡层之间进行键合处理，得到所述铜铟镓硒太阳能电池。

6.如权利要求5所述的铜铟镓硒太阳能电池装置，其特征在于，在衬底上制备依次层叠设置的背电极层、铜铟镓硒光吸收层、缓冲层及阻挡层包括如下步骤：使用磁控溅射钼金属靶材沉积得到钼金属层作为背电极层；使用磁控溅射硒化或者四源共蒸发工艺制备铜铟镓硒光吸收层；使用化学水浴法沉积硫化镉得到硫化镉层作为缓冲层；使用射频磁控溅射氧化锌陶瓷靶材沉积i-ZnO高阻层作为阻挡层，其中，所述射频磁控溅射氧化锌陶瓷靶材过程中功率密度为0.5～0.8W/cm²，溅射时间为10min～15min，气流体积比Ar∶O₂为10∶1。

7.如权利要求5所述的铜铟镓硒太阳能电池装置的制备方法，其特征在于，所述石墨烯薄膜为单层石墨烯，所述在阻挡层表面粘合石墨烯薄膜包括如下步骤：

用化学气相沉积法在金属基底上制备单层石墨烯；

在所述单层石墨烯表面涂覆一层树脂载体；

腐蚀去除所述金属基底，洗净后得到粘有树脂载体的所述单层石墨烯；

将粘有树脂载体的单层石墨烯贴附在所述阻挡层表面；

以及溶解去除树脂载体。

8.如权利要求5所述的铜铟镓硒太阳能电池装置的制备方法，其特征在于，所述石墨烯薄膜为多层层叠设置的单层石墨烯，所述在阻挡层表面粘合石墨烯薄膜包括如下步骤：

用化学气相沉积法在金属基底上制备单层石墨烯；

在所述单层石墨烯表面涂覆一层树脂载体；

腐蚀去除所述金属基底，洗净后得到粘有树脂载体的所述单层石墨烯；

将粘有树脂载体的单层石墨烯贴附在所述阻挡层表面；

溶解去除树脂载体；以及

重复上述步骤将多层的单层石墨烯贴附在所述阻挡层表面。

9.如权利要求7或8所述的铜铟镓硒太阳能电池装置的制备方法，其特征在于，所述用化学气相沉积法在金属基底上制备单层石墨烯薄膜包括如下步骤：

室温下，将清洗后的金属基底放入化学气相沉积炉中，抽真空后通入氢气，并调节氢气流量至炉中气压为250～350毫托；

升温至900～1000℃，将所述金属基底在氢气氛围下退火20～30分钟；

向炉中通入甲烷，调节甲烷流量为10sccm，并控制氢气流量为5sccm，保持加热温度不变，反应25～35分钟后降温至室温，取出金属基底，所述金属基底表面即沉积有单层石墨烯。

10.如权利要求5所述的铜铟镓硒太阳能电池装置的制备方法，其特征在于，对所述石墨烯薄膜处理形成n型的石墨烯薄膜的步骤包括：将前步骤制得的结构置于体积浓度为20％～99％的乙醇水溶液中浸泡或者其蒸汽中浸没处理10～15分钟，或者前步骤制得的结构置于体积浓度为5％～35％的氨水中浸泡或者其蒸汽中浸没处理10～15分钟，最后通入氮气吹干，对石墨烯薄膜进行n型掺杂。

11.如权利要求5所述的铜铟镓硒太阳能电池装置的制备方法，其特征在于，所述对n型的石墨烯薄膜与阻挡层之间进行键合处理包括如下步骤：将制得包含n型的石墨烯薄膜和阻挡层的结构置于真空度为10^-3～10^-6Pa的真空环境中，通入乙醇蒸汽，维持气压在0.01Pa～0.1Pa，再在所述石墨烯薄膜的表面均匀施加5～10个大气压，维持压力10分钟～10小时。