[发明专利]一种铜铟镓硒薄膜太阳能电池及其制备方法

权利要求书

1.一种铜铟镓硒(CIGS)薄膜太阳能电池，依次由以下各层构成：

透明电极层、ZnO窗口层、n型CIGS光吸收层、CIGS自掺杂同质p-n结，p型CIGS光吸收层、金属背电极层和衬底；且：

所述的n型CIGS光吸收层为Cu_1+x(In_0.7-yGa_0.3+y)Se_2-z薄膜，0＜x≤0.15，0≤y≤0.05，0＜z≤0.15；

所述的p型CIGS光吸收层为Cu_1-m(In_0.7-nGa_0.3+n)Se_2+p薄膜，0＜m≤0.15，0≤n≤0.05，0＜p≤0.15；

所述的CIGS自掺杂同质p-n结为：在获得p型CIGS光吸收层后，衬底温度为400℃～600℃、射频磁控溅射Cu(In_0.7Ga_0.3)Se₂靶材获得n型CIGS光吸收层时，p型CIGS光吸收层和n型CIGS光吸收层界面载流子复合形成的同质p-n结。

2.一种制备权利要求1所述的铜铟镓硒(CIGS)薄膜太阳能电池的方法，其步骤为：

(1)、金属背电极层的制备：在衬底表面直流磁控溅射金属Mo，即在衬底上沉积得到Mo背电极层；

(2)、p型CIGS光吸收层的制备：在Mo背电极层表面射频磁控溅射Cu(In_0.7Ga_0.3)Se₂靶材，获得Cu_1-m(In_0.7-nGa_0.3+n)Se_2+p薄膜(0＜m≤0.15，0≤n≤0.05，0＜p≤0.15)，该薄膜即p型CIGS光吸收层；

(3)、n型CIGS光吸收层及CIGS自掺杂同质p-n结的制备：

在p型CIGS光吸收层表面，射频磁控溅射Cu(In_0.7Ga_0.3)Se₂靶材，衬底温度为400℃～600℃，功率密度2.0～5.0W/cm²，工作气压0.1～3.0Pa，沉积得到厚度为50～150nm的Cu_1+x(In_0.7-yGa_0.3+y)Se_2-z薄膜(0＜x≤0.15，0≤y≤0.05，0＜z≤0.15)即n型CIGS光吸收层；

在n型CIGS光吸收层沉积的过程中，p型CIGS光吸收层和n型CIGS光吸收层界面载流子复合形成CIGS自掺杂同质p-n结；

(4)、ZnO窗口层的制备：在n型CIGS光吸收层表面，射频磁控溅射ZnO陶瓷靶，沉积50～150nm的ZnO层，溅射时的工作气体为含3-10％(V/V)O₂的Ar气体；

(5)透明电极层及引线的制备：在ZnO窗口层表面，射频磁控溅射掺杂铝的氧化锌陶瓷靶，衬底温度为室温～200℃，沉积0.6～1.2μm薄膜，即得透明电极层；再在透明电极层上溅射制备栅状金属引线，即得。

3.根据权利要求2所述的制备铜铟镓硒(CIGS)薄膜太阳能电池的方法，其特征在于，所述的步骤(1)中溅射的工艺参数是：气压为0.05～0.50Pa，功率密度为1.0～3.5W/cm²，沉积时间为5～20分钟。

4.根据权利要求2所述的制备铜铟镓硒(CIGS)薄膜太阳能电池的方法，其特征在于，所述的步骤(2)中溅射的工艺参数是：衬底温度为室温～300℃，功率密度2.0～5.0W/cm²，工作气压为0.1～3.0Pa；获得Cu_1-m(In_0.7-nGa_0.3+n)Se_2+p薄膜的厚度为1.5～2μm。