[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

1.一种铜铟镓硒薄膜太阳能电池，其特征在于：该电池由基底、金属正极、光吸收层、缓冲层、窗口层、透明电极层和栅状金属负极顺次连接构成；

所述光吸收层由至少两层不同能隙的铜铟镓硒薄膜相互连接组成，不同铜铟镓硒单层中Ga/(In+Ga)的值不同，且与所述缓冲层相邻的铜铟镓硒单层中Ga/(In+Ga)的值大于其余铜铟镓硒单层中的Ga/(In+Ga)的值；

所述的光吸收层中，与所述缓冲层相邻的铜铟镓硒单层中Ga/(In+Ga)的值大于0且小于等于1，其余铜铟镓硒单层中Ga/(In+Ga) 的原子比值范围为大于等于0且小于等于0.8；

通过对铜铟镓硒单层中Ga/(In+Ga)的值的控制，使所述光吸收层的能带图中，不同能隙的铜铟镓硒薄膜的导带底为两边高，中间低的“凹型”结构。

2.根据权利要求1所述的铜铟镓硒薄膜太阳能电池，其特征在于：所述光吸收层含有2~6层铜铟镓硒单层。

3.根据权利要求1所述的铜铟镓硒薄膜太阳能电池，其特征在于：所述的光吸收层中，与所述金属正极相邻的铜铟镓硒单层的厚度为100~300 nm，与所述缓冲层相邻的铜铟镓硒单层的厚度为100~300 nm，其余铜铟镓硒单层的厚度均为100~500 nm。

4.根据权利要求1所述的铜铟镓硒薄膜太阳能电池，其特征在于：所述的金属正极为Mo电极或Ti电极，其厚度为300~2000 nm。

5.根据权利要求1所述的铜铟镓硒薄膜太阳能电池，其特征在于：所述的缓冲层为CdS，其厚度为30~80 nm。

6.根据权利要求1所述的铜铟镓硒薄膜太阳能电池，其特征在于：所述基底为钠钙玻璃，其厚度为0.5~5 mm。

7.根据权利要求1所述的铜铟镓硒薄膜太阳能电池，其特征在于：所述窗口层为i-ZnO，其厚度为30~80 nm。

8.根据权利要求1所述的铜铟镓硒薄膜太阳能电池，其特征在于：所述透明电极层为掺杂铝的氧化锌层，其中铝的质量分数为2%，其厚度为400~900 nm。

9.根据权利要求1所述的铜铟镓硒薄膜太阳能电池，其特征在于：所述栅状金属负极为Ni和Al单层栅状膜组成的双层膜，其中栅状Ni膜与透明电极层相连，其厚度分别为20~80 nm 和100~500 nm。

10.权利要求1至9任意一个权利要求所述的铜铟镓硒薄膜太阳能电池的制备方法，其特征在于，具体方案如下：

将基底、金属正极、光吸收层、缓冲层、窗口层、透明电极层和栅状金属负极顺次连接组装成铜铟镓硒薄膜太阳能电池；

所述光吸收层的每个铜铟镓硒单层通过调整磁控溅射气体压力、磁控溅射温度范围以及磁控溅射功率密度直接成膜，或通过磁控溅射制备预制层，然后将预制层在氩气或氮气保护下400~500 ^oC硒化处理成铜铟镓硒薄膜；其中磁控溅射气体压力为0.1~10 Pa，磁控溅射温度范围为200~600 ^oC，磁控溅射功率密度为1 ~10 W/cm²；

所述透明电极层通过将市售掺杂铝的氧化锌靶材通过溅射法镀出掺杂铝的氧化锌层，其中铝的质量分数为2%。