[发明专利]一种基于复合衬底的掺钠铜铟镓硒薄膜及其制备方法

权利要求书

1.一种基于复合衬底的掺钠铜铟镓硒薄膜，其特征在于：该掺钠铜铟镓硒薄膜为基于聚酰亚胺膜-苏打玻璃复合衬底的掺钠铜铟镓硒薄膜，由玻璃、聚酰亚胺和铜铟镓硒吸收层薄膜组成并形成叠层结构，其中衬底由苏打玻璃及生长于其表面的聚酰亚胺膜构成，苏打玻璃的厚度为1.5-2mm，聚酰亚胺膜厚度为25-30μm；铜铟镓硒吸收层薄膜的化学分子式为CuIn_1-xGa_xSe₂，式中x为0.25-0.35，导电类型为p型，薄膜厚度为1.5-2μm。

2.一种如权利要求1所述基于复合衬底的掺钠铜铟镓硒薄膜的制备方法，其特征在于：首先将聚酰亚胺胶涂覆于苏打玻璃表面，固化成聚酰亚胺膜-苏打玻璃复合衬底，然后在其表面制备一层极薄的氟化钠预置层薄膜，然后在其上制备铜铟镓硒薄膜。

3.根据权利要求2所述基于复合衬底的掺钠铜铟镓硒薄膜的制备方法，其特征在于：所述聚酰亚胺膜-苏打玻璃复合衬底的制备方法，步骤如下：

1）对苏打玻璃进行表面清洗，清洗方法是：

首先将10cm×10cm的苏打玻璃放入重铬酸钾溶液中浸泡2h，重铬酸钾溶液由300克重铬酸钾、3升浓硫酸和300毫升去离子水配置而成，将苏打玻璃取出用去离子水冲洗后置于浓度为99.5w%的丙酮溶液中，放入超声波清洗机中清洗，超声波频率为20-30kHz，时间为20-25min，然后将苏打玻璃从丙酮溶液中取出，用去离子水冲洗后置于浓度为99.7w%的酒精中，放入超声波清洗机中清洗超声波频率为20-30kHz，时间为20-25min，最后将苏打玻璃从酒精中取出，放入盛有去离子水的烧杯中，放入超声波清洗机中清洗3遍，超声波频率为20-30kHz，时间为20-25min；

2）将聚酰亚胺胶涂覆于苏打玻璃表面，采用匀胶工艺进行匀胶，工艺参数为：转速为1300-1500r/min，时间为35-45s；

3）将匀胶后的样品放入烘箱内进行固化，即可得到聚酰亚胺膜-苏打玻璃复合衬底，所述固化工艺的升温保温程序为：烘箱温度升温至125-135℃，升温时间为10-15min，并在125-135℃下维持25-30min；将烘箱温度升温至150-160℃，升温时间为5-10min，并在150-160℃下维持10-15min；将烘箱温度升温至200-210℃，升温时间为5-10min，并在200-210℃下维持15-20min；将烘箱温度升温至250-260℃，升温时间为5-10min，并在250-260℃下维持15-20min；将烘箱温度升温至340-350℃，升温时间为5-10min，并在340-350℃下维持10-15min，然后缓慢降温至18-25℃，即可得到聚酰亚胺膜-苏打玻璃复合衬底。

4.根据权利要求2所述基于复合衬底的掺钠铜铟镓硒薄膜的制备方法，其特征在于：所述氟化钠预置层薄膜的制备方法，氟化钠预置层薄膜沉积于聚酰亚胺膜-苏打玻璃复合衬底表面，厚度为20-30nm，采用硒化炉薄膜制备系统和共蒸发制备工艺，制备方法是：在本底真空为3.0×10^-4Pa、衬底温度为200-300℃下，共蒸发NaF预置层，其中NaF蒸发源的温度为800-850℃，蒸发时间为1-2min。

5.根据权利要求2所述基于复合衬底的掺钠铜铟镓硒薄膜的制备方法，其特征在于：所述铜铟镓硒薄膜的制备方法，采用硒化炉薄膜制备系统和共蒸发改进型三步法制备工艺，步骤如下：

1）将待制备样品置于共蒸发系统中，在本底真空为3.0×10^-4Pa、衬底温度为350-400℃下，共蒸发In、Ga、Se高Ga含量预置层，其中In蒸发源温度为820-850℃，Ga蒸发源温度为920-950℃，Se蒸发源温度为240-280℃，蒸发时间为2-3min，控制In/Ga的原子比例为0.3:0.7，(In+Ga)/Se的原子比例为2:3；

2）在衬底温度为350-400℃下，共蒸发In、Ga、Se预置层，其中In蒸发源温度为850-900℃，Ga蒸发源温度为880-920℃，Se蒸发源温度为240-280℃，蒸发时间为15-20min，控制In：Ga的原子比例为0.7:0.3， (In+Ga)/Se的原子比例为2:3；

3）在衬底温度为550-580℃下，共蒸发Cu、Se，其中Cu蒸发源温度为1120-1160℃，Se蒸发源温度为240-280℃，蒸发时间为15-20min；

4）在衬底温度保持步骤2）的温度不变条件下，共蒸发In、Ga、Se，其中In蒸发源温度为850-900℃，Ga蒸发源温度为880-920℃，Se蒸发源温度为240-280℃，蒸发时间为2-4min，得到稍微贫Cu的铜铟镓硒p型黄铜矿结构，控制Cu/(In+Ga)的原子比例为0.88-0.92；

5）将衬底冷却，当蒸发Se的同时将衬底冷却到第一步时的衬底温度时，关闭Se蒸发源，再将衬底冷却至18-25℃即可。