[发明专利]太阳能电池光吸收层制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及光伏技术，特别是涉及一种太阳能电池光吸收层制备方法。

背景技术

铜铟镓硒CuIn_xGa_1-xSe₂(CIGS)薄膜太阳能电池具有转换效率高、成本低、稳定性好等特点，是最有发展前景的薄膜太阳能电池之一。其中，铜铟镓硒薄膜常用作薄膜太阳能电池中的光吸收层。到目前为止，瑞士EMPA研究所的研究表明，基于三步共蒸发工艺制备的铜铟镓硒薄膜太阳能电池的光电转换效率已达20.4%，是目前铜铟镓硒薄膜太阳能电池的最高转化效率纪录。

近年来，通过溅射铜铟镓二硒(CuInGaSe₂)四元合金靶制备铜铟镓硒薄膜的方法得到了快速发展，这种方法克服了传统溅射后硒化的复杂繁琐过程，使得整个工艺变得简单可控、大面均匀性、重复性好，有希望降低光伏电池的成本。

在传统的制备太阳能电池光吸收层的过程中，其一般是在高温下直接把铜铟镓硒沉积在衬底上，在最终制备所得的光吸收层中，在衬底与光吸收层的界面上镓含量较高，镓的富集会在界面处生成铜镓硒三元相，制备的薄膜晶粒偏小，影响结晶质量，晶粒较小时会有较多的晶界存在，引起薄膜缺陷增多，对载流子的迁移率有不利影响。

发明内容

基于此，有必要提供一种结晶质量较好的太阳能电池光吸收层制备方法。

一种太阳能电池光吸收层制备方法，包括以下步骤：

通过磁控溅射法，在衬底上沉积形成铜铟硒薄膜；

对所述铜铟硒薄膜进行高温退火，使所述铜铟硒薄膜结晶，以在所述衬底上形成铜铟硒过渡层；及

通过磁控溅射法，采用铜铟镓二硒四元合金靶材，在所述铜铟硒过渡层上沉积形成铜铟镓硒薄膜，制得太阳能电池光吸收层。

在其中一个实施例中，所述通过磁控溅射法，在衬底上沉积形成铜铟硒薄膜的步骤具体为：通过采用铜铟二硒三元合金靶材的磁控溅射，在所述衬底上沉积形成铜铟硒薄膜。

在其中一个实施例中，所述铜铟硒过渡层的厚度为50～100nm。

在其中一个实施例中，采用所述铜铟镓二硒四元合金靶材，在所述铜铟硒过渡层上沉积形成的铜铟镓硒薄膜的厚度为1.5μm。

在其中一个实施例中，通过对各靶材上方挡板的开启或闭合来控制对所述各靶材磁控溅射的开始或停止。

在其中一个实施例中，所述通过磁控溅射法，在衬底上沉积形成铜铟硒薄膜的步骤之前还包括：

关闭所述各靶材及样品架上方的挡板，通过磁控溅射法对所述各靶材进行预溅射，持续5分钟。

在其中一个实施例中，所述通过磁控溅射法，在衬底上沉积形成铜铟硒薄膜的步骤中，所述磁控溅射的持续时间为6～10分钟。

在其中一个实施例中，所述对所述铜铟硒薄膜进行高温退火，使所述铜铟硒薄膜结晶的步骤具体为：对所述已沉积有铜铟硒薄膜的衬底进行加热，在3分钟内逐步升温至500℃，并在500℃上维持3～5分钟。

在其中一个实施例中，所述通过磁控溅射法采用铜铟镓二硒四元合金靶材，在所述铜铟硒过渡层上沉积形成铜铟镓硒薄膜，制得太阳能电池光吸收层的步骤具体包括以下步骤：

将形成所述铜铟硒过渡层的所述衬底加热至500～600℃；

通过采用所述铜铟镓二硒四元合金靶材的磁控溅射，在所述铜铟硒过渡层上沉积形成铜铟镓硒薄膜；及

停止加热，自然冷却至室温，制得太阳能电池光吸收层。

在其中一个实施例中，所述通过磁控溅射法，采用铜铟镓二硒四元合金靶材，在所述铜铟硒过渡层上沉积形成铜铟镓硒薄膜，制得太阳能电池光吸收层的步骤具体包括以下步骤：

常温下，通过磁控溅射法，采用所述铜铟镓二硒四元合金靶材，在所述铜铟硒过渡层上沉积形成铜铟镓硒薄膜；

将所述铜铟镓硒薄膜的温度升至500～600℃，以进行高温退火，使所述铜铟镓硒薄膜结晶；及

停止加热，自然冷却至室温，制得太阳能电池光吸收层。

在上述太阳能电池光吸收层制备方法中，通过现在衬底上通过磁控溅射法形成结晶质量较好的铜铟硒过渡层，再在铜铟硒过渡层的基础上形成由铜铟镓硒材料制成的太阳能电池光吸收层，太阳能电池光吸收层为在铜铟硒过渡层的基础上再经同质外延生长所得，有助于高质量铜铟镓硒晶粒的形成，从而使得太阳能电池光吸收层的结晶质量较好的，提高了太阳能电池光吸收层的质量。

附图说明

图1为本发明较佳实施例中的太阳能电池光吸收层制备方法的流程图；