[发明专利]一种铜铟硫基薄膜太阳能电池的制备方法

权利要求书

1.一种铜铟硫基薄膜太阳能电池的制备方法，其特征在于,所述薄膜太阳能电池结构自下至上依次为：衬底/Ti/TiN/Mo背电极/Cu_1-xNa_xInS₂/CuInS₂/Cu_1-xAg_xInS₂吸收层/Cd_1-xZn_xS阻挡层i-ZnO/Al:ZnO窗口层/Al(Ni)前电极，该方法具有以下步骤：

(1).衬底清洗及预处理：依次采用丙酮、乙醇和去离子水对衬底各超声清洗15min，再采用Ar等离子体对衬底进行刻蚀；

(2).在衬底上制备Ti/TiN/Mo背电极：采用磁控溅射法在衬底上依次制备Ti/TiN/Mo背电极的底层Ti薄膜、TiN薄膜、Mo薄膜，制成Ti/TiN/Mo背电极；

(3).在Ti/TiN/Mo背电极上制备Cu_1-xNa_xInS₂/CuInS₂/Cu_1-xAg_xInS₂吸收层：

首先使用布里奇曼法分别制备Cu_1-xNa_xInS₂、CuInS₂和Cu_1-xAg_xInS₂多晶锭，粉碎后，分别称取1g放入钨舟中作蒸发源；接着采用常规真空热蒸发法在Ti/TiN/Mo背电极上依次淀积Cu_1-xNa_xInS₂薄膜、CuInS₂薄膜，其中，Cu_1-xNa_xInS₂薄膜厚度为50-100nm，CuInS₂薄膜厚度为2-3um，然后将淀积后的Cu_1-xNa_xInS₂/CuInS₂薄膜放入在含硫气氛下的退火设备中进行退火，形成Cu_1-xNa_xInS₂/CuInS₂复合薄膜，采用溴甲醇溶液对Cu_1-xNa_xInS₂/CuInS₂复合薄膜腐蚀；采用常规真空热蒸发法在腐蚀后的Cu_1-xNa_xInS₂/CuInS₂复合薄膜上沉积Cu_1-xAg_xInS₂薄膜层，然后将淀积后的Cu_1-xNa_xInS₂/CuInS₂/Cu_1-xAg_xInS₂放入退火设备中进行退火，再采用溴甲醇溶液腐蚀，形成Cu_1-xNa_xInS₂/CuInS₂/Cu_1-xAg_xInS₂吸收层；

(4).在吸收层上制备Cd_1-xZn_xS阻挡层：称取20mL浓度为0.2mol/L的醋酸镉、20mL浓度为0.1mol/L醋酸锌、2mL浓度为1mol/L醋酸铵和0.5ml浓度为1mol/L氨水溶液，用控温磁力搅拌器在65℃、200r/min的转速下磁力搅拌1min；将搅拌后的溶液滴加在Cu_1-xNa_xInS₂/CuInS₂/Cu_1-xAg_xInS₂吸收层表面，然后加入20mL浓度为0.2mol/L硫脲，在磁力搅拌下，保持10-20min，取出衬底，用去离子水冲洗，真空烘干得到Cd_1-xZn_xS阻挡层；

(5).在Cd_1-xZn_xS阻挡层上依次淀积i-ZnO薄膜、Al：ZnO薄膜，制成i-ZnO/Al:ZnO窗口层：采用磁控溅射法在阻挡层上依次淀积i-ZnO薄膜、Al：ZnO薄膜，形成i-ZnO/Al:ZnO窗口层，其中，i-ZnO薄膜厚度为10-50nm，Al：ZnO薄膜厚度为500-700nm；

(6).在i-ZnO/Al:ZnO窗口层上制备前电极：称取0.1g质量的Al(Ni)，放在真空蒸镀膜机中的蒸发钨舟中，将i-ZnO/Al:ZnO窗口层放在工件架上的栅极掩膜版上，加热至预设温度后，稳定10-30min控制真空蒸镀膜机参数，以预设的蒸镀速率开始蒸镀，直至蒸发钨舟中的Al(Ni)蒸发完，在i-ZnO/Al:ZnO窗口层上形成Al(Ni)前电极,再放入真空退火设备中进行真空退火，退火温度300～450℃，退火时间60～120分钟，获得铜铟硫基薄膜太阳能电池。