[发明专利]一种铜铟硫基薄膜太阳能电池的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种铜铟硫基薄膜太阳能电池的制备方法，属于太阳能电池制造工艺技术领域。

背景技术

近年来，半导体纳米晶具有不连续的能带结构和多激子的特性，在成本方面薄膜太阳能电池比晶体硅太阳能电池具有成本优势，其中，薄膜太阳能电池以半导体薄膜为光吸收层，原料的消耗少、价格低，利于降低成本，因此薄膜太阳能电池成为主要研发方向。CuInS₂属于I-III-VI系三元化合物，其禁带宽度在1.3-1.7ev之间，接近太阳能电池的理论最佳禁带宽度，且禁带宽度对温度的变化不敏感，光吸收系数达10⁵cm^-1。另外，它的稳定性高，户外光照7年无明显变化，抗辐射能力强，适合于用作空间飞行器的电池材料。当CuInS₂化合物成分偏离化学剂量比时就会产生点缺陷，如空位、间隙和位错的种类达12种，这些点缺陷会在禁带中产生新能级。 另外，CuInS₂允许成分偏离化学计量比范围较宽，其中，单结CuInS₂同质结太阳电池的理论转换效率最高可达32%。

目前，现有的CuInS₂薄膜太阳电池的构成包括CuInS₂、CdS、ZnO，其结构依次为：CuInS₂/CdS/ZnO，或者其构成包括CuInS₂、CuI、ZnO，其结构依次为：CuInS₂/CuI/ZnO。由于不同层之间的接触电阻较大，导致各个层之间的串联电阻增大，影响太阳能电池的光吸收效率。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种铜铟硫基薄膜太阳能电池的制备方法，该方法制备的太阳电池内的串联电阻小，能提高电池的吸收效率。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种铜铟硫基薄膜太阳能电池的制备方法，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，该方法具有以下工艺步骤：

(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：