[发明专利]一种CIGS太阳能电池及其制备方法

权利要求书

1.一种太阳能电池，其特征在于，包括依次设置的基底、背电极层、吸收层、缓冲层、透明导电层、顶电极，所述吸收层为朝向所述缓冲层一侧的表层掺杂Zn的CIGS：Zn膜层，所述缓冲层为无Cd缓冲层。

2.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述CIGS：Zn膜层中各元素的质量百分比分别为Cu：15wt％-30wt％，In：15wt％-25wt％，Ga：5wt％-15wt％，Se：40wt％-60wt％，Zn：1wt％-10wt％。

3.根据权利要求1或2所述的太阳能电池，其特征在于，所述CIGS：Zn膜层的厚度为1.5μm-2.5μm。

4.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述缓冲层为Zn_1-xMg_xO、ZnIn_xSe_y或In_xS_y膜层。

5.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，在所述基底与所述背电极层之间还设置有过渡层。

6.根据权利要求1或4所述的太阳能电池，其特征在于，所述基底为脱脂钙钠玻璃，所述背电极层为Mo层，所述缓冲层为Zn_1-xMg_xO膜层，所述透明导电层为AZO层。

7.一种如权利要求1所述的太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)在所述基底上采用磁控溅射法制备背电极层；

2)在所述背电极层上采用三步共蒸发法制备表层为掺杂Zn的CIGS：Zn膜层的CIGS吸收层；

3)在所述吸收层上采用磁控溅射法制备缓冲层；

4)在所述缓冲层上采用磁控溅射法制备透明导电层；

5)在所述透明导电层上通过磁控溅射法沉积顶电极层。

8.根据权利要求7所述的太阳能电池的制备方法，其特征在于：所述步骤2)中的三步共蒸发法，具体为：

第一步在200℃-450℃的基底温度下蒸发In、Ga和Se以使其沉积，蒸发时间为5min-20min；

第二步在450℃-550℃的基底温度下蒸发Cu、In和Se以使其沉积，蒸发时间为15min-30min；

第三步在500℃-550℃的基底温度下蒸发In、Ga、Zn和Se以使其沉积，形成掺杂Zn的CIGS吸收层，蒸发时间为5min-20min。

9.根据权利要求8所述的太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述步骤2)三步共蒸发之前还包括通过真空蒸渡装置提供气态的蒸渡源，具体步骤为：

在真空蒸镀装置的腔室中分别配置Cu、In、Ga、Se、Zn作为蒸镀源，当腔室内的真空度达到2×10^-4Pa，加热Cu、In、Ga、Se、Zn蒸镀源，使其分别达到1050℃-1200℃、770℃-900℃、900℃-1100℃、260℃-350℃、480℃-600℃。

10.根据权利要求7或8所述的太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述步骤3)采用磁控溅射法制备缓冲层的具体方法为：

以Ar气为放电气体，以ZnO陶瓷靶和MgO陶瓷靶为靶材，溅射压力为0.5Pa-3Pa，使用射频电源在所述吸收层上共溅射获得Zn_1-xMg_xO缓冲层。

11.根据权利要求7所述的太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述步骤1)制备背电极之前，还包括采用磁控溅射法在所述基底上制备过渡层，所述磁控溅射法具体为：

以Ar气为放电气体，以质量比为Si:Al＝90-98:2-10的硅铝为靶材，N₂气为工作气体，溅射压力为0.5Pa，使用射频电源在基底上沉积Si₃N₄作为过渡层。