[发明专利]一种铜铟镓硒薄膜太阳能电池及其制备方法

说明书

本发明提供的铜铟镓硒薄膜太阳能电池的制备方法及铜铟镓硒薄膜太阳能电池，在所述衬底上制备薄膜吸收层，对所述薄膜吸收层进行激光局部加热钝化，对钝化处理后的所述薄膜吸收层生长CdS缓冲层，在所述CdS缓冲层表面形成窗口层，及在所述窗口层表面形成金属栅电极，本发明提供的制备方法，采用先刻蚀，再激光局部加热钝化CIGS表面，最后使用硫化液去除激光加热产生的悬挂键，以此对CIGS吸收层表面进行钝化，钝化表面晶界形成轻掺杂层，提高了电池效率。

技术领域

本发明涉及太阳能电池技术领域，特别涉及一种铜铟镓硒薄膜太阳能电池及其制备方法。

背景技术

太阳能以其洁净环保、可再生等优点受到全世界的关注和大力推广。在各种太阳能电池中，薄膜太阳能电池具有成本低、可规模化生产和可制作成多结串联式电池组件等优点而备受关注。所有种类的薄膜太阳能电池中，铜铟镓硒CIGS薄膜太阳能电池具有污染小、弱光性好、效率高等特点，成为具有实际应用前景的一类薄膜太阳能电池。

尽管CIGS单层电池已经取得较高的电池效率，但人们追求更高效器件的步伐从未停止。通过Ga梯度分布调控能带结构，以及通过KF等碱金属后处理方式优化工艺，使得CIGS电池器件开路电压大大提升。界面缺陷导致的界面复合依旧是影响CIGS电池效率提高的一个重要原因。目前也有通过优化CdS缓冲层或者采用复合缓冲层来调控界面，缓解晶格失配等问题，但是CdS缓冲层的引入也有弊端，会吸收一定量的短波谱段的光，而其少数载流子的扩散长度很短以至无法产生光电流，浪费了所吸收的光子导致短路电流的降低。

发明内容

鉴于此，有必要提供一种提高电池效率的铜铟镓硒薄膜太阳能电池及其制备方法。

为解决上述问题，本发明采用下述技术方案：

本申请提供了一种铜铟镓硒薄膜太阳能电池的制备方法，包括下述步骤：

提供一衬底；

在所述衬底上制备薄膜吸收层；

对所述薄膜吸收层进行激光局部加热钝化；

对钝化处理后的所述薄膜吸收层生长CdS缓冲层；

在所述CdS缓冲层表面形成窗口层；及

在所述窗口层表面形成金属栅电极。

在其中一些实施例中，在提供一基底的步骤中，所述基底为钼基底。

在其中一些实施例中，在所述衬底上制备薄膜吸收层的步骤中，所述薄膜吸收层包括CIGS或CZTS或CIS。

在其中一些实施例中，在所述衬底上制备铜铟镓硒薄膜吸收层的步骤中，具体包括下述步骤：

第一步：开启Se源加热器，手动设置温控器升温，设定In源温度为840-985℃、Ga源温度为880-970℃，同时设定衬底加热，此时所述温控器控制各源均匀升温，待各源温度到达设定值后打开In源、Ga源挡板与样品架挡板，同时打开Se炉的针阀，开始第一层(In,Ga)₂Se₃薄膜的生长，待反应结束后关闭In与Ga挡板，准备第二步的生长；

第二步：设置在5分钟之内将衬底温度上升至反应温度，同时打开Cu源挡板开始蒸镀Cu，Cu源温度设定在熔点之上，蒸镀上的Cu会与第一层(In,Ga)₂Se₃薄膜反应开始生成CIGS薄膜层，待CIGS薄膜层达到化学计量比后，当温控器显示有温度下降时要立即关闭Cu挡板，原位退火后继续第三步的生长；

第三步，在560-595℃的衬底温度及Se氛围下继续沉积一层In与Ga，进一步生长的In、Ga和Se会与上一步的薄膜反应，最终形成贫铜型的CIGS薄膜吸收层。

在其中一些实施例中，在对所述铜铟镓硒薄膜吸收层进行激光局部加热钝化的步骤中，具体包括：