[发明专利]硫族化物薄膜太阳能电池生产中的碱金属掺杂方法

摘要

本发明涉及一种硫族化物薄膜太阳能电池生产中的碱金属掺杂方法,用于解决现有硫族化物薄膜太阳能电池大规模生产时碱元素掺杂不均的问题。其制备流程包括以下几个步骤：采用公知技术真空磁控溅射方法在刚性或柔性衬底上溅射底电极薄膜，并在底电极上沉积金属或硫族化金属反应层，后在常温的环境中,把配制的含碱元素前驱体溶液利用常规工艺在金属反应层上沉积碱和硫族元素层，以低温烘烤,形成固态薄膜,再经高温退火处理使反应层完全转变为多晶的硫族化物半导体薄膜。最后镀上缓冲层、窗口层和上电极便制成硫族化物薄膜太阳能电池。本发明是一种简单、容易控制，并适合于工业化生产的碱金属掺杂方法。

主权项

硫族化物薄膜太阳能电池生产中的碱金属掺杂方法,其特征在于步骤如下：§A含碱元素前驱体溶液的配制溶质为：高纯碱金属、碱化合物或硫族元素粉末(纯度>99.99％)，硫族元素可以是但不限于硫和硒；溶剂为：酮类、醇类、胺类等有机溶剂,也可以混合使用,并添加粘度调节剂；室温充分搅拌>12小时，形成稳定的前驱体溶液。高纯碱金属、碱化合物加入量需控制使碱离子与吸收层中金属离子比例为0.01～5％。而通过添加或减少溶剂的用量，将溶液中硫族元素浓度控制在0.01～5M；§B在衬底上制备底电极,衬底可以为无碱玻璃、刚性和柔性的金属材料或聚合膜；底电极材料可以为钼、钛和透明导电氧化物等；采用常规的高真空气相法工艺，如热蒸发、磁控溅射和分子束外延等在衬底上制备底电极薄膜；§C在底电极上制金属或硫族化金属反应薄膜；金属可以是但不限于铜、锌、锡、铟、镓；采用常规的高真空气相法工艺，如热蒸发、磁控溅射和分子束外延等在底电极薄膜上沉积金属或硫族化金属反应层。反应层厚度为0.6‑2um；§D在金属反应层制备碱和硫族元素薄膜；在常温的环境中,把配制的高纯硫族元素溶液利用常规的成膜工艺，如喷雾沉积、喷墨打印、模缝涂布、或刮涂法在金属反应层上沉积硫族元素层，后以低温烘烤,形成固态薄膜。§E将沉积有底电极、金属或硫族化金属、碱和硫族元素薄膜的基片置于可分段程序控温的高温炉中，真空密封，然后快速、均匀的升温，使得基片所在区域温度控制在200‑1000℃，依据预制反应层的厚度，进行5‑60min的处理，使反应层完全转变为結晶的硫族化物半导体薄膜；§E在硫族化物半导体薄膜制备缓冲层；缓冲层可以硫族化金属、金属可以是但不限于镉和锌；采用化学浴沉积法制备在硫族化物薄膜半导体薄膜上制备缓冲层；§F在缓冲层上制备窗口层和上电极；窗口层可以氧族化金属、金属可以是但不限于锌；上电极材料可以为钼、钛和透明导电氧化物等；采用常规的高真空气相法工艺，如热蒸发、磁控溅射和分子束外延等在衬底上制备窗口层和上电极薄膜。