[发明专利]溅射锡靶和硫化铜靶制备铜锡硫薄膜电池的方法

摘要

本发明公开了一种采用射频磁控溅射锡（Sn）靶和硫化铜（CuS）靶制备铜锡硫（Cu2SnS3，CTS）薄膜的方法，其特征在于采用了金属单质锡靶和化合物硫化铜靶混合溅射制备铜锡硫薄膜预制层，然后对预制层进行软退火及高温硫化，得到铜锡硫薄膜；该方法与传统的溅射金属单质铜靶和锡靶相比，能够更好地控制薄膜体内的载流子浓度；与溅射硫化铜靶和硫化锡靶相比，能够解决高温硫化，薄膜易从衬底脱落和产生孔洞的问题；溅射制备的预制层经过软退火及高温硫化后，得到均匀致密、光电特性较优的铜锡硫薄膜，尝试将其用于制备铜锡硫薄膜电池，最终获得了1.32%的光电转换效率；为制作铜锡硫薄膜太阳电池提供了一种较佳的吸收层制备方案。

主权项

一种采用溅射锡靶和硫化铜靶制备铜锡硫薄膜及电池的方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）铜锡硫薄膜预制层的制备：在钠钙玻璃上或是镀钼的钠钙玻璃上用射频磁控溅射法溅射锡金属层，然后在锡金属层上溅射硫化铜制备出铜锡硫薄膜的预制层；（2）预制层的软退火：将铜锡硫薄膜的预制层放置在退火炉中，氮气作为保护气，在260℃下对预制层进行低温退火，保持30分钟后让其自然冷却至室温；（3）高温硫化：将软退火后的预制层取出，放置在封闭的石墨舟中，以硫粉作为硫源，硫化炉的工作压强为5000Pa，硫化温度为570℃保持15分钟，硫化结束后自然冷却到室温，得到铜锡硫薄膜；（4）采用化学水浴法在铜锡硫薄膜上沉积一层50nm厚的CdS缓冲层，然后用溅射法制备200nm左右的ZnO/AZO窗口层，最后采用热蒸发法蒸镀上Ni‑Al电极制备出铜锡硫薄膜电池。