專(zhuān)利名稱(chēng)：銅銦鎵硒靶材連續(xù)濺射制備cigs太陽(yáng)電池吸收層的新工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是涉及銅銦鎵硒(Cu (InJa) 簡(jiǎn)稱(chēng)CIGS)太陽(yáng)電池制備工藝，通過(guò)使用不同組成的CIGS靶材進(jìn)行連續(xù)濺射制備出CIGS太陽(yáng)電池吸收層。涉及晶體生長(zhǎng)技術(shù)、器件物理和新型太陽(yáng)能電池，屬于新材料技術(shù)以及新能源技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
眾所周知，利用太陽(yáng)能有許多優(yōu)點(diǎn)，光伏發(fā)電將為人類(lèi)提供主要的能源，但目前來(lái)講，要使太陽(yáng)能發(fā)電具有較大的市場(chǎng)，被廣大的消費(fèi)者接受，提高太陽(yáng)電池的光電轉(zhuǎn)換效率，降低生產(chǎn)成本應(yīng)該是我們追求的最大目標(biāo)。隨著對(duì)器件物理、光學(xué)特性、共蒸發(fā)技術(shù)認(rèn)識(shí)的加深，銅銦鎵硒太陽(yáng)電池的制作工藝不斷向前發(fā)展，電池的結(jié)構(gòu)更趨合理，電池的效率不斷提高，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)室水平和工業(yè)化大生產(chǎn)的距離不斷縮小。銅銦鎵硒太陽(yáng)電池在薄膜太陽(yáng)電池中最具代表性，具備光電轉(zhuǎn)換效率高、成本低、性能穩(wěn)定、抗輻射能力強(qiáng)等特點(diǎn)，銅銦鎵硒太陽(yáng)電池被學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界普遍認(rèn)為是最有發(fā)展前景的太陽(yáng)電池之一。本方法結(jié)合不同組成的銅銦鎵硒靶材特點(diǎn)，連續(xù)濺射制備成本低、工藝簡(jiǎn)單、高性能的新型CIGS太陽(yáng)電池吸收層，提高太陽(yáng)電池光電轉(zhuǎn)換效率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種具有低成本和高性能的CIGS太陽(yáng)電池吸收層的制備新工藝，使用了不同組成的銅銦鎵硒靶材，降低CIGS太陽(yáng)電池的生產(chǎn)成本，提高CIGS太陽(yáng)電池的光電轉(zhuǎn)換效率。本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣的在剛性鍍Mo玻璃或者柔性基體上，使用連續(xù)磁控濺射方法，先后得到富( 相Cu (In, Ga) Se2薄膜和富h相Cu (In, Ga) Se2薄膜，通過(guò)磁控濺射an，Ga)k或an，Ga^Sh靶材，粗調(diào)CIGS太陽(yáng)電池吸收層的組成，最后使用使用多元共蒸發(fā)技術(shù)，同時(shí)蒸發(fā)In、Se金屬，微調(diào)Cu (In，Ga) Se2吸收層的組成，得到P+-Cufe^e2和 P-Cu (In, Ga) Se2薄膜。通過(guò)上述方法，降低CIGS太陽(yáng)電池制造成本，提高CIGS太陽(yáng)電池光電轉(zhuǎn)換效率和CIGS太陽(yáng)電池的良品率。所制備的CIGS太陽(yáng)電池吸收層的新工藝，通過(guò)如下步驟實(shí)現(xiàn)
一、在鍍Mo玻璃或者柔性基體上，使用磁控濺射技術(shù)濺射富( 的CIGS靶材，制備出富 Ga 相 Cu (In, Ga) Se2 薄膜。二、在富( 相Cu (In, Ga) Se2薄膜上，繼續(xù)使用磁控濺射技術(shù)濺射富h的CIGS靶材，制備出富化相01(111，^OSii2薄膜。三、在富In 相 Cu (InJa)Si52 薄膜上，通過(guò)使用濺射(In, Ga) Se ^ (In, Ga)2Se3 IE 材制備出an.GahSh或an，薄膜，粗調(diào)CIGS太陽(yáng)電池吸收層的組成。四、使用多元共蒸發(fā)技術(shù)，同時(shí)蒸發(fā)In、Se金屬，微調(diào)Cu (In，Ga) Se2吸收層的組成，得到 P+-CuGaSe2 和 p_Cu (In, Ga) Se2 薄膜。


圖1為銅銦鎵硒太陽(yáng)電池吸收層的結(jié)構(gòu)及制備工藝。
具體實(shí)施例方式銅銦鎵硒靶材連續(xù)濺射制備CIGS太陽(yáng)電池吸收層的新工藝使用了連續(xù)磁控濺射技術(shù)及多元共蒸發(fā)技術(shù)，具體工藝如下第一步待濺射室抽真空至IXlO-3I^a時(shí)，開(kāi)始加熱鍍Mo的玻璃或不銹鋼基體，通入氬氣調(diào)節(jié)濺射室真空度，使工作氣壓為1. 0-4. OPa,兩極電壓為Vd=200-300V,使用Cu(Ina4，Ga0.6) Se2靶材，濺射時(shí)間為10-30min,襯底溫度為 150-250°C,得到富( 相 Cu (In, Ga) Se2 薄膜；第二步使用 Cu (In0.7，Ga0.3) Se2 靶材，在富( 相 Cu (In，( ) 薄膜上繼續(xù)濺射，濺射時(shí)間為10-20min，襯底溫度為150_250°C，得到富h相 Cu (InJa)Sh 薄膜；第三步使用( , Ga) k 或(In，( ) 2Sii3 靶材，在富 h 相 Cu (In，( ) 薄膜繼續(xù)濺射(In，Ga) Se薄膜，濺射時(shí)間為5-lOmin，襯底溫度為150_250°C，粗調(diào)Cu (In, Ga) Se2薄膜的組成；第四步使用多元共蒸發(fā)技術(shù)，待真空至IX KT5Pa時(shí)，同時(shí)蒸發(fā)In、Se金屬，蒸發(fā)時(shí)間為l-5min，襯底溫度為550-600 ，微調(diào)Cu(In，( ) 吸收層的組成，得到 P+-CuGaSe2 禾口 p_Cu (In, Ga) Se2 薄膜。
權(quán)利要求
1.銅銦鎵硒靶材連續(xù)濺射制備CIGS太陽(yáng)電池吸收層的新工藝，其特征在于使用不同組成的CIGS靶材來(lái)控制并調(diào)整CIGS太陽(yáng)電池吸收層的組成，提高CIGS太陽(yáng)電池光電轉(zhuǎn)換效率。
2.如專(zhuān)利權(quán)利要求書(shū)1所述的銅銦鎵硒靶材連續(xù)濺射制備CIGS太陽(yáng)電池吸收層的新工藝，其工藝特征在于1)使用不同組成的CIGS靶材進(jìn)行連續(xù)濺射制備的CIGS吸收層；2) 使用共蒸發(fā)技術(shù)，調(diào)整CIGS太陽(yáng)電池吸收層的組成，得到P+-Cufe^e2和P-Cu (In, Ga) Se2薄膜。
3.如專(zhuān)利權(quán)利要求書(shū)1，2所述的銅銦鎵硒靶材連續(xù)濺射制備CIGS太陽(yáng)電池吸收層的新工藝，該吸收層可以通過(guò)改變CIGS靶材的組成進(jìn)行連續(xù)濺射，進(jìn)行控制CIGS吸收層的組成和性能，得到一系列具有不同性能的CIGS太陽(yáng)電池吸收層。
4.如專(zhuān)利權(quán)利要求書(shū)1，2所述的銅銦鎵硒靶材連續(xù)濺射制備CIGS太陽(yáng)電池吸收層的新工藝，該吸收層的組成和制備特征在于1)首先在鍍Mo的玻璃或不銹鋼基體上，使用磁控濺射方法濺射富( 的CIGS靶材，得到富( 相Cu (In, Ga) Se2薄膜；然后使用磁控濺射方法濺射富In的CIGS靶材，得到富In相的Cu (In, Ga) Se2薄膜；2)在富In相的Cu (In, Ga) Se2薄膜上，繼續(xù)使用磁控濺射方法濺射(In，Ga) Se或(In，Ga) 2Se3靶材，粗調(diào)Cu (In, Ga) Se2 吸收層的組成；3)最后使用共蒸發(fā)技術(shù)，同時(shí)蒸發(fā)In、Se金屬，微調(diào)Cu (In，Ga) Se2吸收層的組成，得到 P+-Cufe^e2 和 p-Cu (In, Ga) Se2 薄膜。
5.如專(zhuān)利權(quán)利要求書(shū)3，4所述的銅銦鎵硒靶材連續(xù)濺射制備CIGS太陽(yáng)電池吸收層的新工藝的制備技術(shù)的具體工藝特征在于在柔性基體(鈦薄片、不銹鋼薄片、聚酰亞胺等)或者剛性導(dǎo)電玻璃基體上，使用了連續(xù)磁控濺射和多元共蒸發(fā)技術(shù)制備CIGS太陽(yáng)電池吸收層；具體工藝如下第一步待濺射室抽真空至IXKT3Pa時(shí)，開(kāi)始加熱鍍Mo的玻璃或不銹鋼基體，通入氬氣調(diào)節(jié)濺射室真空度，使工作氣壓為1. 0-4. OPa，兩極電壓為Vd=200-300V， 使用Cu(In0.4, Ga0.6) Se2靶材，濺射時(shí)間為10-30min，襯底溫度為150_250。C，得到富( 相 Cu (In, Ga) Se2 薄膜；第二步使用 Cu (In0.7，Ga0.3) Se2 靶材，在富( 相 Cu (In, Ga) Se2 薄膜上繼續(xù)濺射，濺射時(shí)間為10-20min，襯底溫度為150_250°C，得到富化相Cu (In，Ga) Se2薄膜；第三步使用(In, Ga) Se或(In, Ga)2Se3靶材，在富In相Cu (In, Ga) Se2薄膜繼續(xù)濺射(In, Ga) Se薄膜，濺射時(shí)間為5-lOmin，襯底溫度為150_250°C，粗調(diào)Cu (In, Ga) Se2薄膜的組成；第四步使用多元共蒸發(fā)技術(shù)，待真空至IX 時(shí)，同時(shí)蒸發(fā)InAe金屬，蒸發(fā)時(shí)間為l-5min， 襯底溫度為550-600 0C,微調(diào)Cu (In, Ga) Se2吸收層的組成，得到P+-Cufe^e2和p_Cu (In, Ga) Se2薄膜。
全文摘要
本發(fā)明是新型低成本銅銦鎵硒太陽(yáng)電池吸收層的制備新工藝。使用不同組成的CIGS靶材進(jìn)行連續(xù)濺射制備出CIGS太陽(yáng)電池吸收層，通過(guò)濺射(In,Ga)Se或(In,Ga)2Se3靶材和多元共蒸發(fā)In、Se金屬，調(diào)整CIGS太陽(yáng)電池吸收層的組成，得到p+-CuGaSe2和p-Cu(In,Ga)Se2薄膜。該工藝能明顯地降低CIGS太陽(yáng)電池制造成本，還能提高CIGS太陽(yáng)電池光電轉(zhuǎn)換效率和CIGS太陽(yáng)電池的良品率。本工藝具有低成本、高穩(wěn)定性，能夠制造出較高光電轉(zhuǎn)換效率CIGS太陽(yáng)電池，具有比較好的開(kāi)發(fā)價(jià)值。
文檔編號(hào)H01L31/18GK102290339SQ20111029301
公開(kāi)日2011年12月21日 申請(qǐng)日期2011年10月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月7日
發(fā)明者徐章程, 李清華, 李 禾, 王應(yīng)民 申請(qǐng)人:南昌航空大學(xué)