[发明专利]一种薄膜太阳电池的光吸收层材料及其制备方法

权利要求书

1、一种太阳电池的光吸收层材料，其特征在于：光吸收层材料为Cu₂MS₃，M＝Si，Ge，Sn，系列化合物中的Cu₂Si_xSn_1-xS₃，x＝0～1，或Cu₂Ge_xSn_1-xS₃，x＝0～1，半导体薄膜。

2、一种根据权利要求1所述的薄膜太阳电池的光吸收层材料的制备方法，其特征在于该方法按如下步骤进行：

1)制备合金预制层利用磁控溅射法，采用Cu靶、Si靶和Sn靶同时或先后溅射，在基底上沉积Cu-Si-Sn合金预制层；或采用CuSi合金靶和CuSn合金靶同时或先后溅射，在基底上沉积Cu-Si-Sn合金预制层；或采用CuSiSn合金靶溅射，在基底上沉积Cu-Si-Sn合金预制层；

2)硫化处理将制得的合金预制层置于固态源硫化处理真空室内，加热至350～850℃；加热固态硫源至150～300℃，通入Ar或N₂作为保护气体和硫蒸气的载气；硫原子与预制层中的金属原子发生化合反应，0.1～3小时后得到Cu₂Si_xSn_1-xS₃，x＝0～1。

3、根据权利要求2所述的薄膜太阳电池的光吸收层材料的制备方法，其特征在于：所述的CuSi合金靶和CuSn合金靶中的Cu与Si或Cu与Sn的原子配比0.8～5∶1；所述的CuSiSn合金靶中的原子配比Cu∶Si∶Sn＝2∶x∶1-x，x＝0～1。

4、根据权利要求2或3所述的薄膜太阳电池的光吸收层材料的制备方法，其特征在于：溅射时基底至靶间距离为2.5～15cm，溅射气体为Ar，溅射气压0.2～8Pa，靶的溅射功率为20～175W，溅射时基底温度为室温～800℃。

5、根据权利要求2或3或4所述的薄膜太阳电池的光吸收层材料的制备方法，其特征在于：所述的合金预制层的厚度为0.5～5μm；所述的基底为钠钙玻璃Mo、不锈钢、Mo箔、Al箔、Au箔、Cu箔中的一种。

6、根据权利要求2所述的薄膜太阳电池的光吸收层材料的制备方法，其特征在于：合金预制层和硫源的加热方式为电阻接触式热源加热、光辐照加热或电阻接触式热源和光辐照协同加热的一种。

7、根据权利要求1所述的薄膜太阳电池的光吸收层材料的制备方法，其特征在于该方法按如下步骤进行：

1)制备合金预制层利用磁控溅射法，采用Cu靶、Ge靶、Sn靶同时或先后溅射，在基底上沉积Cu-Ge-Sn合金预制层；或采用CuGe合金靶和CuSn合金靶同时或先后溅射，在基底上沉积Cu-Ge-Sn合金预制层；或采用CuGeSn合金靶溅射，在基底上沉积Cu-Ge-Sn合金预制层；

2)硫化处理将制得的合金预制层置于固态源硫化处理真空室内，加热至350～850℃；加热固态硫源至160～300℃，通入Ar或N₂作为保护气体和硫蒸气的载气；硫原子与预制层中的金属原子发生化合反应，0.1～3小时后，最终得到Cu₂Ge_xSn_1-xS₃，x＝0～1，太阳电池吸收层。

8、根据权利要求7所述的薄膜太阳电池的光吸收层材料的制备方法，其特征在于：CuGe合金靶和CuSn合金靶中的Cu与Ge或Sn的原子配比0.8～5∶1；CuGeSn合金靶中的原子配比Cu∶Ge∶Sn＝2∶x∶1-x，x＝0～1；溅射时基底至靶间距离为2.5～10cm，溅射气体为Ar，溅射气压0.2～8Pa，靶的溅射功率为20～175W，溅射时基底温度为室温～800℃；所述的合金预制层的原子配比Cu∶Ge∶Sn＝2∶x∶1-x，x＝0～1，厚度为0.5～5μm；基底为钠钙玻璃Mo、不锈钢、Mo箔、Al箔、Au箔、Cu箔中的任意一种。