[发明专利]一种柔性不锈钢衬底铜铟镓硒薄膜电池及制备方法

权利要求书

1.一种柔性不锈钢衬底铜铟镓硒薄膜太阳电池，其特征在于：为不锈钢箔衬底与多层膜组合结构，所述多层膜包括底电极、吸收层、缓冲层、本征ZnO层、掺铝ZnO层和栅电极并依次叠加构成。

2.根据权利要求1所述柔性不锈钢衬底铜铟镓硒薄膜太阳电池，其特征在于：所述衬底为柔性不锈钢箔，型号为SUS304或SUS430，厚度为0.02-0.2mm。

3.根据权利要求1所述柔性不锈钢衬底铜铟镓硒薄膜太阳电池，其特征在于：所述底电极为双层Mo薄膜，第一层厚度为0.1-0.3微米，第二层厚度为1.5-2.5微米；所述栅电极为Ni/Al栅电极，厚度为2-3μm，栅线宽度为1mm。

4.根据权利要求1所述柔性不锈钢衬底铜铟镓硒薄膜太阳电池，其特征在于：所述吸收层为铜铟镓硒薄膜，厚度为1.5-2.5微米。

5.根据权利要求1所述柔性不锈钢衬底铜铟镓硒薄膜太阳电池，其特征在于：所述缓冲层为CdS薄膜，厚度为50-100nm；所述本征ZnO层为ZnO薄膜，厚度为50-100nm。

6.根据权利要求1所述柔性不锈钢衬底铜铟镓硒薄膜太阳电池，其特征在于：所述本征ZnO层厚度为50-200nm；掺铝ZnO层为AZO薄膜，厚度为400-1000nm。

7.一种如权利要求1所述柔性不锈钢衬底铜铟镓硒薄膜电池吸收层的制备方法，其特征在于步骤如下：

1)将衬底超声清洗后，放置在真空室中在300-600℃温度下加热，真空度为5×10^-4Pa；

2)采用磁控溅射制备双层Mo薄膜，工作电流1.2-1.5安培，第一层溅射气压1-2Pa，第二层溅射气压为0.1-0.2Pa；

3)采用共蒸发法制备铜铟镓硒薄膜；

4)采用化学水浴法制备厚度为50-100纳米的CdS薄膜，水浴温度为60-90℃，pH为11.2-12，沉积时间为30-50min；

5)采用磁控溅射法以ZnO为靶材制备厚度为50-150nm的ZnO薄膜，溅射电流为0.5-1.0A，溅射气体为Ar气或Ar和O₂混合气体，在Ar和O₂混合气体中Ar与O₂的体积比为1∶0.25-1，工作气压为0.3-0.8Pa，溅射时间5-12分钟；

6)采用磁控溅射法制备厚度为500-1000nm的AZO薄膜，以Al-ZnO为靶材，其中Al含量为2wt.％，溅射气体为Ar气或Ar和O₂混合气体，在Ar和O₂混合气体中Ar与O₂的体积比为1∶0.25-1，工作气压0.3-1.2Pa，溅射时间25-45分钟；

7)采用电阻加热蒸发法制备厚度为1-3μm，线宽为0.8-1.2mm的Ni/Al栅电极，加热电阻电流1-5A，即可制得柔性不锈钢衬底铜铟镓硒薄膜电池。

8.根据权利要求7所述柔性不锈钢衬底铜铟镓硒薄膜电池吸收层的制备方法，其特征在于所述共蒸发法制备铜铟镓硒薄膜，步骤如下：

1)当真空度大于1×10^-3Pa时，将制备有双层Mo的不锈钢衬底加热升高至300-500℃去气，10-20分钟后，将Se蒸发源炉温度升高至210-240℃蒸发Se，并将衬底温度升高至520-580℃，在Se的气氛下退火10-20分钟；

2)将衬底温度降低至350-400℃，Se蒸发源炉温度为230-270℃、将In蒸发源炉温度升高至740-800℃，将Ga蒸发源炉温度升高至750-830℃，共同蒸发15-25分钟后，停止加热In源和Ga源；

3)将Se蒸发源炉温度降至210-240℃，将衬底温度升至450-600℃，将Cu蒸发源炉温度升高至1050-1120℃，共同蒸发Cu蒸发源炉和Se蒸发源炉15-22分钟后，停止加热Cu蒸发源炉，将Se蒸发源炉温度升至230-270℃，重新在上述相同温度条件下加热蒸发In、Ga蒸发源炉2-4分钟后，停止加热In，Ga蒸发源炉，然后衬底温度以1-5℃/分钟速度在Se气氛中降至350℃后，停止加热Se蒸发源炉，制备得物相为CuIn_0.7Ga_0.3Se₂、具有(220)择优生长结构的柔性不锈钢衬底铜铟镓硒薄膜。

9.根据权利要求8所述柔性不锈钢衬底铜铟镓硒薄膜电池吸收层的制备方法，其特征在于：所述蒸发源炉为Mo丝加热的氮化硼坩埚。