[发明专利]铜铟镓硒薄膜光伏电池装置及其制备方法

权利要求书

1.一种铜铟镓硒薄膜光伏电池装置，包括依次层叠设置的衬底、背电极层、铜铟镓硒光吸收层、缓冲层、阻挡层、导电窗口层及设于所述导电窗口层上的栅电极，其特征在于，所述栅电极为p型或n型的石墨烯薄膜。

2.如权利要求1所述的铜铟镓硒薄膜光伏电池装置，其特征在于，所述p型或n型的石墨烯薄膜包括1～9层层叠设置的p型或n型的单层石墨烯。

3.如权利要求1所述的铜铟镓硒薄膜光伏电池装置，其特征在于，所述p型或n型的石墨烯薄膜包括4层层叠设置的p型或n型的单层石墨烯。

4.如权利要求1所述的铜铟镓硒薄膜光伏电池装置，其特征在于，所述衬底的材料为玻璃、不锈钢或柔性聚合物；所述背电极层的材料为钼或石墨烯薄膜；所述缓冲层的材料为硫化镉；所述阻挡层的材料为i-ZnO，所述导电窗口层的材料为掺铝氧化锌。

5.一种铜铟镓硒薄膜光伏电池装置的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

在衬底上制备依次层叠设置的背电极层、铜铟镓硒光吸收层、缓冲层、阻挡层及导电窗口层；

在所述导电窗口层表面贴附p型或n型的石墨烯薄膜；

光刻所述p型或n型的石墨烯薄膜形成栅电极，得到所述铜铟镓硒薄膜光伏电池。

6.如权利要求5所述的铜铟镓硒薄膜光伏电池装置的制备方法，其特征在于，在衬底上制备依次层叠设置的背电极层、铜铟镓硒光吸收层、缓冲层、阻挡层及导电窗口层依次包括如下步骤：使用磁控溅射钼金属靶材沉积背电极层或使用化学气相沉积石墨烯薄膜作为背电极层；使用磁控溅射硒化工艺或者四源共蒸发工艺制备铜铟镓硒光吸收层；使用化学水浴法沉积硫化镉制备缓冲层；使用射频磁控溅射氧化锌陶瓷靶材沉积i-ZnO制备阻挡层；以及使用射频磁控溅射掺铝氧化锌陶瓷靶材沉积掺铝氧化锌制备导电窗口层。

7.如权利要求5所述的铜铟镓硒薄膜光伏电池装置的制备方法，其特征在于，所述p型或n型的石墨烯薄膜为p型或n型的单层石墨烯，所述在导电窗口层表面贴附p型或n型的石墨烯薄膜包括如下步骤：

用化学气相沉积法在金属基底上制备单层石墨烯；

在所述单层石墨烯表面涂覆树脂载体；

腐蚀去除所述金属基底，洗净后得到涂覆有树脂载体的单层石墨烯；

对涂覆有树脂载体的单层石墨烯进行p型或n型处理；以及

将处理后的涂覆有树脂载体的单层石墨烯的未涂覆树脂载体的一面贴附在所述导电窗口层表面。

8.如权利要求5所述的铜铟镓硒薄膜光伏电池装置的制备方法，其特征在于，所述p型或n型的石墨烯薄膜为多层层叠设置的p型或n型的单层石墨烯，所述在导电窗口层表面贴附p型或n型的石墨烯薄膜包括如下步骤：

用化学气相沉积法在金属基底上制备单层石墨烯；

在所述单层石墨烯表面涂覆树脂载体；

腐蚀去除所述金属基底，洗净后得到涂覆有树脂载体的单层石墨烯；

对涂覆有树脂载体的单层石墨烯进行p型或n型处理；

将处理后的涂覆有树脂载体的单层石墨烯的未涂覆树脂载体的一面贴附在所述导电窗口层表面；

溶解去除树脂载体；以及

重复上述制备涂覆有树脂载体的单层石墨烯及对其进行p型或n型处理的步骤，依次在已贴附完毕的单层石墨烯上继续贴附单层石墨烯并溶解去除树脂载体，但保留最上层的单层石墨烯表面的树脂载体作为光刻胶。

9.如权利要求7或8所述的铜铟镓硒薄膜光伏电池装置的制备方法，其特征在于，所述用化学气相沉积法在金属基底上制备单层石墨烯包括如下步骤：

室温下，将清洗后的金属基底放入化学气相沉积炉中，抽真空后通入氢气，并调节氢气流量至炉中气压为250～350毫托；

升温至900～1000℃，将所述金属基底在氢气氛围下退火20～30min；

向炉中通入甲烷，调节甲烷流量为10sccm，并控制氢气流量为5sccm，保持加热温度不变，反应25～35min后降温至室温，取出金属基底，所述金属基底表面即沉积有单层石墨烯。