[发明专利]一种柔性衬底铜铟镓硒薄膜太阳电池窗口层的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于太阳电池技术领域，特别是涉及一种柔性衬底铜铟镓硒薄膜太阳电池窗口 层的制备方法。

背景技术

目前，柔性衬底铜铟镓硒薄膜太阳电池因为其工艺先进，成本低廉且易于弯曲而用 途广泛，现有的铜铟镓硒薄膜太阳电池的典型结构为如下的多层膜结构：衬底/底电极/ 吸收层/缓冲层/窗口层/减反射膜/上电极。如今多采用卷对卷工艺大规模制备铜铟镓硒薄 膜太阳电池。

铜铟镓硒薄膜太阳电池窗口层多采用磁控溅射工艺制备，在缓冲层上依次沉积本征 ZnO层和ZnO：Al₂O₃(简写为ZAO)层两层薄膜，共同形成电池窗口层。其中本征ZnO层 厚30-80nm，ZAO层厚300-800nm。通过磁控溅射制备铜铟镓硒薄膜太阳电池窗口层后对 膜层采取后退火工艺可以改善经溅射制备薄膜窗口层的各项性能，减少窗口层应力。现有 的公知的制备铜铟镓硒薄膜太阳电池窗口层的方法未采用后退火工艺或仅采用对衬底加 热方式达到退火目的。然而通过对衬底加热进行退火工艺存在对吸收层及缓冲层产生非常 不利的影响等技术问题。

发明内容

本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种柔性衬底铜铟镓硒薄膜太阳电 池窗口层的制备方法。

本发明的目的是提供一种薄膜表面处进行退火，减少了退火工艺对窗口层下的CdS缓 冲层和CIGS吸收层的影响；铜铟镓硒薄膜太阳电池窗口层经退火后薄膜结构致密，结晶 质量好，性能优良，具有高电导特性、高光电转换效率等特点的柔性衬底铜铟镓硒薄膜太 阳电池窗口层的制备方法。

本发明柔性衬底铜铟镓硒薄膜太阳电池窗口层的制备方法所采取的技术方案是：

一种柔性衬底铜铟镓硒薄膜太阳电池窗口层的制备方法，其特点是：柔性衬底铜铟镓 硒薄膜太阳电池窗口层的制备过程包括的工艺步骤为，在真空室内放入依次镀有底电极 Mo/吸收层CIGS/缓冲层CdS的衬底后，抽真空至1×10^-4Pa，通入氩气和氧气混合气体 至0.1－1.0Pa，衬底温度25－200℃，以0.5－1.0W/cm²的靶功率密度溅射本征氧化锌靶， 制备30-80nm厚本征氧化锌薄膜；再通入氩气至0.1－1.0Pa，以1.5－5.0W/cm²的靶功率 密度溅射ZAO靶，制备300-800nm厚的ZAO薄膜，最后产品通过放置于薄膜表面上方的加 热器，以200-300℃温度对其表面进行退火，形成致密高透过性高导电性铜铟镓硒太阳电 池窗口层。

本发明柔性衬底铜铟镓硒薄膜太阳电池窗口层的制备方法还可以采用如下技术方案：

所述的柔性衬底铜铟镓硒薄膜太阳电池窗口层的制备方法，其特点是：柔性衬底为金 属材料钛箔、不锈钢箔或聚酰亚胺薄膜。

本发明具有的优点和积极效果是：

柔性衬底铜铟镓硒薄膜太阳电池窗口层的制备方法由于采用了本发明全新的技术方 案，与现有技术相比，本发明柔性衬底铜铟镓硒薄膜太阳电池窗口层的制备及退火方法采 用溅射后对窗口层表面进行后退火的工艺，所制备铜铟镓硒薄膜太阳电池窗口层经退火后 薄膜结构致密，结晶质量好，薄膜应力到部分释放；同时在薄膜表面处进行退火，减少了 退火工艺对窗口层下的CdS缓冲层和CIGS吸收层的影响；溅射本征ZnO薄膜和溅射ZAO 薄膜以及表面退火工艺互不干扰，适用于大规模卷对卷的生产过程。

附图说明

图1是本发明柔性铜铟镓硒薄膜太阳电池结构示意图。

图中，1-上电极，2-窗口层，3-缓冲层，4-吸收层，5-底电极，6-衬底。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并结合附图详 细说明如下：

参阅附图1。

实施例1

一种柔性衬底铜铟镓硒薄膜太阳电池窗口层的制备方法，所述的柔性铜铟镓硒薄膜 太阳电池，为多层膜结构，包括衬底6、底电极5、吸收层4、缓冲层3、窗口层2和上电 极1，其衬底6为不锈钢箔。