[发明专利]一种用于制备CIGS薄膜的磁控溅射法

说明书

本发明公开了一种用于制备CIGS薄膜的磁控溅射法，其中，所述磁控溅射法包括在基材上依次磁控溅射Mo层、高温蒸镀CIGS层，并化学气相沉积法制备AZO层，其中化学气相沉积法的反应温度为400～600℃，反应1～3h，反应气压0.1～1Pa，以氧气为保护气体，以锌源为前驱物，加入铝源掺杂剂，制备AZO层。本发明采用磁控溅射与高温蒸镀结合的方法制备CIGS薄膜，制备的CIGS薄膜在电镜下观察薄膜晶体呈规则的柱状生长，晶粒大小均一，光学性能良好，界面清晰，本方法对制备环境的要求低，无需高压或催化剂，物相和形貌可控性好，成本低，产量大，对环境无危害，适合工业生产。

技术领域

本发明涉及一种用于制备CIGS薄膜的磁控溅射法，属于化学镀膜领域。

背景技术

铜铟镓硒(CIGS)薄膜电池是近年来发展最快、最有前景的一类新型光伏电池，CIGS是薄膜太阳能电池主吸收层材料的最佳选择之一。目前，制备CIGS薄膜的方法主要有两种：“三步共蒸法”(三步法)和“预制层硒化法”(两步法)。三步共蒸法是目前应用最广泛也是最受研究人员青睐的工艺，该方法制备的CIGS薄膜太阳能电池的效率已高达19.99％。而预制层硒化法，工艺流程容易控制，适合产业化生产。三步法能够在小样片上制备出高效率的电池器件，但对控制的精确要求和工艺的复杂程度使其难以推广到大规模生产线。

CIGS薄膜电池是一种多层薄膜结构组件，主要包括基底、Mo背电极层、CIGS吸收层、Cds过渡层和AZO或ZnO导电层，部分还包括MgF₂减反射层。CIGS吸收层是整个CIGS薄膜的核心层，但CIGS层的质量好坏与各层结构均有关系，尤其是Mo背电极层和导电层，更是影响着整个CIGS太阳能电池的效率。

现有的CIGS太阳能电池常用的制备工艺是复合式制备工艺，除CIGS层的研究始终未停止之外，其余各层一般均采用常规的制备工艺进行制备，研究较少，目前较为成熟的制备工艺是磁控溅射、MOCVD等。但由于CIGS薄膜太阳能电池的研发的深入，内部结构的不断升级和优化，基材种类、尺寸的不断革新，现有的制备工艺已经不能满足太阳能电池的制备需求，因此急需开发一种低耗能、高效率的制备CIGS的磁控溅射法。

发明内容

针对现有技术存在的上述问题，本发明的目的是基于现有的磁控溅射法，获得一种用于制备CIGS薄膜的磁控溅射法。

为实现上述发明目的，本发明采用的用于制备CIGS薄膜的磁控溅射法的技术方案如下：

本发明中的磁控溅射法包括在基材上依次磁控溅射Mo层、高温蒸镀CIGS层，以及化学气相沉积法制备AZO层，本发明中的磁控溅射法为连续的，在基材上依次磁控溅射Mo层、高温蒸镀CIGS层，并化学气相沉积法制备AZO层，其中化学气相沉积法的反应温度为400～600℃，反应1～3h，反应气压0.1～1Pa，并以氧气为保护气体，以锌源为前驱物，加入铝源掺杂剂，制备AZO层。

优选的，基材为玻璃或PI薄膜。

优选的，化学气相沉积法的升温方式为阶梯升温。

更优选的，阶梯升温的升温速率为15℃/min。

优选的，磁控溅射化学气相沉积的保护气为氧气，氧气由氧源提供。

优选的，锌源与铝源的配制比例为20～25:1。

优选的，Mo层的磁控溅射温度为80～120℃，溅射时间40～80min，溅射功率为50～70W。

优选的，CIGS层的真空蒸镀环境温度为至少600℃，环境气压为10^-5Pa，蒸发后自然冷却至150℃左右。