[发明专利]氧化锌靶溅射制备铜锌锡硫薄膜太阳电池的方法

摘要

本发明公开了一种制备铜锌锡硫薄膜电池的方法，具体包括以下步骤：将钠钙玻璃衬底用丙酮、酒精、去离子水超声清洗，用重铬酸钾溶液浸泡，最后用去离子水超声清洗，用氮气吹干备用。将钠钙玻璃衬底放入磁控溅射系统中沉积1μm的钼背电极；以SLG/Mo/ZnO/Sn/Cu的顺序进行射频溅射，沉积600~800nm的铜锌锡氧预制层。将预制层在氮气下低温热处理，随后高温硫化得到铜锌锡硫薄膜吸收层，并制备成完整的电池结构。本发明的优点在于：（1）铜锌锡预制层在硫化后很难生成平坦吸收层，铜锌锡氧预制层硫化后表面平整并且没有针孔。（2）引入氧原子避免了硫化过程中体积突然膨胀，使薄膜脱落。(3)氧化锌在底部能起到阻挡层的作用，抑制硫化过程中生成硫化钼。

主权项

氧化锌靶溅射制备铜锌锡硫薄膜太阳电池的方法，其特征在于，包括以下步骤：第一步衬底清洗：将钠钙玻璃依次用去污粉、丙酮、酒精、去离子水超声清洗、重铬酸钾溶液浸泡24h，用去离子水超声清洗浸泡过重铬酸钾溶液的钠钙玻璃，用I号液和II号液处理衬底，再用去离子水清洗，并用氮气吹干备用；第二步将清洗好的钠钙玻璃放入磁控溅射系统里，在室温不同压强下，在钠钙玻璃上沉积1μm的双层钼背电极薄膜；第三步铜锌锡氧预制层的制备：利用磁控溅射系统，按照SLG/ Mo/ ZnO/ Sn/ Cu的顺序进行射频溅射，沉积600~800nm的铜锌锡氧薄膜预制层；第四步铜锌锡硫薄膜吸收层的制备：将第三步所制备的铜锌锡氧薄膜预制层在氮气或氩气保护下260℃热处理30 min，随后将热处理过的预置层与硫粉一起放入石墨舟，最后将石墨舟放入硫化炉中，以20‑30℃/min 升温速率加热硫化炉，从室温升到 560 ‑ 580℃，维持 8‑15 min,自然冷却至室温后得到铜锌锡硫薄膜吸收层，硫化过程中氧原子很容易被硫原子替代，所以硫化后得到的是铜锌锡硫吸收层，含有少量氧原子，第五步铜锌锡硫薄膜太阳电池的制备：将第四步所制备的铜锌锡硫薄膜吸收层用盐酸、溴‑甲醇溶液进行刻蚀，以便除去吸收层表面ZnS和Cu₂SnS₃等二次相，把处理后的吸收层用化学水浴沉积CdS薄膜，然后再将水浴后的薄膜放入磁控溅射系统中射频沉积ZnO和ITO薄膜，接着用蒸发制备Ni/Al电极，最后将整个器件在快速退火炉中退火。