[发明专利]一种制备CIGS薄膜的前驱层CIG的多步溅射工艺

权利要求书

1.一种用于制备CIGS薄膜的前驱层CIG的的方法，其特征在于：

采用磁控溅射设备在普通基板玻璃上，采用金属靶材Mo溅射背电极Mo层、合金靶材CuGa和InCu溅射CIG前驱层、蒸发涂布Se层，热处理Cu、Ga、In、Se四种元素结晶得到高性能的光电薄膜CIGS，

所述溅射CIG前驱层，是采用合金靶材InCu替换金属In溅射沉积，结合CuGa靶材进行双合金靶材共溅射方法或者交替多层溅射方法制备，从而避免In溅射出现nodlue和打火问题，导致CIG薄膜出现黑点、针孔、溅射不稳定的现象。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：采用金属靶材Mo溅射背电极Mo层包含采用纯金属Mo靶材，通入惰性气体Ar为工艺气体，电源为直流电源，采用磁控溅射装置在玻璃基板上，在沉积背电极层Mo。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：前驱层CIG层的制备工艺包含采用合金靶材CuGa和InCu，通入惰性气体Ar为工艺气体，电源为直流电源，采用磁控溅射装置在镀有Mo背电极的玻璃基板上，在沉积前驱层CIG层，其中沉积工艺为CuGa溅射沉积层与InCu溅射沉积层顺序以及每层薄膜沉积的厚度不同多步骤多层的沉积方式。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于：所述直流电源是直流脉冲电源。

5.如权利要求3所述多步骤多层沉积方式，其特征在于：多步骤多层沉积方式是CuGa薄膜沉积与InCu薄膜沉积为交替的形式，沉积的层数为3-10层，每层薄膜的厚度不同；或者是InCu和CuGa薄膜溅射采用共溅射的方式，溅射为连续溅射共溅射、交替断续溅射、共溅射与交替断续溅射混合使用的方式。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于：蒸发Se层制备工艺包含采用纯金属Se颗粒材料，在真空蒸发装置里面，蒸发源在蒸发腔体的下方位置部分，基板在蒸发源的上面，在真空度为1E-2~1E-1Pa之间，用直流电源加热金属Se颗粒，使其Se蒸发变成Se蒸汽，Se蒸汽从下向上蒸发涂布与制备好前驱层CIG的基板上。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于：金属Se颗粒为粉末状态、球形状态或圆片状态；存在形式为In₂Se₃、InSe、CuSe、Cu₂Se或CuInSe₂中的一种或者几种。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于：将制备好Mo、CIG、Se层的基板，在高温热处理设备进行升温处理并降温，该温度从常温升至550摄氏度；经过升温、持温、降温三个环节，薄膜太阳能电池的吸收层CIGS制备完成。

9.如权利要求2或权利要求3所述的方法，其特征在于：磁控溅射靶材金属靶材Mo、合金靶材CuGa和InCu是平面矩形靶材、旋转圆柱靶材或平面圆形靶材，所用阴极为静态磁场和可移动磁场的。

10.如权利要求3所述的方法，其特征在于：合金靶材CuGa和InCu，其中核心靶材是InCu，In：Cu的比例是90：10~98：2；合金靶材InCu的化合物存在形式是InCu、In2Cu或InCu₂，CuGa靶材的合金物存在形式是CuGa、CuGa₂ 或Cu₂Ga，其中Cu：Ga的比例是30:70—90:10。

11.如权利要求1所述的方法，其特征在于：基板是玻璃、不锈钢或PI材料。

12.如权利要求2所述的方法，其特征在于：

所述Mo层通过磁控溅射沉积得到，沉积时基板的温度为100-200℃。

13.如权利要求3所述的方法，其特征在于：

多步骤沉积前驱层CIG，沉积时基板的温度小于100℃。

14.如权利要求5所述的方法，其特征在于：所述蒸发涂布Se层，沉积时基板的温度小于80℃。