[发明专利]铜铟镓硒太阳能电池吸收层的制备方法

说明书

本发明公开了一种铜铟镓硒太阳能电池吸收层的制备方法，其包括向腔室中同时通入硒化氢气体和惰性气体，在第一功率下和第一时间段内通过磁控溅射工艺向室温下的基板溅射铜镓靶材和铟靶材；提高基板的温度至预设温度，在第二时间段内通过磁控溅射工艺向基板溅射铜镓靶材和铟靶材；将第一功率提升至第二功率，在预设温度条件下以及在第三时间段内通过磁控溅射工艺向基板溅射铜镓靶材和铟靶材。本发明提供的铜铟镓硒太阳能电池吸收层的制备方法，通过在H2Se气氛中同时溅射CuGa靶材和In靶材，使CIGS吸收层仅通过一个步骤即可溅射成型，有效简化了加工工艺，提高了生产效率和控制精度。

技术领域

本发明涉及太阳能电池技术领域，尤其涉及一种铜铟镓硒太阳能电池吸收层的制备方法。

背景技术

Cu(In,Ga)Se2(CIGS)为直接带隙半导体，随着Ga元素的掺入，CIGS的带隙宽度可以在1.02eV与1.68eV之间进行调节。CIGS对可见光吸收系数高，是最有希望用于制作高效低成本薄膜太阳能电池的材料。现在的磁控溅射技术制备CIGS电池吸收层均是通过溅射多元靶材(比如单靶溅射，富铜靶和贫铜靶同时或者先后溅射)制备CIGS前驱薄膜，之后对CIGS前驱薄膜进行热处理:在真空或者一定气压的惰性气氛中将单质Se源加热形成Se的饱和蒸汽压，对前驱预制层进行硒化处理，最终制备CIGS吸收层。

但是，现有技术的缺陷是CIGS吸收层制备工艺复杂，需要通过多步溅射后再硒化。由于每一层溅射都需要精确控制调控最优元素含量比以达到CIGS制备要求，因此难以控制各膜层加工质量。

发明内容

本发明的目的是提供一种铜铟镓硒太阳能电池吸收层的制备方法，以解决上述现有技术中的问题，简化工艺，降低生产成本，提高CIGS薄膜制备质量。

本发明提供了一种铜铟镓硒太阳能电池吸收层的制备方法，其中，包括如下步骤：

向腔室中同时通入硒化氢气体和惰性气体，在第一功率下和第一时间段内通过磁控溅射工艺向室温下的基板溅射铜镓靶材和铟靶材；

提高所述基板的温度至预设温度，在第二时间段内通过磁控溅射工艺向所述基板溅射铜镓靶材和铟靶材；

将所述第一功率提升至第二功率，在所述预设温度条件下以及在第三时间段内通过磁控溅射工艺向所述基板溅射铜镓靶材和铟靶材，以形成铜铟镓硒吸收层。

如上所述的铜铟镓硒太阳能电池吸收层的制备方法，其中，优选的是，所述将所述第一功率提升至第二功率，在所述预设温度条件下以及在第三时间段内通过磁控溅射工艺向所述基板溅射铜镓靶材和铟靶材，以形成铜铟镓硒吸收层之后，所述方法还包括：

对所述铜铟镓硒吸收层进行保温退火处理。

如上所述的铜铟镓硒太阳能电池吸收层的制备方法，其中，优选的是，所述向腔室中同时通入硒化氢气体和惰性气体，在第一功率下和第一时间段内通过磁控溅射工艺向室温下的基板溅射铜镓靶材和铟靶材之前，所述方法还包括：

遮挡所述基板的全部位置；

向所述腔室中通入所述惰性气体，在所述第一功率下和第四时间段内通过磁控溅射工艺向遮挡后的所述基板持续溅射铜镓靶材和铟靶材。

如上所述的铜铟镓硒太阳能电池吸收层的制备方法，其中，优选的是，所述向腔室中同时通入硒化氢气体和惰性气体，在第一功率下和第一时间段内通过磁控溅射工艺向室温下的基板溅射铜镓靶材和铟靶材具体包括：

向腔室中同时通入硒化氢气体和惰性气体，在溅射功率为70W的条件下通过磁控溅射工艺向室温下的基板持续溅射铜镓靶材和铟靶材5min。

如上所述的铜铟镓硒太阳能电池吸收层的制备方法，其中，优选的是，所述提高所述基板的温度至预设温度，在第二时间段内通过磁控溅射工艺向所述基板溅射铜镓靶材和铟靶材具体包括：