[发明专利]一种硫化亚锗多晶薄膜和含有该薄膜的太阳能电池

权利要求书

1.一种硫化亚锗多晶薄膜，其特征在于，所述硫化亚锗多晶薄膜，其XRD衍射图谱在以下2θ出现特征峰：32.3°±0.3°、33.3°±0.3°、34.2°±0.3°；

所述硫化亚锗多晶薄膜的制备方法包括以下步骤：

（1）磁控溅射制备双层钼基底及其表面高温硒化处理；

（2）设定基于快速退火炉的三步法程序；所述快速退火炉设定的沉积程序分为快速升温、晶种层预沉积、通氮气保温与开泵抽真空、快速升温沉积、维持温度和再次通氮气保温进行原位退火；

（3）将硫化亚锗原料和基底置于快速退火炉的沉积腔体中，利用真空泵，使沉积腔体气压维持在一定范围；

（4）运行沉积程序，制备得到硫化亚锗多晶薄膜。

2.根据权利要求1所述的硫化亚锗多晶薄膜，其特征在于，其拟合禁带宽度为1.73±0.3eV。

3.根据权利要求1所述的硫化亚锗多晶薄膜，其特征在于，其表面X射线光电能谱图具有30.7eV±1eV和162.3eV±1eV的特征峰，硫化亚锗多晶薄膜的厚度为400~800nm。

4.根据权利要求1所述的硫化亚锗多晶薄膜，其特征在，步骤（1）中，所述磁控溅射制备双层钼基底及其表面高温硒化处理按照以下次序的步骤进行：空白衬底的表面清洁、磁控溅射双层钼基底和高温硒化。

5.根据权利要求4所述的硫化亚锗多晶薄膜，其特征在，所述磁控溅射制备双层钼基底为两步法：先用高气压低功率溅射800-1200 s；再用低气压高功率溅射 1800-2500 s；所述高气压是5-10 mTorr，所述低功率是20-50 W，所述低气压是1-3mTorr，所述高功率是100-150 W。

6.根据权利要求4所述的硫化亚锗多晶薄膜，其特征在，所述高温硒化是将双层钼基底和硒粉在氮气压力1000-5000 Pa下，在20 min-1h 升温至 600-800 °C，保温 20 min-1h，随后自然降温。

7.根据权利要求1所述的硫化亚锗多晶薄膜，其特征在，所述快速升温的速率为20~30℃/s，所述晶种层预沉积温度为370~410 ℃，所述晶种层预沉积时间为1-2min；所述通氮气保温与开泵抽真空为前一步结束后向沉积腔体内快速充入气压在500~600 Torr的N_2，保温时间为5-7min，后打开真空泵，经过2-3min，抽真空度至15 mTorr以下；所述快速升温沉积的速率为10~30℃/s，所述快速升温至450~500 ℃；所述维持温度的时间为10~20s；所述通氮气保温进行原位退火为前一步结束后向沉积腔体内充入气压在500~600 Torr的N₂，退火温度为450~500℃，退火时间为5~10min；结束程序是指温度降低至200℃以下时，打开快速退火炉炉盖，使其继续降温，当热电偶显示温度为100℃以下时，放气，取出样品。

8.根据权利要求7所述的硫化亚锗多晶薄膜，其特征在，所述通氮气保温进行原位退火，退火温度为480℃。

9.一种太阳能电池，所述太阳能电池包括依次层叠的基底层、p型层、n型层、窗口层和电极层，其中，所述p型层为权利要求1-8任一项的硫化亚锗多晶薄膜构成。