一種低溫制備高效柔性銅銦鎵硒薄膜太陽電池的方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及高效銅銦鎵砸薄膜太陽電池制備技術領域，特別是涉及一種低溫制備高效柔性銅銦鎵砸薄膜太陽電池的方法。
【背景技術】
[0002]21世紀人類面臨的最大課題是不僅有能源問題，還有環(huán)境問題，利用太陽能來解決全球性的能源和環(huán)境問題越來越受到人們的重視，各種太陽電池應運而生。在能源日益短缺與過度使用礦石燃料而造成全球暖化的危機中，太陽能光伏發(fā)電已成為各國優(yōu)先考慮發(fā)展的潔凈能源。銅銦鎵砸(銅銦鎵砸)化合物太陽電池因轉換效率高、弱光發(fā)電性能好、穩(wěn)定性好、無衰減等優(yōu)點而成為最有希望的光伏器件之一。
[0003]柔性襯底銅銦鎵砸柔性薄膜太陽電池由于具有質(zhì)量比功率高、可折疊、便于攜帶等諸多優(yōu)點，現(xiàn)以成為國內(nèi)外科研工作者持續(xù)關注的熱點之一。銅銦鎵砸薄膜太陽電池的制備方法也日趨成熟，其中最為被廣泛采用的就是共蒸發(fā)法制備銅銦鎵砸薄膜吸收層，輔之以其它上下電極制備工藝，完成銅銦鎵砸薄膜太陽電池的制備。關于共蒸發(fā)法制備銅銦鎵砸薄膜太陽電池的專利有很多，如申請?zhí)枮?01210495682.9的專利申請材料就較為詳細的描述了一種基于共蒸發(fā)法制備銅銦鎵砸薄膜太陽電池的方法；申請?zhí)枮?01210535592.8的專利申請材料中所描述的銅銦鎵砸薄膜太陽電池制備方法要求的制備銅銦鎵砸薄膜的襯底溫度在550-650°C ;申請?zhí)枮?01310162449.3的專利申請材料所要求的銅銦鎵砸薄膜太陽電池制備工藝中襯底溫度也超過450°C。
[0004]需要特別注意的是，上述專利中，制備銅銦鎵砸薄膜吸收層工藝，所需的襯底溫度都在450°C左右，較高的襯底溫度會對柔性襯底材料(聚酰亞胺、鈦箔等)造成損傷，使襯底襯底失效變性，從而影響太陽電池的性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術問題是:提供一種低溫制備高效柔性銅銦鎵砸薄膜太陽電池的方法，該方法的目的是在盡可能小的對柔性襯底材料造成損傷的基礎上，制備得到高質(zhì)量的銅銦鎵砸吸收層薄膜，從而制備得到高效銅銦鎵砸柔性薄膜太陽電池。。
[0006]本發(fā)明為解決公知技術中存在的技術問題所采取的技術方案是:
[0007]一種低溫制備高效柔性銅銦鎵砸薄膜太陽電池的方法，包括如下步驟:包括如下步驟:
[0008]步驟一、在柔性襯底上制作背電極；具體為:
[0009]通過直流磁控濺射沉積系統(tǒng)在柔性襯底上沉積厚度范圍為500nm至700nm的Mo作為背電極，其中:Mo為雙層結構，接近襯底的一層為高阻Mo層，上述高阻Mo層的厚度范圍為10nm至150nm ;在上述高阻Mo層上再沉積厚度范圍為400nm至550nm的低阻Mo層，作為電池的背電極；
[0010]步驟二、在上述背電極上采用電子束蒸發(fā)的方法制備銻薄膜；具體為:
[0011]利用電子束蒸發(fā)設備，米用0.1kw的電子束蒸發(fā)功率，50分鐘的時間，在制備好的Mo背電極上蒸發(fā)一層12nm厚的鋪薄膜；
[0012]步驟三、在上述銻薄膜上采用共蒸發(fā)方法制備銅銦鎵砸吸收層；具體為:
[0013]采用共蒸發(fā)三步法在背電極上制作銅銦鎵砸吸收層，其中，上述三步法中的第一步襯底溫度在250°C _300°C范圍，第二步和第三步襯底溫度在350°C _380°C范圍內(nèi)；
[0014]步驟四、在上述銅銦鎵砸吸收層上制備銅銦鎵砸薄膜太陽電池；具體為:
[0015]在銅銦鎵砸薄膜上面自下至上依次制作緩沖層CdS層；1-ZnO層；透明窗口層；減反射層和柵線電極。
[0016]進一步:所述柔性襯底為聚酰亞胺襯底、鈦箔襯底、不銹鋼襯底中的一種。
[0017]進一步:所述高阻Mo層的厚度為lOOnm，所述低阻Mo層厚度為400nm。
[0018]進一步:所述高阻Mo層的厚度為150nm，所述低阻Mo層厚度為400nm。
[0019]進一步:所述高阻Mo層的厚度為lOOnm，所述低阻Mo層厚度為550nm。
[0020]進一步:所述高阻Mo層的厚度為150nm，所述低阻Mo層厚度為550nm。
[0021]進一步:所述第一步襯底溫度為250°C，所述第二步和第三步襯底溫度為350°C。
[0022]進一步:所述第一步襯底溫度為250°C，所述第二步和第三步襯底溫度為380°C。
[0023]進一步:所述第一步襯底溫度為300°C，所述第二步和第三步襯底溫度為380°C。
[0024]進一步:所述第一步襯底溫度為300°C，所述第二步和第三步襯底溫度為350°C。
[0025]本發(fā)明具有的優(yōu)點和積極效果是:
[0026]本專利特別提出一種襯底溫度400°C以下制備柔性襯底高效銅銦鎵砸薄膜太陽電池的制備方法，在不損傷襯底材料的同時，制備得到高質(zhì)量的銅銦鎵砸吸收層，從而制備得到柔性高效銅銦鎵砸薄膜太陽電池。本發(fā)明通過在以柔性材料為襯底的雙層Mo背電極上利用電子束蒸發(fā)方法制備12nm厚的銻薄膜(元素符號為Sb)，由于銻原子在銅銦鎵砸膜生長過程中會擴寬晶格，使得銅、銦、鎵和砸四種原子可以在更低的溫度下進行反應，長成具有良好結晶質(zhì)量的晶體材料。在蒸發(fā)好的銻膜基礎上，在380°C的襯底溫度下，采用傳統(tǒng)的共蒸發(fā)法工藝制備1.5-2.5 μπι厚銅銦鎵砸薄膜，輔助以緩沖層、窗口層及上電極的制備，從而制備得到高效銅銦鎵砸柔性薄膜太陽電池。
【具體實施方式】
[0027]為能進一步了解本發(fā)明的
【發(fā)明內(nèi)容】
、特點及功效，茲例舉以下實施例，詳細說明如下:
[0028]一種低溫制備高效柔性銅銦鎵砸薄膜太陽電池的方法，包括如下步驟:包括如下步驟:
[0029]步驟一、在柔性襯底上制作背電極；具體為:
[0030]通過直流磁控濺射沉積系統(tǒng)在柔性襯底上沉積厚度范圍為500nm至700nm的Mo作為背電極，其中:Mo為雙層結構，接近襯底的一層為高阻Mo層，上述高阻Mo層的厚度范圍為10nm至150nm ;在上述高阻Mo (鉬)層上再沉積厚度范圍為400nm至550nm的低阻Mo層，作為電池的背電極；
[0031]步驟二、在上述背電極上采用電子束蒸發(fā)的方法制備銻薄膜；具體為:
[0032]利用電子束蒸發(fā)設備，米用0.1kw的電子束蒸發(fā)功率，50分鐘的時間，在制備好的Mo背電極上蒸發(fā)一層12nm厚的鋪薄膜；
[0033]步驟三、在上述銻薄膜上采用共蒸發(fā)方法制備銅銦鎵砸吸收層；具體為:
[0034]采用共蒸發(fā)三步法在背電極上制作銅銦鎵砸吸收層，其中，上述三步法中的第一步襯底溫度在250°C _300°C范圍，第二步和第三步襯底溫度在350°C _380°C范圍內(nèi)；
[0035]步驟四、在上述銅銦鎵砸吸收層上制備銅銦鎵砸薄膜太陽電池；具體為:
[0036]在銅銦鎵砸薄膜上面自下至上依次制作緩沖層CdS層；i_ZnO層；透明窗口層；減反射層和柵線電極。
[0037]在上述優(yōu)選實施例中:所述柔性襯底為聚酰亞胺襯底、鈦箔襯底、不銹鋼襯底中的一種。各種襯底的具體實施例如下:
[0038]實施例一、
[0039]步驟101.在聚酰亞胺襯底上制作背電極
[0040]通過直流磁控濺射沉積系統(tǒng)在聚酰亞胺襯底上沉積厚度范圍為500nm-700nm的Mo作為背電極，Mo為雙層結構，接近襯底的為高阻Mo層，厚度范圍為100nm-150nm，在高阻Mo層上再沉積400nm-550nm的低阻Mo層，作為電池的背電極；在本優(yōu)選實施例中，Mo的厚度取500nm或700nm，高阻Mo層的厚度取10nm或150nm，低阻Mo層的厚度取400nm或550nm ；
[0041]步驟2.在背電極上采用電子束蒸發(fā)的方法制備銻薄膜
[0042]利用電子束蒸發(fā)設備，米用0.1kw的電子束蒸發(fā)功率，50分鐘的時間在制備好的Mo背電極上蒸發(fā)