本发明涉及一种薄膜太阳能电池的技术领域，特别涉及一种CdTe/CIGS梯度吸收层薄膜太阳能电池及其制备方法。
背景技术：
太阳能电池通过吸收能量大于吸收层禁带宽度的光子产生光生载流子而形成电能，但光子高于禁带宽度的部分能量则以声子发射的方式损失掉。采用梯度禁带宽度吸收层拓宽吸收层的太阳光谱利用范围是提升太阳电池转换效率的重要途径。
铜铟镓硒(CIGS)和碲化镉(CdTe)薄膜太阳能电池具有转换效率高、长期稳定性好、抗辐射能力强等优点，是太阳电池领域的两个主要发展方向，技术成熟度相对较高。目前CdTe薄膜太阳能电池实验室最高转换效率达到21.5％，工业化生产的CdTe电池组件转换效率达到16.5％，CIGS太阳能电池实验室最高转换效率达到21.7％，工业化生产的CdTe电池组件转换效率达到15％。CdTe禁带宽度为1.46eV，CIGS禁带宽度随Ga含量变化而变化，在1.02eV至1.62eV范围可调，目前应用最为广泛的CuIn0.3Ga0.7Se2吸收层禁带宽度为1.15eV左右。有研究团队通过改变Ga含量调整其禁带宽度，制备禁带宽度连续变化的吸收层，以此提高吸收层对太阳光谱的吸收范围，但CIGS制备需要高温，在制备过程中In和Ga互扩散严重，设计的成分难以实现。因此通过Ga含量变化制备梯度带宽CIGS吸收层来提高吸收层对太阳光谱的吸收范围，进而提高太阳能电池的电池转换效率仅在理论设计上存在，没有实际价值，目前太阳能薄膜电池转换效率仍然难以进一步提高。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明目的在于提供一种太阳能转换效率高的CdTe/CIGS梯度吸收层薄膜太阳能电池及其制备方法。
本发明提供了一种CdTe/CIGS梯度吸收层薄膜太阳能电池，自下而上依次包括衬底、导电层、本征氧化锌绝缘层、n型CdS缓冲层、梯度禁带宽度吸收层、和上电极；所述梯度禁带宽度吸收层自下而上包括p型CdTe吸收层和p型CIGS吸收层。
优选的，所述p型CdTe吸收层的厚度为0.8～1.0μm。
优选的，所述CIGS吸收层的厚度为1.0～1.5μm；所述CIGS吸收层中Ga的掺杂量为0～10％。
优选的，所述导电层为掺氟氧化锡导电层、氧化铟锡导电层和锡酸镉导电层中的一种。
优选的，所述导电层的厚度为600～800nm。
优选的，所述本征氧化锌绝缘层的厚度为30～60nm。
优选的，所述n型CdS缓冲层的厚度为50～100nm。
优选的，所述上电极为Mo薄膜电极；所述上电极的的厚度为1.0μm。
本发明提供了一种上述方案所述薄膜太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：
在衬底材料上依次制备透明导电层、本征氧化锌绝缘层、n型CdS缓冲层、p型CdTe吸收层、p型CIGS吸收层和上电极。
优选的，包括以下步骤：
(1)采用磁控溅射法在衬底材料表面溅射导电层；
(2)采用磁控溅射法在所述导电层表面溅射氧化锌薄膜，形成本征氧化锌绝缘层；
(3)在所述本征氧化锌绝缘层表面化学沉积n型CdS，形成n型CdS缓冲层：
(4)采用CdTe粉末蒸发法在所述n型CdS缓冲层表面沉积p型CdTe，形成p型CdTe吸收层；
(5)采用三步共蒸发法在所述p型CdTe吸收层表面沉积p型CIGS，形成p型CIGS吸收层；
(6)采用磁控溅射法在所述p型CIGS吸收层表面溅射Mo背电极。
本发明提供了一种CdTe/CIGS梯度吸收层薄膜太阳能电池，自下而上依次包括衬底、导电层、本征氧化锌绝缘层、n型CdS缓冲层、梯度禁带宽度吸收层、和上电极；所述梯度禁带宽度吸收层自下而上包括p型CdTe吸收层和p型CIGS吸收层。本发明提供的梯度吸收层薄膜太阳能电池的吸收层包括窄带隙的CIGS吸收层和宽带隙的CdTe吸收层，其中CIGS吸收层的带宽为1.05ev(当Ga掺杂量为0时)，CdTe吸收层的带宽为1.46ev，二者形成梯度禁带宽度吸收层，利用CdTe/CIGS梯度禁带宽度吸收层拓宽吸收层的太阳光谱利用范围，进一步提高了太阳电池转换效率。试验结果表明，本发明提供的薄膜太阳能电池的转换效率可以达到16.8％。
附图说明
图1为本发明实施例提供的CdTe/CIGS梯度禁带宽度吸收层薄膜太阳电池结构示意图；
图1中1-衬底；2-导电层；3-本征氧化锌绝缘层；4-n型CdS缓冲层；5-p型CdTe吸收层；6-p型CIGS吸收层；7-上电极。
具体实施方式
本发明提供了一种CdTe/CIGS梯度吸收层薄膜太阳能电池，自下而上依次包括衬底、导电层、本征氧化锌绝缘层、n型CdS缓冲层、梯度禁带宽度吸收层、和上电极；所述梯度禁带宽度吸收层自下而上包括p型CdTe吸收层和p型CIGS吸收层。
本发明提供的CdTe/CIGS梯度吸收层薄膜太阳能电池包括衬底。本发明对衬底材料没有特殊要求，使用本领域中的常规衬底材料即可，优选为玻璃衬底，本发明采用下衬底的方式制备薄膜太阳能电池。
本发明提供的CdTe/CIGS梯度吸收层薄膜太阳能电池包括设置在所述衬底表面的导电层。在本发明中，所述导电层的厚度优选为600～800nm，更优选为700～750nm；所述导电层优选所述导电层优选为透明导电层，更优选为掺氟氧化锡导电层、氧化铟锡导电层和锡酸镉导电层中的一种。
本发明提供的CdTe/CIGS梯度吸收层薄膜太阳能电池包括设置在所述导电层表面的本征氧化锌绝缘层。在本发明中，所述本征氧化锌绝缘层的厚度优选为30～60nm，更优选为40～50nm。
本发明提供的CdTe/CIGS梯度吸收层薄膜太阳能电池包括设置在所述本征氧化锌绝缘层表面的n型CdS缓冲层。在本发明中，所述n型CdS缓冲层的厚度优选为50～100nm，更优选为60～80nm。
本发明提供的CdTe/CIGS梯度吸收层薄膜太阳能电池包括设置在所述n型CdS缓冲层表面的梯度禁带宽度吸收层；所述梯度禁带宽度吸收层自下而上包括p型CdTe吸收层和p型CIGS吸收层。在本发明中，所述p型CdTe吸收层的厚度优选为0.8～1.0μm，更优选为0.9μm。
在本发明中，p型CIGS吸收层设置在p型CdTe吸收层上表面；所述CIGS吸收层的厚度优选为1.0～1.5μm，更优选为1.2～1.3μm，所述CIGS吸收层中Ga的掺杂量优选为0～10％，更优选为2～5％。本发明利用低Ga掺杂量甚至无Ga掺加的的CIGS吸收层与CdTe吸收层共同组成梯度禁带宽度的吸收层，减小了二者的结合界面上的互扩散。
本发明提供的CdTe/CIGS梯度吸收层薄膜太阳能电池包括设置在所述CIGS吸收层上的上电极。在本发明中，所述上电极优选为Mo薄膜电极；所述上电极的厚度优选为1.0μm。
本发明采用下衬底的方式制备薄膜太阳能电池，其中宽禁带的CdTe吸收层位于窄禁带的CIGS吸收层下层，在应用过程中太阳光从宽带隙的CdTe端照射。
本发明提供了一种上述方案所述薄膜太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：在衬底材料上依次制备导电层、本征氧化锌绝缘层、n型CdS缓冲层、p型CdTe吸收层、p型CIGS吸收层和上电极。
本发明在衬底材料上制备导电层，优选通过磁控溅射法在所述衬底材料上溅射导电层。在本发明中，所述磁控溅射的气氛优选为氩气和氧气的混合气体；所述混合气体中氩氧流量比优选为80～90：10～20，更优选为85～88:12～15；所述溅射的气压优选为1.0Pa～3.0Pa，更优选为1.5～2.5Pa；所述溅射的功率优选为60W～100W，更优选为80～90W，所述磁控溅射的靶基距优选为80mm～100mm，更优选为90～95mm；所述磁控溅射的时间优选为20～40min，更优选为25～35min；本发明通过控制溅射时间来控制导电层的厚度，导电层厚度随着溅射时间的延长而增加。在本发明中，所述磁控溅射使用的靶材与上述导电层的材料一致，在此不再赘述；所述衬底的材料与上述方案一致，在此不再赘述。
形成导电层后，本发明在所述导电层上表面制备本征氧化锌绝缘层，本发明优选通过磁控溅射法在所述透明导电层上溅射氧化锌，形成本征氧化锌绝缘层。在本发明中，所述磁控溅射氧化锌优选采用射频磁控溅射，所述磁控溅射用的靶材为纯度99.99％的ZnO陶瓷靶，所述ZnO陶瓷靶的尺寸优选为2～5英寸，更优选为3英寸；所述溅射阴极磁场优选为平衡场；所述背底真空度优选为4.0×10-3～6.0×10-3Pa，更优选为5.0×10-3Pa。在本发明中，所述溅射气氛优选为氩气和氧气的混合气体；所述混合气体中氩气和氧气的体积比优选为40～60：1，更优选为45～55:1。在本发明中，所述溅射气压优选为3Pa～5Pa，更优选为4Pa；所述溅射功率优选为40W～80W，更优选为50～60W；所述磁控溅射的靶基距优选为130mm～160mm，更优选为140～150mm；所述磁控溅射的时间优选为20～40min，更优选为25～35min；本发明通过控制磁控溅射时间来控制本征氧化锌绝缘层的厚度，本征氧化锌绝缘层厚度随着溅射时间的延长而增加。
在本发明中，本征氧化锌绝缘层的沉积过程要求磁控溅射阴极产生的高能氩离子对透明导电膜表面轰击较弱，以免破坏导电层，本发明利用射频电源和平衡磁场将大量高能氩离子束缚在靶表面，降低对衬底表面的轰击，从而得到高质量的本征氧化锌绝缘层，且得到的本征氧化锌绝缘层和导电层的界面结合良好。
得到本征氧化锌绝缘层后，本发明在所述本征氧化锌绝缘层上表面沉积n型CdS，形成n型CdS缓冲层。在本发明中，沉积n型CdS缓冲层可以使用磁控溅射法或化学水浴法进行制备，本发明优选使用化学水浴法制备n型CdS缓冲层。
在本发明中，所述化学水浴法制备n型CdS缓冲层优选包括以下步骤：
分别配制醋酸镉和醋酸铵的混合溶液、硫脲溶液和氨水；
将醋酸镉和醋酸铵的混合溶液、硫脲溶液、氨水和水混合，得到沉积用溶液；
将第一基底放入所述沉积用溶液中进行沉积，在所述本征氧化锌绝缘层表面形成n型CdS缓冲层；所述第一基底为沉积有本征氧化锌绝缘层的太阳能电池半成品。
本发明分别配制醋酸镉和醋酸铵的混合溶液、硫脲溶液和氨水。在本发明中，所述醋酸镉和醋酸铵的混合溶液中醋酸镉的浓度优为0.004～0.006mol/L，更优选为0.005mol/L；所述醋酸镉和醋酸铵的混合溶液中醋酸铵的浓度优选为0.04～0.06mol/L，更优选为0.05mol/L；所述硫脲溶液的浓度优选为0.2～0.4mol/L，更优选为0.3mol/L；所述氨水的浓度优选为3～5mol/L，更优选为4mol/L。
得到醋酸镉和醋酸铵的混合溶液、硫脲溶液和氨水后，本发明将醋酸镉和醋酸铵的混合溶液、硫脲溶液、氨水和水混合，得到沉积用溶液。在本发明中，所述醋酸镉和醋酸铵的混合溶液、硫脲溶液、氨水和水的体积比优选为3～5:2～4:4～6:85～90，更优选为4:3:5:88。在本发明中，所述醋酸镉和醋酸铵的混合溶液、硫脲溶液、氨水和水优选通过以下步骤混合：
将醋酸镉和醋酸铵的混合溶液、硫脲和第一部分水混合后进行加热，加热至70～85℃后，向其中中滴加氨水，氨水滴加完毕后，再加入剩余的水。在本发明中，所述氨水的滴加速度优选为1～5滴/秒，更优选为3～4滴/秒；所述第一部分水和水的总体积之比优选为1:1.1～1.3。
在本发明的部分具体实施例中，可以将4ml醋酸镉/醋酸铵混合溶液，3ml硫脲溶液混合，加纯净水至80ml，放入预热的水浴槽中，待溶液温度达到70℃～85℃，滴加5ml氨水溶液，氨水滴加完毕后，加纯净水至反应溶液体积为100ml。
得到沉积用溶液后，本发明将第一基底放入所述沉积用溶液中进行沉积，得到n型GdS缓冲层。在本发明中，所述沉积的时间优选为10～15min，更优选为12～13min；所述沉积的温度优选为70℃～85℃，更优选为75～80℃。在本发明的具体实施例中，可以将第一基底直接放入沉积用溶液中进行沉积。
所述沉积完成后，本发明将第一基底取出，用纯净水进行冲洗、干燥即可。在本发明中，所述干燥优选为氮气吹干。
n型GdS缓冲层制备完成后，本发明在n型GdS缓冲层上表面制备CdTe吸收层。在本发明中，CdTe吸收层可以应用近空间升华、热蒸发和磁控溅射等方法制备，本发明优选使用CdTe粉末蒸发法在n型CdS缓冲层上沉积p型CdTe吸收层。
在本发明中，所述CdTe粉末蒸发法在n型CdS缓冲层上沉积p型CdTe吸收层优选包括以下步骤：
(1)将上一步得到的沉积有n型CdS缓冲层的太阳能电池半成品作为第二基底，在真空条件下加热太阳能电池半成品至200～350℃，加热CdTe源至500～600℃，在基底上进行CdTe前驱膜沉积；
(2)CdTe前驱膜沉积完成后，将第二基底的温度升高到350℃～400℃，进行CdCl2氯化处理，得到CdTe吸收层。
在本发明中，所述CdTe源为CdTe粉末；所述CdTe粉末的粒径优选为1～5mm，更优选为3～4mm；所述真空条件的真空度优选为4.0×10-5Pa～6.0×10-5Pa，更优选为5×10-5Pa；所述步骤(1)中第二基底的加热温度优选为250～300℃，所述CdTe源的加热温度优选为550～580℃；所述CdTe前驱膜沉积的时间优选为15～30min，更优选为20～25min；在本发明中，CdTe源加热至设定温度后，本发明优选平衡5～10min后再进行沉积。
在本发明中，所述CdCl2源的加热温度为450～500℃，本发明优选在CdTe沉积过程中，对CdCl2源进行缓慢加热，所述加热的速率优选为1～10℃/min，更优选为3～5℃/min，所述步骤(2)中第二基底的升温速率优选为10～20℃/min，更优选为15～18℃/min；所述CdCl2沉积的时间优选为5～10min，更优选为6～8min。
本发明通过沉积CdCl2对得到的CdTe前驱膜进行退火处理，增大所得CdTe薄膜的晶粒大小，提高CdTe吸收层的与n型GdS缓冲层的界面结合度。
得到CdTe吸收层后，本发明在CdTe吸收层上制备p型CIGS吸收层。在本发明中，p型CIGS吸收层可以通过金属后硒化法和共蒸发方法制备，本发明优选使用三步共蒸发法制备p型CIGS吸收层。
在本发明中，所述三步共蒸发法制备p型CIGS吸收层优选包括以下步骤：
(1)将沉积有CdTe吸收层太阳能电池半成品作为第三基底，在真空条件下分别加热第三基底、铟源、镓源和硒源温度至400℃～550℃、800℃～850℃、900℃～950℃和270℃～300℃，首先在第三基底上进行铟、硒沉积，得到In2Se3前驱膜，镓源保温；
(2)In2Se3前驱膜沉积完成后，停止铟沉积，在In2Se3前驱膜上沉积铜和硒，形成铜硒合金相；
(3)形成铜硒合金相后，停止铜沉积，进行铟、镓和硒的共同沉积，得到p型CIGS吸收层。
在本发明中，所述步骤(1)中铟、硒的沉积时间优选为15～25min，更优选为10～20min；所述真空条件的真空度优选为4.0×10-5Pa～6.0×10-5Pa，更优选为5×10-5Pa；将各蒸发源加热到温后，本发明优选保温5～10min再进行沉积。
本发明优选在铟、硒的沉积过程中，加热铜源，将铜源加热，以便In2Se3前驱膜沉积完成后，立即进行铜的沉积。在本发明中，所述5～15℃/min，更优选为8～12℃/min；所述铜源的加热温度优选为1230℃～1300℃，更优选为1250℃～1280℃；所述铜源加热到温后，本发明优选平衡5～10min后再进行铜沉积。
在本发明中，随着铜源沉积时间的延长，在生长薄膜表面铜过量，形成铜硒合金相，铜硒合金相熔点为230℃左右，在衬底温度条件下吸热液化，样品表面温度急剧下降，本发明在沉积过程中对样品表面温度进行监测，样品表面温度下降1min时停止铜源沉积。
形成铜硒合金相后，停止铜沉积，进行铟、镓和硒的共同沉积，得到p型CIGS吸收层。在本发明中，随着铟、镓、硒的沉积，样品表面低熔点铜硒相被持续消耗，样品表面温度逐渐上升，待表面温度的上升速率小于0.5℃/min，且保持1min时，停止铟、镓和硒的沉积。
得到p型CIGS吸收层后，本发明在p型CIGS吸收层上制备上电极。本发明优选使用磁控溅射法制备上电极。
在本发明中，所述磁控溅射使用的靶材材料与上述方案一致，在此不再赘述；所述靶材的纯度优选为为99.99％以上；所述磁控溅射的阴极磁场优选为平衡场；所述磁控溅射的背底真空度优选为4.0×10-3Pa～6.0×10-3Pa，更优选为5.0×10-3Pa；所述溅射气氛优选为氩气，所述氩气的纯度优选为99.99～99.9999％；所述磁控溅射的气压优选为0.1Pa～0.5Pa，更优选为0.2～0.4Pa；所述磁控溅射功率优选为200W～300W，更优选为220～270W；所述磁控溅射的靶基距优选为100mm～120mm，更优选为110～115mm；所述磁控溅射的时间优选为20～40min，更优选为25～35min；本发明通过控制磁控溅射时间来控制上电极的厚度，上电极的厚度随着溅射时间的延长而增加。
本发明利用一步法磁控溅射制备上电极，简化了制备工艺，降低了工艺成本。
在本发明中，所述导电层、本征氧化锌绝缘层、n型CdS缓冲层、p型CdTe吸收层、p型CIGS吸收层和上电极的厚度与上述方案一致，在此不再赘述。
下面结合实施例对本发明提供的CdTe/CIGS梯度吸收层薄膜太阳能电池及其制备方法进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
步骤一：磁控溅射制备透明导电层：选用衬底为玻璃衬底，靶材为3英寸锡酸镉陶瓷靶，背底真空抽至1.5×10-3Pa，溅射气氛为氩气和氧气的混合气体，氩氧流量比为90：10，溅射气压为1.0Pa，溅射功率60W，靶基距80mm；溅射时间为20min，控制锡酸镉层厚度为600nm；沉积态锡酸镉在氮气或氩气气氛下，450℃～550℃退火10min～15min。
步骤二：本征氧化锌绝缘层制备
靶材为纯度99.99％的3英寸ZnO陶瓷靶，溅射阴极磁场为平衡场，背底真空抽至5.0×10-3Pa，溅射气氛为氩气：氧气＝200：4的混合气氛，溅射气压为3Pa，溅射功率40W，靶基距130mm，得到ZnO绝缘层厚度为30nm；
步骤三：化学水浴法沉积n型CdS缓冲层。
配置醋酸镉和醋酸铵摩尔浓度分别为0.005mol/L和0.05mol/L的混合溶液，配置摩尔浓度为0.3mol/L的硫脲溶液，以及摩尔浓度为4mol/L的氨水溶液，上述溶液配置后储存备用；
取4ml醋酸镉/醋酸铵混合溶液，3ml硫脲溶液，加纯净水至溶液为80ml，放入预热的水浴槽中，待溶液温度达到70℃，加入5ml氨水溶液，在溶液配制过程中溶液持续搅拌，在用纯净水调节反应溶液体积至100ml，随后放入CIGS样品，沉积10min，取出CIGS样品，用纯净水反复冲洗，随后干燥氮气吹干；控制n型CdS缓冲层的厚度为50nm；
步骤四：碲化镉粉末原料热蒸发法制备p型CdTe吸收层。
背底真空抽至5.0×10-5Pa，加热衬底温度和CdTe源温度分别至200℃和500℃，待CdTe源温度到温并平衡5min，打开源挡板和样品挡板，沉积15min；
在CdTe沉积过程中，CdCl2源缓慢加热，在CdTe前驱膜沉积剩余5min时，CdCl2源加热到500℃，CdTe前驱膜沉积完成后，快速将衬底温度升高到350℃，打开CdCl2源挡板，同时关闭CdTe源挡板和电源，5min～10min后，关闭CdCl2源挡板和样品挡板，并关闭电源；控制p型CdTe吸收层的厚度为1.0μm；
步骤五：采用共蒸发法沉积p型CIGS吸收层。
背底真空抽至5.0×10-5Pa，分别加热沉底温度、铟源、镓源和硒源温度至4550℃、850℃、950℃和300℃，待各蒸发源到温并平衡10min，打开铟源挡板、硒源挡板和样品挡板，开始沉积In2Se3前驱膜15min；
在第一步In2Se3前驱膜沉积剩余10min时，铜源加热到1230℃，In2Se3前驱膜沉积完成后，铜源温度平衡10min，打开铜源挡板，同时关闭铟源和镓源挡板，在铜源沉积过程中，铟源和镓源保温，样品表面温度下降1min时关闭铜源挡板；
在关闭铜源挡板的同时打开铟源和镓源挡板，样品表面温度逐渐上升，至明显变化且保持1min时，同时关闭铜源、铟源、镓源、硒源和样品台的挡板，并关闭电源；控制p型CIGS吸收层的厚度为1.0微米；
步骤六：磁控溅射制备上电极
选择Mo薄膜电极为上电极，靶材为纯度99.99％的3英寸锻造细晶Mo靶，溅射阴极磁场为平衡场，背底真空抽至5.0×10-3Pa，溅射气氛为高纯氩气，溅射气压为0.1Pa，溅射功率200W，靶基距100mm，得到的Mo背电极厚度为1.0μm。
对得到的梯度吸收层薄膜电池的电池转换率进行检测，可得电池转换率为15.5％。
实施例2
步骤一：磁控溅射制备透明导电层：选用衬底为玻璃衬底，靶材为3英寸掺氟氧化锡陶瓷靶，背底真空抽至2.0×10-3Pa，溅射气氛为氩气和氧气的混合气体，氩氧流量比为80：20，溅射气压为3.0Pa，溅射功率100W，靶基距100mm；溅射时间为40min，控制掺氟氧化锡层厚度为800nm；沉积态掺氟氧化锡在氮气或氩气气氛下，550℃退火15min。
步骤二：本征氧化锌绝缘层制备
靶材为纯度99.99％的3英寸ZnO陶瓷靶，溅射阴极磁场为平衡场，背底真空抽至5.0×10-3Pa，溅射气氛为氩气：氧气＝200：4的混合气氛，溅射气压为5Pa，溅射功率4W，靶基距130mm，控制ZnO绝缘层厚度为60nm；
步骤三：化学水浴法沉积n型CdS缓冲层。
配置醋酸镉和醋酸铵摩尔浓度分别为0.004mol/L和0.06mol/L的混合溶液，配置摩尔浓度为0.2mol/L的硫脲溶液，以及摩尔浓度为5mol/L的氨水溶液，上述溶液配置后储存备用；
取4ml醋酸镉/醋酸铵混合溶液，3ml硫脲溶液，加纯净水至溶液为80ml，放入预热的水浴槽中，待溶液温度达到75℃，加入5ml氨水溶液，在溶液配制过程中溶液持续搅拌，在用纯净水调节反应溶液体积至100ml，随后放入CIGS样品，沉积15min，取出CIGS样品，用纯净水反复冲洗，随后干燥氮气吹干；控制n型CdS缓冲层的厚度为100nm；
步骤四：碲化镉粉末原料热蒸发法制备p型CdTe吸收层。
背底真空抽至5.0×10-5Pa，加热衬底温度和CdTe源温度分别至350℃和600℃，待CdTe源温度到温并平衡5min，打开源挡板和样品挡板，沉积20min；
在CdTe沉积过程中，CdCl2源缓慢加热，在CdTe前驱膜沉积剩余5min时，CdCl2源加热到450℃，CdTe前驱膜沉积完成后，快速将衬底温度升高到400℃，打开CdCl2源挡板，同时关闭CdTe源挡板和电源，10min后，关闭CdCl2源挡板和样品挡板，并关闭电源；控制p型CdTe吸收层的厚度为0.8μm；
步骤五：采用共蒸发法沉积p型CIGS吸收层。
背底真空抽至5.0×10-5Pa，分别加热沉底温度、铟源、镓源和硒源温度至400℃、800℃、900℃和270℃，待各蒸发源到温并平衡10min，打开铟源挡板、硒源挡板和样品挡板，开始沉积In2Se3前驱膜25min；
在第一步In2Se3前驱膜沉积剩余10min时，铜源加热到1300℃，In2Se3前驱膜沉积完成后，铜源温度平衡10min，打开铜源挡板，同时关闭铟源和镓源挡板，在铜源沉积过程中，铟源和镓源保温，样品表面温度下降1min时关闭铜源挡板；
在关闭铜源挡板的同时打开铟源和镓源挡板，样品表面温度逐渐上升，至明显变化且保持1min时，同时关闭铜源、铟源、镓源、硒源和样品台的挡板，并关闭电源；控制p型CIGS吸收层的厚度为1.5微米；
步骤六：磁控溅射制备上电极
选择Mo薄膜电极为上电极，靶材为纯度99.99％的3英寸锻造细晶Mo靶，溅射阴极磁场为平衡场，背底真空抽至5.0×10-3Pa，溅射气氛为高纯氩气，溅射气压为0.5Pa，溅射功率220W，靶基距120mm，控制Mo背电极厚度为1.0μm。
对得到的梯度吸收层薄膜电池的电池转换率进行检测，可得电池转换率为16.2％。
实施例3
步骤一：磁控溅射制备透明导电层：选用衬底为玻璃衬底，靶材为3英寸氟化铟锡陶瓷靶，背底真空抽至2.0×10-3Pa，溅射气氛为氩气和氧气的混合气体，氩氧流量比为85：15，溅射气压为2.0Pa，溅射功率80W，靶基距90mm；溅射时间为25min，控制氟化铟锡层厚度为700nm；沉积态氟化铟锡在氮气或氩气气氛下，550℃退火15min。
步骤二：本征氧化锌绝缘层制备
靶材为纯度99.99％的3英寸ZnO陶瓷靶，溅射阴极磁场为平衡场，背底真空抽至5.0×10-3Pa，溅射气氛为氩气：氧气＝220：4的混合气氛，溅射气压为4Pa，溅射功率60W，靶基距150mm，控制ZnO绝缘层厚度为50nm；
步骤三：化学水浴法沉积n型CdS缓冲层。
配置醋酸镉和醋酸铵摩尔浓度分别为0.004mol/L和0.06mol/L的混合溶液，配置摩尔浓度为0.4mol/L的硫脲溶液，以及摩尔浓度为4mol/L的氨水溶液，上述溶液配置后储存备用；
取4ml醋酸镉/醋酸铵混合溶液，3ml硫脲溶液，加纯净水至溶液为80ml，放入预热的水浴槽中，待溶液温度达到85℃，加入5ml氨水溶液，在溶液配制过程中溶液持续搅拌，在用纯净水调节反应溶液体积至100ml，随后放入CIGS样品，沉积12min，取出CIGS样品，用纯净水反复冲洗，随后干燥氮气吹干；控制n型CdS缓冲层的厚度为70nm；
步骤四：碲化镉粉末原料热蒸发法制备p型CdTe吸收层。
背底真空抽至5.0×10-5Pa，加热衬底温度和CdTe源温度分别至300℃和550℃，待CdTe源温度到温并平衡5min，打开源挡板和样品挡板，沉积30min；
在CdTe沉积过程中，CdCl2源缓慢加热，在CdTe前驱膜沉积剩余5min时，CdCl2源加热到500℃，CdTe前驱膜沉积完成后，快速将衬底温度升高到360℃，打开CdCl2源挡板，同时关闭CdTe源挡板和电源，8min后，关闭CdCl2源挡板和样品挡板，并关闭电源；控制p型CdTe吸收层的厚度为0.9μm；
步骤五：采用共蒸发法沉积p型CIGS吸收层。
背底真空抽至5.0×10-5Pa，分别加热沉底温度、铟源、镓源和硒源温度至450℃、820℃、930℃和280℃，待各蒸发源到温并平衡10min，打开铟源挡板、硒源挡板和样品挡板，开始沉积In2Se3前驱膜20min；
在第一步In2Se3前驱膜沉积剩余10min时，铜源加热到1250℃，In2Se3前驱膜沉积完成后，铜源温度平衡10min，打开铜源挡板，同时关闭铟源和镓源挡板，在铜源沉积过程中，铟源和镓源保温，样品表面温度下降1min时关闭铜源挡板；
在关闭铜源挡板的同时打开铟源和镓源挡板，样品表面温度逐渐上升，至明显变化且保持1min时，同时关闭铜源、铟源、镓源、硒源和样品台的挡板，并关闭电源；控制p型CIGS吸收层的厚度为1.3μm；
步骤六：磁控溅射制备上电极
选择Mo薄膜电极为上电极，靶材为纯度99.99％的3英寸锻造细晶Mo靶，溅射阴极磁场为平衡场，背底真空抽至5.0×10-3Pa，溅射气氛为高纯氩气，溅射气压为0.3Pa，溅射功率220W，靶基距110mm，控制Mo背电极厚度为1.0μm。
对得到的梯度吸收层薄膜电池的电池转换率进行检测，可得电池转换率为16.8％。
由以上实施例可知，本发明提供的CdTe/CIGS梯度吸收层薄膜太阳能电池电池转换效率高，有效拓宽了吸收层的太阳光谱利用范围。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。