本发明属于太阳电池技术领域，特别是涉及一种铜铟镓硒薄膜太阳电池缓冲层的制备方法。
背景技术：
如今，铜铟镓硒薄膜太阳电池因其生产成本低廉、对环境污染小、弱光性能好等显著特点，具有较好的发展前景。现有的铜铟镓硒薄膜太阳电池的典型结构为如下的多层膜结构：衬底/底电极/吸收层/缓冲层/窗口层/上电极。
铜铟镓硒薄膜太阳电池多采用CdS薄膜作为电池缓冲层，一方面可以改善能带结构，另一方面可以在缓冲层制备过程中保护吸收层。但由于CdS毒性强，对环境污染严重，同时CdS禁带宽度较小，限制了铜铟镓硒太阳能电池效率进一步提升。并且CdS薄膜的制备方法多采用湿法制备，不利于与其他层干法制备相匹配。因此，Zn(O,S)作为替代CdS薄膜的理想材料而被广泛关注。
Zn(O,S)薄膜的优点在于环境污染较小，禁带宽度较大且可通过调节氧和硫的原子比来调节禁带宽度，可有效提高电池效率。Zn(O,S)薄膜多采用化学水浴法或磁控溅射法制备。化学水浴法为湿法制备，不利于与铜铟镓硒电池其他各层干法制备相匹配；磁控溅射法难以精确控制膜层生长并且可能对吸收层产生破坏。因此，如何实现精准制备Zn(O,S)薄膜作为铜铟镓硒薄膜太阳电池缓冲层成为该技术领域亟待解决的问题。
技术实现要素：
本发明为解决现有技术存在的问题，提供了一种采用原子层沉积方法制备铜铟镓硒太阳电池缓冲层的方法，采用如下技术方案：
以二乙基锌、H2S、H2O分别作为Zn、S、O的前躯体源，采用原子层沉积方法在加热的衬底上交替沉积ZnO薄膜和ZnS薄膜多次，制备得到Zn(O,S)缓冲层。
本发明中，所述沉积ZnO薄膜是指向原子层沉积设备的反应腔室导入二乙基锌后，用高纯氮气吹扫反应腔室，再导入水蒸气，沉积得到单层ZnO，再用高纯氮气吹扫反应腔室。
其中，所述二乙基锌、高纯氮气和水蒸气、高纯氮气在反应腔室内的暴露时间依次为0.1～1s、3～10s和0.1～1s、3～10s。
本发明中，所述沉积ZnS薄膜是指向原子层沉积设备的反应腔导入二乙基锌后，用高纯氮气吹扫反应腔室，再导入H2S，沉积得到单层ZnS，再用高纯氮气吹扫反应腔室。
其中，所述二乙基锌、高纯氮气和H2S、高纯氮气在反应腔室内的暴露时间依次为0.1～1s、3～10s和0.1～1s、3～10s。
进一步的，本发明所述交替沉积ZnO薄膜和ZnS薄膜多次是指交替沉积ZnO薄膜和ZnS薄膜各100～500次。
进一步的，本发明所述反应腔室内的压强为0.3～0.6Pa。
进一步的，本发明所述衬底的加热温度为100～150℃。
进一步的，本发明所述二乙基锌、高纯氮气、H2S和水蒸气的气体流量为100～300sccm。
根据本发明所述方法制备得到一种厚度在30～80nm的铜铟镓硒太阳电池Zn(O,S)薄膜缓冲层。
本发明具有的优点和积极效果：
(1)本发明采用原子层沉积技术制备Zn(O,S)薄膜的铜铟镓硒薄膜太阳电池缓冲层，可以与其他各层干法制备工艺相匹配，成膜致密均匀，有利于内应力的释放，制备过程中对吸收层无破坏影响。
(2)本发明采用原子层沉积技术制备Zn(O,S)薄膜的铜铟镓硒薄膜太阳电池缓冲层，通过调节ZnS和ZnO的生长顺序及生长厚度，可以实现不同组分的Zn(O,S)薄膜的铜铟镓硒薄膜太阳电池缓冲层，工艺简单易行，节约生产成本及空间。
附图说明
图1是本发明铜铟镓硒薄膜太阳电池结构示意图。
图中：
1、上电极 2、窗口层 3、缓冲层
4、吸收层 5、底电极 6、衬底
具体实施方式
为能进一步说明本发明提供的一种铜铟镓硒薄膜太阳电池缓冲层的制备方法，结合附图对具体技术方案详述如下：如附图1所示，铜铟镓硒薄膜太阳电池，包括衬底6、底电极5、吸收层4、缓冲层3、窗口层2和上电极1，其衬底6的材料可以为玻璃，不锈钢箔，钛箔，聚酰亚胺等，在原子层沉积设备的反应腔室内放入镀有的Mo底电极5和CIGS吸收层4的衬底6后，将反应腔室内抽真空至0.3～0.6Pa，加热衬底至100～150℃，以二乙基锌、H2S、H2O分别作为Zn、S、O的前躯体源，采用原子层沉积方法在加热的衬底上交替沉积ZnO薄膜和ZnS薄膜各100～500次。一次ZnO薄膜沉积是指向原子层沉积设备的反应腔室利用高纯氮气作为载送气体导入二乙基锌0.1～1s后，用高纯氮气吹扫反应腔室3～10s，再导入水蒸气0.1～1s，沉积得到单层ZnO，再用高纯氮气吹扫反应腔室3～10s。一次ZnS薄膜沉积是指向原子层沉积设备的反应腔室导入二乙基锌0.1～1s后，用高纯氮气吹扫反应腔室3～10s，再导入H2S0.1～1s，沉积得到单层ZnS，再用高纯氮气吹扫反应腔室3～10s。二乙基锌、高纯氮气、H2S和水蒸气的气体流量为100～300sccm。
最终，根据本发明的方法制备得到一种厚度在30～80nm的铜铟镓硒太阳电池Zn(O,S)薄膜缓冲层3。
以下结合具体的实施例对本发明技术方案作进一步的说明，但本发明技术方案不局限于以下所列举的具体实施例，还包括各具体实施例间的任意组合。
【实施例1】
采用玻璃作为铜铟镓硒薄膜太阳电池衬底6，在原子层沉积设备的反应腔室内放入镀有的Mo底电极5和CIGS吸收层4的衬底6后，将反应腔室内抽真空至0.5Pa，加热衬底至130℃，以二乙基锌、H2S、H2O分别作为Zn、S、O的前躯体源，采用原子层沉积方法在加热的衬底上交替沉积ZnO薄膜和ZnS薄膜各300次。一次ZnO薄膜沉积是指向原子层沉积设备的反应腔室利用高纯氮气作为载送气体导入二乙基锌0.7s后，用高纯氮气吹扫反应腔室3s，再导入水蒸气0.3s，沉积得到单层ZnO，再用高纯氮气吹扫反应腔室3s。一次ZnS薄膜沉积是指向原子层沉积设备的反应腔室导入二乙基锌0.7s后，用高纯氮气吹扫反应腔室3s，再导入H2S 0.5s，沉积得到单层ZnS，再用高纯氮气吹扫反应腔室3s。二乙基锌、高纯氮气、H2S和水蒸气的气体流量为200sccm。最终，制备得到40nm厚度的Zn(O,S)薄膜作为铜铟镓硒太阳电池缓冲层3。
【实施例2】
采用玻璃作为铜铟镓硒薄膜太阳电池衬底6，在原子层沉积设备的反应腔室内放入镀有的Mo底电极5和CIGS吸收层4的衬底6后，将反应腔室内抽真空至0.3Pa，加热衬底至150℃，以二乙基锌、H2S、H2O分别作为Zn、S、O的前躯体源，采用原子层沉积方法在加热的衬底上交替沉积ZnO薄膜和ZnS薄膜各500次。一次ZnO薄膜沉积是指向原子层沉积设备的反应腔室利用高纯氮气作为载送气体导入二乙基锌1s后，用高纯氮气吹扫反应腔室10s，再导入水蒸气0.7s，沉积得到单层ZnO，再用高纯氮气吹扫反应腔室10s。一次ZnS薄膜沉积是指向原子层沉积设备的反应腔室导入二乙基锌1s后，用高纯氮气吹扫反应腔室10s，再导入H2S 0.6s，沉积得到单层ZnS，再用高纯氮气吹扫反应腔室10s。二乙基锌、高纯氮气、H2S和水蒸气的气体流量为300sccm。最终，制备得到80nm厚度的Zn(O,S)薄膜作为铜铟镓硒太阳电池缓冲层3。
【实施例3】
采用玻璃作为铜铟镓硒薄膜太阳电池衬底6，在原子层沉积设备的反应腔室内放入镀有的Mo底电极5和CIGS吸收层4的衬底6后，将反应腔室内抽真空至0.4Pa，加热衬底至120℃，以二乙基锌、H2S、H2O分别作为Zn、S、O的前躯体源，采用原子层沉积方法在加热的衬底上交替沉积ZnO薄膜和ZnS薄膜各400次。一次ZnO薄膜沉积是指向原子层沉积设备的反应腔室利用高纯氮气作为载送气体导入二乙基锌0.5s后，用高纯氮气吹扫反应腔室6s，再导入水蒸气1s，沉积得到单层ZnO，再用高纯氮气吹扫反应腔室6s。一次ZnS薄膜沉积是指向原子层沉积设备的反应腔室导入二乙基锌0.5s后，用高纯氮气吹扫反应腔室6s，再导入H2S 1s，沉积得到单层ZnS，再用高纯氮气吹扫反应腔室6s。二乙基锌、高纯氮气、H2S和水蒸气的气体流量为250sccm。最终，制备得到60nm厚度的Zn(O,S)薄膜作为铜铟镓硒太阳电池缓冲层3。
【实施例4】
采用玻璃作为铜铟镓硒薄膜太阳电池衬底6，在原子层沉积设备的反应腔室内放入镀有的Mo底电极5和CIGS吸收层4的衬底6后，将反应腔室内抽真空至0.6Pa，加热衬底至100℃，以二乙基锌、H2S、H2O分别作为Zn、S、O的前躯体源，采用原子层沉积方法在加热的衬底上交替沉积ZnO薄膜和ZnS薄膜各100次。一次ZnO薄膜沉积是指向原子层沉积设备的反应腔室利用高纯氮气作为载送气体导入二乙基锌0.1s后，用高纯氮气吹扫反应腔室5s，再导入水蒸气0.1s，沉积得到单层ZnO，再用高纯氮气吹扫反应腔室5s。一次ZnS薄膜沉积是指向原子层沉积设备的反应腔室导入二乙基锌0.1s后，用高纯氮气吹扫反应腔室5s，再导入H2S 0.1s，沉积得到单层ZnS，再用高纯氮气吹扫反应腔室5s。二乙基锌、高纯氮气、H2S和水蒸气的气体流量为100sccm。最终，制备得到30nm厚度的Zn(O,S)薄膜作为铜铟镓硒太阳电池缓冲层3。