一种铜铟镓硒太阳电池器件及缓冲层的快速制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及薄膜太阳电池技术领域，特别是在W铜钢嫁砸为吸收层的薄膜太阳电 池领域中硫化領薄膜作为关键一层作为缓冲层可W调节带隙梯度和作为n型半导体材料。
【背景技术】
[0002] 硫化領（Cd巧是一种极具研究潜力且利用形式广阔的半导体材料，其制备方便， 性价比高并且适合大规模的生产。另外硫化領还拥有多种利用形式。它可被制成如原子团 簇、纳米颗粒等零维材料，可W用来制备多种量子器件巧被制备成如纳米线、纳米棒、纳米 花、纳米带、纳米空也球等一维纳米材料，可应用于纳米线激光器、逻辑口计算电路、纳米线 传感器、P-N节二极管和变极器等；还可被制备成如超晶格、多层膜和超薄膜等的二维纳米 材料，主要用来作为光电导器件、窗口材料等。此外，硫化領还可应用于储存器、光化学催 化、电极材料、高分辨显示器、图像传感器、光敏传感器及利用热红外透明性作为颜料惨杂 的特殊吸波涂料等。硫化領半导体材料在能源、催化、电子、医疗、国防、工业控制、机器人技 术及生物技术等领域有广阔的应用前景。
[0003] 无论在铜钢嫁砸（CIG巧还是蹄化領（CdTe)电池，硫化領都是非常关键的一层。在 蹄化領电池中硫化領作为n型半导体材料，在CIGS薄膜太阳电池中硫化領作为缓冲层介于 铜钢嫁砸和氧化锋狂nO)之间的关键层，一方面作为n型半导体材料，另一方面可W调节铜 钢嫁砸和氧化锋带隙梯度。为了制备透明的和高电阻率的硫化領薄膜，研制出很多种方法 制备获得。如化学气相沉积（CVD)，电锻，射频磁控姗射，化学水浴法。
[0004] 目前水浴法制备硫化領被认为是最具前景的。其反应包含两个部分；1.孤立离子 之间发生化学反应。2.反应生成的分子团聚集过程。
[0005] 在铜钢嫁砸太阳电池和铜锋砸硫太阳电池中硫化領薄膜都是非常关键的一层。而 制备无针孔的硫化領薄膜一般使用化学水浴（CBD)法，所制备的薄膜与铜钢嫁砸晶格失配 较小。在用化学水浴法制备硫化領薄膜有使用缓冲剂的高氨的方法，也有不使用缓冲剂的 高氨的方法。在制备大面积CdS薄膜过程中为了要保证均匀性一般采用磁力揽拌，而磁力 揽拌将会影响薄膜吸附空位，甚至揽拌过快时薄膜很难生长。而揽拌过慢时就会导致生长 的薄膜不均匀。
【发明内容】
[0006] 有鉴于此，为克服现有技术的不足，本发明提供了一种基于铜钢嫁砸衬底上用不 使用磁力揽拌方法制备CdS缓冲层方案，首先用去离子水清洗铜钢嫁砸衬底表面然后在其 表面沉积一层硫化領薄膜，最后可W在上面制备氧化锋和本征氧化锋，最后制备媒铅电极 得到电池组件。此种用化学水浴法制备的硫化領薄膜结晶质量好，缺陷少并且致密无针孔， 透过率高。
[0007] 本发明的技术方案：
[0008] -种基于铜钢嫁砸衬底的薄膜太阳电池薄膜吸收层的制备步骤如下；首先要制备 在玻璃衬底上制备Mo电极然后制备CIGS薄膜
[0009] 钢背接触层的制备
[0010] 在直流磁控姗射沉积系统的沉积室中，W纯度为99. 99 %的Mo为祀材，采用 射频磁控姗射制备系统在衬底表面分别沉积一层高阻和低阻的钢薄膜。①本底真空： 3. 0-3. 2X1〇-中3,工作气压为0. 5-lPa，衬底温度为室温25-30°C，射频功率为500-600W，Ar 气流量为35-40sccm，基祀行走速度为4mm/s，沉积时间（基祀的往复次数）为2次。②工 作气压为0.IPa，衬底温度为室温25°C，射频功率为1500W，Ar气流量为15sccm，基祀行走 速度为4mm/s，沉积时间（基祀的往复次数）为6次。
[0011]CIGS薄膜的制备
[001引1)本底真空为4.4X10-中a,衬底温度为400。共蒸发In、Ga、Se预置层约为 5min，其中In蒸发源温度为850-90(TC，Ga蒸发源温度为880-92(TC，Se蒸发源温度为 450-500°C，蒸发时间为 15-20min。
[0013] 2)衬底温度为500-55(TC，共蒸发化、Se，其中化蒸发源温度为1140-116(TC，Se 蒸发源温度为240-28(TC，蒸发时间为20-30min;
[0014] 3)衬底温度保持第二步中的温度不变，共蒸发In、Ga、Se，其中In蒸发源温度为 850-90(TC，Ga蒸发源温度为880-92(TC，Se蒸发源温度为240-28(TC，蒸发时间为2-4min， 得到稍微贫化的铜钢嫁砸P型黄铜矿结构，控制化/ (In+Ga)比例在0. 88-0. 92。
[0015] 4)将衬底冷却，当蒸发Se的同时将衬底冷却到第一步时的衬底温度时，关闭Se蒸 发源，再将衬底冷却到室温。
[0016] 使用化学水浴法高氨条件下硫化領缓冲层的制备步骤如下：
[0017] (1)配液，使用醋酸領为領盐，醋酸馈为缓冲剂，硫脈为硫源，配成溶液： (C册C00)2Cd为了配成0. 05M取药品量为26. 652g，CH3COONH4为了配成0. 15M取药品 23. 124g，SC(畑2)2为配成0. 5M取药品23. 124g，加入化的去离子水揽拌均匀。将化的 (C册C00)2Cd溶液标志成1号液，将CH3COONH4和SC(NH2)2的混合型化溶液标志成2号液。 [001引 似取试剂调节试剂比例；1号液每次用30-35mL，取含畑3质量比重为25% -28% 的氨水使用玻璃滴管取用5-7滴，放入一个化的烧杯中，加入去离子水稀释成1.化揽拌 5min然后放入化烧杯中。
[0019] (3)样品放置：将CIGS样品衬底裁制成10cmX10cm的大小，用银齿架夹住放入配 有1号溶剂的烧杯当中，样品垂直放立（如附图1所示）。
[0020] 反应沉积生长；将装有样品和溶剂的离烧杯放入水浴锅中，水浴锅要提前升温到 70-8(TC。反应初期阶段溶液透明。当温度达到60-7(TC左右的时候加入2号液，2号液每次 用35mL。5min后溶液将会变成澄黄，并且看不见衬底。然后温度恒定在设定温度70-8(TC 计时30min后沉积薄膜。
[0021] (4)样品取出和清洗：变浑浊后计时到20-30min后取出样品，并且用去离子水冲 洗，然而由于所制备的硫化領是包含同质反应和异质反应竞争反应所制备的薄膜，由于表 面有少量沉淀会影响薄膜质量，所W应当放入化烧杯中加入1.化去离子水使用超声波清 洗，超声波频率为20-2甜Z，超声波清洗20-25min后取出样品，使用氮气吹干。
[0022] 本征氧化锋薄膜的制备步骤如下：
[0023] 在直流磁控姗射沉积系统的沉积室中，W纯度为99. 99%的i-ZnO为祀材，采用射 频磁控姗射制备系统在衬底表面沉积一层本征氧化锋薄膜。
[0024] 所述在衬底表面沉积一层氧化锋铅薄膜的工艺参数为；本底真空；3.0Xl(T4Pa， 衬底温度为室温25-5(TC，射频功率为800-1000W，Ar气流量为10-20sccm，〇2气流量为2-6sccm，基祀行走速度为2-6mm/s，沉积时间（基祀的往复次数）为6-10次。
[00巧]氧化锋铅薄膜的制备步骤如下：
[0026] 在直流磁控姗射沉积系统的沉积室中，W纯度为99. 99 %的化0 ;A1为祀材，采用 直流磁控姗射工艺在衬底表面沉积一层化0 ;A1薄膜。
[0027] 所述在衬底表面沉积一层氧化锋铅薄膜的工艺参数为：本底真空： 3. 0-4. 4X1〇-中3,衬底温度为30-5(TC，直流功率为1000-1200W，Ar气流量为10-18sccm，基 祀行走速度为4-6mm/s，沉积时间（基祀的往复次数）为12-15次。
[002引铅上电极的制备步骤如下：
[0029] 1)本底真空；3. 0-4. 4X1〇-中3,给予加热丝20