材料的能隙差来调节，能隙差为 0. 1 - 0. 5eV。所述量子阱结构的势垒宽度通过高能隙层和低能隙层的厚度为调节，所述高 能隙层的厚度为1-lOnm，所述低能隙层的厚度为10 -lOOnm。所述CIGS吸收层包括由5 - 20 个周期所形成的量子阱结构。所述具有量子阱结构的CIGS吸收层厚度为1-4ym。
[0043] 如图5所示，所述具有量子阱结构的铜铜嫁砸薄膜太阳能电池的制造方法包括：
[0044] (1)对玻璃基板或金属，高分子基板进行清洗；
[0045](2)在基板上制备金属Mo电极；
[0046] 采用采用磁控瓣射方法制备金属Mo电极；磁控瓣射压力为3 - 10毫毛，沉积速率 为2-5nm/秒。Mo电极厚度为0. 5-1微米。
[0047] (3)金属Mo层，在550°C-650°C下砸化形成MoSe的过度层，即背接触层。
[0048] (4)采用机械和激光技术划刻金属Mo锻膜层，电极分割形成子电池的电极
[0049] (5)对划刻后的玻璃基板再次进行清洗；
[0050] (6)其铜铜嫁砸量子阱结构在玻璃基板温度为550-650°C时，采用真空热蒸发法， 磁控瓣射和CVD方法来制备铜铜嫁砸薄膜量子阱结构。
[0051] 每层铜铜嫁砸的形成过程有=种方式：
[0化2] 1.采用化，In,GaS组元金属真空热蒸发法和磁控瓣射法形成化：In:Ga的中间 合金，然后用肥Se(或Se)进行砸化形成Cu(In,Ga)Se2。
[0化3] 2.采用化和In,Ga分别真空热蒸发法和磁控瓣射法并与HsSe(或Se)砸化相结 合形成CUgSe和（In,Ga)2Se3混合层，再在HgSe(或Se)砸化条件下形成Cu(In,Ga)Se2。[0化4] 3.采用四组元金属化+In+Ga+Se真空热蒸发法和磁控瓣射法直接形成化（In,Ga) S?2〇
[0化5] 本工艺采用第=种方法制备铜铜嫁砸量子阱结构，工艺为共蒸方法制备：
[0化6]在反应室的真空度为0. 01-0. 03毛的压力，然后通入氮气，达到10-20毛的压力 和200°C时，开始锻缓冲层薄膜，大约20-50纳米，然后基板温度升到为550-650°C，化， In, Ga，Se的石墨舟蒸发源温度为Cu ;1200-1700°C，In ;900-1200°C，Ga;800-1000°C和 Se ;300-500°C来制备铜铜嫁砸量子阱结构。蒸发源的铜铜嫁砸原料依据CUy(Ini_,Ga,) Se2(1-1. 65eV) /CUy (Irii-xGax) Se2(1-1. 65eV) (l>x>0，l>y>0，）通过改变X.y的大小， 晶粒尺寸大小和钢的慘杂来调节铜铜嫁砸材料的能隙匹配。
[0057] 为了调整晶粒尺寸大小从0. 5ym到5ym来调节铜铜嫁砸材料的能隙匹配，通过 调整基板温度从500到650°C，和调整化，In,Ga，Se的石墨舟蒸发源温度和沉积速率来控 制铜铜嫁砸晶粒尺寸大小达到铜铜嫁砸能隙的调整。每锻完一层膜，用干燥的氮气去除任 何松散附着的氧化物或铜铜嫁砸微粒。铜铜嫁砸量子阱结构的薄膜厚度为1-4ym。
[005引为通过钢的慘杂来调节铜铜嫁砸材料的电阻性能和能隙匹配，采用共蒸方法 来进行钢的慘杂。通常采用的钢源为NaF(共蒸温度800-1000°C)，化2Se(共蒸温度 700-1000°C)和NaaS(共蒸温度1000-1200°C)，慘杂浓度为0. 05到0. 2%原子浓度。
[0化9] (7)在铜铜嫁砸量子阱结构层上，用化学溶液法制备CdS薄膜；
[0060] 簡的原料采用0. 02-0. 05克分子浓度醋酸簡（CdAc2)，0. 5-2克分子浓度的醋酸锭 轉。)，10-20克分子浓度的氨水（畑4〇巧和0. 05 - 0. 1克分子浓度的硫脈攸(N册)。作 为硫源。化学溶液反应法沉积温度为80-95°C，CdS薄膜沉积厚度为60 - 200纳米。锻模完 成后，基板然后从浴中取出，放入温暖的去离子水，并用超声处理（约2分钟）W除去松散 附着的CdS微粒，然后用干燥的N,吹干。
[0061] 做制备TCO即ITO和化0薄膜，厚度200 - 400纳米。
[0062] (9)采用激光工艺和机械刻蚀工艺将TCO电极分割形成单个的子电池；
[0063] (10)对电池边缘进行激光划线处理；
[0064] (11)对电池进行电路连接及封装。
【主权项】
1. 一种具有量子阱结构的铜铟镓硒薄膜太阳能电池，包括由CIGS吸收层和CdS缓冲 层所形成的pn结，其特征是，所述铜铟镓硒薄膜太阳能电池的pn结中的CIGS吸收层包括 由多个周期所形成的量子阱结构，其中一个周期包括晶体结构相同而能隙不同的上下两 层，上层为高能隙层，下层为低能隙层；所述高能隙层为能隙在1-1. 65eV之间的掺杂或者 非掺杂的Cuy (IrvxGax)SeJl，所述低能隙层为能隙在1-1. 65eV之间的掺杂或者非掺杂的 Cuy(IrvxGax)Sejl，其中O彡X彡1，0彡y彡1，通过改变X和y的数值调整CIGS吸收层 的能隙大小。
2. 根据权利要求1所述具有量子阱结构的铜铟镓硒薄膜太阳能电池，其特征是，所述 高能隙层和低能隙层均为Na摻杂的Cuy(IrvxGax)SeJl，Na的原子掺杂浓度在0. 05% -2% 之间，且所述高能隙层和低能隙层Na的原子掺杂浓度不同。
3. 根据权利要求1或2所述具有量子阱结构的铜铟镓硒薄膜太阳能电池，其特征是， 所述量子阱结构的势皇高度通过组成量子阱结构材料的能隙差来调节，能隙差为〇. 1- 0. 5eV〇
4. 根据权利要求1或2所述具有量子阱结构的铜铟镓硒薄膜太阳能电池，其特征是，所 述量子阱结构的势皇宽度通过高能隙层和低能隙层的厚度为调节，所述高能隙层的厚度为 l-10nm，所述低能隙层的厚度为10 -IOOnm0
5. 根据权利要求1所述具有量子阱结构的铜铟镓硒薄膜太阳能电池，其特征是，所述 CIGS吸收层包括由5 - 20个周期所形成的量子阱结构。
6. 根据权利要求1或2所述具有量子阱结构的铜铟镓硒薄膜太阳能电池，其特征是，所 述具有量子阱结构的CIGS吸收层厚度为1-4ym。
7. 权利要求1-6之一所述具有量子阱结构的铜铟镓硒薄膜太阳能电池的制备方法，其 特征是，所述具有量子阱结构的CIGS吸收层采用共蒸方法制备，具体工艺控制参数包括： 将基板装载在沉积室后，在380°C_420°C的温度下，在0)、0)2或H2的气氛下，预处理15-20 分钟；冷却到150°C-200°C时，反应室的真空度抽到0. 01-0. 03乇的压力，然后通入氦气， 达到10-20乇的压力和200°C时，开始镀缓冲层薄膜，然后基板温度升到为600°C-650°C， 控制Cu、In、Ga、Se的石墨舟蒸发源温度分别为Cu:1200-1700°C，In:900-1200°C，Ga: 800-1000°C和Se:300-500°C来制备铜铟镓硒量子阱结构，每镀完一层膜，用干燥的氮气去 除松散附着的氧化物或或铜铟镓硒微粒。
8. 根据权利要求7所述具有量子阱结构的铜铟镓硒薄膜太阳能电池的制备方法，其特 征是，所述具有量子阱结构的CIGS吸收层采用共蒸方法来进行钠的摻杂，具体工艺控制参 数包括：采用的钠源为NaF、Na2Se和Na2S，控制NaF共蒸温度800-1000°C，控制Na2Se共蒸 温度700-10001：，控制似25共蒸温度1000-12001：，控制似摻杂浓度为0.05%到0.2%原 子浓度。
【专利摘要】本发明公开了一种具有量子阱结构的铜铟镓硒薄膜太阳能电池及其制造方法，该电池包括由CIGS吸收层和CdS缓冲层所形成的pn结，所述铜铟镓硒薄膜太阳能电池的pn结构中的CIGS吸收层包括由多个周期所形成的量子阱结构。这种量子阱能够分离和捕捉游离电子，在太阳光的激发下，形成较大电流而提高薄膜太阳能电池的效率。该量子阱结构避免了晶粒的异常长大和孔洞和裂缝的形成，制备了致密的、晶粒尺寸大小均匀、能隙匹配的高质量的薄膜，同时，量子阱结构有利于对太阳光的充分吸收。因而，进一步提高了铜铟镓硒薄膜太阳能电池的效率。
【IPC分类】H01L31-18, H01L31-0352, H01L31-0749
【公开号】CN104821344
【申请号】CN201510076531
【发明人】李廷凯, 李晴风, 钟真
【申请人】湖南共创光伏科技有限公司
【公开日】2015年8月5日
【申请日】2015年2月13日