一种铜锌锡硒太阳电池器件及其制备方法_3

文档序号:8545293阅读:来源:国知局
待制备样品置于射频磁控溅射沉积系统的沉积室中,以纯度为99.99 %的1-ZnO为靶材,采用射频磁控溅射工艺在衬底表面沉积本征氧化锌薄膜,工艺参数为:本底真空3.0X 10_4Pa,衬底温度35°C,射频功率800W,Ar气流量lOsccm,O2气流量3sccm,基靶行走速度为4mm/s,沉积时间以基革E的往复次数计为8次;
[0069]2)低阻氧化锌铝薄膜的制备
[0070]将待制备样品置于在直流磁控溅射沉积系统的沉积室中,以纯度为99.99%的ZnO:A1为靶材,采用直流磁控溅射工艺在衬底表面沉积ZnO:A1薄膜,工艺参数为:本底真空3.0 X 10_4Pa,衬底温度25°C,直流功率1000W,Ar气流量15sccm,基靶行走速度6mm/s,沉积时间以基靶的往复次数计为10次。
[0071]所述铝上电极的制备方法,采用共蒸发系统制备,步骤如下:
[0072]I)将待制备样品置于共蒸发系统中,在本底真空3.0X 10_4Pa下,依次给予加热丝20A电流、持续2min,给予加热丝50A电流、持续2min,给予加热丝80A电流、持续2min ;给予加热丝120A电流、持续6min ;
[0073]2)待观察窗玻璃被铝膜完全覆盖之后,停止加热,缓慢降低给予加热丝电流,然后冷却即可。
[0074]通过测试表明,所制备的铜锌锡砸太阳电池器件可以形成良好的PN结,产生光生伏特效应,在太阳光照射下可以产生电能。
[0075]实施例2:
[0076]一种铜锌锡砸太阳电池器件,为基于聚酰亚胺膜-苏打玻璃复合衬底的铜锌锡砸太阳电池,如图1所示,由玻璃、聚酰亚胺、钼背接触层、铜锌锡砸吸收层、硫化镉缓冲层、透明窗口层高阻本征氧化锌薄膜、透明窗口层低阻氧化锌铝薄膜和铝上电极组成并形成叠层结构,其中衬底由苏打玻璃及生长于其表面的聚酰亚胺膜构成,苏打玻璃的厚度为2_,聚酰亚胺膜厚度为30 μπι ;钼背接触层包括高阻层薄膜和低阻层薄膜,其中高阻层薄膜的厚度为100nm,低阻层薄膜的厚度为700nm ;铜锌锡砸吸收层的化学分子式为CuIni_xGaxSe2,式中X为0.28,导电类型为P型,薄膜厚度为1.8 μπι ;硫化镉缓冲层的的导电类型为η型,厚度为50nm ;透明窗口层包括高阻本征氧化锌薄膜和低阻氧化锌铝薄膜,导电类型为η型,本征氧化锌薄膜的厚度为80nm,氧化锌铝薄膜的厚度为0.5 μ m ;铝上电极薄膜的厚度为L 2 μ m0
[0077]所述铜锌锡砸太阳电池器件的制备方法,与实施例1相同。
[0078]所述聚酰亚胺膜-苏打玻璃复合衬底的制备方法,步骤如下:
[0079]I)对苏打玻璃进行表面清洗,清洗方法是:
[0080]首先将1cmXlOcm的苏打玻璃放入重铬酸钾溶液中浸泡2h,重铬酸钾溶液由300克重铬酸钾、3升浓硫酸和300毫升去离子水配置而成,将苏打玻璃取出用去离子水冲洗后置于浓度为99.5w%的丙酮溶液中,放入超声波清洗机中清洗,超声波频率为30kHz,时间为20min,然后将苏打玻璃从丙酮溶液中取出,用去离子水冲洗后置于浓度为99.7w%的酒精中,放入超声波清洗机中清洗超声波频率为30kHz,时间为20min,最后将苏打玻璃从酒精中取出,放入盛有去离子水的烧杯中,放入超声波清洗机中清洗3遍,超声波频率为30kHz,时间为 20min ;
[0081]2)将聚酰亚胺胶涂覆于苏打玻璃表面,采用匀胶工艺进行匀胶,工艺参数为:转速为1400r/min,时间为40s ;
[0082]3)将匀胶后的样品放入烘箱内进行固化,即可得到聚酰亚胺膜-苏打玻璃复合衬底,所述固化工艺的升温保温程序为:烘箱温度升温至130°C,升温时间为20min,并在130°C下维持25min ;将烘箱温度升温至160°C,升温时间为lOmin,并在160°C下维持1min ;将烘箱温度升温至210°C,升温时间为lOmin,并在210°C下维持20min ;将烘箱温度升温至260°C,升温时间为lOmin,并在260°C下维持20min ;将烘箱温度升温至345°C,升温时间为lOmin,并在345°C下维持15min,然后缓慢降温至22°C,即可得到聚酰亚胺膜-苏打玻璃复合衬底。
[0083]所述钼背接触层薄膜的制备方法,采用直流磁控溅射系统制备,将待制备样品置于直流磁控溅射沉积系统的沉积室中,以纯度为99.99%的钼为靶材,采用射频磁控溅射工艺在衬底表面依次分别沉积高阻钼薄膜和低阻钼薄膜,其中:
[0084]I)沉积高阻钼薄膜工艺参数为:本底真空3.0 X 10_4Pa,工作气压1.5Pa,衬底温度250C,射频功率700W,Ar气流量50sccm,基靶行走速度5mm/s,沉积时间以基靶的往复次数计为4次;
[0085]2)沉积低阻薄膜的工艺参数为:本底真空3.0X 10_4Pa,工作气压为0.5Pa,衬底温度为25°C,射频功率为1800W,Ar气流量为20sCCm,基靶行走速度为6mm/s,沉积时间以基靶的往复次数计为6次。
[0086]所述铜锌锡砸吸收层薄膜的制备方法,采用砸化炉薄膜制备系统和电沉积一步法制备工艺,步骤如下:
[0087]I)分别制备硫酸铜,硫酸锌,氯化亚锡,柠檬酸的水溶液。并混合成稳定的三元沉积溶液。硫酸铜,硫酸锌,氯化亚锡,柠檬酸的浓度分别为0.02M,0.07M,0.02M,0.5M。
[0088]2)采用普林斯顿电化学站,在室温20°C下,沉积电位为-1.55V,沉积4min,得到Cu/ (Zn+Sn) = 0.81,Zn/Sn = 1.2,是成分合适的Cu-Zn-Sn的三元合金前驱层。
[0089]3)采用砸化炉薄膜制备系统,对前驱层进行后砸化。将样品置于砸化炉薄膜制备系统中,真空为3.0X 10_4Pa,衬底挡板关闭,衬底温度升高至450°C,进行烘烤30min,同时将砸源温度升高至270°C,打开挡板进行砸化,30min后。控制Se的成分,达到合适的化学计量比。
[0090]4)将衬底降温,冷却,同时将砸源降到25°C,1min后,关闭砸源。
[0091]所述硫化镉缓冲层的制备方法,采用化学水浴法制备工艺,步骤如下:
[0092]I)制备反应液:首先配置浓度为0.01mol/L硫脲溶液1L,配置醋酸镉和醋酸氨混合溶液1L,其中醋酸镉溶液浓度为0.001mol/L,醋酸氨溶液浓度为0.003mol/L,氨水溶液浓度为1.3X 10_3mol/L,然后将硫脲溶液25mL、醋酸镉和醋酸氨混合溶液25mL和氨水溶液4滴混合并搅拌均匀,制得反应液;
[0093]2)将反应液放入烧杯中并将烧杯放入水浴锅内,水浴温度设置为80°C,反应时间为 50min ;
[0094]3)反应完成后,用去离子水冲洗干净样品残留于硫化镉缓冲层表面的未反应成膜的硫化镉颗粒即可。
[0095]所述透明窗口层的高阻本征氧化锌薄膜和低阻氧化锌铝薄膜的制备方法,分别采用射频磁控溅射系统和直流磁控溅射系统制备,步骤如下:
[0096]I)高阻本征氧化锌薄膜的制备
[0097]将待制备样品置于射频磁控溅射沉积系统的沉积室中,以纯度为99.99 %的1-ZnO为靶材,采用射频磁控溅射工艺在衬底表面沉积本征氧化锌薄膜,工艺参数为:本底真空3.0X 10_4Pa,衬底温度50°C,射频功率1000W,Ar气流量15sccm,O2气流量4sccm,基革巴行走速度为6mm/s,沉积时间以基革E的往复次数计为8次;
[0098]2)低阻氧化锌铝薄膜的制备
[0099]将待制备样品置于在直流磁控溅射沉积系统的沉积室中,以纯度为99.99%的ZnO:A1为靶材,采用直流磁控溅射工艺在衬底表面沉积ZnO:AI薄膜,工艺参数为:本底真空3.0 X 10_4Pa,衬底温度25°C,直流功率1200W,Ar气流量17sccm,基靶行走速度4mm/s,沉积时间以基靶的往复次数计为12次。
[0100]所述铝上电极的制备方法,采用共蒸发系统制备,步骤如下:
[0101]I)将待制备样品置于共蒸发系统中,在本底真空3.0 X 10_4Pa下,依次给予加热丝20A电流、持续21min,给予加热丝50A电流、持续lmin,给予加热丝80A电流、持续2min ;给予加热丝120A电流、持续5min ;
[0102]2)待观察窗玻璃被铝膜完全覆盖之后,停止加热,缓慢降低给予加热丝电流,然后冷却即可。
[0103]检测结果与实施例1相同。
[0104]综上所述,为制备高转换效率的柔性铜锌锡砸电池,本发明提供了一种基于聚酰亚胺膜-苏打玻璃复合衬底的铜锌锡砸太阳电池器件的制备方法,将聚酰亚胺胶涂于苏打玻璃表面,固化成聚酰亚胺膜-苏打玻璃复合衬底,并在其表面制备铜锌锡砸太阳电池,在完整的铜锌锡砸太阳电池制备完成后,将其与苏打玻璃分离,形成以聚酰亚胺膜为衬底的柔性铜锌锡砸太阳电池,实现以钢性衬底制备柔性电池。该制备方法工艺条件方便易行,有利于大规模的推广应用,尤其在太空及特殊场合中具有极其重要的应用前景。
[0105]以上所述仅是本发
当前第3页1 2 3 4 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1