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。
【主权项】
1.一种铜锌锡砸太阳电池器件，其特征在于: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，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1.5-2mm，聚酰亚胺膜厚度为25-30 μ m ;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80-120nm，低阻层薄膜的厚度为600_700nm ;铜锌锡砸吸收层的化学分子式为Cu2ZnSnSe4，导电类型为p型，薄膜厚度为1.5_2 μ m ;硫化镉缓冲层的的导电类型为η型，厚度为45-50nm ;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50-100nm，氧化锌铝薄膜的厚度为0.4-0.6 ym ;铝上电极薄膜的厚度为0.8-1.5 μ m。
2.一种如权利要求1所述铜锌锡砸太阳电池器件的制备方法，其特征在于:首先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，其次在其表面依次制备钼背接触层、铜锌锡砸吸收层、硫化镉缓冲层、透明窗口层和上电极，在完整的铜锌锡砸太阳电池制备完成后，将其与苏打玻璃衬底分离，得到以聚酰亚胺膜为衬底的柔性铜锌锡砸太阳电池。
3.根据权利要求2所述铜锌锡砸太阳电池器件的制备方法，其特征在于:所述聚酰亚胺膜-苏打玻璃复合衬底的制备方法，步骤如下: 1)对苏打玻璃进行表面清洗，清洗方法是: 首先将1cmX 1cm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20-30kHz，时间为20-25min，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20-30kHz，时间为20-25min，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 20-30kHz，时间为 20-25min ； 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1300-1500r/min，时间为 35_45s ； 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125-135?，升温时间为10-15min，并在125-135 °C下维持25-30min ;将烘箱温度升温至150-160 °C，升温时间为5_10min，并在150-160 °C下维持10-15min ;将烘箱温度升温至200-210 °C，升温时间为5_10min，并在200-210 °C下维持15-20min ;将烘箱温度升温至250-260 °C，升温时间为5_10min，并在250-260°C下维持15-20min ;将烘箱温度升温至340-350 °C，升温时间为5_10min，并在340-350°C下维持10-15min，然后缓慢降温至18_25°C，即可得到聚酰亚胺膜-苏打玻璃复合衬底。
4.根据权利要求2所述铜锌锡砸太阳电池器件的制备方法，其特征在于: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: 1)沉积高阻钼薄膜工艺参数为:本底真空3.0X10_4Pa，工作气压l_2Pa，衬底温度25-500C，射频功率500-700W，Ar气流量30_50sccm，基靶行走速度4-6mm/s，沉积时间以基靶的往复次数计为2-4次； 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0-0.5Pa，衬底温度为室温25-50°C，射频功率为1500-2000W，Ar气流量为15_20sccm，基靶行走速度为4_6mm/s，沉积时间以基靶的往复次数计为4-6次。
5.根据权利要求2所述铜锌锡砸太阳电池器件的制备方法，其特征在于: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: 1)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。 2)采用普林斯顿电化学站，在室温20°C下，沉积电位为-1.5V?-1.6V，沉积4?5min，得到Cu/ (Zn+Sn) = 0.8，Zn/Sn = 1.1?1.2，是成分合适的Cu-Zn-Sn的三元合金前驱层。 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。 4)将衬底降温，冷却，同时将砸源降到25°C，1min后，关闭砸源。
6.根据权利要求2所述铜锌锡砸太阳电池器件的制备方法，其特征在于: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: 1)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1.3 X 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； 2)将反应液加入放有样品的烧杯中并将烧杯放入水浴锅内，水浴温度设置为78-80°C，反应时间为 50-60min ； 3)反应完成后，用去离子水冲洗干净残留于样品硫化镉缓冲层表面的未反应成膜的硫化镉颗粒即可。
7.根据权利要求2所述铜锌锡砸太阳电池器件的制备方法，其特征在于: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: 1)高阻本征氧化锌薄膜的制备 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3.0Xl(T4Pa，衬底温度 25-50 °C，射频功率 800-1000W，Ar 气流量 10_20sccm，O2气流量2-6sccm，基革E行走速度为2-6mm/s，沉积时间以基革E的往复次数计为6_10次； 2)低阻氧化锌铝薄膜的制备 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Ζη0:Α1为靶材，采用直流磁控溅射工艺在衬底表面沉积ZnO = Al薄膜，工艺参数为:本底真空3.0X l(T4Pa，衬底温度25-50°C，直流功率1000-1200W，Ar气流量12_18sccm，基靶行走速度2-6mm/s，沉积时间以基靶的往复次数计为10-15次。
8.根据权利要求2所述铜锌锡砸太阳电池器件的制备方法，其特征在于:所述铝上电极的制备方法，采用共蒸发系统制备，步骤如下: 1)将待制备样品置于共蒸发系统中，在本底真空3.0X10_4Pa下，依次给予加热丝20A电流、持续l_2min，给予加热丝50A电流、持续l_2min，给予加热丝80A电流、持续l_2min ；给予加热丝120A电流、持续5-8min ； 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。
【专利摘要】一种铜锌锡硒太阳电池器件，为基于聚酰亚胺膜-苏打玻璃复合衬底的铜锌锡硒太阳电池，由玻璃、聚酰亚胺、钼背接触层、铜锌锡硒吸收层、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，其制备方法是：首先将聚酰亚胺胶涂于玻璃表面，固化成聚酰亚胺膜-苏打玻璃复合衬底，然后依次在其表面依次制备各层薄膜，在完整的铜锌锡硒太阳电池制备完成后，将其与苏打玻璃衬底分离，得到以聚酰亚胺膜为衬底的柔性铜锌锡硒太阳电池。本发明的优点是：该种基于聚酰亚胺膜-苏打玻璃复合衬底的铜锌锡硒薄膜结晶晶粒大；其制备方法是以钢性衬底制备柔性电池，易于实施，有利于大规模的推广应用。
【IPC分类】H01L31-18, H01L31-032
【公开号】CN104867996
【申请号】CN201510222223
【发明人】薛玉明, 杭伟, 冯少君, 高林, 李鹏宇, 孙海涛, 张奥, 周玥昕, 赵子震, 陈国贤, 夏宇, 彭越浩, 李冠颖, 路孟玮
【申请人】天津理工大学
【公开日】2015年8月26日
【申请日】2015年4月29日