一种硝酸盐体系两步法制备铜铟硒光电薄膜的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于太阳能电池用光电薄膜制备技术领域，尤其涉及一种硝酸盐体系两步法制备铜铟砸光电薄膜的方法。
【背景技术】
[0002]随着社会和经济的发展，能源紧缺及消费能源带来的污染已成为国内社会发展中的突出问题，煤炭、石油等为不可再生资源，因此开发利用清洁可再生能源对保护环境、保证经济可持续发展和构筑和谐社会都有重要的意义。光伏发电具有安全可靠、无噪声、无污染、制约少、故障率低、维护简便等优点，可以利用太阳能这种清洁、安全和环保的可再生能源，因此近几十年来太阳能电池的研究和开发日益受到重视。
[0003]铜铟砸薄膜太阳电池目前可以认为是最有发展前景的薄膜电池，这是因为其吸收层材料CuInSe2具有一系列的优点:(I)在CuInSe2基础上掺杂其它元素，如使Ga或Al部分取代In原子，用S部分取代Se即制备成Cu(Im—xGax)Se2，Cu(Im-xGax) (Se2-ySy)，Cu(Im—XA1X)(Se2-xSx)，其晶体结构仍然是黄铜矿。改变其中Ga/(Ga+In)等的原子比，可以使其禁带宽度在1.04?1.72eV之间变化，包含高效率吸收太阳光的带隙范围1.4?1.6eV; (2) CuInSe2、Cu(ImiGax)Se2是直接带隙的半导体材料，对太阳光谱响应特性非常大，它的吸收系数很高，光吸收率高达I?6 X 105cm—S因而电池中所需CuInSe2、Cu(Im—xGax)Se2薄膜厚度很小，约2μm，最适于太阳电池薄膜化；(3)化学计量比CuInSe2的光量子效率高；(4)高的光电转换效率；(5)在较宽成分范围内电阻率都较小；(6)抗辐射能力强，没有光致衰减效应，因而使用寿命长；(7) Cu(Im-xGax)Se2系电池容易做成多结系统。在4个结电池中，从光线入射方向按禁带宽度由大到小顺序排列，这时的理论转换效率极限可以超过50%。(8) P型CIGS材料的晶格结构与电子亲和力都能跟普通N型窗口材料(如CdS、ZnO)匹配。
[0004]目前处于先进水平的Cu(Im-xGax)Se2光伏吸收材料都是在真空条件下沉积制备的，主要有真空蒸镀法和(铜铟合金膜)溅射一砸化法。CuInSe2基吸收层的生产需要采用沉积合金层的昂贵的真空技术。真空技术中操作复杂难度大，所得薄膜也不均匀。另外含有砸化的工艺中薄膜也不均匀，难以控制各组分的化学计量比，其中H2Se和Se的毒气污染环境和危害操作人员。
[0005 ]与前面所述方法一样，其它方法也有不同的缺陷。与本发明相关的还有如下文献:[I] M.Valdes, M.Vazquez, A.Goossens, Electrodeposit1n of CuInSe2 andIn2Se3 on flat and nanoporous T1O2 substrates, Electrochimica Acta 54 (2008)524-529.主要描述了用电沉积法分别制备In2Se3和CuInSe2薄膜，并对其性能进行了表征。
[0006][2] Amol C.Badgujar, Sanjay R.Dhage, Shrikant V.Joshi, Processparameter impact on properties of sputtered large—area Mo bilayers for CIGSthin film solar cell applicat1ns, Thin Solid Films 589 (2015) 79-84.主要描述了用溅射法制备溅射CIGS，并研究了溅射工艺参数对其性能的影响。
[0007][3] Yin-Hsien Su, Tsung-Wei Chang, Wen-Hsi Lee，Bae-Heng Tseng,Characterizat1n of CuInSe2 thin films grown by photo-ass i stedelectrodeposit1n, Thin Solid Films 535 (2013) 343-347.主要描述光辅助电沉积法制备CuInSe2及其光电性能的研究。
[0008][4] Armin E.Zaghi， Marie Buffiere， Jaseok Koo， Guy Brammertz， MariaBatukj Christophe Verbist， Joke Hadermann， Woo Kyoung Kimj Marc Meuris， JefPoortmans, Jef Vleugels, Effect of selenium content of CuInSex alloynanopowder precursors on recrystallizat1n of printed CuInSe2 absorber layersduring selenizat1n heat treatment, Thin Solid Films 582 (2015) 11-17.主要描述砸化热处理再结晶对CuInSex中砸含量的影响，并对其进行了性能表征和形成机理研究。
[0009][5] Chaehwan Jeongj Jin Hyeok Kimj Fabricat1n of CuInSe2 thin filmsolar cell with selenizat1n of double layered precursors from Cu2Se andIn2Se3 binary, Thin Solid Films 550 (2014) 660-664.主要描述了利用Cu2Se和In2Se3两元砸化法制备CuInSe2。
[0010][6] Mengxi Wang, Sudip K.Batabyal， Hui Min Limj Zhenggang Li， YengMing Lamj Format1n of CuIn(SxSe1-x)2 microcrystals from CuInSe2 nanoparticlesby two step solvothermal method, Journal of Alloys and Compounds 618 (2015)522-526.主要描述了两步溶剂热法制备CuInSe2薄膜，并研究了 01111(3\361-\)2和01111362的结构和性能差异。
[0011 ] [7] Jeng-Shin Ma，Subrata Das，Che-Yuan Yang, Fuh-Shan Chen，Chung-Hsin Lu， Hydrothermally-assisted selenizat1n of CuInSe2 thin films on copperfoils, Ceramics Internat1nal 40 (2014) 7555-7560.主要描述了采用水热辅助砸化法制备CuInSe2相并进行了形貌及成分分析。
[0012][8] Jaseok Koo， Chae-ffoong Kimj Chaehwan Jeongj Woo Kyoung Kimj Rapidsynthesis of CuInSe2 from sputter-deposited bilayer In2Ses/Cu2Se precursors,Thin Solid Films 582 (2015) 79-84.主要描述了用分别派射法制备Cu2Se和In2Se3，然后两元砸化制备CuInSe2。
[0013][9] A.Shanmugave I , K.Srinivasan , K.R.Murali , Pulseelectrode