蒸发源加热，衬底在Sn、Se气氛下以
20-300C /min的速率降温，直至衬底温度低于450°C后关闭Sn的蒸发源挡板，停止Sn蒸发源加热；衬底继续降温至低于350°C后关闭Se的蒸发源挡板，停止Se蒸发源加热，停止衬底旋转，待衬底冷却至室温后取出，Mo背电极上的贫Cu吸收层薄膜形成铜锌锡硒薄膜吸收层；
[0036]步骤6.在铜锌锡硒薄膜吸收层上面依次制作CdS缓冲层、本征1-ZnO层、透明导电薄膜窗口层和金属栅电极。
[0037]本发明还可以采用如下技术措施:
[0038]所述衬底为钠钙玻璃、钛箔或不锈钢箔；所述Mo背电极厚度为I μ m。
[0039]所述衬底加热器由盘绕在不锈钢托盘上的电炉丝构成。
[0040]所述每一个蒸发源内部均置有用于监测蒸发温度的热偶。
[0041]所述铜锌锡硒薄膜吸收层为1.5 μ m厚的p型铜锌锡硒吸收层；所述CdS缓冲层为50nm厚的η型CdS缓冲层；所述本征i_ZnO层的厚度为50nm ;所述透明导电薄膜窗口层的厚度为300?500nm ;所述金属栅电极为Ni/Al金属栅电极。
[0042]实施例1
[0043]采用钠钙玻璃作为衬底3，通过磁控溅射的方法在衬底上沉积I μ m厚的Mo背电极12 ;在Mo背电极上制备铜锌锡硒吸收层；所述铜锌锡硒吸收层的制备过程为:(I)将衬底上带有Mo背电极的一面向下置入如图1和图2所示蒸发腔室I的可旋转样品架4内；衬底的上方置有由盘绕在不锈钢托盘上的电炉丝构成的衬底加热器2 ;作为蒸发源的Cu、Zn、Sn、Se均匀分布在蒸发腔室内Mo背电极下方的周边，每一个蒸发源内部均配有用于监测蒸发温度的热偶，每一个蒸发源上面置有蒸发源挡板10 ; (2 )通过真空泵5将蒸发腔室内抽真空至10_4Pa，将衬底加热至380°C ;由热偶控制，加热Cu蒸发源6至1100°C?1200°C、加热Zn蒸发源7至280°C?380°C、加热Sn蒸发源8至100(TC?1100°C、加热Se蒸发源9至200°C?250°C ;开启样品架，使样品架沿水平方向旋转，衬底随样品架旋转，以保证衬底上成膜的均勻性；打开Zn、Sn、Se的蒸发源挡板,在Mo背电极上共蒸发Zn、Sn、Se,蒸发时间为lOmin，Mo背电极上沉积一层预置层薄膜；(3)将衬底加热至500°C，关闭Zn、Sn蒸发源挡板，打开Cu的蒸发源挡板，共蒸发Cu、Se，蒸发时间为23min，得到富Cu吸收层薄膜；(4)关闭Cu蒸发源挡板,停止Cu蒸发源加热,打开Zn、Sn的蒸发源挡板,共蒸发Zn、Sn、Se,蒸发时间为12min，富Cu吸收层薄膜变为贫Cu吸收层薄膜；(5)关闭Zn蒸发源挡板，停止Zn蒸发源加热，衬底在Sn、Se气氛下以20-30°C /min的速率降温，直至衬底温度低于450°C后关闭Sn的蒸发源挡板，停止Sn蒸发源加热；继续降温至衬底温度低于350°C后关闭Se的蒸发源挡板，停止Se蒸发源加热，停止衬底旋转；待衬底自然冷却至25 °C室温后取出，衬底的Mo背电极上形成一层1.5μπι厚的铜锌锡硒薄膜吸收层13 ;然后用公知技术，如用化学水浴法在铜锌锡硒吸收层上沉积50nm厚的CdS缓冲层14、用磁控溅射法在CdS缓冲层上沉积50nm厚的本征1-ZnO层15和500nm厚的Al-ZnO透明导电薄膜窗口层16，在Al-ZnO透明导电薄膜窗口层上蒸发Ni/Al栅电极17，制备成如图3所示的铜锌锡硒薄膜太阳电池。
[0044]实施例2
[0045]采用厚度为40 μ m的不锈钢箔作为衬底，其它条件与实施例1相同，制备成不锈钢衬底结构铜锌锡硒薄膜太阳电池。
[0046]实施例3
[0047]采用厚度为40 μ m的钛箔作为衬底，其它条件与实施例1相同，制备成钛衬底结构铜锌锡硒薄膜太阳电池。
[0048]尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的【具体实施方式】，上述的【具体实施方式】仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以作出很多形式。这些均属于本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.铜锌锡硒薄膜太阳电池的制备方法，其特征在于:包括以下步骤: 步骤1.将衬底上带有Mo背电极的一面向下置入蒸发腔室中可旋转的样品架内，衬底的上方置衬底加热器；作为蒸发源的Cu、Zn、Sn、Se均匀分布在蒸发腔室内衬底的Mo背电极下方周边，每一蒸发源上面置有一蒸发源挡板； 步骤2.用真空泵将蒸发腔室内抽真空至10_4Pa，将衬底加热至380°C，将各蒸发源中Cu加热至 IlOO0C- 12000C >Zn 加热至 280。。?380°C >Sn 加热至 1000。。?IlOO0C >Se 加热至200°C?250°C，旋转样品架，打开Zn、Sn、Se上面的蒸发源挡板，在衬底的Mo背电极上共蒸发Zn、Sn、Se，蒸发时间为lOmin，Mo背电极上沉积一层预置层薄膜； 步骤3.当衬底继续加热至500°C时，关闭Zn、Sn上面的蒸发源挡板，打开Cu上面的蒸发源挡板，共蒸发Cu、Se，蒸发时间为23min，步骤2中的预置层薄膜变为富Cu吸收层薄膜；步骤4.关闭Cu上面的蒸发源挡板，停止Cu蒸发源加热，打开Zn、Sn的蒸发源挡板，共蒸发Zn、Sn、Se,蒸发时间为12min，步骤3中的富Cu吸收层薄膜变为贫Cu吸收层薄膜；步骤5.关闭Zn蒸发源挡板,停止Zn蒸发源加热,衬底在Sn、Se气氛下以20_30°C /min的速率降温，直至衬底温度低于450°C后关闭Sn的蒸发源挡板，停止Sn蒸发源加热；衬底继续降温至低于350°C后关闭Se的蒸发源挡板，停止Se蒸发源加热，停止衬底旋转，待衬底冷却至室温后取出，Mo背电极上的贫Cu吸收层薄膜形成铜锌锡硒薄膜吸收层； 步骤6.在铜锌锡硒薄膜吸收层上面依次制作CdS缓冲层、本征1-ZnO层、透明导电薄膜窗口层和金属栅电极。
2.根据权利要求1所述的铜锌锡硒薄膜太阳电池的制备方法，其特征在于:所述衬底为钠钙玻璃、钛箔或不锈钢箔；所述Mo背电极厚度为I μ m。
3.根据权利要求1所述的铜锌锡硒薄膜太阳电池的制备方法，其特征在于:所述衬底加热器由盘绕在不锈钢托盘上的电炉丝构成。
4.根据权利要求1所述的铜锌锡硒薄膜太阳电池的制备方法，其特征在于:所述每一个蒸发源内部均置有用于监测蒸发温度的热偶。
5.根据权利要求1所述的铜锌锡硒薄膜太阳电池的制备方法，其特征在于:所述铜锌锡硒薄膜吸收层为1.5μπι厚的P型铜锌锡硒吸收层；所述CdS缓冲层为50nm厚的η型CdS缓冲层；所述本征1-ZnO层的厚度为50nm ;所述透明导电薄膜窗口层的厚度为300?500nm ;所述金属栅电极为Ni/Al金属栅电极。
【专利摘要】本发明涉及一种铜锌锡硒薄膜太阳电池的制备方法，步骤包括：在真空蒸发室中，1.衬底的Mo背电极下分布Cu、Zn、Sn、Se蒸发源；2.Mo背电极上共蒸发Zn、Sn、Se，形成预置层薄膜；3.共蒸发Cu、Se，形成富Cu吸收层薄膜；4.共蒸发Zn、Sn、Se，Mo背电极上形成贫Cu吸收层薄膜；5.衬底先后在Sn、Se气氛降温后在Se气氛再降温，形成铜锌锡硒薄膜吸收层；6.铜锌锡硒薄膜吸收层上面依次制作CdS缓冲层、本征i-ZnO层、透明导电薄膜窗口层和金属栅电极。本发明采用多源共蒸发制备铜锌锡硒太阳电池吸收层薄膜，制备过程在真空蒸发室中一次性完成，不需要经过硒化的后处理过程，工艺流程更加简便。
【IPC分类】H01L31-18
【公开号】CN104716229
【申请号】CN201310714983
【发明人】杨亦桐, 王胜利, 李微, 杨立, 赵彦民, 乔在祥
【申请人】中国电子科技集团公司第十八研究所
【公开日】2015年6月17日
【申请日】2013年12月16日