一种控制铜铟镓硒高温共沉积过程中背电极钼和硒反应的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种铜铟镓砸(简称CIGS)薄膜太阳能电池技术领域，特别涉及一种控制铜铟镓砸高温共沉积过程中背电极钼和砸反应的方法。
【背景技术】
[0002]在现有的太阳能电池技术中，铜铟镓砸(简称CIGS)薄膜太阳能电池具有光电转化率高、弱光性能好、成本低，既可以在硬质衬底，如玻璃上成膜做成刚性组件，又可以在柔性衬底上，如不锈钢、铝和耐高温高分子材料上做成柔性组件，最适合作为光伏建筑一体化(BIPV)使用等优点，受到了人们关注，是一种很有发展潜力的太阳能电池技术。
[0003]在CIGS吸收层制备温度条件下(通常为450-590°C)，金属钼不易同铜或铟合金化，不易在CIGS吸收层中扩散，具备较高的稳定性，并且同CIGS吸收层之间具有较低的接触阻抗，使其成为CIGS薄膜太阳能电池优选背电极材料。
[0004]CIGS薄膜太阳能电池的理论最高效率为33%，而现在实验室可以做到的最高效率才达到21.7%，还有很大的提高空间。CIGS薄膜太阳能电池制备方法很多，目前主流工艺有二种:一种是先在背电极/衬底基片上采用磁控溅射的方法沉积铜铟镓CIG金属预制层，然后采用预沉积砸或在砸化氢环境中快速升温热处理的方法进行砸化，形成CIGS吸收层；另一种是在高温背电极/衬底基片上采用磁控溅射或共蒸的方法同时沉积铜、铟、镓、砸四种元素，以生成CIGS吸收层薄膜。这二种主流工艺都有一个砸化过程以生成CIGS吸收层，前者发生在后续快速升温热处理过程中，后者发生在CIGS四种元素共沉积过程中。另夕卜，在该二种制备方法中，为了确保具有最佳光电转化率的CIGS吸收层的生成，其中砸的沉积量必须超过根据CIGS摩尔比所需要的砸。在CIGS吸收层制备过程中，背电极Mo层会与过量的砸反应生成背接触层-砸化钼(M0Se2)，M0Sed^厚度会影响器件性能，太薄或者太厚都不好，所以在CIGS太阳能电池制备过程中，如何控制MoSe2的厚度是制备高效CIGS薄膜太阳电池关键技术之一。
【发明内容】
[0005]本发明目的是提供一种控制铜铟镓砸高温共沉积过程中背电极钼和砸反应的方法，以有效控制砸化物背接触层的厚度，保证器件性能。
[0006]为达到上述目的，本发明采用的技术方案是:一种控制铜铟镓砸高温共沉积过程中背电极钼和砸反应的方法，在以铜铟镓砸高温共沉积方法来制备铜铟镓砸光吸收层的过程中，先在背电极钼薄膜表面磁控溅射沉积一阻挡层，然后在所述阻挡层表面磁控溅射沉积一砸化反应层，最后在该砸化反应层表面铜铟镓砸高温共沉积生成铜铟镓砸光吸收层；在该最后铜铟镓砸高温共沉积生成铜铟镓砸光吸收层的同时，所述阻挡层阻挡砸进入所述背电极钼薄膜层，所述砸化反应层同砸发生化学反应生成砸化物背接触层；
所述阻挡层的成分为过渡金属氮化物或过渡金属氮氧化物，所述砸化反应层的成分为过渡金属。
[0007]上述方案中，所述背电极钼薄膜层通过磁控溅射制备，背电极钼薄膜层的厚度为200_500nmo
[0008]上述方案中，所述阻挡层通过反应磁控溅射制备，阻挡层的厚度为10-50nm。
[0009]上述方案中，所述砸化反应层的厚度为20-100nm。
[0010]上述方案中，所述铜铟镓砸高温共沉积方法是指将镀有背电极钼薄膜的衬底加热后(加热至的较佳温度范围为450-620°C)，以铜、铟、镓、砸四种元素以单质或合金的方式同时蒸发或同时磁控溅射生成铜铟镓砸光吸收层的方法。
[0011]上述方案中，所述“过渡金属”的英文为transit1n elements，是指元素周期表中从III B族到V III族的化学元素。
[0012]本发明设计原理以及优点是:本发明是在以铜铟镓砸高温共沉积方法来制备铜铟镓砸光吸收层的过程中，先在背电极钼薄膜表面磁控溅射沉积一阻挡层，然后在所述阻挡层表面磁控溅射沉积一砸化反应层，最后在该砸化反应层表面铜铟镓砸高温共沉积生成铜铟镓砸光吸收层，即先增加阻挡层和砸化反应层，从而在铜铟镓砸高温共沉积生成铜铟镓砸光吸收层的同时，所述阻挡层阻止砸元素向阻挡层下面的背电极钼薄膜层扩散，确保背电极钼薄膜层的导电性不受砸化影响，同时这层阻挡层还可以钝化背电极钼薄膜层与铜铟镓砸光吸收层的界面，抑制载流子在此界面的复合；而所述砸化反应层的厚度远小于作为背电极钼薄膜层，在铜铟镓砸高温共沉积生成铜铟镓砸光吸收层的同时该砸化反应层同砸元素反应生成砸化物背接触层，该砸化物背接触层有利于降低铜铟镓砸吸收层和背电极钼薄膜层之间的接触阻抗，提高铜铟镓砸太阳能电池的光电转化率，且该砸化物背接触层的厚度取决于砸化反应层的厚度，即实现了砸化物背接触层厚度的可控性，以便达到最优的CIGS薄膜太阳能电池性能。
【附图说明】
[0013]图1为本发明实施例在铜铜嫁砸尚温共丨几积如的广品结构不意图；
图2为本发明实施例在铜铟镓砸高温共沉积后的产品结构示意图。
[0014]以上附图中:1、衬底；2、背电极钼薄膜层；3、阻挡层；4、砸化反应层；5、衬底；6、背电极钼薄膜层；7、阻挡层；8、砸化物背接触层；9、铜铟镓砸光吸收层。
【具体实施方式】
[0015]下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述:
实施例一:参见图1、图2所示:
一种控制铜铟镓砸高温共沉积过程中背电极钼和砸反应的方法，在以铜铟镓砸高温共沉积方法来制备铜铟镓砸光吸收层的过程中，先在背电极钼薄膜表面磁控溅射沉积一阻挡层，然后在所述阻挡层表面磁控溅射沉积一砸化反应层，最后在该砸化反应层表面铜铟镓砸高温共沉积生成铜铟镓砸光吸收层；在该最后铜铟镓砸高温共沉积生成铜铟镓砸光吸收层的同时，所述阻挡层阻挡砸进入所述背电极钼薄膜层，所述砸化反应层同砸发生化学反应生成砸化物背接触层；
所述阻挡层的成分为过渡金属氮化物或过渡金属氮氧化物，包括，但不限于氮化钼、氮化钛、氮化钨、氮化镍，氮氧化钼、氮氧化钛、氮氧化钨，氮氧化镍。
[0016]所述砸化反应层的成分为过渡金属，包括，但不限于钼、钛、钨、镍。
[0017]上述“过渡金属”的英文为transit1n elements，是指元素周期表中从III B族到VIII族的