[发明专利]一种钠钙玻璃衬底上CIGS吸收层的制备方法

说明书

一、技术领域

本发明专利涉及光伏器件CIGS薄膜太阳电池的制备工艺，尤其涉及钠钙玻璃衬底上吸收层CIGS的沉积和处理方法。 

二、背景技术

对薄膜太阳电池组件来说，迄今为止，用Cu(InGa)Se₂(CIGS)薄膜做吸收层的太阳电池具有最高的光电转换效率。Mo/CIGS背接触靠近CIGS最大吸收区，背接触特性严重退化，可导致吸收效率降低。降低背接触影响的第一个方法为使用粘附层，增加CIGS在Mo的附着性，降低背接触电阻，增加空穴载流子的收集效率；第二个方法为使用带隙梯度，使靠近吸收层背面的Ga含量最大，靠近吸收层表面的Ga含量最小。通过增加吸收层的晶粒尺寸和晶粒排列有序度增加载流子迁移率，可降低载流子复合。此外二次相Cu_xSe的导电性使CIGS/CdS界面的漏电流增加，增大了CIGS表面粗糙度，因此除掉Cu_xSe，既可减小CIGS表面粗糙度，不但可降低载流子表面复合，还可，形成贫铜的CIGS镜状表面，改善CIGS/CdS界面的电学特性。当前通过典型的三步法和高温Se化法沉积的CIGS吸收层并不能保证形成Ga分布的“后偏析”，大的柱状晶粒，Mo/CIGS界面良好的欧姆特性。 

发明内容

针对当前CIGS吸收层与Mo的粘附性不好，Mo背接触的欧姆特性较差，不易形成柱状大晶粒，Ga的后偏析，二次相Cu_xSe导电性对CIGS/CdS界面的影响等，提出了在沉积工艺位置带来的不利影响，本Na掺杂方法要解决的问题是如何避免Na对CIGS膜层生长的不利影响，充分发挥其增强P型导电作用的问题，提出了在Mo与CIGS间形成CuGaSe₂，在沉积(In_1-xGa_x)₃Se₅预制层时采用高的[Ga]/[In+Ga]，采用590℃和高的[Cu]/[In+Ga]形成富铜的满足化学计量比的Cu(InGa)Se₂，最后通过Br₂水溶液刻蚀和沉积In₂Se₃形成贫铜的表面层，并对其进行退火处理。 

优选的，Cu源的蒸发温度固定在1070℃，Se源的蒸发温度固定在185℃，Ga源的蒸发温度固定在890℃，使在380℃下，沉积[Cu]/[Ga]＝1.55，0.2μm厚的CuGaSe₂膜层层增强CIGS层在涂敷Mo的钠钙玻璃沉底上的附着性，减小背接触电阻，增强Mo的欧姆接触特性，同时有利于生长贯穿整个膜层厚度的，垂直于膜层表面排列的柱状晶粒。 

优选的，沉积(In_1-xGa_x)₃Se₅预制层时，In源的蒸发温度为930℃，Ga源的蒸发温度 为1100℃，In源的蒸发温度为215℃。 

优选的，(In_1-xGa_x)₃Se₅预制层的沉积温度为400℃。 

优选的，沉积(In_1-xGa_x)₃Se₅预制层时，In的蒸发沉积速率为 /sec，Ga的蒸发沉积速率为 /sec，Se的蒸发沉积速率为 /sec，[Ga]/[In+Ga]～0.43。 

优选的，(In_1-xGa_x)₃Se₅预制层的沉积时间为16min。 

优选的，预制层(In_1-xGa_x)₃Se₅沉积结束后，关闭Ga源使其蒸发沉积速率降低为零后再关闭In源。 

优选的，当In源的蒸发沉积速率降低为零后，在Se气氛中，7min内将衬底从400℃升高至590℃。 

[0010]优选的，沉积富铜化学计量比的Cu(InGa)Se₂膜时，Cu源的蒸发温度为1300℃，Cu的蒸发沉积速率为 /sec。

优选的，富铜化学计量比的Cu(InGa)Se₂膜的沉积时间为20min，20min后[Cu]/[In+Ga]达到最大值1.25，此外膜层沉积16min时获得化学计量比的Cu(InGa)Se₂。