[发明专利]铜锌锡硫硒薄膜及其制备方法、铜锌锡硫硒薄膜太阳能电池

权利要求书

1.一种铜锌锡硫硒薄膜，其特征在于，包括入光面及与所述入光面相对的背光面，所述铜锌锡硫硒薄膜中硫与硒的摩尔比值沿所述入光面到所述背光面的方向逐渐升高。

2.根据权利要求1所述的铜锌锡硫硒薄膜，其特征在于，所述铜锌锡硫硒薄膜的厚度为1500~2500纳米。

3.根据权利要求1所述的铜锌锡硫硒薄膜，其特征在于，所述入光面处材料中硫与硒的摩尔比为2:3~1:1，所述背光面处材料中硫与硒的摩尔比为3:2。

4.一种铜锌锡硫硒薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

将沉积有背电极层的衬底加热至400~700℃；

采用蒸镀法或者溅射法，分别产生铜蒸汽、锌蒸汽及锡蒸汽，并通过蒸镀法加热硫源及硒源，产生硫蒸汽及硒蒸汽，将铜蒸汽、锌蒸汽、锡蒸汽、硫蒸汽及硒蒸汽同时沉积在所述背电极层上，沉积所得薄膜材料表面显富铜状态；

调节所述硫源及所述硒源的加热温度，使所述硫蒸汽与所述硒蒸汽的摩尔比值随时间逐渐下降；

当沉积所得薄膜的厚度达所需厚度的80%-90%时，停止输入所述铜蒸汽；

当沉积所得薄膜表面材料由富铜状态转变为贫铜状态时，停止输入所述锌蒸汽，保持所述硫蒸汽与所述硒蒸汽的摩尔比值不变，并停止对所述衬底加热，形成入光面；

当所述衬底温度下降到420~480℃时，停止输入所述锡蒸汽；及

当所述衬底温度下降到260~350℃时，停止输入所述硫蒸汽及所述硒蒸汽，制得铜锌锡硫硒薄膜。

5.根据权利要求4所述的铜锌锡硫硒薄膜的制备方法，其特征在于，所述调节所述硫源及所述硒源的加热温度，使所述硫蒸汽与所述硒蒸汽的摩尔比值随时间逐渐下降的方法为：逐渐降低所述硫源的加热温度和/或逐渐升高所述硒源的加热温度。

6.根据权利要求4所述的铜锌锡硫硒薄膜的制备方法，其特征在于，所述铜锌锡硫硒薄膜的厚度为1500~2500纳米。

7.一种铜锌锡硫硒薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

将沉积有背电极层的衬底加热至400~700℃；

采用蒸镀法或者溅射法，分别产生铜蒸汽、锌蒸汽及锡蒸汽，并通过蒸镀法加热硫源及硒源，产生硫蒸汽及硒蒸汽，将铜蒸汽、锌蒸汽、锡蒸汽、硫蒸汽及硒蒸汽同时沉积在所述背电极层上；

调节所述硫源及所述硒源的加热温度，使所述硫蒸汽与所述硒蒸汽的摩尔比值随时间逐渐下降，直至沉积所得薄膜的厚度达所需厚度；

停止输入所述铜蒸汽和锌蒸汽，保持所述硫蒸汽与所述硒蒸汽的摩尔比值不变，并停止对所述衬底的加热，形成入光面；

当所述衬底温度下降到420~480℃时，停止输入所述锡蒸汽；及

当所述衬底温度下降到260~350℃时，停止输入所述硫蒸汽及所述硒蒸汽，制得铜锌锡硫硒薄膜。

8.根据权利要求7所述的铜锌锡硫硒薄膜的制备方法，其特征在于，所述调节所述硫源及所述硒源的加热温度，使所述硫蒸汽与所述硒蒸汽的摩尔比值随时间逐渐下降的方法为：逐渐降低所述硫源的加热温度和/或逐渐升高所述硒源的加热温度。

9.根据权利要求7所述的铜锌锡硫硒薄膜的制备方法，其特征在于，所述铜锌锡硫硒薄膜的厚度为1500~2500纳米。

10.一种铜锌锡硫硒薄膜太阳能电池，其特征在于，包括依次层叠的衬底、背电极层、光吸收层、缓冲层、窗口层、透明电极层及金属栅极层，其中，所述光吸收层为如权利要求1~3任何一项所述的铜锌锡硫硒薄膜。