[发明专利]一种低电阻率Mo薄膜的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种Mo薄膜的制备方法，具体来讲是一种低电阻率Mo薄膜的制备方法。

背景技术

铜铟镓硒（CIGS）薄膜太阳电池具有抗辐照能力强、光电转换效率高、电池寿命长等特点，适合制备柔性薄膜电池、空间电池，是第三代太阳能电池的发展方向。背接触层（BC层）是CIGS太阳能电池的重要组成部分，需要具有低电阻率和与基底附着性好的特点。Mo薄膜的熔点高（2623 ℃），具有热稳定性和化学稳定性好、电阻率低、易和CIGS吸收层形成欧姆接触等特点，是CIGS薄膜太阳电池最合适的BC层材料。

目前，Mo薄膜主要通过化学气相沉积、等离子体增强化学气相沉积、电子束蒸发和磁控溅射等方法制备。磁控溅射法制备的Mo薄膜具有大面积均匀性好，工艺重复性高，薄膜结构致密，表面粗糙度小，台阶覆盖性好等特点，是当今Mo薄膜的主流制备方法。

已有研究表明，采用低工作气压溅射沉积的Mo薄膜电阻率低，但在衬底上的附着性差，薄膜内应力较大，易产生裂纹，严重时会从基底上脱落，难以进行后续CIGS光吸收层薄膜的沉积。采用高工作气压溅射沉积的Mo薄膜虽然附着性好，但薄膜电阻率较高，用于CIGS太阳电池会增加内阻，降低电池的性能。因此，高质量、性能优异的CIGS电池需要Mo薄膜具有电阻率低、附着性好的特点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低电阻率Mo薄膜的制备方法，该方法制备的Mo薄膜为双层结构。先在较高气压下溅射形成缓冲层，再在其上在较低气压下溅射沉积Mo薄膜。双层Mo薄膜同时具备附着性好和电阻率低的特点。采用该方法制备的双层Mo薄膜，能够减少所需的Mo薄膜厚度，减少昂贵靶材的使用量，降低制作成本。也可以在较短时间内获得所需的薄膜，节约了制备时间，提高了生产效率。

本发明实现其发明目的所采用的技术方案是：

一种低电阻率Mo薄膜的制备方法，其特征在于：

操作步骤如下：

（1）溅射Mo缓冲层：

在高真空磁控溅射仪中安装金属Mo靶，纯度99．99％，基片依次用丙酮、酒精、去离子水超声清洗、干燥后放入溅射室。将真空腔室的真空度抽到2.0                                                10^-4 Pa，通入99.995%的高纯氩气作为工作气体，调节溅射室压力为3.5 Pa。起辉，预溅Mo靶材10 min以去除靶表面的污染物。用直流电源溅射沉积Mo薄膜，调节电源功率为4 W/cm²。待辉光稳定后打开衬底挡板沉积1~3min，获得Mo缓冲层薄膜。

（2）溅射Mo薄膜：

将溅射室压力调节为0.15Pa，调节直流电源的功率至4 W/cm²，待辉光稳定后打开衬底挡板沉积10~20 min，即在缓冲层上沉积了顶层薄膜，获得具有低电阻率的双层Mo薄膜。

根据本发明所述的一种低电阻率Mo薄膜的制备方法，其特征在于：所述基片为钠钙玻璃、不锈钢或钛合金。

根据本发明所述的一种低电阻率Mo薄膜的制备方法，其特征在于超声清洗时间为5~15 min。

本发明的有益效果在于：与现有技术相比，本发明所提供的一种低电阻率Mo薄膜的制备方法，通过该方法制备的薄膜具有双层结构，使薄膜的电学性能和机械性能提升，薄膜的整体性能得到优化。该双层膜与低气压沉积的单层Mo薄膜相比，高气压沉积的缓冲层提高了薄膜与基底的附着力，使薄膜中的微裂纹大幅减少。在缓冲层薄膜的诱导下，后续溅射沉积的Mo薄膜具有更好的质量：薄膜更加致密，内部缺陷减少，表面更加平整。薄膜质量的提高使电子在薄膜中的传输阻力减小，降低了薄膜的电阻率。该低电阻率Mo薄膜用作太阳能电池的背电极层，有利于减小电池的内阻，提高电池的光电转换性能。该低电阻率Mo薄膜的使用可以减少材料的使用量，降低电池的制备成本。该薄膜所需的制备时间更少，使得电池的生产效率提高，增加了效益。

附图说明

图1是本发明实施例1制备的Mo缓冲层薄膜的X射线衍射图谱。

图2是本发明实施例1制备的Mo缓冲层薄膜的表面形貌。

图3是本发明实施例1制备的双层Mo薄膜的X射线衍射图谱。

图4是本发明实施例1制备的双层Mo薄膜的表面形貌。

图5是本发明实施例2制备的双层Mo薄膜的X射线衍射图谱。

图6是本发明实施例2制备的双层Mo薄膜的表面形貌。

具体实施方式