[发明专利]可调带隙量子阱结构的不锈钢衬底太阳能电池及制备方法

权利要求书

1.一种可调带隙量子阱结构的不锈钢衬底太阳能电池，其特征在于是以不锈钢片作为柔性衬底，衬底上是AlN绝缘层，AlN绝缘层上方是Al背电极，Al背电极上方是作为缓冲层的镓掺杂氧化锌（GZO）基导电薄膜，GZO基导电薄膜上方是N型氢化纳米晶硅（nc-Si:H）薄膜，N型nc-Si:H薄膜上方是I层本征nc-Si:H薄膜，I层本征nc-Si:H薄膜上方是P型In_xGa_1-xN薄膜，P型In_xGa_1-xN薄膜上方是GZO基导电薄膜，GZO基导电薄膜上方是Al金属电极；具体结构是：Al电极/GZO/P型In_xGa_1-xN/I层本征nc-Si:H/N型nc-Si:H/GZO/Al背电极/AlN绝缘层/柔性不锈钢衬底，其中P层In_xGa_1-xN薄膜的带隙宽度可调且具有量子阱结构。

2.根据权利要求1所述的一种可调带隙量子阱结构的不锈钢衬底太阳能电池，其特征在于所述的In_xGa_1-xN薄膜，x在0~1间任意取值。

3.根据权利要求1所述的一种可调带隙量子阱结构的不锈钢衬底太阳能电池的制备方法，其特征在于按照以下步骤进行：

（1）将不锈钢柔性衬底基片去离子水超声波清洗后，用N₂吹干送入磁控溅射反应室，在9.0×10^-4 Pa真空的条件下，以金属铝为靶材，沉积制备AlN绝缘层，以Ar和N₂混合气体反应源，Ar和N₂的流量比10:1，将衬底基片加热到100~300℃，沉积时间为30~60min，此时的结构是AlN绝缘层/柔性不锈钢衬底；

    （2）继续磁控溅射制备金属Al背电极，以Ar作为气体反应源，Ar流量为10~20sccm，以金属铝为靶材，衬底温度为50~350℃，沉积时间为3~10min，此时的结构是Al背电极/AlN绝缘层/柔性不锈钢衬底；

（3）然后采用电子回旋共振等离子增强有机物化学气相沉积系统（ECR-PEMOCVD）制备GZO基透明导电薄膜，向反应室中通入Ar携带的三甲基镓（TMGa）、二乙基锌(DEZn)和O₂，TMGa、DEZn和O₂的流量比为1:2:80，此时控制微波功率为650W，沉积温度为200～400℃，沉积气压为0.8~1.2Pa，沉积时间为10～20min，此时的结构是GZO/Al背电极/AlN绝缘层/柔性不锈钢衬底；

（4）继续采用ECR-PEMOCVD制备N型nc-Si：H薄膜，向反应室中通入Ar稀释的SiH₄和H₂稀释的PH₃，Ar稀释的SiH₄流量为5～8sccm，H₂稀释的PH₃流量为0.5～5sccm，H₂流量为25~40sccm，微波功率为650W，沉积温度为250～600℃，沉积气压为0.8~1.2Pa，沉积时间为30～80min，此时的结构是N型nc-Si：H /GZO/Al背电极/AlN绝缘层/柔性不锈钢衬底；

（5）继续采用ECR-PEMOCVD制备I层本征nc-Si：H薄膜，向反应室中通入Ar稀释的SiH₄和H₂， Ar稀释的SiH₄流量为5～8sccm，H₂流量是25~40sccm，微波功率为650W，沉积温度为250～600℃，沉积气压为0.8~1.2Pa，沉积时间为30～80min，此时的结构是I层本征nc-Si：H/N型nc-Si：H /GZO/Al背电极/AlN绝缘层/柔性不锈钢衬底；

（6）继续采用ECR-PEMOCVD制备P型In_xGa_1-xN量子阱可调带隙晶体薄膜，向反应室中通入H₂稀释的TMGa、三甲基铟（TMIn）、二茂镁（Mg(C₅H₅)₂)和N₂，其中TMGa、TMIn和Mg(C₅H₅)₂流量比为8:4:1，N₂流量为80~ 120sccm，微波功率为650W，沉积温度为200～600℃，沉积气压为0.9~1.4Pa，沉积时间为40～60min，此时的结构是P型In_xGa_1-xN/I层本征nc-Si：H/N型nc-Si：H /GZO/Al背电极/AlN绝缘层/柔性不锈钢衬底；

   （7）继续采用ECR-PEMOCVD制备GZO基透明导电薄膜，向反应室中通入Ar携带的TMGa、DEZn和O₂，TMGa、DEZn和O₂的流量比为1:2:80，微波功率为650W，沉积温度为200～400℃，沉积气压为0.8~1.2Pa，沉积时间为10～20min，此时的结构是GZO/P型In_xGa_1-xN/I层本征nc-Si：H/N型nc-Si：H /GZO/Al背电极/AlN绝缘层/柔性不锈钢衬底；

     （8）采用磁控溅射制备金属Al电极，以Ar作为气体反应源，Ar流量为10~20sccm，以金属铝为靶材，沉积温度为50~400℃，沉积时间为3~10min，此时的结构是Al电极/GZO/P型In_xGa_1-xN/I层本征nc-Si:H/N型nc-Si:H/GZO/Al背电极/AlN绝缘层/柔性不锈钢衬底。

4.根据权利要求3所述的一种可调带隙量子阱结构的不锈钢衬底太阳能电池的制备方法，其特征在于所述的磁控溅射用金属铝靶材的纯度为99.99%。