[发明专利]一种含钠钼膜及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明具体涉及一种含钠钼膜及其制备方法和应用。

背景技术

进入21世纪之后，人类社会面临着更加严峻的能源形势，以石油、煤炭为代表的传统化石能源储量日益减少，而其带来的环境污染等问题却日益严重，人类社会寻找安全、清洁、高效替代能源的要求迫在眉睫。在高速发展的各类新能源当中，太阳能以其安全、无污染、取之不尽、不受地域限制等优势，成为新能源产业中重要的一员，并势必将在不久的将来成为人类的能源版图中不可替代的一块。

其中，铜铟镓硒（CIGS）太阳能电池具有多项优势，如效率高、稳定性好、成本较低、可发展空间大等，存在着广阔的发展前景。实验室的CIGS太阳能电池现在转换效率已经超过了20%，在取得世界纪录的器件的制作中，钠扮演了至关重要的角色。通常，高效率的CIGS电池是溅射在SLG玻璃上的，在高的生长温度（约600℃）下，钠从玻璃中通过钼背电极扩散到CIGS薄膜中，这使得太阳能电池的效率很大程度上依赖于钼背电极的质量，但现有技术中的钼背电极无法满足这样的需求。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术缺陷，提供一种含钠钼膜。

本发明的另一目的在于提供上述含钠钼膜的制备方法。

本发明的再一目的在于提供上述含钠钼膜的应用。

本发明的具体技术方案如下：

一种含钠钼膜，该含钠钼膜从上至下依次包括10nm-1um厚的第一纯钼层、10nm-1um厚的含钠钼层、100nm-2um厚的第二纯钼层和基底，其中含钠钼层的Na含量1-20%[at]，Mo含量80-99%[at]，第一纯钼层和第二纯钼层的钼含量均为99.9-99.9999%[at]。

在本发明的一个优选实施方案中，从上至下依次包括100nm厚的第一纯钼层、80nm厚的含钠钼层、800nm厚的第二纯钼层和基底。

在本发明的一个优选实施方案中，所述基底的材料为玻璃、PI、不锈钢或陶瓷。

一种上述含钠钼膜的制备方法，包括如下步骤：

（1）用直流磁控溅射法在所述基底上制备所述第一纯钼层；

（2）用直流磁控溅射法在所述第一纯钼层上制备所述含钠钼层；

（3）用直流磁控溅射法在所述含钠钼层上制备所述第二纯钼层。

一种上述含钠钼膜在制备铜铟镓硒太阳能电池中的应用。

本发明的有益效果是：

1、与现有技术相比，本发明含钠钼膜在粘附性、导电性等方面符合铜铟镓硒薄膜太阳能电池的要求，可以用于制备优质的铜铟镓硒薄膜太阳能电池；

2、本发明可以制备含有适量钠元素的掺钠钼膜，保证钠元素的掺入量对铜铟镓硒太阳能电池的效率的正面影响相对最大化；

3、本发明制备的含钠钼膜适用范围广，可基于玻璃、PI、不锈钢或陶瓷等铜铟镓硒薄膜太阳能电池常用基底进行制备。

附图说明

图1为实施例1制备的铜铟镓硒太阳能电池的I-V特性曲线；

图2为实施例2制备的铜铟镓硒薄膜的X射线衍射结果图；

图3为实施例2制备的铜铟镓硒薄膜的表面的扫描电镜照片；

图4为实施例2制备的铜铟镓硒薄膜的横截面的扫描电镜照片。

具体实施方式

以下通过具体实施方式结合附图对本发明的技术方案进行进一步的说明和描述。

实施例1

利用直流磁控溅射法，在玻璃基底上溅射一层800nm厚的纯钼膜，溅射所用钼靶材Mo含量为99.95%[at]，靶材直径50.8mm，厚度3.175mm，此钼膜采用叠层结构，采用的溅射功率为180W，溅射气压8mTorr条件下沉积4min，5mTorr条件下沉积36min；再利用直流磁控溅射沉积一层80nm厚的含钠钼膜，采用的掺钠钼靶材为Na含量10%[at]，Mo含量90%[at]，靶材直径50.8mm，厚度6.35mm，采用的溅射功率为100W，溅射气压为100W，溅射时间10min；再溅射一层100nm厚的纯钼膜，溅射所用钼靶材Mo含量为99.95%[at]，靶材直径50.8mm，厚度3.175mm，此钼膜采用叠层结构，采用的溅射功率为180W，溅射气压5mTorr条件下沉积5min。利用以上步骤得到含钠钼膜，再在含钠钼膜上使用后硒化法制备铜铟镓硒吸收层，水浴法制备硫化镉缓冲层，射频磁控溅射法制备ZnO窗口层，直流磁控溅射法制备栅电极，即得铜铟镓硒太阳能电池。

通过测定得到电池的I-V特性曲线（如图1所示），计算得到太阳能电池的效率，与采用纯钼电极同批次制备的铜铟镓硒太阳能电池相比，效率提升了16.5%。