[发明专利]一种具有梯度结构的铜铟镓硒薄膜太阳能电池及其制备方法

权利要求书

1.一种具有梯度结构的铜铟镓硒薄膜太阳能电池，包括由CIGS吸收层和CdS缓冲层所形成的pn结，其特征是，所述铜铟镓硒薄膜太阳能电池的pn结中的CIGS吸收层为Cu_y(In_1-xGa_x)Se₂梯度结构，其中0＜x＜1，0＜y＜1，所述梯度结构是指具有能隙梯度的多层结构；所述Cu_y(In_1-xGa_x)Se₂梯度结构的能隙在1.65eV-1eV之间，从首层至末层由高能隙层向低能隙层均匀过渡，且任意相邻两层之间的能隙差在0.01-0.05eV之间；首层是指接近CdS缓冲层的一层；末层是指远离CdS缓冲层的一层；

所述梯度结构的总厚度在0.1微米到3微米之间；所述梯度结构内每一层的厚度为1nm-10nm。

2.根据权利要求1所述具有梯度结构的铜铟镓硒薄膜太阳能电池，其特征是，所述Cu_y(In_1-xGa_x)Se₂梯度结构选自以下几种中的一种或者几种：

(1)所述Cu_y(In_1-xGa_x)Se₂梯度结构中y恒定，x逐渐增大，形成能隙从高能隙层至低能隙层均匀过渡的梯度结构；

(2)所述Cu_y(In_1-xGa_x)Se₂梯度结构中x恒定，y逐渐减小，形成能隙从高能隙层至低能隙层均匀过渡的梯度结构；

(3)所述Cu_y(In_1-xGa_x)Se₂梯度结构中掺杂Na，Na的原子掺杂浓度在0％-5％之间逐渐增加，形成能隙从高能隙层至低能隙层均匀过渡的梯度结构；

(4)所述Cu_y(In_1-xGa_x)Se₂梯度结构中晶粒尺寸从10nm逐渐增大到2微米，形成能隙从高能隙层至低能隙层均匀过渡的梯度结构。

3.权利要求1或2所述具有梯度结构的铜铟镓硒薄膜太阳能电池的制备方法，其特征是，所述具有梯度结构的CIGS吸收层采用共蒸方法制备，具体工艺控制参数包括：将基板装载在沉积室后，在380℃-420℃的温度下，在CO、CO₂或H₂的气氛下，预处理15-20分钟；冷却到150℃-200℃时，反应室的真空度抽到0.01-0.03乇的压力，然后通入氦气，达到10-20乇的压力和200℃时，开始镀缓冲层薄膜，然后基板温度升到为600℃-650℃，控制Cu、In、Ga、Se的石墨舟蒸发源温度分别为Cu：1200-1700℃，In：900-1200℃，Ga：800-1000℃和Se：300-500℃来制备铜铟镓硒梯度结构，每镀完一层膜，用干燥的氮气去除松散附着的氧化物或铜铟镓硒微粒。

4.根据权利要求3所述具有梯度结构的铜铟镓硒薄膜太阳能电池的制备方法，其特征是，所述具有梯度结构的CIGS吸收层采用共蒸方法来进行钠的掺杂，具体工艺控制参数包括：采用的钠源为NaF、Na₂Se和Na₂S中的一种或几种，采用钠源为NaF时控制NaF共蒸温度800-1000℃；采用钠源为Na₂Se时控制Na₂Se共蒸温度700-1000℃；采用钠源为Na₂S时控制Na₂S共蒸温度1000-1200℃；控制Na掺杂浓度为0.05％到0.2％原子浓度。