[发明专利]锡酸镉薄膜的制备方法

说明书

本公开提供了一种锡酸镉薄膜的制备方法，包括步骤：步骤一，将CTO单靶材安装于靶位上；步骤二，将玻璃衬底置于磁控溅射室的衬底托盘上；步骤三，对腔室抽真空；步骤四，对衬底托盘加热；步骤五，通入氩气，设置腔室压强；步骤六，设定溅射功率和衬底转盘的转速；步骤七，将CTO预溅射10min后，开始正式溅射，得到CTO薄膜。本公开通过磁控溅射单靶溅射，相比采用多靶材溅射，操作简单，从而CTO薄膜的制备得到改善。

技术领域

本公开涉及CdTe薄膜太阳能电池技术领域，具体涉及一种锡酸镉薄膜的制备方法。

背景技术

碲化镉(CdTe)是一种禁带宽度为1.5eV的半导体材料，从和地球表面的太阳光谱匹配的角度来讲，该禁带宽度处于最合适制作高效率光伏器件的范围，从理论上讲，CdTe太阳能电池的转化效率可达到30％左右，目前实验室的器件效率已经达到21％。

CdTe基薄膜太阳能电池器件结构，依次包括玻璃衬底、TCO薄膜(FTO、CTO、ITO)、高阻缓冲层(SnO₂)、n-CdS窗口层、p-CdTe吸收层、欧姆接触层(As₂Te₃、ZnTe)、背电极层(Mo、Al、Cu、NiV)。TCO薄膜作为CdTe太阳能电池的负极，需要具备优良的导电性，一般要求其方阻能达到5-10Ω/□，透过率至少85％，还需要高温下稳定的特性。目前最常用的就是FTO和ITO，FTO薄膜具备生长设备简单和成本低廉的特点，一般采用化学气相沉积方法生长，通常用SnCl或四甲基锡(TMT)气体作为锡源，生长温度在500℃左右。采用ITO薄膜，则考虑到高温下In扩散进入CdTe形成n型掺杂需要特别处理，影响器件的整体性能。其中CTO薄膜作为透明导电层，直接溅射生长在薄膜衬底上，较FTO、ITO薄膜有转换效率高、廉价、高温稳定性好、功函数低(低WF和相近的晶格常数可与n-CdS窗口层直接接触，无需过渡层)、非故意掺杂即可获得高载流子浓度～1.0E20的优势。尽管目前存在有诸多磁控溅射法制备CTO薄膜的方法，但是业界依然需要在高导电、高透过率的CTO薄膜的制备上进行改善。

发明内容

鉴于背景技术中存在的问题，本公开的目的在于提供一种锡酸镉薄膜的制备方法，其能够在制备CTO薄膜上进行改善。

为了实现上述目的，在一些实施例中，本公开提供了一种锡酸镉薄膜的制备方法，包括步骤：步骤一，将CTO单靶材安装于靶位上；步骤二，将玻璃衬底置于磁控溅射室的衬底托盘上；步骤三，对腔室抽真空；步骤四，对衬底托盘加热；步骤五，通入氩气，设置腔室压强；步骤六，设定溅射功率和衬底转盘的转速；步骤七，将CTO预溅射10min后，开始正式溅射，得到CTO薄膜。

在一些实施例中，在步骤一中，CTO单靶材来自先导薄膜材料有限公司，产品编号：CT20-188，纯度为99.98％，电阻率为6.7Ω·cm，相对密度为95％。

在一些实施例中，在步骤二中，剥离衬底先后采用丙酮、酒精进行超声波清洗，并采用氮气吹扫枪吹扫干净后烘干置于磁控溅射室的衬底托盘上。

在一些实施例中，在步骤二中，CTO单靶材与玻璃衬底的距离为70mm～90mm。

在一些实施例中，在步骤三中，抽真空达到背底真空≥6.0×E-04Pa。

在一些实施例中，在步骤四中，在一些实施例中，加热温度为640℃～680℃，在一些实施例中，加热温度为680℃。

在一些实施例中，在步骤五中，氩气的纯度为5N；氩气的流量为20sccm～50sccm；腔室压强为0.4Pa～0.6Pa。

在一些实施例中，在步骤五中，溅射功率密度为2W/cm²～5W/cm²，衬底转盘的转速为8rpm～15rpm。

在一些实施例中，还包括步骤：步骤八，采用有机酸刻蚀步骤六得到的CTO薄膜。