[发明专利]一种共蒸发制备铜锌锡硫硒薄膜太阳电池吸收层的方法

摘要

本发明涉及一种共蒸发制备铜锌锡硫硒薄膜太阳电池吸收层的方法。本发明属于薄膜太阳电池技术领域。一种共蒸发制备铜锌锡硫硒薄膜太阳电池吸收层的方法，其铜锌锡硫硒薄膜太阳电池为多层结构；制备步骤：1、将镀Mo的衬底放置在共蒸发设备腔室，Cu、ZnS、Sn、Se蒸发源分布蒸发腔室下方；2、将蒸发腔内抽真空至3×10^-4Pa，衬底加热至500℃，各蒸发源加热，在Mo背电极上共蒸发Cu、ZnS、Sn、Se；3、停止Cu、ZnS蒸发源加热，共蒸发Sn、Se；4、停止Sn蒸发源加热，至衬底温度低于300℃，停止Se蒸发源加热，待衬底冷却取出。本发明具有有效抑制Zn元素再蒸发，得到成分接近化学计量比的铜锌锡硫硒薄膜材料，薄膜的结晶质量高，均匀性和光电性能好等优点。

主权项

一种共蒸发制备铜锌锡硫硒薄膜太阳电池吸收层的方法，其特征是：铜锌锡硫硒薄膜太阳电池为多层结构，采用钠钙玻璃、不锈钢箔或钛箔作为衬底，其上结构依次为钼背电极、p型铜锌锡硫硒吸收层、n型硫化镉缓冲层、本征氧化锌层和透明导电薄膜窗口层、镍/铝金属栅电极；铜锌锡硫硒薄膜太阳电池吸收层的制备方法包括工艺步骤：步骤1、将镀Mo的衬底放置在共蒸发设备腔室的样品架内，样品架可旋转；衬底的上方置有衬底加热装置；Cu、ZnS、Sn、Se蒸发源均匀分布在蒸发腔室下方，蒸发源内部配有热偶用于监测蒸发温度，衬底与Cu、ZnS、Sn、Se蒸发源之间均置有蒸发源挡板；步骤2、通过真空泵将蒸发腔内抽真空至3×10^‑4Pa，将衬底加热至500℃，同时将各蒸发源加热Cu 1120℃～1180℃、ZnS 700℃～780℃、Sn 1100℃～1150℃、Se 200℃～250℃，开启样品架旋转功能以保证成膜的均匀性，待各蒸发源与衬底温度稳定后打开Cu、ZnS、Sn、Se的蒸发源挡板，在Mo背电极上共蒸发Cu、ZnS、Sn、Se材料45min；步骤3、保持衬底温度500℃，关闭Cu、ZnS蒸发源挡板，停止Cu、ZnS蒸发源加热，共蒸发Sn、Se元素15min，完成在Sn、Se气氛下退火过程，补充步骤2沉积过程中由于SnS、SnSe再蒸发流失的Sn元素；步骤4、关闭Sn蒸发源挡板，停止Sn蒸发源加热，衬底在Se气氛下以20‑30℃/min的速率降温，直至衬底温度低于300℃后关闭Se的蒸发源挡板，停止Se蒸发源加热，停止衬底旋转，待衬底冷却后取出，铜锌锡硫硒薄膜吸收层制备完成。