[发明专利]一种铜铟镓硒薄膜太阳电池无镉缓冲层的原子层沉积制备方法

摘要

本发明公开了一种铜铟镓硒薄膜太阳电池无镉缓冲层的沉积方法，该方法的特征是采用二乙基锌（DEZn）、双环戊二茂镁（MgCP2）、H2S作为Zn、Mg和S的前躯体源进行原子层沉积，得到Zn1‑xMgxS缓冲层材料。此方法具有沉积速度稳定、薄膜致密性好、性能优异等特点。Zn1‑xMgxS作为CIGS薄膜太阳电池的一种新型缓冲层材料，具有无镉、环境友好的特点；通过调节ZnS的Mg掺杂比例，可得到比ZnS更合适的晶格参数，降低了其与吸收层CIGS界面间的失配度，改善了界面质量；随着Mg含量x的变化，还能调节Zn1‑xMgxS薄膜的带隙，弥补硫化锌带隙偏小的缺点；Zn1‑xMgxS的带隙增加还可增强紫外区的透光率，进而提高铜铟镓硒薄膜太阳电池的光电转换效率；采用原子层沉积（ALD）制备的薄膜由于致密性好，还可抑制由于薄膜致密性不理想产生的微针孔而导致的电池内部短路现象，改善电池的性能。

主权项

一种铜铟镓硒薄膜太阳电池无镉缓冲层的沉积方法，其制备步骤包括：在普通钠钙玻璃衬底上依次制备钼背电极和铜铟镓硒光吸收层，形成样片，将样片放入原子层沉积系统的反应室中，抽反应室真空到0.5pa以下，设置反应腔室温度为150‑250℃，采用二乙基锌（DEZn）、双环戊二茂镁（MgCP₂）、H₂S作为Zn、Mg和S的前躯体源，使用高纯度N₂作为载运和清洗气体，携带气体流量为100‑300sccm，源瓶温度设置为室温到100℃，分别设置ZnS和MgS一个生长周期的脉冲时间为10‑50ms，等待时间为3‑10s，生长300‑500个周期的薄膜，可得到厚度为40‑70nm的Zn_1‑xMg_xS薄膜，薄膜的Mg组分通过调节ZnS和MgS的生长周期数来实现。