[发明专利]一种CZTSSe薄膜太阳电池吸收层的制备方法

摘要

本发明公开了一种CZTSSe薄膜太阳电池吸收层的制备方法，该制备方法分两步进行，使用Cu、ZnS、Sn、Se作为蒸发原料；第一步共蒸发Cu、Sn、Se，首先形成Cu2SnSe3三元相，该结构易于生成且不易分解，生成后能够有效抑制含Sn化合物的形成和再蒸发，进而减少表面孔隙的生成；第二步共蒸发ZnS、Sn、Se原料，直至各元素成分比例达到制备CZTSSe太阳电池吸收层所需的近化学计量比要求，ZnS与Cu2SnSe3化合形成锌黄锡矿结构的CZTSSe相，由于沉积到衬底上的含Zn化合物呈液相状态，易于填充到已形成的孔隙当中，诱导各元素在空隙位置进行化合反应从而有效地减少孔隙，改善薄膜表面结晶质量。

主权项

1.一种CZTSSe薄膜太阳电池吸收层的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤一、将镀Mo衬底放置在共蒸发设备腔室的可旋转样品架内；镀Mo衬底的上方置有衬底加热装置；将Cu、ZnS、Sn、Se蒸发源均匀分布在蒸发腔室下方，蒸发源内部安装有用于监测蒸发温度的热电偶，镀Mo衬底与Cu、ZnS、Sn、Se蒸发源之间均置有蒸发源挡板；步骤二、通过真空泵将蒸发腔室抽真空至3×10‑4Pa，将镀Mo衬底加热至500℃，同时将各蒸发源加热，其中：Cu加热后的温度范围是1120℃～1180℃、Sn加热后的温度范围是1100℃～1150℃、Se加热后的温度范围是200℃～250℃，ZnS升温至300℃进行预热；步骤三、开启样品架匀速旋转功能，转速设置为每分钟40～60转，待各蒸发源与镀Mo衬底温度稳定后打开Cu、Sn、Se的蒸发源挡板，在Mo背电极上共蒸发Cu、Sn、Se材料45min；步骤四、保持镀Mo衬底温度500℃，关闭Cu蒸发源挡板，停止Cu蒸发源加热，将ZnS蒸发源升温至蒸发温度700℃～780℃，共蒸发ZnS、Sn、Se材料30min，形成锌黄锡矿结构CZTSSe薄膜；步骤五、关闭ZnS、Sn蒸发源挡板，停止ZnS、Sn蒸发源加热，镀Mo衬底在Se气氛下以5℃/min的速率降温，直至镀Mo衬底温度低于350℃后关闭Se的蒸发源挡板，停止Se蒸发源加热，停止镀Mo衬底旋转，待镀Mo衬底冷却后，CZTSSe薄膜太阳电池吸收层制备完成。