[发明专利]一种镓元素均匀分布的铜铟镓硒薄膜太阳能电池及其制备方法

摘要

本发明公开了一种镓元素均匀分布的铜铟镓硒薄膜太阳能电池及其制备方法。该方法通过在硒化反应过程中引入等离子强化硒化刻蚀复合技术，利用等离子提高硒蒸汽活性的同时，也利用等离子对合金预制层进行刻蚀，去除了合金预制层中多余的铟，增大了合金预制层的表面积以利于活化硒蒸汽更好的扩散渗入，使得活化硒蒸汽与铜、铟和镓元素反应更充分，从而实现镓元素在薄膜中分布均匀。本发明制备的铜铟镓硒薄膜其成分中各元素特别是镓元素分布均匀；制备的铜铟镓硒薄膜太阳能电池转换效率大大提高。

主权项

1.一种镓元素均匀分布的铜铟镓硒薄膜太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：在衬底上依次制备钼背电极、吸收层、缓冲层、本征氧化锌层、掺铝氧化锌层和上电极，得到所述镓元素均匀分布的铜铟镓硒薄膜太阳能电池；所述吸收层的制备包括如下步骤：（1）在溅射有钼背电极的衬底上依次电沉积铜层、铟层和镓层；所述铜层采用脉冲直流电沉积，频率为3000～5000Hz，占空比为5～15%，电流密度为55～60mA/cm2，时间为11～13s；所述铟层采用脉冲直流电沉积，频率为3000～5000Hz，占空比为20～30%，电流密度为10～15mA/cm2，时间为100～120s；所述镓层采用直流电沉积，电流密度为210～235mA/cm2，时间为15～17s；（2）将依次沉积有钼背电极、铜层、铟层和镓层的衬底置于真空中进行热退火处理，形成铜铟镓合金预制层；所述热退火处理的温度为150～250℃，时间为30～60min；（3）将制得的铜铟镓合金预制层置于硒化炉中进行硒化反应，在硒化反应过程中，引入等离子强化硒化刻蚀复合技术，制备得到镓元素均匀分布的铜铟镓硒薄膜吸收层；所述硒化反应的反应温度为530~550℃，反应时间为30~40min，硒源温度为240~260℃；所述等离子强化硒化刻蚀是在硒化反应过程中引入等离子，利用等离子提高硒蒸汽活性的同时，也利用等离子对合金预制层进行刻蚀；所述等离子为氩等离子；所述等离子的产生过程采用了射频电源，功率为30～50W。