本發明專利技術公開了一種低溫制備高效柔性銅銦鎵硒薄膜太陽電池的方法，包括如下步驟：步驟一、通過直流磁控濺射沉積系統在柔性襯底上沉積厚度范圍為500nm至700nm的Mo作為背電極，其中：Mo為雙層結構，高阻Mo層的厚度范圍為100nm至150nm；在高阻Mo層上再沉積厚度范圍為400nm至550nm的低阻Mo層，作為電池的背電極；步驟二、利用電子束蒸發設備，采用0.1kw的電子束蒸發功率，50分鐘的時間，在Mo背電極上蒸發一層12nm厚的銻薄膜；步驟三、在上述銻薄膜上采用共蒸發方法制備銅銦鎵硒吸收層；步驟四、在上述銅銦鎵硒吸收層上制備銅銦鎵硒薄膜太陽電池。
【技術實現步驟摘要】
一種低溫制備柔性銅銦鎵硒薄膜太陽電池的方法
本專利技術涉及銅銦鎵硒薄膜太陽電池制備
，特別是涉及一種低溫制備柔性銅銦鎵硒薄膜太陽電池的方法。
技術介紹
21世紀人類面臨的最大課題是不僅有能源問題，還有環境問題，利用太陽能來解決全球性的能源和環境問題越來越受到人們的重視，各種太陽電池應運而生。在能源日益短缺與過度使用礦石燃料而造成全球暖化的危機中，太陽能光伏發電已成為各國優先考慮發展的潔凈能源。銅銦鎵硒(銅銦鎵硒)化合物太陽電池因轉換效率高、弱光發電性能好、穩定性好、無衰減等優點而成為最有希望的光伏器件之一。柔性襯底銅銦鎵硒柔性薄膜太陽電池由于具有質量比功率高、可折疊、便于攜帶等諸多優點，現以成為國內外科研工作者持續關注的熱點之一。銅銦鎵硒薄膜太陽電池的制備方法也日趨成熟，其中最為被廣泛采用的就是共蒸發法制備銅銦鎵硒薄膜吸收層，輔之以其它上下電極制備工藝，完成銅銦鎵硒薄膜太陽電池的制備。關于共蒸發法制備銅銦鎵硒薄膜太陽電池的專利有很多，如申請號為201210495682.9的專利申請材料就較為詳細的描述了一種基于共蒸發法制備銅銦鎵硒薄膜太陽電池的方法；申請號為201210535592.8的專利申請材料中所描述的銅銦鎵硒薄膜太陽電池制備方法要求的制備銅銦鎵硒薄膜的襯底溫度在550-650℃；申請號為201310162449.3的專利申請材料所要求的銅銦鎵硒薄膜太陽電池制備工藝中襯底溫度也超過450℃。需要特別注意的是，上述專利中，制備銅銦鎵硒薄膜吸收層工藝，所需的襯底溫度都在450℃左右，較高的襯底溫度會對柔性襯底材料(聚酰亞胺、鈦箔等)造成損傷，使襯底襯底失效變性，從而影響太陽電池的性能。
技術實現思路
本專利技術要解決的技術問題是：提供一種低溫制備柔性銅銦鎵硒薄膜太陽電池的方法，該方法的目的是在盡可能小的對柔性襯底材料造成損傷的基礎上，制備得到高質量的銅銦鎵硒吸收層薄膜，從而制備得到銅銦鎵硒柔性薄膜太陽電池。。本專利技術為解決公知技術中存在的技術問題所采取的技術方案是：一種低溫制備柔性銅銦鎵硒薄膜太陽電池的方法，包括如下步驟：包括如下步驟：步驟一、在柔性襯底上制作背電極；具體為：通過直流磁控濺射沉積系統在柔性襯底上沉積厚度范圍為500nm至700nm的Mo作為背電極，其中：Mo為雙層結構，接近襯底的一層為高阻Mo層，上述高阻Mo層的厚度范圍為100nm至150nm；在上述高阻Mo層上再沉積厚度范圍為400nm至550nm的低阻Mo層，作為電池的背電極；步驟二、在上述背電極上采用電子束蒸發的方法制備銻薄膜；具體為：利用電子束蒸發設備，采用0.1kw的電子束蒸發功率，50分鐘的時間，在制備好的Mo背電極上蒸發一層12nm厚的銻薄膜；步驟三、在上述銻薄膜上采用共蒸發方法制備銅銦鎵硒吸收層；具體為：采用共蒸發三步法在背電極上制作銅銦鎵硒吸收層，其中，上述三步法中的第一步襯底溫度在250℃-300℃范圍，第二步和第三步襯底溫度在350℃-380℃范圍內；步驟四、在上述銅銦鎵硒吸收層上制備銅銦鎵硒薄膜太陽電池；具體為：在銅銦鎵硒薄膜上面自下至上依次制作緩沖層CdS層；i-ZnO層；透明窗口層；減反射層和柵線電極。進一步：所述柔性襯底為聚酰亞胺襯底、鈦箔襯底、不銹鋼襯底中的一種。進一步：所述高阻Mo層的厚度為100nm，所述低阻Mo層厚度為400nm。進一步：所述高阻Mo層的厚度為150nm，所述低阻Mo層厚度為400nm。進一步：所述高阻Mo層的厚度為100nm，所述低阻Mo層厚度為550nm。進一步：所述高阻Mo層的厚度為150nm，所述低阻Mo層厚度為550nm。進一步：所述第一步襯底溫度為250℃，所述第二步和第三步襯底溫度為350℃。進一步：所述第一步襯底溫度為250℃，所述第二步和第三步襯底溫度為380℃。進一步：所述第一步襯底溫度為300℃，所述第二步和第三步襯底溫度為380℃。進一步：所述第一步襯底溫度為300℃，所述第二步和第三步襯底溫度為350℃。本專利技術具有的優點和積極效果是：本專利特別提出一種襯底溫度400℃以下制備柔性襯底銅銦鎵硒薄膜太陽電池的制備方法，在不損傷襯底材料的同時，制備得到高質量的銅銦鎵硒吸收層，從而制備得到柔性銅銦鎵硒薄膜太陽電池。本專利技術通過在以柔性材料為襯底的雙層Mo背電極上利用電子束蒸發方法制備12nm厚的銻薄膜(元素符號為Sb)，由于銻原子在銅銦鎵硒膜生長過程中會擴寬晶格，使得銅、銦、鎵和硒四種原子可以在更低的溫度下進行反應，長成具有良好結晶質量的晶體材料。在蒸發好的銻膜基礎上，在380℃的襯底溫度下，采用傳統的共蒸發法工藝制備1.5-2.5μm厚銅銦鎵硒薄膜，輔助以緩沖層、窗口層及上電極的制備，從而制備得到銅銦鎵硒柔性薄膜太陽電池。具體實施方式為能進一步了解本專利技術的
技術實現思路
、特點及功效，茲例舉以下實施例，詳細說明如下：一種低溫制備柔性銅銦鎵硒薄膜太陽電池的方法，包括如下步驟：包括如下步驟：步驟一、在柔性襯底上制作背電極；具體為：通過直流磁控濺射沉積系統在柔性襯底上沉積厚度范圍為500nm至700nm的Mo作為背電極，其中：Mo為雙層結構，接近襯底的一層為高阻Mo層，上述高阻Mo層的厚度范圍為100nm至150nm；在上述高阻Mo(鉬)層上再沉積厚度范圍為400nm至550nm的低阻Mo層，作為電池的背電極；步驟二、在上述背電極上采用電子束蒸發的方法制備銻薄膜；具體為：利用電子束蒸發設備，采用0.1kw的電子束蒸發功率，50分鐘的時間，在制備好的Mo背電極上蒸發一層12nm厚的銻薄膜；步驟三、在上述銻薄膜上采用共蒸發方法制備銅銦鎵硒吸收層；具體為：采用共蒸發三步法在背電極上制作銅銦鎵硒吸收層，其中，上述三步法中的第一步襯底溫度在250℃-300℃范圍，第二步和第三步襯底溫度在350℃-380℃范圍內；步驟四、在上述銅銦鎵硒吸收層上制備銅銦鎵硒薄膜太陽電池；具體為：在銅銦鎵硒薄膜上面自下至上依次制作緩沖層CdS層；i-ZnO層；透明窗口層；減反射層和柵線電極。在上述優選實施例中：所述柔性襯底為聚酰亞胺襯底、鈦箔襯底、不銹鋼襯底中的一種。各種襯底的具體實施例如下：實施例一、步驟101.在聚酰亞胺襯底上制作背電極通過直流磁控濺射沉積系統在聚酰亞胺襯底上沉積厚度范圍為500nm-700nm的Mo作為背電極，Mo為雙層結構，接近襯底的為高阻Mo層，厚度范圍為100nm-150nm，在高阻Mo層上再沉積400nm-550nm的低阻Mo層，作為電池的背電極；在本優選實施例中，Mo的厚度取500nm或700nm，高阻Mo層的厚度取100nm或150nm，低阻Mo層的厚度取400nm或550nm；步驟2.在背電極上采用電子束蒸發的方法制備銻薄膜利用電子束蒸發設備，采用0.1kw的電子束蒸發功率，50分鐘的時間在制備好的Mo背電極上蒸發一層12nm厚的銻薄膜。步驟3.在銻薄膜上采用共蒸發方法制備銅銦鎵硒吸收層采用傳統的共蒸發三步法在背電極上制作銅銦鎵硒吸收層，需要特別指出的是，三步法第一步襯底溫度在250℃-300℃范圍，而第二步和第三步襯底溫度在350℃-380℃范圍內即可。在本優選實施例中，第一步襯底溫度取250℃或300℃，第二步和第三步襯底溫度取350℃或380℃；步驟4.按照傳本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種低溫制備高效柔性銅銦鎵硒薄膜太陽電池的方法，其特征在于：包括如下步驟：步驟一、在柔性襯底上制作背電極；具體為：通過直流磁控濺射沉積系統在柔性襯底上沉積厚度范圍為500nm至700nm的Mo作為背電極，其中：Mo為雙層結構，接近襯底的一層為高阻Mo層，上述高阻Mo層的厚度范圍為100nm至150nm；在上述高阻Mo層上再沉積厚度范圍為400nm至550nm的低阻Mo層，作為電池的背電極；步驟二、在上述背電極上采用電子束蒸發的方法制備銻薄膜；具體為：利用電子束蒸發設備，采用0.1kw的電子束蒸發功率，50分鐘的時間，在制備好的Mo背電極上蒸發一層12nm厚的銻薄膜；步驟三、在上述銻薄膜上采用共蒸發方法制備銅銦鎵硒吸收層；具體為：采用共蒸發三步法在背電極上制作銅銦鎵硒吸收層，其中，上述三步法中的第一步襯底溫度在250℃?300℃范圍，第二步和第三步襯底溫度在350℃?380℃范圍內；步驟四、在上述銅銦鎵硒吸收層上制備銅銦鎵硒薄膜太陽電池；具體為：在銅銦鎵硒薄膜上面自下至上依次制作緩沖層CdS層；i?ZnO層；透明窗口層；減反射層和柵線電極。
【技術特征摘要】
1.一種低溫制備柔性銅銦鎵硒薄膜太陽電池的方法，其特征在于：包括如下步驟：步驟一、在柔性襯底上制作背電極；具體為：通過直流磁控濺射沉積系統在柔性襯底上沉積厚度范圍為500nm至700nm的Mo作為背電極，其中：Mo為雙層結構，接近襯底的一層為高阻Mo層，上述高阻Mo層的厚度范圍為100nm至150nm；在上述高阻Mo層上再沉積厚度范圍為400nm至550nm的低阻Mo層，作為電池的背電極；步驟二、在上述背電極上采用電子束蒸發的方法制備銻薄膜；具體為：利用電子束蒸發設備，采用0.1kw的電子束蒸發功率，50分鐘的時間，在制備好的Mo背電極上蒸發一層12nm厚的銻薄膜；步驟三、在上述銻薄膜上采用共蒸發方法制備銅銦鎵硒吸收層；具體為：采用共蒸發三步法在背電極上制作銅銦鎵硒吸收層，其中，上述三步法中的第一步襯底溫度在250℃-300℃范圍，第二步和第三步襯底溫度在350℃-380℃范圍內；步驟四、在上述銅銦鎵硒吸收層上制備銅銦鎵硒薄膜太陽電池；具體為：在銅銦鎵硒薄膜上面自下至上依次制作緩沖層CdS層；i-ZnO層；透明窗口層；減反射層和柵線電極。2.根據權利要求1所述的低溫制備柔性銅銦鎵硒薄膜太陽電池的方法，其特征在于：所述柔性襯底為聚酰亞胺襯底、鈦箔襯底、不銹鋼襯底中的一種。3.根據權利要求2所述的低溫制備柔性銅銦鎵硒薄膜太...
【專利技術屬性】
技術研發人員：申緒男，趙岳，王勝利，賴運子，劉帥奇，趙彥民，喬在祥，
申請(專利權)人：中國電子科技集團公司第十八研究所，
類型：發明
國別省市：天津;12
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