帶，因此可以降低由于隧道電流而引起的泄漏。當(dāng)兩層之間的電子親和能差較大，突變尖峰的高度也更大，在這種情況中當(dāng)突變尖峰過(guò)高時(shí)，通過(guò)光吸收在P型光吸收層中激發(fā)的電子流到透明導(dǎo)電層中時(shí)，突變尖峰在此作為勢(shì)皇將起到阻礙作用，這將會(huì)導(dǎo)致在層間界面處載流子的復(fù)合，從而降低薄膜電池的性能。
[0032]本發(fā)明在P型光吸收層表面沉積犧牲層，通過(guò)將犧牲層中的元素?zé)釘U(kuò)散進(jìn)入P型光吸收層的表層區(qū)域，使其表層區(qū)域轉(zhuǎn)變?yōu)棣切桶雽?dǎo)體層，同時(shí)使η型半導(dǎo)體層的電子親和能變小，從而在導(dǎo)帶中，使η型半導(dǎo)體層與后續(xù)膜層形成的突變尖峰的高度不至于過(guò)高，其既能抑制注入到透明導(dǎo)電層中的電子通過(guò)隧道電導(dǎo)至P型光吸收層的價(jià)帶，又不能抑制通過(guò)光吸收在P型光吸收層中激發(fā)的電子流到透明導(dǎo)電層中。
[0033]本發(fā)明中的犧牲層可以采用DC濺射沉積或AC濺射沉積，通過(guò)熱擴(kuò)散處理后，也可以將膜層暴露于含氧、硫和/或砸的等離子體中處理。
[0034]以下通過(guò)幾個(gè)具體實(shí)施例來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的CIGS基薄膜太陽(yáng)能電池的制備方法。以下涉及的實(shí)施例，均是在干凈的基板表面上依次沉積上各膜層。
[0035]實(shí)施例1
本實(shí)施例的薄膜電池的結(jié)構(gòu)如圖2所示。其制備過(guò)程:在一鈉鈣玻璃表面上采用磁控派射沉積500nm的鉬電極層；接著在鉬電極層上形成1.9um的p型銅銦鎵砸光吸收層；接著在P型銅銦鎵砸光吸收層上采用DC濺射沉積4nm的鋅鎵合金膜層，鋅鎵合金膜層中含鋅80% ;接著進(jìn)行熱擴(kuò)散處理，處理溫度為280°C，處理時(shí)間為300秒，從而在P型銅銦鎵砸光吸收層上形成含鋅η型銅銦鎵砸膜層；接著在含鋅η型銅銦鎵砸膜層上采用磁控濺射沉積30nm的硫化鋅膜層；接著在硫化鋅膜層上采用磁控濺射沉積50nm本征氧化鋅膜層；接著在本征氧化鋅膜層上采用磁控濺射沉積600nm的AZO (Al摻雜ZnO)膜層作為透明導(dǎo)電層。
[0036]實(shí)施例2
在一鈉鈣玻璃表面上采用磁控濺射沉積500nm的鉬電極層；接著在鉬電極層上形成
1.9um的P型銅銦鎵砸光吸收層；接著在P型銅銦鎵砸光吸收層上采用DC派射沉積3nm的鋅鋁合金膜層，鋅鋁合金膜層中含鋅95% ;接著進(jìn)行熱擴(kuò)散處理，處理溫度為270°C，處理時(shí)間為300秒，從而在P型銅銦鎵砸光吸收層上形成含鋅η型銅銦鎵鋁砸膜層；接著在含鋅η型銅銦鎵鋁砸膜層上采用磁控濺射沉積35nm的硫化鋅膜層；接著在硫化鋅膜層上采用磁控濺射沉積45nm本征氧化鋅膜層；接著在本征氧化鋅膜層上采用磁控濺射沉積650nm的AZO (Al摻雜ZnO)膜層作為透明導(dǎo)電層。
[0037]實(shí)施例3
在一鈉鈣玻璃表面上采用磁控濺射沉積550nm的鉬電極層；接著在鉬電極層上形成
2.1um的P型銅銦鎵砸光吸收層；接著在P型銅銦鎵砸光吸收層上采用DC濺射沉積4nm的鋅鎵鎂合金膜層，鋅鎵鎂合金膜層中含鋅80%、含鎂1% ;接著進(jìn)行熱擴(kuò)散處理，處理溫度為100C，處理時(shí)間為800秒，從而在P型銅銦鎵砸光吸收層上形成含鋅η型銅銦鎵砸膜層；接著在含鋅η型銅銦鎵砸膜層上采用磁控濺射沉積40nm的硫化鎘膜層；接著在硫化鎘膜層上采用磁控濺射沉積50nm本征氧化鋅膜層；接著在本征氧化鋅膜層上采用磁控濺射沉積600nm的AZO (Al摻雜ZnO)膜層作為透明導(dǎo)電層。
[0038]實(shí)施例4
在一鈉鈣玻璃表面上采用磁控濺射沉積550nm的鉬電極層；接著在鉬電極層上形成
2.0um的P型銅銦鎵砸光吸收層；接著在P型銅銦鎵砸光吸收層上采用AC濺射沉積Inm的鋅鎵鈣合金膜層，鋅鎵鈣合金膜層中含鋅80%、含鈣0.5% ;接著進(jìn)行熱擴(kuò)散處理，處理溫度為450°C，處理時(shí)間為15秒，從而在P型銅銦鎵砸光吸收層上形成含鋅η型銅銦鎵砸膜層；接著在含鋅η型銅銦鎵砸膜層上采用磁控濺射沉積30nm的硫化鋅膜層；接著在硫化鋅膜層上采用磁控濺射沉積50nm本征氧化鋅膜層；接著在本征氧化鋅膜層上采用磁控濺射沉積800nm的AZO (Al摻雜ZnO)膜層作為透明導(dǎo)電層。
[0039]實(shí)施例5
在一鈉鈣玻璃表面上采用磁控濺射沉積600nm的鉬電極層；接著在鉬電極層上形成
1.95um的P型銅銦鎵砸硫光吸收層；接著在P型銅銦鎵砸硫光吸收層上采用DC派射沉積7nm的鋅鎵合金膜層，鋅鎵合金膜層中含鋅80% ;接著進(jìn)行熱擴(kuò)散處理，處理溫度為150°C，處理時(shí)間為500秒，從而在P型銅銦鎵砸硫光吸收層上形成含鋅η型銅銦鎵砸硫膜層；接著在含鋅η型銅銦鎵砸硫膜層上采用磁控濺射沉積35nm的硫化鋅膜層；接著在硫化鋅膜層上采用磁控濺射沉積40nm本征氧化鋅膜層；接著在本征氧化鋅膜層上采用磁控濺射沉積600nm的AZO (Al摻雜ZnO)膜層作為透明導(dǎo)電層。
[0040]實(shí)施例6
本實(shí)施例的薄膜電池的結(jié)構(gòu)如圖3所示。其制備過(guò)程:在一鈉鈣玻璃表面上采用磁控派射沉積80nm的氮氧化娃膜層；接著在氮氧化娃膜層上采用磁控派射沉積500nm的鉬電極層；接著在鉬電極層上形成2.1um的P型銅銦鎵砸硫光吸收層；接著在P型銅銦鎵砸硫光吸收層上采用DC濺射沉積3nm的鋅鎵合金膜層，鋅鎵合金膜層中含鋅80% ;接著進(jìn)行熱擴(kuò)散處理，處理溫度為350°C，處理時(shí)間為200秒，從而在P型銅銦鎵砸硫光吸收層上形成含鋅η型銅銦鎵砸硫膜層；接著在含鋅η型銅銦鎵砸硫膜層上采用磁控濺射沉積35nm的硫化鋅膜層；接著在硫化鋅膜層上采用磁控濺射沉積45nm本征氧化鋅膜層；接著在本征氧化鋅膜層上采用磁控濺射沉積600nm的AZO (Al摻雜ZnO)膜層作為透明導(dǎo)電層；接著在透明導(dǎo)電層上采用磁控濺射沉積10nm的MgF2膜層作為減反射膜層。
[0041]上述實(shí)施例僅用來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的一種CIGS基薄膜太陽(yáng)能電池的制備方法，但本發(fā)明并不局限于實(shí)施例，凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化與修飾，均落入本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種CIGS基薄膜太陽(yáng)能電池的制備方法，其特征在于，包括如下步驟: 步驟I，在基板上形成覆蓋基板的背電極層； 步驟2，形成覆蓋背電極層的P型光吸收層； 步驟3，沉積一犧牲層覆蓋P型光吸收層，所述犧牲層含有Zn元素，還含有Ga、Al中的至少一種元素，所述犧牲層中至少含有50%的Zn元素； 步驟4，進(jìn)行熱擴(kuò)散處理，使?fàn)奚鼘又械脑財(cái)U(kuò)散進(jìn)入P型光吸收層的表層區(qū)域，從而形成η型半導(dǎo)體層覆蓋P型光吸收層； 步驟5，形成透明導(dǎo)電層覆蓋η型半導(dǎo)體層。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的CIGS基薄膜太陽(yáng)能電池的制備方法，其特征在于，所述步驟2中，所述犧牲層還含有至多5%的M元素，所述M元素選自Mg、Ca中的至少一種。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的CIGS基薄膜太陽(yáng)能電池的制備方法，其特征在于，所述的P型光吸收層為P型的銅銦鎵砸膜層、P型的銅銦砸膜層、P型的銅銦鎵砸硫膜層或它們的組合；所述η型半導(dǎo)體層為含鋅的η型銅銦鎵砸膜層、含鋅的η型銅銦鎵砸硫膜層、含鋅的η型銅銦鎵鋁砸膜層、含鋅的η型銅銦鋁砸膜層或含鋅的η型銅銦鎵鋁砸硫膜層。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的CIGS基薄膜太陽(yáng)能電池的制備方法，其特征在于，所述犧牲層為鋅鎵合金膜層、鋅鋁合金膜層或鋅鎵鋁合金膜層，所述犧牲層采用濺射沉積成膜。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的CIGS基薄膜太陽(yáng)能電池的制備方法，其特征在于，所述犧牲層為鋅鎵鎂合金膜層、鋅鎵鈣合金膜層、鋅鎵鎂鈣合金膜層、鋅鋁鎂合金膜層、鋅鋁鈣合金膜層、鋅鋁鎂鈣合金膜層、鋅鎵鋁鎂合金膜層、鋅鎵鋁鈣合金膜層或鋅鎵鋁鎂鈣合金膜層，所述犧牲層采用濺射沉積成膜。6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的CIGS基薄膜太陽(yáng)能電池的制備方法，其特征在于，所述步驟5中，在η型半導(dǎo)體層與透明導(dǎo)電層之間形成一緩沖層，所述緩沖層選自硫化鎘、硫化鋅、砸化鋅、硫砸化鋅、氧化鋅、硫化銦、砸化銦、硫砸化銦、鋅鎂氧化物或具有高電阻率的摻雜氧化鋅膜層中的至少一種。7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的CIGS基薄膜太陽(yáng)能電池的制備方法，其特征在于，所述背電極層為鉬電極層、鈦電極層、鉻電極層或AZO透明導(dǎo)電層，所述背電極層中可含有一定量的氧；所述透明導(dǎo)電層選用銀基透明導(dǎo)電膜、氧化銦摻雜錫、氧化鋅摻雜鋁、氧化鋅摻雜鎵、氧化鋅摻雜銦、氧化錫摻雜氟、氧化錫摻碘或氧化錫摻雜銻中的至少一種。8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的CIGS基薄膜太陽(yáng)能電池的制備方法，其特征在于，所述步驟I中，在基板與背電極層之間插入一層電介質(zhì)材料層；所述電介質(zhì)材料層由氧化硅、氮化娃、氮氧化娃、氮化鈦、氧化鈦、氮氧化鈦、氮氧化錯(cuò)、氧化錯(cuò)、氮化錯(cuò)、氮化鋁、氧化鋁、氧化硅鋁、氮化硅鋁、氮氧化硅鋁、鋅錫氧化物或它們的混合物組成；所述電介質(zhì)材料層或由硅、鋯和鈦中的至少一種元素與鉬組成的至少兩種元素的氧化物、氮化物或氮氧化物組成；當(dāng)基板為玻璃基板時(shí)，所述電介質(zhì)材料層可由一含有L1、K中至少一種元素的堿過(guò)濾層替代，該堿過(guò)濾層包含L1、K中的至少一種元素和S1、Al、O三種元素。9.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的CIGS基薄膜太陽(yáng)能電池的制備方法，其特征在于，所述熱擴(kuò)散處理的溫度為100-450°C ;所述熱擴(kuò)散處理的時(shí)間為15-800秒。10.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的CIGS基薄膜太陽(yáng)能電池的制備方法，其特征在于，所述犧牲層的厚度不大于7nm。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供了一種CIGS基薄膜太陽(yáng)能電池的制備方法。該制備方法包括在p型光吸收層的表面沉積一層犧牲層，接著進(jìn)行熱擴(kuò)散，使?fàn)奚鼘又械脑財(cái)U(kuò)散進(jìn)入p型光吸收層的表層區(qū)域，從而使光吸收層的表層區(qū)域由p型轉(zhuǎn)變?yōu)閚型半導(dǎo)體層。所述犧牲層含有Zn元素和Ga、Al中的至少一種元素，犧牲層還可含有M元素，所述M元素選自Mg、Ca中的至少一種；所述通過(guò)將犧牲層中的元素?cái)U(kuò)散進(jìn)入光吸收層的表層區(qū)域，從而形成n型半導(dǎo)體層，使n型半導(dǎo)體層的電子親和能變小，使之與透明導(dǎo)電層的電子親和能更加匹配，可有效防止薄膜電池隧道電流泄漏，提高薄膜電池的轉(zhuǎn)換效率。
【IPC分類(lèi)】H01L31/032, H01L31/0352, H01L31/18
【公開(kāi)號(hào)】CN105047737
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510381116
【發(fā)明人】李藝明, 鄧國(guó)云
【申請(qǐng)人】廈門(mén)神科太陽(yáng)能有限公司
【公開(kāi)日】2015年11月11日
【申請(qǐng)日】2015年6月30日