CN101768729A - 磁控溅射法制备铜铟镓硒薄膜太阳电池光吸收层的方法 - Google Patents
磁控溅射法制备铜铟镓硒薄膜太阳电池光吸收层的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN101768729A CN101768729A CN 201010118300 CN201010118300A CN101768729A CN 101768729 A CN101768729 A CN 101768729A CN 201010118300 CN201010118300 CN 201010118300 CN 201010118300 A CN201010118300 A CN 201010118300A CN 101768729 A CN101768729 A CN 101768729A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- thin film
- cigs
- target
- precursor thin
- sputtering
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000010409 thin film Substances 0.000 title claims abstract description 186
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 30
- 238000001755 magnetron sputter deposition Methods 0.000 title claims abstract description 14
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 title claims abstract description 12
- KTSFMFGEAAANTF-UHFFFAOYSA-N [Cu].[Se].[Se].[In] Chemical compound [Cu].[Se].[Se].[In] KTSFMFGEAAANTF-UHFFFAOYSA-N 0.000 title abstract 7
- 239000002243 precursor Substances 0.000 claims abstract description 165
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 claims abstract description 132
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims abstract description 75
- 239000010408 film Substances 0.000 claims abstract description 18
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 10
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 208
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 124
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 124
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 claims description 70
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 claims description 68
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 54
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 42
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 claims description 41
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 21
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 20
- 238000007669 thermal treatment Methods 0.000 claims description 20
- 229910052711 selenium Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 6
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- -1 CuSe Substances 0.000 claims description 3
- 239000002356 single layer Substances 0.000 claims description 3
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 2
- 239000001307 helium Substances 0.000 claims description 2
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052754 neon Inorganic materials 0.000 claims description 2
- GKAOGPIIYCISHV-UHFFFAOYSA-N neon atom Chemical compound [Ne] GKAOGPIIYCISHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 abstract 1
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 abstract 1
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 abstract 1
- 238000005245 sintering Methods 0.000 abstract 1
- 239000011669 selenium Substances 0.000 description 143
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 18
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 18
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 16
- 239000005361 soda-lime glass Substances 0.000 description 12
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 3
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 2
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 2
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 2
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 2
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 2
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 2
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 2
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- KRQUFUKTQHISJB-YYADALCUSA-N 2-[(E)-N-[2-(4-chlorophenoxy)propoxy]-C-propylcarbonimidoyl]-3-hydroxy-5-(thian-3-yl)cyclohex-2-en-1-one Chemical compound CCC\C(=N/OCC(C)OC1=CC=C(Cl)C=C1)C1=C(O)CC(CC1=O)C1CCCSC1 KRQUFUKTQHISJB-YYADALCUSA-N 0.000 description 1
- 235000008733 Citrus aurantifolia Nutrition 0.000 description 1
- 235000011941 Tilia x europaea Nutrition 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 238000000224 chemical solution deposition Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000004571 lime Substances 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000012552 review Methods 0.000 description 1
- NMHFBDQVKIZULJ-UHFFFAOYSA-N selanylideneindium Chemical compound [In]=[Se] NMHFBDQVKIZULJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229940065287 selenium compound Drugs 0.000 description 1
- 239000005368 silicate glass Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000005477 sputtering target Methods 0.000 description 1
- 239000013077 target material Substances 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/0248—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies
- H01L31/0256—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by the material
- H01L31/0264—Inorganic materials
- H01L31/032—Inorganic materials including, apart from doping materials or other impurities, only compounds not provided for in groups H01L31/0272 - H01L31/0312
- H01L31/0322—Inorganic materials including, apart from doping materials or other impurities, only compounds not provided for in groups H01L31/0272 - H01L31/0312 comprising only AIBIIICVI chalcopyrite compounds, e.g. Cu In Se2, Cu Ga Se2, Cu In Ga Se2
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
- C23C14/14—Metallic material, boron or silicon
- C23C14/18—Metallic material, boron or silicon on other inorganic substrates
- C23C14/185—Metallic material, boron or silicon on other inorganic substrates by cathodic sputtering
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/58—After-treatment
- C23C14/5846—Reactive treatment
- C23C14/5866—Treatment with sulfur, selenium or tellurium
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/541—CuInSe2 material PV cells
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
本发明涉及一种铜铟镓硒(CIGS)太阳电池光吸收层薄膜的制备方法。本发明的特征在于在底电极上通过磁控溅射法，采用单靶溅射、富铜靶和贫铜靶同时或先后溅射，制备出具有高反应活性、可快速反应烧结的CIGS前驱薄膜，然后将CIGS前驱薄膜进行热处理，快速反应生成平整、致密、均匀、光电性能良好的CIGS太阳电池光吸收层薄膜。本发明所提供的制备方法，可控性强，薄膜质量高、均匀性好，工艺简单，适合工业化生产。
Description
技术领域
本发明涉及铜铟镓硒(CIGS)薄膜太阳电池光吸收层的制备方法，更确切地说采用磁控溅射法制备CIGS前驱薄膜，然后进行热处理制成太阳电池光吸收层，属于光伏材料新能源技术领域。
背景技术
铜铟镓硒(Cu(In，Ga)Se2，简称CIGS)薄膜太阳电池是新一代最有前途的太阳电池，它具有成本低、效率高、寿命长、弱光性能好、抗辐射能力强、可柔性且环境友好等多方面的优点。自20世纪90年代以来，CIGS在所有薄膜太阳电池中，就一直是实验室转换效率最高的薄膜太阳电池。2008年4月，美国可再生能源实验室(NREL)又将其实验室最高转换效率刷新为19.9％(Ingrid Repins，Miguel A.Contreras，Brian Egaas，Clay DeHart，JohnScharf，Craig L.Perkins，Bobby To and Rommel Noufi，Progress in Photovoltaics：Research and Applications，16(3)，235-239，2008)，与多晶硅的实验室最高转换效率20.3％已非常接近，发展前景巨大。
CIGS光吸收层的制备是CIGS薄膜太阳电池的核心工艺。目前产业界制备CIGS光吸收层的主要工艺包括蒸发法、磁控溅射Cu-In-Ga预制膜后硒化法和蒸发-溅射杂化法等。但这些方法都不可避免地在薄膜的制备过程中会出现易挥发的中间相(如In2Se、In4Se3、InSe和In6Se7等)，使薄膜最终的实际成分与名义成分差别很大；而且由于易挥发中间相的生成和挥发速度与温度、气压、挥发性物质的分压和表面气流状态等因素都密切相关，大面积温场中不可控因素(分压、气流状态等)的涨落，会导致大面积薄膜成分出现不可控的变化，从而导致薄膜的均匀性和重复性都难以控制，电池的生产良率无法得到保证，严重制约了产业化生产的大规模扩张。
发明内容
本发明的目的在于提供CIGS薄膜太阳电池光吸收层的一种制备方法，采用所述的方法可以提高大面积CIGS薄膜制备工艺的稳定性和成分的均匀性，提高CIGS薄膜太阳电池的光电转换效率和电池生产良率。本发明所提供的方法具有工艺可控性强，制备的薄膜质量高、均匀性好，工艺简单，适合工业化生产的特点。
因为，In2Se、In4Se3、InSe和In6Se7等物质在300℃以上都具有很高的蒸汽压，在300℃以上这些物质都具有很强的挥发性，而已报道的CIGS薄膜的制备温度往往在500℃以上(Marianna Kemell，Mikko Ritala，and Markku Leskel，Critical Reviews in Solid State and Materials Sciences，30：1-31，2005)。若在CIGS薄膜的制备过程中生成这些高挥发性的中间物质，往往会导致CIGS薄膜的最终成分难以控制。
本发明通过磁控溅射法，采用富铜靶和富铟靶在室温下制备出CIGS前驱薄膜，这一方面避免了高温衬底导致的铟硒化合物的挥发问题；另一方面，在CIGS前驱薄膜中，富铟相和富铜相紧密结合，处于原位复合的状态，在热处理反应时，物质输运路径非常短，反应速度非常快，快速生成蒸汽压非常低的铜铟镓硒多元化合物，有效地避免了元素的挥发。
实现本发明所提供的CIGS薄膜太阳电池光吸收层制备方法的一种方案(a)为：
CIGS薄膜太阳电池光吸收层的一种制备方法，其特征在于：采用包括射频溅射和直流溅射的磁控溅射法制备具有高反应活性的CIGS前驱薄膜，并进行热处理以快速反应，制备CIGS薄膜。具体包括以下工艺步骤：
(1)制备CIGS前驱薄膜：在底电极(101)上通过磁控溅射法，采用单靶溅射、富铜靶和贫铜靶同时溅射，制备出CIGS前驱薄膜(200)；
(2)CIGS前驱薄膜热处理：在真空中或一定气压的惰性气氛中，将固态单质Se源加热到180℃～450℃，形成Se的饱和蒸汽压，将上述CIGS前驱薄膜置于饱和Se蒸汽压中，以10℃/min～100℃/min的升温速度快速升温到450℃～600℃，并保温10min～60min，生成CIGS薄膜太阳电池的光吸收层。
实现本发明所提供的CIGS薄膜太阳电池光吸收层制备方法的另一种方案(b)为：
CIGS薄膜太阳电池光吸收层的一种制备方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)制备CIGS前驱薄膜：在底电极(101)上通过磁控溅射法，采用富铜靶和贫铜靶先后溅射，形成富铜层和贫铜层交替出现的叠层结构(201～20n)，制备出CIGS前驱薄膜；
(2)CIGS前驱薄膜热处理：在真空中或一定气压的惰性气氛中，将固态单质Se源加热到180℃～450℃，形成Se的饱和蒸汽压，将上述CIGS前驱薄膜置于饱和Se蒸汽压中，以10℃/min～100℃/min的升温速度快速升温到450℃～600℃，并保温10min～60min，生成CIGS薄膜太阳电池的光吸收层。
上述方案(a)的制备步骤(1)中，其中单靶溅射的靶材为Cu1-x(In，Ga)Se2-x/2(0.05≤x≤0.50)。
上述方案(a)和方案(b)的制备步骤(1)中，其中富铜靶为Cu、CuSe、Cu2Se和Cu1+x(In，Ga)Se2+x/2(0.1≤x≤1.0)中的一种或几种的混合。
上述方案(a)和方案(b)的制备步骤(1)中，其中贫铜靶为(In，Ga)4Se3、(In，Ga)2Se3、Cu(In，Ga)5Se8、Cu(In，Ga)3Se5、Cu2(In，Ga)4Se7、Cu3(In，Ga)5Se9和Cu1-x(In，Ga)Se2-x/2(0.4≤x＜1.0)中的一种或几种的混合。
上述方案(a)的制备步骤(1)中，其中单靶的溅射条件为：采用射频溅射，溅射功率密度为0.2Wcm-2～10Wcm-2，靶距为4cm～20cm，工作气压为0.05Pa～20Pa；其中溅射功率密度优选为0.5Wcm-2～5Wcm-2，靶距优选为5cm～15cm，工作气压优选为0.2Pa～10Pa。
上述方案(a)和方案(b)的制备步骤(1)中，其中富铜靶的溅射条件为：采用直流溅射或射频溅射，溅射功率密度为0.2Wcm-2～10Wcm-2，靶距为4cm～20cm，工作气压为0.05Pa～20Pa；其中溅射功率密度优选为0.5Wcm-2～5Wcm-2，靶距优选为5cm～15cm，工作气压优选为0.2Pa～10Pa。
上述方案(a)和方案(b)的制备步骤(1)中，其中贫铜靶的溅射条件为：采用射频溅射，溅射功率密度为0.2Wcm-2～10Wcm-2，靶距为4cm～20cm，工作气压为0.05Pa～20Pa；其中溅射功率密度优选为0.5Wcm-2～5Wcm-2，靶距优选为5cm～15cm，工作气压优选为0.2Pa～10Pa。
上述方案(b)的制备步骤(1)中，其中富铜层和贫铜层的总层数为2～12层，优选为3～6层。
上述方案(b)的制备步骤(1)中，其中富铜层和贫铜层的单层厚度为10nm～1500nm，优选为50nm～1000nm。
上述方案(a)和方案(b)的制备步骤(1)中，其中CIGS前驱薄膜中Cu原子数与In和Ga原子数之和的比为0.5～1.0，即0.5≤Cu/(In+Ga)≤1.0，优选为0.7≤Cu/(In+Ga)≤0.95。
上述方案(a)和方案(b)的制备步骤(1)中，其中CIGS前驱薄膜中Ga原子数与In和Ga原子数之和的比为0～1.0，即0≤Ga/(In+Ga)≤1.0，优选为0.2≤Ga/(In+Ga)≤0.4。
上述方案(a)和方案(b)的制备步骤(1)中，其中CIGS前驱薄膜的厚度为500nm～3500nm，优选为1000nm～2500nm。
上述方案(a)和方案(b)的制备步骤(2)中，其中的真空是指反应容器中的气压≤2Pa。
上述方案(a)和方案(b)的制备步骤(2)中，其中所述的惰性气氛为氮气、氦气、氖气、氩气中的一种或几种的混合，所述的一定气压为5Pa～100000Pa。
本发明所提供的CIGS薄膜的制备方法，薄膜质量高，均匀性好，工艺简单，适合工业化生产。
附图说明
图1为本发明方案(a)所制备的CIGS前驱薄膜截面示意图；
图2为本发明方案(b)所制备的CIGS前驱薄膜截面示意图；
图3为实施例13所制备的CIGS薄膜的扫描电子显微镜(SEM)图。
具体实施方式
下面对照附图1和附图2详细说明本发明所述的制备方法及其优选方式。如图1和图2所示，本发明所采用的基片可以是普通碱石灰玻璃、不锈钢箔、钛箔和聚酰亚胺膜等材料。基片上的底电极101是钼电极，钼电极是采用磁控溅射法制备的。
在底电极上的CIGS光吸收层，本发明所提供的制备方法可以通过两种方案实现。
第一种方案如图1所示。在底电极上101通过磁控溅射法，采用Cu1-x(In，Ga)Se2-x/2(0.05≤x≤0.50)化合物靶材进行单靶溅射，制备出CIGS前驱薄膜200，然后经过热处理生成CIGS光吸收层；也可以采用富铜靶和贫铜靶同时溅射，制备出CIGS前驱薄膜200，并经过热处理生成CIGS光吸收层。对于富铜靶，如Cu、CuSe、Cu2Se和Cu1+x(In，Ga)Se2+x/2(0.1≤x≤1.0)等，既可采用直流溅射，也可采用射频溅射；对于贫铜靶，如(In，Ga)4Se3、(In，Ga)2Se3、Cu(In，Ga)5Se8、Cu(In，Ga)3Se5、Cu2(In，Ga)4Se7、Cu3(In，Ga)5Se9和Cu1-x(In，Ga)Se2-x/2(0.4≤x＜1.0)等，由于靶材的电导率很差，采用直流溅射制膜时会形成电荷积累，导致溅射速率不稳定，甚至辉光自动熄灭，因而只能采用对靶材电导率不敏感的射频溅射；对于单靶溅射靶材Cu1-x(In，Ga)Se2-x/2(0.05≤x≤0.50)，其电导率也很低，同样也只能采用射频溅射。
一个典型的单靶溅射制备CIGS光吸收层的制备流程为：以Cu0.8(In，Ga)Se1.9作为靶材，采用射频溅射法制备CIGS前驱薄膜，溅射功率密度为2Wcm-2，靶距为8cm，工作气压为0.8Pa，所制备的CIGS前驱薄膜的厚度为1500nm；在10000Pa的氮气中，将CIGS前驱薄膜置于Se源温度为250℃的Se的饱和蒸汽压中，以20℃/min快速升温至530℃并保温30min，即制备出所需的CIGS光吸收层。
一个典型的富铜靶和贫铜靶同时溅射制备CIGS光吸收层的制备流程为：以Cu2Se靶作为富铜靶，Cu(In，Ga)5Se8靶作为贫铜靶；Cu2Se靶采用直流溅射，溅射功率密度为0.8Wcm-2，靶距为8cm，工作气压为0.8Pa；Cu(In，Ga)5Se8靶采用射频溅射，溅射功率密度为2Wcm-2，靶距为8cm，工作气压为0.8Pa；所制备的CIGS前驱薄膜的厚度为1000nm，薄膜中Cu/(In+Ga)＝0.90，Ga/(In+Ga)＝0.30；在30000Pa的氮气中，将CIGS前驱薄膜置于Se源温度为300℃的Se的饱和蒸汽压中，以30℃/min快速升温至550℃并保温20min，即制备出所需的CIGS光吸收层。
第二种方案如图2所示。在底电极101上通过磁控溅射法，采用富铜靶和贫铜靶先后溅射，形成富铜层和贫铜层交替出现的叠层结构(201～20n)，制备出CIGS前驱薄膜，并经过热处理生成CIGS光吸收层。其中最底层201既可是富铜层也可是贫铜层；顶层20n同样既可是富铜层也可是贫铜层，顶层20n优选为贫铜层。
一个典型的富铜靶和贫铜靶先后溅射制备CIGS光吸收层的制备流程为：以Cu2Se靶作为富铜靶，(In，Ga)4Se3靶作为贫铜靶；Cu2Se靶采用射频溅射，溅射功率密度为0.4Wcm-2，靶距为8cm，工作气压为0.8Pa；(In，Ga)4Se3靶也采用射频溅射，溅射功率密度为2Wcm-2，靶距为8cm，工作气压为0.8Pa；首先制备的底层201层为贫铜的(In，Ga)4Se3，然后制备富铜的第二次202层Cu2Se，再次制备贫铜的顶层203层(In，Ga)4Se3，形成1500nm厚的CIGS前驱薄膜，薄膜中Cu/(In+Ga)＝0.85，Ga/(In+Ga)＝0.30；在50Pa的氮气中，将前驱薄膜置于Se源温度为250℃的Se的饱和蒸汽压中，以30℃/min快速升温至550℃并保温20min，即制备出所需的CIGS光吸收层。
在所制备的CIGS光吸收层表面通过化学浴沉积法制备70nm厚的CdS层，再在其上通过溅射法制备100nm厚的i-ZnO层和600nm厚的ZnO:Al层，即得到CIGS薄膜太阳电池。
下面介绍本发明的实施例，但本发明绝非限于实施例。
实施例1：
制备CIGS前驱薄膜：在镀钼的钠钙硅玻璃上，以Cu0.9In0.8Ga0.2Se1.95作为靶材，采用射频溅射法制备CIGS前驱薄膜，溅射功率密度为1.2Wcm-2，靶距为7cm，工作气压为1.2Pa；所制备的CIGS前驱薄膜的厚度为1200nm，由于元素溅射率的差异，所制备的CIGS前驱薄膜中Cu/(In+Ga)＝0.86，Ga/(In+Ga)＝0.20。
CIGS前驱薄膜热处理：在30000Pa的氮气中，将固态单质Se源加热到230℃，形成Se的饱和蒸汽压，将CIGS前驱薄膜置于饱和Se蒸汽压中，以30℃/min的升温速度将CIGS前驱薄膜加热到530℃并保温30min，即制备出所需的CIGS光吸收层。
实施例2：
制备CIGS前驱薄膜：在镀钼的陶瓷板上，以Cu0.7In0.6Ga0.4Se1.85作为靶材，采用射频溅射法制备CIGS前驱薄膜，溅射功率密度为0.2Wcm-2，靶距为4cm，工作气压为0.05Pa；所制备的CIGS前驱薄膜的厚度为500nm，由于元素溅射率的差异，所制备的CIGS前驱薄膜中Cu/(In+Ga)＝0.67，Ga/(In+Ga)＝0.40。
CIGS前驱薄膜热处理：在100000Pa的氮气中，将固态单质Se源加热到180℃，形成Se的饱和蒸汽压，将CIGS前驱薄膜置于饱和Se蒸汽压中，以10℃/min的升温速度将CIGS前驱薄膜加热到450℃并保温60min，即制备出所需的CIGS光吸收层。
实施例3：
制备CIGS前驱薄膜：在镀钼的不锈钢箔上，以Cu0.5In0.3Ga0.7Se1.75作为靶材，采用射频溅射法制备CIGS前驱薄膜，溅射功率密度为3.0Wcm-2，靶距为10cm，工作气压为5Pa；所制备的CIGS前驱薄膜的厚度为1500nm，由于元素溅射率的差异，所制备的CIGS前驱薄膜中Cu/(In+Ga)＝0.49，Ga/(In+Ga)＝0.70。
CIGS前驱薄膜热处理：在10000Pa的氮气中，将固态单质Se源加热到350℃，形成Se的饱和蒸汽压，将CIGS前驱薄膜置于饱和Se蒸汽压中，以50℃/min的升温速度将CIGS前驱薄膜加热到500℃并保温30min，即制备出所需的CIGS光吸收层。
实施例4：
制备CIGS前驱薄膜：在镀钼的钛箔上，以CuIn0.05Ga0.95Se1.50作为靶材，采用射频溅射法制备CIGS前驱薄膜，溅射功率密度为10.0Wcm-2，靶距为20cm，工作气压为20Pa；所制备的CIGS前驱薄膜的厚度为2500nm，由于元素溅射率的差异，所制备的CIGS前驱薄膜中Cu/(In+Ga)＝0.96，Ga/(In+Ga)＝0.95。
CIGS前驱薄膜热处理：在5Pa的氮气中，将固态单质Se源加热到450℃，形成Se的饱和蒸汽压，将CIGS前驱薄膜置于饱和Se蒸汽压中，以100℃/min的升温速度将CIGS前驱薄膜加热到600℃并保温10min，即制备出所需的CIGS光吸收层。
实施例5：
制备CIGS前驱薄膜：在镀钼的钠钙硅玻璃上，以Cu2Se和Cu(In，Ga)5Se8作为靶材，分别采用直流和射频同时溅射制备CIGS前驱薄膜，溅射功率密度均为3.5Wcm-2，靶距均为8cm，工作气压为5.5Pa；所制备的CIGS前驱薄膜的厚度为1600nm。
CIGS前驱薄膜热处理：在30000Pa的氮气中，将固态单质Se源加热到230℃，形成Se的饱和蒸汽压，将CIGS前驱薄膜置于饱和Se蒸汽压中，以30℃/min的升温速度将CIGS前驱薄膜加热到500℃并保温30min，即制备出所需的CIGS光吸收层。
实施例6：
制备CIGS前驱薄膜：在镀钼的聚酰亚胺膜上，以Cu和(In，Ga)4Se3作为靶材，分别采用直流和射频同时溅射制备CIGS前驱薄膜，溅射功率密度均为0.2Wcm-2，靶距均为4cm，工作气压为0.05Pa；所制备的CIGS前驱薄膜的厚度为600nm。
CIGS前驱薄膜热处理：在100000Pa的氮气中，将固态单质Se源加热到180℃，形成Se的饱和蒸汽压，将CIGS前驱薄膜置于饱和Se蒸汽压中，以10℃/min的升温速度将CIGS前驱薄膜加热到450℃并保温60min，即制备出所需的CIGS光吸收层。
实施例7：
制备CIGS前驱薄膜：在镀钼的钠钙硅玻璃上，以Cu1.2(In，Ga)Se2.1和Cu2(In，Ga)4Se7作为靶材，分别采用直流和射频同时溅射制备CIGS前驱薄膜，溅射功率密度均为5.0Wcm-2，靶距均为12cm，工作气压为10Pa；所制备的CIGS前驱薄膜的厚度为2000nm。
CIGS前驱薄膜热处理：在100Pa的氮气中，将固态单质Se源加热到350℃，形成Se的饱和蒸汽压，将CIGS前驱薄膜置于饱和Se蒸汽压中，以50℃/min的升温速度将CIGS前驱薄膜加热到500℃并保温30min，即制备出所需的CIGS光吸收层。
实施例8：
制备CIGS前驱薄膜：在镀钼的钠钙硅玻璃上，以Cu2(In，Ga)Se3和Cu0.5(In，Ga)Se1.75作为靶材，分别采用直流和射频同时溅射制备CIGS前驱薄膜，溅射功率密度均为10.0Wcm-2，靶距均为20cm，工作气压为20Pa；所制备的CIGS前驱薄膜的厚度为2400nm。
CIGS前驱薄膜热处理：在5Pa的氮气中，将固态单质Se源加热到450℃，形成Se的饱和蒸汽压，将CIGS前驱薄膜置于饱和Se蒸汽压中，以100℃/min的升温速度将CIGS前驱薄膜加热到600℃并保温10min，即制备出所需的CIGS光吸收层。
实施例9：
制备CIGS前驱薄膜：在镀钼的钠钙硅玻璃上，以贫铜靶Cu(In0.7Ga0.3)3Se5为靶材，采用射频溅射法制备贫铜相CIGS前驱薄膜201，溅射功率密度为1.2Wcm-2，靶距为7cm，工作气压为1.2Pa；以富铜靶Cu2Se作为靶材，采用直流溅射法制备富铜相CIGS前驱薄膜202，溅射功率密度为1.2Wcm-2，靶距为7cm，工作气压为1.2Pa；以Cu(In0.7Ga0.3)3Se5作为靶材，采用射频溅射法制备贫铜相CIGS前驱薄膜203，溅射功率密度为1.2Wcm-2，靶距为7cm，工作气压为1.2Pa；所制备的CIGS前驱薄膜的厚度为1200nm，所制备的CIGS前驱薄膜中Cu/(In+Ga)＝0.86，Ga/(In+Ga)＝0.30。
CIGS前驱薄膜热处理：在30000Pa的氮气中，将固态单质Se源加热到250℃，形成Se的饱和蒸汽压，将CIGS前驱薄膜置于饱和Se蒸汽压中，以30℃/min的升温速度将CIGS前驱薄膜加热到550℃并保温30min，即制备出所需的CIGS光吸收层。
实施例10：
制备CIGS前驱薄膜：在镀钼的钠钙硅玻璃上，以贫铜靶(In，Ga)4Se3为靶材，采用射频溅射法制备贫铜相CIGS前驱薄膜201，溅射功率密度为0.2Wcm-2，靶距为4cm，工作气压为0.05Pa；以富铜靶CuSe作为靶材，采用直流溅射法制备富铜相CIGS前驱薄膜202，溅射功率密度为0.2Wcm-2，靶距为4cm，工作气压为0.05Pa；以(In，Ga)4Se3作为靶材，采用射频溅射法制备贫铜相CIGS前驱薄膜203，溅射功率密度为0.2Wcm-2，靶距为4cm，工作气压为0.05Pa；所制备的CIGS前驱薄膜的厚度为500nm。
CIGS前驱薄膜热处理：在100000Pa的氮气中，将固态单质Se源加热到180℃，形成Se的饱和蒸汽压，将CIGS前驱薄膜置于饱和Se蒸汽压中，以10℃/min的升温速度将CIGS前驱薄膜加热到450℃并保温60min，即制备出所需的CIGS光吸收层。
实施例11：
制备CIGS前驱薄膜：在镀钼的钠钙硅玻璃上，以贫铜靶(In，Ga)2Se3为靶材，采用射频溅射法制备贫铜相CIGS前驱薄膜201，溅射功率密度为5Wcm-2，靶距为15cm，工作气压为5Pa；以富铜靶Cu(In，Ga)Se作为靶材，采用直流溅射法制备富铜相CIGS前驱薄膜202，溅射功率密度为5Wcm-2，靶距为15cm，工作气压为5Pa；以(In，Ga)2Se3作为靶材，采用射频溅射法制备贫铜相CIGS前驱薄膜203，溅射功率密度为5Wcm-2，靶距为15cm，工作气压为5Pa；所制备的CIGS前驱薄膜的厚度为1500nm。
CIGS前驱薄膜热处理：在100Pa的氮气中，将固态单质Se源加热到350℃，形成Se的饱和蒸汽压，将CIGS前驱薄膜置于饱和Se蒸汽压中，以50℃/min的升温速度将CIGS前驱薄膜加热到500℃并保温30min，即制备出所需的CIGS光吸收层。
实施例12：
制备CIGS前驱薄膜：在镀钼的钠钙硅玻璃上，以贫铜靶Cu1.5(In，Ga)Se1.75为靶材，采用射频溅射法制备贫铜相CIGS前驱薄膜201，溅射功率密度为10Wcm-2，靶距为20cm，工作气压为20Pa；以富铜靶Cu2Se作为靶材，采用直流溅射法制备富铜相CIGS前驱薄膜202，溅射功率密度为10Wcm-2，靶距为20cm，工作气压为20Pa；以Cu1.5(In，Ga)Se1.75作为靶材，采用射频溅射法制备贫铜相CIGS前驱薄膜203，溅射功率密度为10Wcm-2，靶距为20cm，工作气压为20Pa；所制备的CIGS前驱薄膜的厚度为2500nm。
CIGS前驱薄膜热处理：在5Pa的氮气中，将固态单质Se源加热到450℃，形成Se的饱和蒸汽压，将CIGS前驱薄膜置于饱和Se蒸汽压中，以100℃/min的升温速度将CIGS前驱薄膜加热到600℃并保温10min，即制备出所需的CIGS光吸收层。
实施例13：
制备CIGS前驱薄膜：在镀钼的钠钙硅玻璃上，以贫铜靶(In，Ga)4Se3和Cu(In0.7Ga0.3)3Se5为靶材，采用射频溅射法制备贫铜相CIGS前驱薄膜201，溅射功率密度为1.2Wcm-2，靶距为7cm，工作气压为1.2Pa；以富铜靶Cu2Se和Cu(In，Ga)Se2作为靶材，采用直流溅射法制备富铜相CIGS前驱薄膜202，溅射功率密度为1.2Wcm-2，靶距为7cm，工作气压为1.2Pa；以(In，Ga)4Se3和Cu(In0.7Ga0.3)3Se5作为靶材，采用射频溅射法制备贫铜相CIGS前驱薄膜203，溅射功率密度为1.2Wcm-2，靶距为7cm，工作气压为1.2Pa；所制备的CIGS前驱薄膜的厚度为1200nm，所制备的CIGS前驱薄膜中Cu/(In+Ga)＝0.86，Ga/(In+Ga)＝0.30。
CIGS前驱薄膜热处理：在30000Pa的氮气中，将固态单质Se源加热到250℃，形成Se的饱和蒸汽压，将CIGS前驱薄膜置于饱和Se蒸汽压中，以30℃/min的升温速度将CIGS前驱薄膜加热到550℃并保温30min，即制备出所需的CIGS光吸收层。
实施例14：
制备CIGS前驱薄膜：在镀钼的钠钙硅玻璃上，以贫铜靶Cu(In0.7Ga0.3)5Se8为靶材，采用射频溅射法制备贫铜相CIGS前驱薄膜201，溅射功率密度为1.2Wcm-2，靶距为7cm，工作气压为1.2Pa；以富铜靶Cu0.9(In0.7Ga0.3)7Se3作为靶材，采用直流溅射法制备富铜相CIGS前驱薄膜202，溅射功率密度为1.2Wcm-2，靶距为7cm，工作气压为1.2Pa；以贫铜靶Cu(In0.7Ga0.3)5Se8作为靶材，采用射频溅射法制备贫铜相CIGS前驱薄膜203，溅射功率密度为1.2Wcm-2，靶距为7cm，工作气压为1.2Pa；以富铜靶Cu0.9(In0.7Ga0.3)7Se3作为靶材，采用直流溅射法制备富铜相CIGS前驱薄膜204，溅射功率密度为1.2Wcm-2，靶距为7cm，工作气压为1.2Pa；以贫铜靶Cu(In0.7Ga0.3)5Se8作为靶材，采用射频溅射法制备贫铜相CIGS前驱薄膜205，溅射功率密度为1.2Wcm-2，靶距为7cm，工作气压为1.2Pa；所制备的CIGS前驱薄膜的厚度为1200nm，由于元素溅射率的差异，所制备的CIGS前驱薄膜中Cu/(In+Ga)＝0.86，Ga/(In+Ga)＝0.30。
CIGS前驱薄膜热处理：在30000Pa的氮气中，将固态单质Se源加热到250℃，形成Se的饱和蒸汽压，将CIGS前驱薄膜置于饱和Se蒸汽压中，以30℃/min的升温速度将CIGS前驱薄膜加热到550℃并保温30min，即制备出所需的CIGS光吸收层。
实施例15：
制备CIGS前驱薄膜：在镀钼的钠钙硅玻璃上，以贫铜靶(In，Ga)4Se3为靶材，采用射频溅射法制备贫铜相CIGS前驱薄膜201，溅射功率密度为0.2Wcm-2，靶距为4cm，工作气压为0.05Pa；以富铜靶CuSe作为靶材，采用直流溅射法制备富铜相CIGS前驱薄膜202，溅射功率密度为0.2Wcm-2，靶距为4cm，工作气压为0.05Pa；以贫铜靶(In，Ga)4Se3为靶材，采用射频溅射法制备贫铜相CIGS前驱薄膜203，溅射功率密度为0.2Wcm-2，靶距为4cm，工作气压为0.05Pa；以富铜靶CuSe作为靶材，采用直流溅射法制备富铜相CIGS前驱薄膜204，溅射功率密度为0.2Wcm-2，靶距为4cm，工作气压为0.05Pa；以贫铜靶(In，Ga)4Se3为靶材，采用射频溅射法制备贫铜相CIGS前驱薄膜205，溅射功率密度为0.2Wcm-2，靶距为4cm，工作气压为0.05Pa；所制备的CIGS前驱薄膜的厚度为1200nm，由于元素溅射率的差异，所制备的CIGS前驱薄膜中Cu/(In+Ga)＝0.86，Ga/(In+Ga)＝0.30。
CIGS前驱薄膜热处理：在100000Pa的氮气中，将固态单质Se源加热到180℃，形成Se的饱和蒸汽压，将CIGS前驱薄膜置于饱和Se蒸汽压中，以10℃/min的升温速度将CIGS前驱薄膜加热到450℃并保温60min，即制备出所需的CIGS光吸收层。
实施例16：
制备CIGS前驱薄膜：在镀钼的钠钙硅玻璃上，以贫铜靶(In，Ga)2Se3为靶材，采用射频溅射法制备贫铜相CIGS前驱薄膜201，溅射功率密度为5Wcm-2，靶距为15cm，工作气压为5Pa；以富铜靶Cu(In，Ga)Se作为靶材，采用直流溅射法制备富铜相CIGS前驱薄膜202，溅射功率密度为5Wcm-2，靶距为15cm，工作气压为5Pa；以贫铜靶(In，Ga)2Se3为靶材，采用射频溅射法制备贫铜相CIGS前驱薄膜203，溅射功率密度为5Wcm-2，靶距为15cm，工作气压为5Pa；以富铜靶Cu(In，Ga)Se作为靶材，采用直流溅射法制备富铜相CIGS前驱薄膜204，溅射功率密度为5Wcm-2，靶距为15cm，工作气压为5Pa；以贫铜靶(In，Ga)2Se3为靶材，采用射频溅射法制备贫铜相CIGS前驱薄膜205，溅射功率密度为5Wcm-2，靶距为15cm，工作气压为5Pa；以富铜靶Cu(In，Ga)Se作为靶材，采用直流溅射法制备富铜相CIGS前驱薄膜206，溅射功率密度为5Wcm-2，靶距为15cm，工作气压为5Pa；以贫铜靶(In，Ga)2Se3为靶材，采用射频溅射法制备贫铜相CIGS前驱薄膜207，溅射功率密度为5Wcm-2，靶距为15cm，工作气压为5Pa；所制备的CIGS前驱薄膜的厚度为1800nm，由于元素溅射率的差异，所制备的CIGS前驱薄膜中Cu/(In+Ga)＝0.86，Ga/(In+Ga)＝0.30。
CIGS前驱薄膜热处理：在100Pa的氮气中，将固态单质Se源加热到350℃，形成Se的饱和蒸汽压，将CIGS前驱薄膜置于饱和Se蒸汽压中，以30℃/min的升温速度将CIGS前驱薄膜加热到500℃并保温30min，即制备出所需的CIGS光吸收层。
Claims (10)
1.一种CIGS薄膜太阳电池光吸收层的制备方法，其特征在于：采用磁控溅射法制备CIGS前驱薄膜，然后进行热处理，反应制备成CIGS薄膜。具体包括以下工艺步骤：
(1)制备CIGS前驱薄膜：在底电极上通过磁控溅射法，采用单靶溅射、富铜靶和贫铜靶同时或先后溅射，制备出CIGS前驱薄膜(200)；
(2)CIGS前驱薄膜热处理：在真空中或一定气压的惰性气氛中，将固态单质Se源加热到180℃～450℃，形成Se的饱和蒸汽压，将步骤1制备的CIGS前驱薄膜置于饱和Se蒸汽压中，以10℃/min～100℃/min的升温速率升温到450℃～600℃并保温10min～60min，制备成CIGS薄膜太阳电池的光吸收层；
其中，①单靶溅射的靶材为Cu1-x(In，Ga)Se2-x/2，式中0.05≤x≤0.50；
②富铜靶为Cu、CuSe、Cu2Se和Cu1+x(In，Ga)Se2+x/2，式中0.1≤x≤1.0中的一种或几种的混合；
③贫铜靶为(In，Ga)4Se3、(In，Ga)2Se3、Cu(In，Ga)5Se8、Cu(In，Ga)3Se5、Cu2(In，Ga)4Se7、Cu3(In，Ga)5Se9和Cu1-x(In，Ga)Se2-x/2，式中0.4≤x≤1.0中的一种或几种的混合。
2.按权利要求1所述的制备方法，其特征在于在步骤1中采用富铜靶和贫铜靶先后溅射时，形成富铜层和贫铜层交替出现的叠层结构，最底层为富铜层或贫铜层，顶层为富铜层或贫铜层。
3.按权利要求2所述的制备方法，其特征在于顶层为贫铜层。
4.按权利要求2所述的制备方法，其特征在于所述的富铜层和贫铜层的总层数为2～12层，富铜层和贫铜层的单层厚度为10nm～1500nm。
5.按权利要求4所述的制备方法，其特征在于富铜层和贫铜层的总层数为3-6层，所述富铜层和贫铜层的单层厚度为50-1000nm。
6.按权利要求1所述的制备方法，其特征在于：
a)制备步骤(1)中，单靶溅射采用射频溅射，射频溅射的参数为功率密度为0.2W cm-2～10W cm-2，靶距为4cm～20cm，工作气压为0.05Pa～20Pa；
b)制备步骤(1)中，富铜靶采用直流溅射或射频溅射，溅射工艺参数为溅射功率密度为0.2W cm-2～10W cm-2，靶距为4cm～20cm，工作气压为0.05Pa～20Pa；
c)制备步骤(1)中，贫铜靶采用射频溅射，溅射工艺参数为溅射功率密度为0.2W cm-2～10W cm-2，靶距为4cm～20cm，工作气压为0.05Pa～20Pa。
7.按权利要求1或6所述的制备方法，其特征在于：
a)制备步骤(1)中，单靶溅射采用射频溅射，单靶溅射工艺参数为溅射功率密度为0.5W cm-2～5W cm-2，靶距为5cm～15cm，工作气压为0.2Pa～10Pa；
b)制备步骤(1)中，富铜靶溅射工艺参数为溅射功率密度为0.5W cm-2～5W cm-2，靶距为5cm～15cm，工作气压为0.2Pa～10Pa；
c)制备步骤(1)中，贫铜靶溅射工艺参数为溅射功率密度为0.5W cm-2～5W cm-2，靶距为5cm～15cm，工作气压为0.2Pa～10Pa。
8.按权利要求1所述的制备方法，其特征在于：
a)制备步骤(1)中，所制备的CIGS前驱薄膜中Cu原子数与In和Ga原子数之和的比为0.5～1.0，即0.5≤Cu/(In+Ga)≤1.0；
b)制备步骤(1)中，所制备的CIGS前驱薄膜中Ga原子数与In和Ga原子数之和的比为大于0，小于1.0，即0＜Ga/(In+Ga)＜1.0。
9.按权利要求1或8所述的制备方法，其特征在于：
a)Cu原子数与In和Ga原子数之和的比为0.70-0.95，即0.7≤Cu/(In+Ga)≤0.95；
b)Ga原子数与In和Ga原子数之和的比为0.20-0.40，即0.2≤Ga/(In+Ga)≤0.4。
10.按权利要求1所述的制备方法，其特征在于：
a)制备步骤2中，所述的真空是指反应容器中的气压≤2Pa；
b)制备步骤2中，所述的惰性气氛为氮气、氦气、氖气和氩气中的一种或几种的混合，所述的气压为5Pa～100000Pa。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 201010118300 CN101768729B (zh) | 2010-03-05 | 2010-03-05 | 磁控溅射法制备铜铟镓硒薄膜太阳电池光吸收层的方法 |
| PCT/CN2011/071558 WO2011107035A1 (zh) | 2010-03-05 | 2011-03-07 | 磁控溅射法制备铜铟镓硒薄膜太阳电池光吸收层的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 201010118300 CN101768729B (zh) | 2010-03-05 | 2010-03-05 | 磁控溅射法制备铜铟镓硒薄膜太阳电池光吸收层的方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN101768729A true CN101768729A (zh) | 2010-07-07 |
| CN101768729B CN101768729B (zh) | 2012-10-31 |
Family
ID=42501828
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN 201010118300 Active CN101768729B (zh) | 2010-03-05 | 2010-03-05 | 磁控溅射法制备铜铟镓硒薄膜太阳电池光吸收层的方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN101768729B (zh) |
| WO (1) | WO2011107035A1 (zh) |
Cited By (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102154622A (zh) * | 2010-12-06 | 2011-08-17 | 电子科技大学 | 用作太阳能电池光吸收层的铜铟镓硒薄膜的制备方法 |
| CN102163637A (zh) * | 2011-01-20 | 2011-08-24 | 苏州瑞晟太阳能科技有限公司 | Cigs太阳能光电池及其制备方法 |
| WO2011107035A1 (zh) * | 2010-03-05 | 2011-09-09 | 中国科学院上海硅酸盐研究所 | 磁控溅射法制备铜铟镓硒薄膜太阳电池光吸收层的方法 |
| CN102290339A (zh) * | 2011-10-07 | 2011-12-21 | 南昌航空大学 | 铜铟镓硒靶材连续溅射制备cigs太阳电池吸收层的新工艺 |
| CN102437237A (zh) * | 2011-11-29 | 2012-05-02 | 福建钧石能源有限公司 | 黄铜矿型薄膜太阳能电池及其制造方法 |
| CN103219419A (zh) * | 2013-03-26 | 2013-07-24 | 无锡舒玛天科新能源技术有限公司 | 一种利用铜铟镓硒合金溅射靶材生产铜铟镓硒薄膜的方法 |
| CN103258898A (zh) * | 2012-02-17 | 2013-08-21 | 任丘市永基光电太阳能有限公司 | 一种钠钙玻璃衬底上cigs吸收层的制备方法 |
| CN103343323A (zh) * | 2013-07-03 | 2013-10-09 | 深圳先进技术研究院 | 铜铟镓硒薄膜制备方法 |
| CN103515482A (zh) * | 2013-09-10 | 2014-01-15 | 华中科技大学 | 铜铟镓硒薄膜太阳能电池吸收层及其制备方法和应用 |
| CN103765604A (zh) * | 2011-09-07 | 2014-04-30 | 日东电工株式会社 | Cigs膜的制法和使用其的cigs太阳能电池的制法 |
| CN103779439A (zh) * | 2012-10-22 | 2014-05-07 | 中物院成都科学技术发展中心 | 一种铜铟镓硒薄膜预制层及其制备方法 |
| CN104282800A (zh) * | 2013-07-10 | 2015-01-14 | 台积太阳能股份有限公司 | 制造太阳能电池中的cigs吸收层的装置及方法 |
| CN104538492A (zh) * | 2014-12-11 | 2015-04-22 | 兰州空间技术物理研究所 | 一种铜铟镓硒薄膜太阳电池光吸收层薄膜的制备方法 |
| CN104716229A (zh) * | 2013-12-16 | 2015-06-17 | 中国电子科技集团公司第十八研究所 | 铜锌锡硒薄膜太阳电池的制备方法 |
| CN111128747A (zh) * | 2019-12-27 | 2020-05-08 | 光之科技发展(昆山)有限公司 | 一种双梯度带隙cigs太阳能电池的叠层吸收层的制备方法 |
| CN112259623A (zh) * | 2020-10-20 | 2021-01-22 | 北京圣阳科技发展有限公司 | 一种改善铜铟镓硒（cigs）薄膜太阳能电池光吸收层结晶性的方法 |
| CN112993169A (zh) * | 2021-03-03 | 2021-06-18 | 北京交通大学 | 一种nip异质结太阳能电池及其制造方法 |
| CN117894881A (zh) * | 2024-03-12 | 2024-04-16 | 深圳先进技术研究院 | 一种利用多靶溅射调节cigs薄膜或太阳能电池空穴浓度的方法 |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| BR112012023397A2 (pt) | 2010-03-17 | 2016-06-07 | Dow Global Technologies Llc | método para produzir uma composição fotoabsorvente contendo calcogeneto, dispositivo fotovoltaico e película de precursor de um material fotoabsorvente contendo calcogeneto |
| CN104064626B (zh) * | 2014-06-25 | 2017-11-17 | 青岛科技大学 | 一种循环浸渍制备Cu2ZnSn(S1‑x,Sex)4纳米晶薄膜的方法 |
| CN104134708B (zh) * | 2014-08-13 | 2016-02-17 | 北京大学 | 铜铟镓硒与钼的欧姆接触的方法及太阳能电池的制备方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101661971A (zh) * | 2009-09-10 | 2010-03-03 | 中国科学院电工研究所 | 一种制备CuInSe2基薄膜太阳能电池光吸收层的方法 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002064062A (ja) * | 2000-08-17 | 2002-02-28 | Honda Motor Co Ltd | 化合物半導体の成膜方法 |
| JP4320525B2 (ja) * | 2002-03-25 | 2009-08-26 | 本田技研工業株式会社 | 光吸収層の作製方法および装置 |
| JP5246839B2 (ja) * | 2006-08-24 | 2013-07-24 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | 半導体薄膜の製造方法、半導体薄膜の製造装置、光電変換素子の製造方法及び光電変換素子 |
| CN101613091B (zh) * | 2009-07-27 | 2011-04-06 | 中南大学 | 一种cigs粉末、靶材、薄膜及其制备方法 |
| CN101768729B (zh) * | 2010-03-05 | 2012-10-31 | 中国科学院上海硅酸盐研究所 | 磁控溅射法制备铜铟镓硒薄膜太阳电池光吸收层的方法 |
-
2010
- 2010-03-05 CN CN 201010118300 patent/CN101768729B/zh active Active
-
2011
- 2011-03-07 WO PCT/CN2011/071558 patent/WO2011107035A1/zh active Application Filing
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101661971A (zh) * | 2009-09-10 | 2010-03-03 | 中国科学院电工研究所 | 一种制备CuInSe2基薄膜太阳能电池光吸收层的方法 |
Non-Patent Citations (4)
| Title |
|---|
| 《Solar Energy Materials & Solar Cells》 20001231 R.N. Bhattacharya et al. The performance of CuIn1-xGaxSe2-based photovoltaic cells prepared from low-cost precursor films 367-374 1-10 第63卷, 2 * |
| 《Thin Solid Films》 20051231 K. Ramanathan et al. Properties of high-efficiency CuInGaSe2 thin film solar cells 499-502 1-10 第480-481卷, 2 * |
| 《物理学报》 20090331 敖建平等 硒化前后电沉积贫铜和富铜的CuIn1-xGaxSe2薄膜成分及结构的比较 1870-1878 1-10 第58卷, 第3期 2 * |
| 《真空科学与技术学报》 20080229 李秋芳等 CIG前驱膜叠层方式对CIGS膜成分和结构的影响 42-46 1-10 第28卷, 第1期 2 * |
Cited By (25)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011107035A1 (zh) * | 2010-03-05 | 2011-09-09 | 中国科学院上海硅酸盐研究所 | 磁控溅射法制备铜铟镓硒薄膜太阳电池光吸收层的方法 |
| CN102154622A (zh) * | 2010-12-06 | 2011-08-17 | 电子科技大学 | 用作太阳能电池光吸收层的铜铟镓硒薄膜的制备方法 |
| CN102163637A (zh) * | 2011-01-20 | 2011-08-24 | 苏州瑞晟太阳能科技有限公司 | Cigs太阳能光电池及其制备方法 |
| CN103765604B (zh) * | 2011-09-07 | 2016-08-17 | 日东电工株式会社 | Cigs膜的制法和使用其的cigs太阳能电池的制法 |
| CN103765604A (zh) * | 2011-09-07 | 2014-04-30 | 日东电工株式会社 | Cigs膜的制法和使用其的cigs太阳能电池的制法 |
| CN102290339A (zh) * | 2011-10-07 | 2011-12-21 | 南昌航空大学 | 铜铟镓硒靶材连续溅射制备cigs太阳电池吸收层的新工艺 |
| CN102290339B (zh) * | 2011-10-07 | 2013-07-10 | 南昌航空大学 | 铜铟镓硒靶材连续溅射制备cigs太阳电池吸收层的新工艺 |
| CN102437237A (zh) * | 2011-11-29 | 2012-05-02 | 福建钧石能源有限公司 | 黄铜矿型薄膜太阳能电池及其制造方法 |
| CN103258898A (zh) * | 2012-02-17 | 2013-08-21 | 任丘市永基光电太阳能有限公司 | 一种钠钙玻璃衬底上cigs吸收层的制备方法 |
| CN103779439A (zh) * | 2012-10-22 | 2014-05-07 | 中物院成都科学技术发展中心 | 一种铜铟镓硒薄膜预制层及其制备方法 |
| CN103779439B (zh) * | 2012-10-22 | 2016-09-21 | 中物院成都科学技术发展中心 | 一种铜铟镓硒薄膜预制层及其制备方法 |
| CN103219419A (zh) * | 2013-03-26 | 2013-07-24 | 无锡舒玛天科新能源技术有限公司 | 一种利用铜铟镓硒合金溅射靶材生产铜铟镓硒薄膜的方法 |
| CN103219419B (zh) * | 2013-03-26 | 2016-08-03 | 无锡舒玛天科新能源技术有限公司 | 一种利用铜铟镓硒合金溅射靶材生产铜铟镓硒薄膜的方法 |
| CN103343323A (zh) * | 2013-07-03 | 2013-10-09 | 深圳先进技术研究院 | 铜铟镓硒薄膜制备方法 |
| CN103343323B (zh) * | 2013-07-03 | 2015-12-23 | 深圳先进技术研究院 | 铜铟镓硒薄膜制备方法 |
| CN104282800A (zh) * | 2013-07-10 | 2015-01-14 | 台积太阳能股份有限公司 | 制造太阳能电池中的cigs吸收层的装置及方法 |
| CN103515482A (zh) * | 2013-09-10 | 2014-01-15 | 华中科技大学 | 铜铟镓硒薄膜太阳能电池吸收层及其制备方法和应用 |
| CN104716229A (zh) * | 2013-12-16 | 2015-06-17 | 中国电子科技集团公司第十八研究所 | 铜锌锡硒薄膜太阳电池的制备方法 |
| CN104716229B (zh) * | 2013-12-16 | 2017-06-27 | 中国电子科技集团公司第十八研究所 | 铜锌锡硒薄膜太阳电池的制备方法 |
| CN104538492A (zh) * | 2014-12-11 | 2015-04-22 | 兰州空间技术物理研究所 | 一种铜铟镓硒薄膜太阳电池光吸收层薄膜的制备方法 |
| CN111128747A (zh) * | 2019-12-27 | 2020-05-08 | 光之科技发展(昆山)有限公司 | 一种双梯度带隙cigs太阳能电池的叠层吸收层的制备方法 |
| CN112259623A (zh) * | 2020-10-20 | 2021-01-22 | 北京圣阳科技发展有限公司 | 一种改善铜铟镓硒（cigs）薄膜太阳能电池光吸收层结晶性的方法 |
| CN112993169A (zh) * | 2021-03-03 | 2021-06-18 | 北京交通大学 | 一种nip异质结太阳能电池及其制造方法 |
| CN112993169B (zh) * | 2021-03-03 | 2024-03-08 | 北京交通大学 | 一种nip异质结太阳能电池及其制造方法 |
| CN117894881A (zh) * | 2024-03-12 | 2024-04-16 | 深圳先进技术研究院 | 一种利用多靶溅射调节cigs薄膜或太阳能电池空穴浓度的方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN101768729B (zh) | 2012-10-31 |
| WO2011107035A1 (zh) | 2011-09-09 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101768729B (zh) | 磁控溅射法制备铜铟镓硒薄膜太阳电池光吸收层的方法 | |
| CN101814553B (zh) | 光辅助方法制备铜铟镓硒薄膜太阳电池光吸收层 | |
| CN101728461B (zh) | 一种制备薄膜太阳能电池吸收层的方法 | |
| CN101789469B (zh) | 铜铟镓硒硫薄膜太阳电池光吸收层的制备方法 | |
| CN101093863A (zh) | ZnO为电绝缘与杂质阻挡层的薄膜太阳电池及其制备方法 | |
| CN102763230A (zh) | 制造半导体层的方法和装置 | |
| CN104269452A (zh) | 硅基薄膜材料的钙钛矿太阳电池及其制备方法 | |
| CN106282926A (zh) | 一种室温溅射法制备二氧化钛薄膜的方法 | |
| WO2014012383A1 (zh) | 一种铜铟镓硒薄膜太阳能电池的制备方法 | |
| Hsu et al. | Improvement of Ga distribution and enhancement of grain growth of CuInGaSe2 by incorporating a thin CuGa layer on the single CuInGa precursor | |
| CN103474511B (zh) | 铜铟镓硒光吸收层的制备方法及铜铟镓硒薄膜太阳能电池 | |
| CN112038439A (zh) | 一种CZTSSe柔性双面太阳电池及其制备方法 | |
| Cheng et al. | Scalable Blade Coating: A Technique Accelerating the Commercialization of Perovskite‐Based Photovoltaics | |
| CN103208417B (zh) | 一种用合金旋转靶材制备铜锌锡硫硒薄膜的方法 | |
| CN102214737B (zh) | 太阳能电池用化合物薄膜的制备方法 | |
| WO2013185506A1 (zh) | 一种铜铟镓硒薄膜太阳能电池的制备方法 | |
| CN104078525A (zh) | 薄膜太阳能电池和制备其的方法 | |
| CN102751387B (zh) | 一种薄膜太阳能电池吸收层Cu(In,Ga)Se2薄膜的制备方法 | |
| CN105161572B (zh) | 一种铜锌锡硫太阳电池吸收层的墨水多层涂敷制备方法 | |
| CN105118877A (zh) | 一种铜铟镓硫硒薄膜材料的制备方法 | |
| Wu et al. | Characterization of Cu (In, Ga) Se2 thin films prepared via a sputtering route with a following selenization process | |
| KR20140047760A (ko) | 태양전지 광흡수층 제조방법 | |
| CN102005487B (zh) | 一种柔性薄膜太阳电池用光吸收层材料及其制备方法 | |
| CN105226125A (zh) | 一种Pd-MoS2异质结光伏太阳能电池器件及其制备方法 | |
| CN101967624A (zh) | Cu2ZnSnS4光伏薄膜的制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20160927 Address after: 200335, Shanghai, Changning District on the way No. 33, 8, 2, room 2172 Patentee after: Shanghai fortune Amperex Technology Limited Address before: 200050 Dingxi Road, Shanghai, Changning District, No. 1295 Patentee before: Shanghai Silicates Institute, the Chinese Academy of Sciences |
|
| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20200206 Address after: 200050 No. 1295 Dingxi Road, Shanghai, Changning District Patentee after: SHANGHAI INSTITUTE OF CERAMICS, CHINESE ACADEMY OF SCIENCES Address before: 200335, Shanghai, Changning District on the way No. 33, 8, 2, room 2172 Patentee before: Shanghai fortune Amperex Technology Limited |
|
| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20210514 Address after: 272113 Shengxiang Town, intersection of Jiacheng road and Chengxiang Avenue, tuanli Town, Jining Economic Development Zone, Jining City, Shandong Province Patentee after: Shandong Zhongke Taiyang Photoelectric Technology Co.,Ltd. Address before: 200050 No. 1295 Dingxi Road, Shanghai, Changning District Patentee before: SHANGHAI INSTITUTE OF CERAMICS, CHINESE ACADEMY OF SCIENCES |