CN102522434A - 铜铟镓硒薄膜光伏电池装置及其制备方法 - Google Patents

铜铟镓硒薄膜光伏电池装置及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种铜铟镓硒薄膜光伏电池装置及其制备方法。该铜铟镓硒薄膜光伏电池装置包括依次层叠设置的衬底、背电极层、铜铟镓硒光吸收层、缓冲层、阻挡层、导电窗口层及栅电极，其中，所述栅电极为p型或n型的石墨烯薄膜。近乎透明的石墨烯薄膜作为CIGS薄膜光伏电池装置的栅电极，最显著的优势是透光，单层石墨烯只吸收2.3％的光，相较之传统使用的Ni/Al栅极完全不透光，该光伏电池装置的有效受光面积增加，短路电流升高，电池效率也升高。

Description

铜铟镓硒薄膜光伏电池装置及其制备方法
【技术领域】
本发明涉及太阳能电池领域，尤其涉及一种铜铟镓硒薄膜光伏电池装置及其制备方法。
【背景技术】
铜铟镓硒(CIGS)薄膜光伏电池具有低成本、高效率、稳定性好等优点，是公认的最具有发展和市场潜力的第二代太阳能电池。人们对其研究兴起于上个世纪八十年代初，经过三十多年的发展，CIGS薄膜光伏电池的理论研究以及制备工艺取得了可喜的成果，目前其最高实验室光电转化效率达到20.3％(ZSW)，是目前转化效率最高的薄膜光伏电池。
传统的CIGS薄膜光伏电池普遍采用Ni/Al格栅作为栅电极，其形状结构见附图1，图1中每一个单元尺寸为10mm×5mm。其中粗横线为主线，线长3mm，线宽200um；细竖线为支线，线长8mm，线宽100um；小方块为接线柱，其尺寸为0.3mm×0.3mm。通过简单的计算可以得知，在50mm2的单元内，金属格栅占据的面积为3.8mm2，占薄膜光伏电池表面总面积的7.6％。而且6μm的Ni/Al格栅完全不透光，因此造成电池透光面积损失7.6％，即效率损失7.6％，对于铜铟镓硒太阳能电池的成本降低和推广很不利。
【发明内容】
基于此，有必要提供一种有效受光面积较大的铜铟镓硒薄膜光伏电池装置及其制备方法。
一种铜铟镓硒薄膜光伏电池装置，包括依次层叠设置的衬底、背电极层、铜铟镓硒光吸收层、缓冲层、阻挡层、导电窗口层及设于所述导电窗口层上的栅电极，其中，所述栅电极为p型或n型的石墨烯薄膜。
在优选的实施方式中，所述p型或n型的石墨烯薄膜包括1～9层层叠设置的p型或n型的单层石墨烯。
在优选的实施方式中，所述p型或n型的石墨烯薄膜包括4层层叠设置的p型或n型的单层石墨烯。
在优选的实施方式中，所述衬底的材料为玻璃、不锈钢或柔性聚合物；所述背电极层的材料为钼或石墨烯薄膜；所述缓冲层的材料为硫化镉；所述阻挡层的材料为i-ZnO，所述导电窗口层的材料为掺铝氧化锌。
一种铜铟镓硒薄膜光伏电池装置的制备方法，包括如下步骤：在衬底上制备依次层叠设置的背电极层、铜铟镓硒光吸收层、缓冲层、阻挡层及导电窗口层；在所述导电窗口层表面贴附p型或n型的石墨烯薄膜；光刻所述p型或n型的石墨烯薄膜形成栅电极，得到所述铜铟镓硒薄膜光伏电池。
在优选的实施方式中，在衬底上制备依次层叠设置的背电极层、铜铟镓硒光吸收层、缓冲层、阻挡层及导电窗口层依次包括如下步骤：使用磁控溅射钼金属靶材沉积背电极层或使用化学气相沉积石墨烯薄膜作为背电极层；使用磁控溅射硒化工艺或者四源共蒸发工艺制备铜铟镓硒光吸收层；使用化学水浴法沉积硫化镉制备缓冲层；使用射频磁控溅射氧化锌陶瓷靶材沉积i-ZnO制备阻挡层；以及使用射频磁控溅射掺铝氧化锌陶瓷靶材沉积掺铝氧化锌制备导电窗口层。
在优选的实施方式中，所述p型或n型的石墨烯薄膜为p型或n型的单层石墨烯，所述在导电窗口层表面贴附p型或n型的石墨烯薄膜包括如下步骤：用化学气相沉积法在金属基底上制备单层石墨烯；在所述单层石墨烯表面涂覆树脂载体；腐蚀去除所述金属基底，洗净后得到涂覆有树脂载体的单层石墨烯；对涂覆有树脂载体的单层石墨烯进行p型或n型处理；以及将处理后的涂覆有树脂载体的单层石墨烯的未涂覆树脂载体的一面贴附在所述导电窗口层表面。
在优选的实施方式中，所述p型或n型的石墨烯薄膜为多层层叠设置的p型或n型的单层石墨烯，所述在导电窗口层表面贴附p型或n型的石墨烯薄膜包括如下步骤：用化学气相沉积法在金属基底上制备单层石墨烯；在所述单层石墨烯表面涂覆树脂载体；腐蚀去除所述金属基底，洗净后得到涂覆有树脂载体的单层石墨烯；对涂覆有树脂载体的单层石墨烯进行p型或n型处理；将处理后的涂覆有树脂载体的单层石墨烯的未涂覆树脂载体的一面贴附在所述导电窗口层表面；溶解去除树脂载体；以及重复上述制备涂覆有树脂载体的单层石墨烯及对其进行p型或n型处理的步骤，依次在已贴附完毕的单层石墨烯上继续贴附单层石墨烯并溶解去除树脂载体，但保留最上层的单层石墨烯表面的树脂载体作为光刻胶。
在优选的实施方式中，所述用化学气相沉积法在金属基底上制备单层石墨烯包括如下步骤：室温下，将清洗后的金属基底放入化学气相沉积炉中，抽真空后通入氢气，并调节氢气流量至炉中气压为250～350毫托；升温至900～1000℃，将所述金属基底在氢气氛围下退火20～30min；向炉中通入甲烷，调节甲烷流量为10sccm，并控制氢气流量为5sccm，保持加热温度不变，反应25～35min后降温至室温，取出金属基底，所述金属基底表面即沉积有单层石墨烯。
在优选的实施方式中，对涂覆有树脂载体的单层石墨烯进行p型处理的步骤包括：将涂覆有树脂载体的单层石墨烯置于质量百分浓度为50％～65％的硝酸溶液中进行p型掺杂5～10min；
对涂覆有树脂载体的单层石墨烯进行n型处理的步骤包括：将涂覆有树脂载体的单层石墨烯置于体积浓度为20％～99％的乙醇水溶液中浸泡或者其蒸汽中浸没处理10～15min，或者将涂覆有树脂载体的单层石墨烯置于体积浓度为5％～35％的氨水中浸泡或者其蒸汽中浸没处理10～15min，最后通入氮气吹干。
在优选的实施方式中，光刻所述p型或n型的石墨烯薄膜形成栅电极的步骤包括：将光刻胶掩膜板置于p型或n型的石墨烯薄膜表面的树脂载体上；使用紫外线对覆盖有光刻胶掩膜板的树脂载体进行曝光处理，并通过显影定影除去曝光区域的树脂载体；对经过曝光处理的含树脂载体的石墨烯薄膜进行等离子体刻蚀去除无树脂载体保护区域的石墨烯薄膜；溶解去除剩余的树脂载体，得到所述栅电极。
近乎透明的石墨烯薄膜作为CIGS薄膜光伏电池装置的栅电极，最显著的优势是透光，单层石墨烯只吸收2.3％的光，相较之传统使用的Ni/Al栅极完全不透光，该光伏电池装置的有效受光面积增加，短路电流升高，电池效率也升高。石墨烯薄膜具有极低的电阻率(10-6Ω·cm)，其作为栅电极，避免了金属原料的使用，并且制备石墨烯薄膜所用的碳原料自然界中来源广泛，因此用石墨烯作为栅电极可以大大降低电池栅电极的制备成本，最终降低电池的总成本。
具有新型透明栅电极的CIGS薄膜光伏电池装置的制备工艺建立在传统电池的制备工艺基础上，不需要蒸镀工艺制备栅电极，而只需直接转移石墨烯薄膜覆盖在电池结构中，并使用工艺成熟的光刻法和简易的等离子体刻蚀法即可得到，工艺耗时少，经济有效。
【附图说明】
图1为传统的Ni/Al格栅电极结构示意图；
图2为一实施方式的铜铟镓硒薄膜光伏电池装置的结构示意图；
图3为图2实施方式的CIGS光吸收层的三层分布模式图；
图4为一实施方式的铜铟镓硒薄膜光伏电池装置的制备流程示意图；
图5为石墨烯薄膜与AZO导电窗口层组成的复合薄膜的IV测量结果图。
【具体实施方式】
下面主要结合附图及具体实施例对铜铟镓硒薄膜光伏电池装置及其制备方法作进一步详细的说明。
如图2所示，一实施方式的铜铟镓硒薄膜光伏电池装置100，包括依次层叠设置的衬底110、背电极层120、铜铟镓硒光吸收层130、缓冲层140、阻挡层150、导电窗口层160及设于导电窗口层160上的栅电极170和减反膜层180。其中，栅电极170穿过减反膜层180。
衬底110可以为玻璃、不锈钢或者聚合物柔性衬底等。背电极层120的材料优选钼或者石墨烯薄膜，其中石墨烯薄膜可以为单层石墨烯或者多层叠设的单层石墨烯，如可以是4层依次层叠设置的单层石墨烯、5层依次层叠设置的单层石墨烯等。缓冲层140的材料优选硫化镉(CdS)。阻挡层150优选i-ZnO(本征氧化锌)高阻层。导电窗口层160的材料优选掺铝氧化锌(AZO)。减反膜层材料180优选氟化镁。可以理解，减反膜层180也可省略。
对于石墨烯薄膜构成的背电极层120，由于石墨烯薄膜较薄，可以透光，从而铜铟镓硒薄膜光伏电池装置100两面均透光，经过背电极层120透过的光使CIGS光吸收层130产生电子空穴对，为使产生的电子空穴对能够有效的到达电池装置的PN结区并在耗尽区域进行分离，达到真正利用光的目的，CIGS光吸收层130的厚度要小于传统的光吸收层厚度，一般需要控制在0.5μm～1μm之间，因此对光的收集效率提出了更高的要求。传统的CIGS薄膜型太阳能电池中通常采用V型双梯度能带结构，利用向两侧梯度变化的电势差降低表面复合引起的载流子损耗，提高载流子的收集效率，提高电池的短路电流。但由于V型带隙在最小带隙处只存在一个点区域，导致电池在长波段的光子吸收不够充分。因此，如果能够增大最低带隙层的厚度，就能够使得薄膜型太阳能电池装置100对于截止波长(长波段)附近的光的吸收更加充分，从而进一步提高对光的利用率，提高电池装置的光电转换效率。
如图3所示，本实施方式的CIGS光吸收层130带隙被设计为三层分布模式，包括靠近背电极层120的第一光吸收层(图上区域3表示)、位于中间的第二光吸收层(图上区域2表示)及靠近缓冲层140的第三光吸收层(图上区域1表示)。区域1(即第三光吸收层)为靠近缓冲层140处PN结耗尽区域内的带隙宽度的梯度分布设计，PN结耗尽区域的长度一般为50～500nm，考虑到在提高开路电压的同时又要避免电子越过势垒过高或者电子越过势垒区域时间过长导致在耗尽层复合几率增大，区域1的厚度要严格控制，带隙宽度从第二光吸收层至靠近缓冲层140线性递增，带隙宽度的梯度差h为10meV～160meV，带隙厚度d(即第三光吸收层的厚度)为20～200nm，需要小于耗尽层长度，梯度最低处的带隙宽度可以为1.04eV～1.25eV。区域2(即第二光吸收层)为最低带隙处截止波段(长波段)范围内的带隙水平分布设计，此区域主要是为了增加电池对长波段的吸收，提高对光的全波段的利用率，此水平带隙厚度m(即第二光吸收层的厚度)为100nm～500nm，带隙宽度δ1可以为1.04eV～1.25eV。区域3(即第一光吸收层)为靠近背电极层120的带隙宽度的梯度分布设计，由于从背电极层120一侧入射的光也能够使光吸收层130内产生电子空穴对，但是如果这些光生载流子(即电子空穴对)没有足够的迁移率运动到耗尽区域进行电荷分离的话，对于短路电流是没有贡献的，因此区域3的带隙宽度的梯度要远大于区域1的带隙宽度的梯度，从而有利于载流子向耗尽区域输运，减小其在石墨烯薄膜背接触的复合几率，提高开路电压和短路电流。区域3的带隙宽度从靠近背电极层120至第二光吸收层线性递减，带隙宽度的梯度差H为100meV～400meV，带隙厚度n(即第一光吸收层的厚度)为300～800nm。CIGS光吸收层130的带隙宽度主要由Ga/(Ga+In)的比例决定。制备过程中通常可以通过控制金属源的温度来控制各元素的蒸发速率，从而控制CIGS光吸收层130中各层的Ga/(Ga+In)摩尔比例以及膜层厚度。针对上述设计的三层，控制各层中Se占所在层的摩尔分数在50％左右，各层中Cu占所在层的摩尔分数在20％～22％，余下的各层中Ga/(Ga+In)摩尔比如下：第一光吸收层中Ga/(Ga+In)的摩尔比为0.20～0.60，第二光吸收层中Ga/(In+Ga)摩尔比为0～0.45(且大于0)，第三光吸收层中Ga/(In+Ga)摩尔比为0.02～0.47。
本实施方式的栅电极170优选p型或n型的石墨烯薄膜。该石墨烯薄膜可以由单层或多层依次层叠设置的单层石墨烯构成，进一步优选由1～9层单层石墨烯构成。
近乎透明的石墨烯薄膜作为CIGS薄膜光伏电池的栅电极170，最显著的优势是透光，单层石墨烯只吸收2.3％的光，相较之传统使用的Ni/Al栅极完全不透光，该光伏电池的有效受光面积增加，短路电流升高，电池效率也升高。石墨烯薄膜具有极低的电阻率(10-6Ω·cm)，其作为栅电极，避免了金属原料的使用，并且制备石墨烯薄膜所用的碳原料自然界中来源广泛，因此用石墨烯作为栅电极可以大大降低电池栅电极的制备成本，最终降低电池的总成本。
本实施方式还提供了一种铜铟镓硒薄膜光伏电池装置的制备方法，如图4所示，包括如下步骤：
步骤S1：在衬底上制备依次层叠设置的背电极层、铜铟镓硒光吸收层、缓冲层、阻挡层及导电窗口层。
衬底可以为玻璃、不锈钢或者聚合物柔性衬底等。背电极层的材料优选钼。缓冲层的材料优选硫化镉(CdS)。阻挡层优选i-ZnO(本征氧化锌)高阻层。导电窗口层的材料优选AZO。
使用但不局限于磁控溅射钼金属靶材沉积钼背电极层；使用但不局限于磁控溅射硒化或者四源共蒸发工艺制备CIGS光吸收层，沉积的吸收层厚度约为2μm；使用但不局限于化学水浴法沉积CdS或者其他可替代CdS的材料作为缓冲层。使用但不局限于用射频磁控溅射氧化锌陶瓷靶材沉积i-ZnO高阻层。使用但不局限于射频磁控溅射掺铝氧化锌陶瓷靶材沉积掺铝氧化锌制备导电窗口层。
此外，背电极层还可以采用石墨烯薄膜制备，相应的制备过程如下：
步骤S11，用化学气相沉积法(CVD)在金属基底上制备单层石墨烯：高温条件下，通过化学气相沉积法，在碳源气体、H2或H2与Ar的混合气体氛围中，以金属基底为催化剂制备低方块电阻、高透过率的单层石墨烯薄膜。
例如可以通过但不限于下述步骤来实现：将清洗后的Cu片放入CVD炉中，开机械泵，抽气至本底真空(约十几个mTorr)；调节流量计通入一定量H2，如20sccm，并调节气压调节阀，维持腔体气压约300mTorr；紧接升温至900～1000℃，在此温度下高温氢气退火约20～30min；此时打开CH4流量控制，使流量为10sccm，调节H2流量为5sccm，此时工作气压约为350mTorr，保持加热温度不变，整个过程持续约30min；结束后降温，取出Cu基底，该Cu基底上即沉积有单层石墨烯。
步骤S12：在单层石墨烯表面涂覆一层树脂载体：通过旋转涂覆法在单层石墨烯表面涂覆一层树脂载体，如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)等为石墨烯提供支撑载体。
优选的，还包括在涂覆树脂载体之后将金属基底无胶的一面置于等离子清洗器中处理的步骤，以去除背面无用的石墨烯。
步骤S13：腐蚀去除金属基底，洗净后得到涂覆树脂载体的单层石墨烯：将涂有树脂载体的单层石墨烯连通金属基底放在一定浓度的强氧化性金属盐溶液中，通过氧化还原腐蚀掉石墨烯上的金属基底。如金属基底为Cu基底时，可以选用FeCl3溶液腐蚀去除Cu基底。最后用盐酸和去离子水清洗涂有树脂载体的石墨细胞膜若干次。
步骤S14：将粘有树脂载体的单层石墨烯贴附在所衬底表面：将单层石墨烯为涂覆树脂载体的一面贴附在衬底表面，再将得到的结构置于丙酮等有机溶剂中除胶，最后置于去离子水中清洗2～3次，以除去残留的丙酮溶液。
对于有石墨烯薄膜包括多层单层石墨的情形，只需重复上述步骤S11～S14即可，以得到所需层数的石墨烯薄膜。
对于三层结构设计的CIGS光吸收层，制备过程如下：控制衬底的温度在600～620℃，Cu源的温度在1350～1370℃，Se源的温度在255～265℃，且衬底、Cu源及Se源的温度一旦选定后维持不变；在前5min～7min内，控制Ga源的温度从1035～1040℃线性降至1015～1020℃，In源的温度从925～930℃线性升温到935～940℃，制备厚度为300nm～800nm且带隙宽度线性递减的第一光吸收层，第一光吸收层的带隙宽度的梯度差为100meV～400meV；紧接着1.5min～2min内，维持Ga源的温度和In源的温度，制备厚度为100nm～500nm且带隙宽度不变的第二光吸收层，第二光吸收层的带隙宽度为1.04eV～1.25eV；在最后的50s～1min内，将所述Ga源的温度线性升至1030℃，In源的温度线性降至925℃，制备厚度为20nm～200nm且带隙宽度线性递增的第三光吸收层，第三光吸收层的带隙宽度的梯度差为10meV～160meV；第一光吸收层、第二光吸收层及第三光吸收层构成所述铜铟镓硒光吸收层。
步骤S2：在所述导电窗口层表面贴附p型或n型的石墨烯薄膜。
具体包括如下步骤：
步骤S21，用化学气相沉积法(CVD)在金属基底上制备单层石墨烯：高温条件下，通过化学气相沉积法，在碳源气体、H2或H2与Ar的混合气体氛围中，以金属基底为催化剂制备低方块电阻、高透过率的单层石墨烯。
例如可以通过下述步骤来实现：将清洗后的Cu片放入CVD炉中，开机械泵，抽气至本底真空(约十几个毫托)；调节流量计通入一定量H2，如20sccm，并调节气压调节阀，维持腔体气压约300mTorr；紧接升温至900～1000℃，在此温度下高温氢气退火约20～30min；此时打开CH4流量控制，使流量为10sccm，调节H2流量为5sccm，此时工作气压约为350mTorr，保持加热温度不变，整个过程持续约30min；结束后降温，取出Cu基底，该Cu基底上即沉积有单层石墨烯。
步骤S22：在单层石墨烯表面涂覆一层树脂载体：通过旋转涂覆法在单层石墨烯表面涂覆一层树脂载体，如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)等。
优选的，还包括在涂覆树脂载体之后将金属基底无树脂的一面置于等离子清洗器中处理的步骤，以去除背面无用的石墨烯。
步骤S23：腐蚀去除金属基底，洗净后得到涂覆有树脂载体的单层石墨烯：将涂有树脂载体的单层石墨烯连同金属基底放在一定浓度的强氧化性金属盐溶液中，通过氧化还原腐蚀掉单层石墨烯上的金属基底。如金属基底为Cu基底时，可以选用FeCl3溶液腐蚀去除Cu基底。最后用盐酸和去离子水清洗涂有树脂载体的单层石墨烯若干次。
步骤S24：对涂覆有树脂载体的单层石墨烯进行p型或n型处理。
优选的，将涂覆有树脂载体的单层石墨烯置于质量百分浓度为50％～65％的硝酸溶液等p型掺杂溶液中进行p型掺杂5～10min或者在NO2气体中浸没1～200min，可以得到p型的单层石墨烯。
将涂覆有树脂载体的单层石墨烯置于体积浓度为20％～99％的乙醇水溶液中浸泡或者其蒸汽中浸没处理10～15min，或者将其置于体积浓度为5％～35％的氨水中浸泡或者其蒸汽中浸没处理10～15min，得到n型的单层石墨烯。
步骤S25：将p型或n型处理后的涂覆有树脂载体的单层石墨烯贴附在导电窗口层表面，即制得包含单层石墨烯的石墨烯薄膜。
对于包含有多层的单层石墨烯构成栅电极的CIGS太阳能电池，可以重复上述S21～S25步骤，再在步骤S25之后将得到的结构置于丙酮等溶剂中除去树脂载体，但保留最上层的树脂载体作为光刻胶，以得到所需层数的栅电极。
步骤S3：光刻石墨烯薄膜形成栅电极，得到所述铜铟镓硒薄膜光伏电池，包括如下步骤：
步骤S31：制作光刻胶掩膜板并将其置于石墨烯薄膜表面的树脂载体上。
步骤S32：使用紫外线对覆盖有光刻胶掩膜板的树脂载体进行曝光处理，并通过显影定影除去曝光区域的树脂载体。
步骤S33：对经过曝光处理的含树脂载体的石墨烯薄膜进行等离子体刻蚀去除无树脂载体保护区域的石墨烯薄膜。
步骤S34：溶解去除剩余的树脂载体，得到所需的栅电极。
具有新型透明栅电极的CIGS薄膜光伏电池制备工艺建立在传统电池的制备工艺基础上，不需要蒸镀工艺制备栅电极，而只需直接转移石墨烯薄膜覆盖在电池结构中，并使用工艺成熟的光刻法和简易的等离子体刻蚀法即可得到，工艺耗时少，经济有效。
以下为具体实施例部分：
实施例1：
1.以钠钙玻璃为衬底，衬底厚2mm；用直流磁控溅射工艺溅射钼金属靶材沉积钼金属背电极层，厚度为1μm；用三步共蒸法沉积CIGS吸收层，厚度为2μm；用化学水浴法沉积CdS缓冲层，厚度为50nm；用射频磁控溅射工艺溅射ZnO陶瓷靶材沉积本征ZnO高阻层，厚度为50nm；用射频磁控溅射工艺溅射AZO窗口层，功率密度为3W/cm2，溅射时间为25min，厚度为800nm；由此得到Mo/CIGS/CdS/i-ZnO/AZO结构。
2.用化学气相沉积法制备单层石墨烯。将清洗后的Cu基底放入CVD炉中，开机械泵，抽气至真空度13mTorr。调节流量计通入气体流量为20sccm的H2，并调节气压调节阀，维持腔体气压约300mTorr。随后升温至1000℃，在此温度下高温氢气退火约30min。此时打开CH4流量控制，使流量为10sccm，调节H2流量为5sccm，此时工作气压约为350mTorr，保持加热温度不变，整个过程持续约30min。结束后降温，取出样品，即在Cu基底上制备出单层石墨烯。
3.通过旋转涂覆法在单层石墨烯表面涂覆一层PMMA，厚度100nm。将匀胶后的Cu基底无胶一面放入等离子清洗器中，用空气等离子体处理2min，去掉背面无用的石墨烯。再将Cu基底放在2mol/L的FeCl3溶液中，腐蚀掉Cu基底，去离子水清洗若干次。将PMMA支撑的石墨烯用浓度为65％的硝酸处理5min，进行p型掺杂。然后将p型掺杂石墨烯与Mo/CIGS/CdS/i-ZnO/AZO电池装置结构贴附，用温度约为170℃的丙酮蒸汽去PMMA胶，去离子水清洗2次，除去Mo/CIGS/CdS/i-ZnO/AZO结构与石墨烯表面残余的丙酮。重复以上转移步骤，保留最上层的PMMA，将四层单层石墨烯依次叠层在Mo/CIGS/CdS/i-ZnO/AZO结构上。
4.将Mo/CIGS/CdS/i-ZnO/AZO/四层石墨烯/PMMA结构进行光刻处理。按照设计的结构形状加工一个光刻掩膜板，并按照标准的光刻流程，使用紫外光对此结构进行曝光处理约10min，并通过显影定影去除曝光区域的PMMA。
5.将上一步所得到的样品置于等离子体刻蚀机中，用功率90W、气流20sccm的空气等离子体处理2min，去掉无PMMA保护区域的石墨烯，再用温度约为170℃的丙酮溶液去除剩余的PMMA，即得到含有石墨烯透明栅电极的CIGS薄膜光伏电池装置。
实施例2：
1.以钠钙玻璃为衬底，衬底厚2mm；用直流磁控溅射工艺溅射钼金属靶材沉积钼金属背电极层，厚度为1μm；用三步共蒸法沉积CIGS吸收层，厚度为2μm；用化学水浴法沉积CdS缓冲层，厚度为50nm；用射频磁控溅射工艺溅射ZnO陶瓷靶材沉积本征ZnO高阻层，厚度为50nm；用射频磁控溅射工艺溅射AZO窗口层，功率密度为3W/cm2，溅射时间为30min，厚度为950nm；由此得到Mo/CIGS/CdS/i-ZnO/AZO结构。
2.用化学气相沉积法制备单层石墨烯。将清洗后的Cu基底放入CVD炉中，开机械泵，抽气至真空度15mTorr。调节流量计通入气体流量为20sccm的H2，并调节气压调节阀，维持腔体气压约300mTorr。随后升温至1000℃，在此温度下高温氢气退火约25min。此时打开CH4流量控制，使流量为10sccm，调节H2流量为5sccm，此时工作气压约为350mTorr，保持加热温度不变，整个过程持续约25min。结束后降温，取出样品，即在Cu基底上制备出单层石墨烯。
3.通过旋转涂覆法在单层石墨烯表面涂覆一层PMMA，厚度100nm。将匀胶后的Cu基底无胶一面放入等离子清洗器中，用空气等离子体处理2min，去掉背面无用的石墨烯。再将Cu基底放在1mol/L的FeCl3溶液中，腐蚀掉Cu基底，去离子水清洗若干次。将PMMA支撑的单层石墨烯用浓度为50％的硝酸处理10min，进行p型掺杂。然后将p型掺杂石墨烯与Mo/CIGS/CdS/i-ZnO/AZO电池装置结构贴附，用温度约为170℃的丙酮蒸汽去PMMA胶，去离子水清洗2次，除去Mo/CIGS/CdS/i-ZnO/AZO结构与石墨烯表面残余的丙酮。重复以上转移步骤，保留最上层的PMMA，将四层单层石墨烯依次叠层在Mo/CIGS/CdS/i-ZnO/AZO结构上。
4.将Mo/CIGS/CdS/i-ZnO/AZO/四层石墨烯/PMMA结构进行光刻处理。按照设计的结构形状加工一个光刻掩膜板，并按照标准的光刻流程，使用紫外光对此结构进行曝光处理约10min，并通过显影定影去除曝光区域的PMMA。
5.将上一步所得到的样品置于等离子体刻蚀机中，用功率100W、气流25sccm的空气等离子体处理2min，去掉无PMMA保护区域的石墨烯，再用温度约为170℃的丙酮溶液去除剩余的PMMA，即得到含有石墨烯透明栅电极的CIGS薄膜光伏电池装置。
实施例3：
1.以钠钙玻璃为衬底，衬底厚2mm；用直流磁控溅射工艺溅射钼金属靶材沉积钼金属背电极层，厚度为1μm；用三步共蒸法沉积CIGS吸收层，厚度为2μm；用化学水浴法沉积CdS缓冲层，厚度为50nm；用射频磁控溅射工艺溅射ZnO陶瓷靶材沉积本征ZnO高阻层，厚度为50nm；用射频磁控溅射工艺溅射AZO窗口层，功率密度为3W/cm2，溅射时间为30min，厚度为950nm；由此得到Mo/CIGS/CdS/i-ZnO/AZO结构。
2.用化学气相沉积法制备单层石墨烯。将清洗后的Cu基底放入CVD炉中，开机械泵，抽气至真空度15mTorr。调节流量计通入气体流量为20sccm的H2，并调节气压调节阀，维持腔体气压约300mTorr。随后升温至1000℃，在此温度下高温氢气退火约25min。此时打开CH4流量控制，使流量为10sccm，调节H2流量为5sccm，此时工作气压约为350mTorr，保持加热温度不变，整个过程持续约25min。结束后降温，取出样品，即在Cu基底上制备出单层石墨烯。
3.通过旋转涂覆法在单层石墨烯表面涂覆一层PMMA，厚度100nm。将匀胶后的Cu基底无胶一面放入等离子清洗器中，用空气等离子体处理2min，去掉背面无用的石墨烯。再将Cu基底放在1mol/L的FeCl3溶液中，腐蚀掉Cu基底，去离子水清洗若干次。将PMMA支撑的单层石墨烯在体积浓度35％的氨水蒸汽中浸没10min进行n型掺杂。然后将n型掺杂石墨烯与Mo/CIGS/CdS/i-ZnO/AZO电池装置结构贴附，用温度约为170℃的丙酮蒸汽去PMMA胶，去离子水清洗2次，除去Mo/CIGS/CdS/i-ZnO/AZO结构与石墨烯表面残余的丙酮。重复以上转移步骤，保留最上层的PMMA，将四层石墨烯薄膜依次叠层在Mo/CIGS/CdS/i-ZnO/AZO结构上。
4.将Mo/CIGS/CdS/i-ZnO/AZO/四层石墨烯/PMMA结构进行光刻处理。按照设计的结构形状加工一个光刻掩膜板，并按照标准的光刻流程，使用紫外光对此结构进行曝光处理约10min，并通过显影定影去除曝光区域的PMMA。
5.将上一步所得到的样品置于等离子体刻蚀机中，用功率100W、气流25sccm的空气等离子体处理2min，去掉无PMMA保护区域的石墨烯，再用温度约为170℃的丙酮溶液去除剩余的PMMA，即得到含有石墨烯透明栅电极的CIGS薄膜光伏电池装置。
实施例4：
1.以钠钙玻璃为衬底，衬底厚2mm；用直流磁控溅射工艺溅射钼金属靶材沉积钼金属背电极层，厚度为1μm；用三步共蒸法沉积CIGS吸收层，厚度为2μm；用化学水浴法沉积CdS缓冲层，厚度为50nm；用射频磁控溅射工艺溅射ZnO陶瓷靶材沉积本征ZnO高阻层，厚度为50nm；用射频磁控溅射工艺溅射AZO窗口层，功率密度为3W/cm2，溅射时间为30min，厚度为950nm；由此得到Mo/CIGS/CdS/i-ZnO/AZO结构。
2.用化学气相沉积法制备单层石墨烯。将清洗后的Cu基底放入CVD炉中，开机械泵，抽气至真空度15mTorr。调节流量计通入气体流量为20sccm的H2，并调节气压调节阀，维持腔体气压约300mTorr。随后升温至1000℃，在此温度下高温氢气退火约25min。此时打开CH4流量控制，使流量为10sccm，调节H2流量为5sccm，此时工作气压约为350mTorr，保持加热温度不变，整个过程持续约25min。结束后降温，取出样品，即在Cu基底上制备出单层石墨烯。
3.通过旋转涂覆法在单层石墨烯表面涂覆一层PMMA，厚度100nm。将匀胶后的Cu基底无胶一面放入等离子清洗器中，用空气等离子体处理2min，去掉背面无用的石墨烯。再将Cu基底放在1mol/L的FeCl3溶液中，腐蚀掉Cu基底，去离子水清洗若干次。将PMMA支撑的单层石墨烯在体积浓度20％的氨水蒸汽中浸没15min进行n型掺杂。然后将n型掺杂石墨烯与Mo/CIGS/CdS/i-ZnO/AZO电池装置结构贴附，用温度约为170℃的丙酮蒸汽去PMMA胶，去离子水清洗2次，除去Mo/CIGS/CdS/i-ZnO/AZO结构与石墨烯表面残余的丙酮。重复以上转移步骤，保留最上层的PMMA，将四层石墨烯薄膜依次叠层在Mo/CIGS/CdS/i-ZnO/AZO结构上。
4.将Mo/CIGS/CdS/i-ZnO/AZO/四层石墨烯/PMMA结构进行光刻处理。按照设计的结构形状加工一个光刻掩膜板，并按照标准的光刻流程，使用紫外光对此结构进行曝光处理约10min，并通过显影定影去除曝光区域的PMMA。
5.将上一步所得到的样品置于等离子体刻蚀机中，用功率100W、气流25sccm的空气等离子体处理2min，去掉无PMMA保护区域的石墨烯，再用温度约为170℃的丙酮溶液去除剩余的PMMA，即得到含有石墨烯透明栅电极的CIGS薄膜光伏电池装置。
实施例5：
1.将清洗后的Cu片放入CVD炉中，打开机械泵，抽气至本底真空为13mTorr。调节流量计通入20sccm H2，并调节气压调节阀，维持腔体气压约300mTorr。紧接升温至1000℃，在此温度下高温氢气退火约25min。此时打开CH4流量控制，使流量为10sccm，调节H2流量为5sccm，此时工作气压约为350mTorr，保持加热温度不变，整个过程持续约30min。结束后降温，取出样品，即在Cu基底上制备出单层石墨烯。
2.通过旋转涂覆法在Cu基底上的单层石墨烯表面涂覆一层PMMA。将匀胶后的Cu片无胶一面放入等离子清洗器中，用空气plasma处理，去掉背面无用的石墨烯。将涂有PMMA的石墨烯的Cu片放在溶液中，腐蚀掉Cu片，再用HCl和去离子水清洗若干次。然后将PMMA支撑的石墨烯薄膜与2mm厚的钠钙玻璃衬底贴附，放入在丙酮中去胶后用去离子水清洗2次，除去衬底与石墨烯表面残余的丙酮溶液。重复以上转移步骤，将四层单层石墨烯依次贴附在衬底上。
3.用三步共蒸法在四层单层石墨烯上沉积CIGS吸收层，厚度为2μm；再依次用化学水浴法沉积CdS缓冲层，厚度为50nm；用射频磁控溅射工艺溅射ZnO陶瓷靶材沉积本征ZnO高阻层，厚度为50nm；用射频磁控溅射工艺溅射AZO窗口层，功率密度为3W/cm2，溅射时间为30min，厚度为950nm；由此得到石墨烯薄膜/CIGS/CdS/i-ZnO/AZO结构。
4.在AZO上制备栅电极层，同实施例1。
实施例6：
1.将清洗后的Cu片放入CVD炉中，打开机械泵，抽气至本底真空为13mTorr。调节流量计通入20sccm H2，并调节气压调节阀，维持腔体气压约300mTorr。紧接升温至1000℃，在此温度下高温氢气退火约25min。此时打开CH4流量控制，使流量为10sccm，调节H2流量为5sccm，此时工作气压约为350mTorr，保持加热温度不变，整个过程持续约30min。结束后降温，取出样品，即在Cu基底上制备出单层石墨烯。
2.通过旋转涂覆法在Cu基底上的单层石墨烯表面涂覆一层PMMA。将匀胶后的Cu片无胶一面放入等离子清洗器中，用空气plasma处理，去掉背面无用的石墨烯。将涂有PMMA的石墨烯的Cu片放在溶液中，腐蚀掉Cu片，再用HCl和去离子水清洗若干次。然后将PMMA支撑的石墨烯薄膜与2mm厚的钠钙玻璃衬底贴附，放入在丙酮中去胶后用去离子水清洗2次，除去衬底与石墨烯表面残余的丙酮溶液，将单层石墨烯依次贴附在衬底上。
3.用三步共蒸法在单层石墨烯上沉积CIGS吸收层，厚度为2μm；再依次用化学水浴法沉积CdS缓冲层，厚度为50nm；用射频磁控溅射工艺溅射ZnO陶瓷靶材沉积本征ZnO高阻层，厚度为50nm；用射频磁控溅射工艺溅射AZO窗口层，功率密度为3W/cm2，溅射时间为30min，厚度为950nm；由此得到石墨烯薄膜/CIGS/CdS/i-ZnO/AZO结构。
4.在AZO上制备栅电极层，同实施例2。
实施例7：
1.将清洗后的Cu片放入CVD炉中，打开机械泵，抽气至本底真空为13mTorr。调节流量计通入20sccm H2，并调节气压调节阀，维持腔体气压约300mTorr。紧接升温至1000℃，在此温度下高温氢气退火约25min。此时打开CH4流量控制，使流量为10sccm，调节H2流量为5sccm，此时工作气压约为350mTorr，保持加热温度不变，整个过程持续约30min。结束后降温，取出样品，即在Cu基底上制备出单层石墨烯。
2.通过旋转涂覆法在Cu基底上的单层石墨烯表面涂覆一层PMMA。将匀胶后的Cu片无胶一面放入等离子清洗器中，用空气plasma处理，去掉背面无用的石墨烯。将涂有PMMA的石墨烯的Cu片放在溶液中，腐蚀掉Cu片，再用HCl和去离子水清洗若干次。然后将PMMA支撑的石墨烯薄膜与2mm厚的钠钙玻璃衬底贴附，放入在丙酮中去胶后用去离子水清洗2次，除去衬底与石墨烯表面残余的丙酮溶液。重复以上转移步骤，将四层单层石墨烯依次贴附在衬底上。
3.将附有石墨烯薄膜的衬底先放在小气流的氮气下吹洗2min，然后将石墨烯衬底放在加热台上烘烤以除去水汽，加热温度约为110℃，约3min。然后温度降到50℃，保持温度不变。接着用高压的干冰(CO2)对衬底进行表面清理，直至表面略微形成一层肉眼可见的干冰薄层。
4.将清洗好的含有石墨烯的衬底放入MBE真空腔室，本底真空10-5～10-7Pa，利用四源共蒸发法制备CIGS光吸收层，衬底温度保持为600℃，Cu源温度在1350℃保持不变，Se源温度维持255℃不变，在前7min内，Ga源温度从1035℃降至1015℃，In源温度从925℃升温到935℃。紧接着2min内，维持Ga源温度1015℃，In源温度935℃。在最后的1min内，Ga源温度从1015℃升至1030℃，In源温度从935摄氏度降至925℃。厚度约为1.0um。
5.制备好CIGS光吸收层后，再依次用化学水浴法沉积CdS缓冲层，厚度为50nm；用射频磁控溅射工艺溅射ZnO陶瓷靶材沉积本征ZnO高阻层，厚度为50nm；用射频磁控溅射工艺溅射AZO窗口层，功率密度为3W/cm2，溅射时间为30min，厚度为950nm；由此得到石墨烯薄膜/CIGS/CdS/i-ZnO/AZO结构。
6.在AZO上制备栅电极层，同实施例3。
实施例8：
1.将清洗后的Cu片放入CVD炉中，打开机械泵，抽气至本底真空为13mTorr。调节流量计通入20sccm H2，并调节气压调节阀，维持腔体气压约300mTorr。紧接升温至1000℃，在此温度下高温氢气退火约25min。此时打开CH4流量控制，使流量为10sccm，调节H2流量为5sccm，此时工作气压约为350mTorr，保持加热温度不变，整个过程持续约30min。结束后降温，取出样品，即在Cu基底上制备出单层石墨烯。
2.通过旋转涂覆法在Cu基底上的单层石墨烯表面涂覆一层PMMA。将匀胶后的Cu片无胶一面放入等离子清洗器中，用空气plasma处理，去掉背面无用的石墨烯。将涂有PMMA的石墨烯的Cu片放在溶液中，腐蚀掉Cu片，再用HCl和去离子水清洗若干次。然后将PMMA支撑的石墨烯薄膜与2mm厚的钠钙玻璃衬底贴附，放入在丙酮中去胶后用去离子水清洗2次，除去衬底与石墨烯表面残余的丙酮溶液，将单层石墨烯依次贴附在衬底上。
3.将附有石墨烯薄膜的衬底先放在小气流的氮气下吹洗2min，然后将石墨烯衬底放在加热台上烘烤以除去水汽，加热温度约为120℃，约5min。然后温度降到60℃，保持温度不变。接着用高压的干冰(CO2)对衬底进行表面清理，直至表面略微形成一层肉眼可见的干冰薄层。
7.将清洗好的石墨烯衬底放入真空腔室中，用直流磁控溅射法溅射沉积一层约5nm的Mo薄膜。然后将样品放入MBE真空腔室，本底真空10-5～10-7Pa，利用四源共蒸发法制备CIGS光吸收层，衬底温度保持为620℃，Cu源温度在1370℃保持不变，Se源温度维持265℃不变，在前5min内，Ga源温度从1040℃降至1020℃，In源温度从930℃升温到940℃。紧接着1.5min内，维持Ga源温度1020℃，In源温度940℃。在最后的50s内，Ga源温度从1020℃升至1030℃，In源温度从940摄氏度降至930℃。吸收层厚度约为0.9um。
8.制备好CIGS光吸收层后，再依次用化学水浴法沉积CdS缓冲层，厚度为50nm；用射频磁控溅射工艺溅射ZnO陶瓷靶材沉积本征ZnO高阻层，厚度为50nm；用射频磁控溅射工艺溅射AZO窗口层，功率密度为3W/cm2，溅射时间为30min，厚度为950nm；由此得到石墨烯薄膜/CIGS/CdS/i-ZnO/AZO结构。
9.在AZO上制备栅电极层，同实施例3。
可以理解的是，上述CIGS薄膜光伏电池装置的各层材料、厚度还可以采用其它方案，p型掺杂液还可以为四氟四氰二甲基对苯醌(F4-TCNQ)，四氰基乙烯(TCNE)等，n型掺杂液可以为体积浓度为20％～99％的乙醇水溶液中浸泡或者其蒸汽中浸没。
实验中对石墨烯薄膜与AZO导电窗口层组成的复合薄膜进行了IV测量，如图5所示，结果显示电流随电压变化近似为线性关系，表明石墨烯薄膜与AZO导电窗口层为欧姆接触。因而验证了石墨烯薄膜能够应用于CIGS薄膜型光伏电池装置中作为电池装置的栅电极。由此可见，本发明有效、可行。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (11)

1.一种铜铟镓硒薄膜光伏电池装置，包括依次层叠设置的衬底、背电极层、铜铟镓硒光吸收层、缓冲层、阻挡层、导电窗口层及设于所述导电窗口层上的栅电极，其特征在于，所述栅电极为p型或n型的石墨烯薄膜。
2.如权利要求1所述的铜铟镓硒薄膜光伏电池装置，其特征在于，所述p型或n型的石墨烯薄膜包括1～9层层叠设置的p型或n型的单层石墨烯。
3.如权利要求1所述的铜铟镓硒薄膜光伏电池装置，其特征在于，所述p型或n型的石墨烯薄膜包括4层层叠设置的p型或n型的单层石墨烯。
4.如权利要求1所述的铜铟镓硒薄膜光伏电池装置，其特征在于，所述衬底的材料为玻璃、不锈钢或柔性聚合物；所述背电极层的材料为钼或石墨烯薄膜；所述缓冲层的材料为硫化镉；所述阻挡层的材料为i-ZnO，所述导电窗口层的材料为掺铝氧化锌。
5.一种铜铟镓硒薄膜光伏电池装置的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
在衬底上制备依次层叠设置的背电极层、铜铟镓硒光吸收层、缓冲层、阻挡层及导电窗口层；
在所述导电窗口层表面贴附p型或n型的石墨烯薄膜；
光刻所述p型或n型的石墨烯薄膜形成栅电极，得到所述铜铟镓硒薄膜光伏电池。
6.如权利要求5所述的铜铟镓硒薄膜光伏电池装置的制备方法，其特征在于，在衬底上制备依次层叠设置的背电极层、铜铟镓硒光吸收层、缓冲层、阻挡层及导电窗口层依次包括如下步骤：使用磁控溅射钼金属靶材沉积背电极层或使用化学气相沉积石墨烯薄膜作为背电极层；使用磁控溅射硒化工艺或者四源共蒸发工艺制备铜铟镓硒光吸收层；使用化学水浴法沉积硫化镉制备缓冲层；使用射频磁控溅射氧化锌陶瓷靶材沉积i-ZnO制备阻挡层；以及使用射频磁控溅射掺铝氧化锌陶瓷靶材沉积掺铝氧化锌制备导电窗口层。
7.如权利要求5所述的铜铟镓硒薄膜光伏电池装置的制备方法，其特征在于，所述p型或n型的石墨烯薄膜为p型或n型的单层石墨烯，所述在导电窗口层表面贴附p型或n型的石墨烯薄膜包括如下步骤：
用化学气相沉积法在金属基底上制备单层石墨烯；
在所述单层石墨烯表面涂覆树脂载体；
腐蚀去除所述金属基底，洗净后得到涂覆有树脂载体的单层石墨烯；
对涂覆有树脂载体的单层石墨烯进行p型或n型处理；以及
将处理后的涂覆有树脂载体的单层石墨烯的未涂覆树脂载体的一面贴附在所述导电窗口层表面。
8.如权利要求5所述的铜铟镓硒薄膜光伏电池装置的制备方法，其特征在于，所述p型或n型的石墨烯薄膜为多层层叠设置的p型或n型的单层石墨烯，所述在导电窗口层表面贴附p型或n型的石墨烯薄膜包括如下步骤：
用化学气相沉积法在金属基底上制备单层石墨烯；
在所述单层石墨烯表面涂覆树脂载体；
腐蚀去除所述金属基底，洗净后得到涂覆有树脂载体的单层石墨烯；
对涂覆有树脂载体的单层石墨烯进行p型或n型处理；
将处理后的涂覆有树脂载体的单层石墨烯的未涂覆树脂载体的一面贴附在所述导电窗口层表面；
溶解去除树脂载体；以及
重复上述制备涂覆有树脂载体的单层石墨烯及对其进行p型或n型处理的步骤，依次在已贴附完毕的单层石墨烯上继续贴附单层石墨烯并溶解去除树脂载体，但保留最上层的单层石墨烯表面的树脂载体作为光刻胶。
9.如权利要求7或8所述的铜铟镓硒薄膜光伏电池装置的制备方法，其特征在于，所述用化学气相沉积法在金属基底上制备单层石墨烯包括如下步骤：
室温下，将清洗后的金属基底放入化学气相沉积炉中，抽真空后通入氢气，并调节氢气流量至炉中气压为250～350毫托；
升温至900～1000℃，将所述金属基底在氢气氛围下退火20～30min；
向炉中通入甲烷，调节甲烷流量为10sccm，并控制氢气流量为5sccm，保持加热温度不变，反应25～35min后降温至室温，取出金属基底，所述金属基底表面即沉积有单层石墨烯。
10.如权利要求7或8所述的铜铟镓硒薄膜光伏电池装置的制备方法，其特征在于，对涂覆有树脂载体的单层石墨烯进行p型处理的步骤包括：将涂覆有树脂载体的单层石墨烯置于质量百分浓度为50％～65％的硝酸溶液中进行p型掺杂5～10min；
对涂覆有树脂载体的单层石墨烯进行n型处理的步骤包括：将涂覆有树脂载体的单层石墨烯置于体积浓度为20％～99％的乙醇水溶液中浸泡或者其蒸汽中浸没处理10～15min，或者将涂覆有树脂载体的单层石墨烯置于体积浓度为5％～35％的氨水中浸泡或者其蒸汽中浸没处理10～15min，最后通入氮气吹干。
11.如权利要求5所述的铜铟镓硒薄膜光伏电池装置的制备方法，其特征在于，光刻所述p型或n型的石墨烯薄膜形成栅电极的步骤包括：
将光刻胶掩膜板置于p型或n型的石墨烯薄膜表面的树脂载体上；
使用紫外线对覆盖有光刻胶掩膜板的树脂载体进行曝光处理，并通过显影定影除去曝光区域的树脂载体；
对经过曝光处理的含树脂载体的石墨烯薄膜进行等离子体刻蚀去除无树脂载体保护区域的石墨烯薄膜；
溶解去除剩余的树脂载体，得到所述栅电极。
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Cited By (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103700725A (zh) * 2013-12-27 2014-04-02 渤海大学 一种用于太阳能电池的基于纳米粒子铜铟硫硒薄膜的制备方法
CN103811567A (zh) * 2014-03-07 2014-05-21 南京汉能光伏有限公司 双面薄膜光伏电池及其制备方法
CN104143517A (zh) * 2014-06-20 2014-11-12 苏州瑞晟纳米科技有限公司 一种两阶段式制备硫化镉缓冲层的工艺
CN104576457A (zh) * 2014-12-26 2015-04-29 常州二维碳素科技有限公司 一种对石墨烯制件进行表面处理的设备及其处理方法
CN104733547A (zh) * 2015-03-27 2015-06-24 西交利物浦大学 基于石墨烯的柔性碲化镉薄膜太阳能电池及其制备方法
CN105161556A (zh) * 2015-09-29 2015-12-16 赵玉兰 烯土(Er+3)参杂红外光上转换效应广谱太阳能电池
CN105449010A (zh) * 2015-11-18 2016-03-30 北京四方创能光电科技有限公司 不锈钢衬底柔性铜铟镓硒薄膜太阳电池阻挡层制备方法
CN106784040A (zh) * 2017-02-04 2017-05-31 江苏神科新能源有限公司 一种cigs基薄膜太阳能电池及其制备方法
CN109115327A (zh) * 2018-07-10 2019-01-01 杭州高烯科技有限公司 一种聚合物/金属/石墨烯复合膜及其在声波探测器中的应用
CN109353986A (zh) * 2018-11-09 2019-02-19 中国计量大学 基于mems工艺制备cigs薄膜太阳能电池的方法
CN109449228A (zh) * 2018-12-27 2019-03-08 中建材蚌埠玻璃工业设计研究院有限公司 一种柔性可弯曲cigs薄膜太阳能电池
CN109524485A (zh) * 2018-11-28 2019-03-26 北京铂阳顶荣光伏科技有限公司 薄膜太阳能电池的制备方法
CN110224037A (zh) * 2019-06-03 2019-09-10 深圳先进技术研究院 铜锌锡硫薄膜太阳能电池及其制备方法
CN110391250A (zh) * 2019-06-21 2019-10-29 长江存储科技有限责任公司 一种三维存储器及其制备方法
CN110416346A (zh) * 2018-04-28 2019-11-05 北京铂阳顶荣光伏科技有限公司 一种铜铟镓硒太阳能电池组件及其制作方法
CN111276550A (zh) * 2019-11-11 2020-06-12 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所南昌研究院 具有石墨烯透明电极的柔性太阳能电池及其制作方法
CN112002780A (zh) * 2020-07-21 2020-11-27 重庆神华薄膜太阳能科技有限公司 薄膜太阳能电池及其制造方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1820358A (zh) * 2003-05-08 2006-08-16 索里布罗股份公司 薄膜太阳能电池
CN101459200A (zh) * 2007-12-14 2009-06-17 中国电子科技集团公司第十八研究所 柔性铜铟镓硒薄膜太阳电池及其吸收层的制备方法
CN101673777A (zh) * 2009-10-13 2010-03-17 华东师范大学 一种柔性铜铟镓硒薄膜太阳能电池
CN101760724A (zh) * 2010-01-26 2010-06-30 电子科技大学 超大面积高质量石墨烯薄膜电极的制备方法
CN101859858A (zh) * 2010-05-07 2010-10-13 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 基于石墨烯的透明导电电极及其制法与应用

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1820358A (zh) * 2003-05-08 2006-08-16 索里布罗股份公司 薄膜太阳能电池
CN101459200A (zh) * 2007-12-14 2009-06-17 中国电子科技集团公司第十八研究所 柔性铜铟镓硒薄膜太阳电池及其吸收层的制备方法
CN101673777A (zh) * 2009-10-13 2010-03-17 华东师范大学 一种柔性铜铟镓硒薄膜太阳能电池
CN101760724A (zh) * 2010-01-26 2010-06-30 电子科技大学 超大面积高质量石墨烯薄膜电极的制备方法
CN101859858A (zh) * 2010-05-07 2010-10-13 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 基于石墨烯的透明导电电极及其制法与应用

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
XUAN WANG ET AL.: "Transparent,Conductive Graphene Electrodes for Dye-Sensitized Solar Cells", 《NANO LETTERS》 *

Cited By (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103700725A (zh) * 2013-12-27 2014-04-02 渤海大学 一种用于太阳能电池的基于纳米粒子铜铟硫硒薄膜的制备方法
CN103700725B (zh) * 2013-12-27 2016-04-20 渤海大学 一种用于太阳能电池的基于纳米粒子铜铟硫硒薄膜的制备方法
CN103811567A (zh) * 2014-03-07 2014-05-21 南京汉能光伏有限公司 双面薄膜光伏电池及其制备方法
CN104143517A (zh) * 2014-06-20 2014-11-12 苏州瑞晟纳米科技有限公司 一种两阶段式制备硫化镉缓冲层的工艺
CN104576457A (zh) * 2014-12-26 2015-04-29 常州二维碳素科技有限公司 一种对石墨烯制件进行表面处理的设备及其处理方法
CN104733547B (zh) * 2015-03-27 2017-01-25 西交利物浦大学 基于石墨烯的柔性碲化镉薄膜太阳能电池及其制备方法
CN104733547A (zh) * 2015-03-27 2015-06-24 西交利物浦大学 基于石墨烯的柔性碲化镉薄膜太阳能电池及其制备方法
CN105161556A (zh) * 2015-09-29 2015-12-16 赵玉兰 烯土(Er+3)参杂红外光上转换效应广谱太阳能电池
CN105449010B (zh) * 2015-11-18 2018-07-31 北京四方创能光电科技有限公司 不锈钢衬底柔性铜铟镓硒薄膜太阳电池阻挡层制备方法
CN105449010A (zh) * 2015-11-18 2016-03-30 北京四方创能光电科技有限公司 不锈钢衬底柔性铜铟镓硒薄膜太阳电池阻挡层制备方法
CN106784040A (zh) * 2017-02-04 2017-05-31 江苏神科新能源有限公司 一种cigs基薄膜太阳能电池及其制备方法
CN110416346A (zh) * 2018-04-28 2019-11-05 北京铂阳顶荣光伏科技有限公司 一种铜铟镓硒太阳能电池组件及其制作方法
CN109115327A (zh) * 2018-07-10 2019-01-01 杭州高烯科技有限公司 一种聚合物/金属/石墨烯复合膜及其在声波探测器中的应用
CN109353986A (zh) * 2018-11-09 2019-02-19 中国计量大学 基于mems工艺制备cigs薄膜太阳能电池的方法
CN109524485A (zh) * 2018-11-28 2019-03-26 北京铂阳顶荣光伏科技有限公司 薄膜太阳能电池的制备方法
CN109449228A (zh) * 2018-12-27 2019-03-08 中建材蚌埠玻璃工业设计研究院有限公司 一种柔性可弯曲cigs薄膜太阳能电池
CN110224037A (zh) * 2019-06-03 2019-09-10 深圳先进技术研究院 铜锌锡硫薄膜太阳能电池及其制备方法
CN110391250A (zh) * 2019-06-21 2019-10-29 长江存储科技有限责任公司 一种三维存储器及其制备方法
CN111276550A (zh) * 2019-11-11 2020-06-12 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所南昌研究院 具有石墨烯透明电极的柔性太阳能电池及其制作方法
CN112002780A (zh) * 2020-07-21 2020-11-27 重庆神华薄膜太阳能科技有限公司 薄膜太阳能电池及其制造方法

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