CN103296130A - 一种柔性不锈钢衬底上CIGS吸收层的Na掺杂方法 - Google Patents

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张建柱
孙玉娣
彭博
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Abstract

一种柔性Cu(In1-xGax)Se2(CIGS)薄膜太阳电池的Na掺杂方法，该种Na掺杂方法是三步共蒸发法沉积吸收层CIGS的第三步沉积结束后，在CIGS表面沉积Na预制层薄层，再对其进行高温快速退火。该种Na掺杂方法既保证了沉积生长垂直于界面的柱状CIGS大晶粒，又使边界缺陷被钠钝化，这样既保证了开路电压和填充因子的增大，又保证了短路电流的增大，从而使CIGS薄膜太阳电池的高光电转换效率。

Description

一种柔性不锈钢衬底上CIGS吸收层的Na掺杂方法
一、技术领域
本发明专利涉及光伏器件CIGS薄膜太阳电池的制备工艺，尤其涉及柔性不锈钢衬底上吸收层CIGS的Na掺杂方法。 
二、背景技术
Cu(InGa)Se2(CIGS)薄膜太阳电池是转换率最高的薄膜光伏技术，最近，已在玻璃衬底上获得了实验室级的，转换效率20.3％的Cu(InGa)Se2(CIGS)太阳电池。轻质的柔性CIGS薄膜太阳电池组件不仅拓宽了太阳电池在地面应用的范围，同时由于其便于使用卷对卷工艺，而使其发电成本降低。 
高转换率黄铜矿CIGS薄膜太阳电池要求CIGS吸收层中掺入0.1％的Na。在CIGS吸收层的生长温度下，Na从钠钙玻璃衬底扩散出来，通过Mo背接触层进入正在生长的CIGS层。Na对CIGS层电子和结构方面的影响如下：1)改进CIGS膜的生长，2)掺入CIGS晶格，形成NaInSe2，3)使晶粒边界的施主型缺陷InCu钝化成NaCn，4)由于Na的扩散伴随着O的扩散，扩散到施主型的VSe，形成中性的OSe，从而使净受主缺陷增多，P型导电性增强，光生载流子复合减少，光生电流增强。柔性太阳电池优先选择的衬底是金属和聚酰亚胺箔，其中不含有对CIGS低温生长重要的Na，因此为了优化这些无Na衬底上太阳电池的性能，需要在CIGS层的最佳部位，加入的最佳量的Na。当前Na的掺杂方式为沉积Na的预置层。Na预置层的沉积位置有，Mo沉积前的衬底表面，沉积掺Na的Mo，在Mo层表面，三步共蒸发法的第一，二、生长期间或结束后沉积预置层。由于Na可阻止Cu、In、Ga的扩散而使Mo层的生长发生改变。由于上述几种Na预置层的沉积部位和时机，使得掺入的Na参与了CIGS膜层生长，当Na参入量较大时容易生成晶粒较小，取向度较差的膜层，同时占据Cu晶格位的Na原子增多，而使Mo层的P型导电性减弱，晶粒边界处光生载流子复合增强，光生载流子减小，致使太阳电池的光电转换率不高。在这里我们根据Na对Cu、In、Ga的扩散的阻碍和对边界缺陷的钝化作用，提出了在三步共蒸发生长CIGS吸收层的第三步生长结束后，在低温下蒸发沉积Na预置层，再在较高温度下退火，使其扩散到晶粒表面和边界处，为制备高光电转换效率的CIGS太阳电池提供了可能。 
三、发明内容
对当前Na预置层沉积部位和时机带来的不利影响，本Na掺杂方法要解决的问题是如 何避免Na对CIGS膜层生长的不利影响，充分发挥其增强P型导电作用的问题，并提出了在CIGS太阳电池制备工艺的Na预置层，Na预置层的沉积及其沉积后处理的方法。 
为解决上述问题，本Na的掺杂方法采用如下技术方案： 
一种新的Na掺杂方法：其包括：充分抑制Na对Cu、In、Ga的扩散的阻碍作用，使CIGS膜层由垂直于界面取向的的柱状大晶粒致密的堆积而成，这样可使少数载流子的迁移率较大，从而获得较高的载流子迁移率；尽可能钝化粒表面和边界处的施主缺陷InCu和VSe，使CIGS膜层的P型导电性增强，多数载流子的界面复合减小，短路电流增加；通过退火是少数Na原子扩散进晶粒，使晶粒内的Ga向表面析出，表面的Ga浓度增加，有利于开路电压和CIGS膜层吸收光子的范围增加。 
优选的，所述的抑制Na对Cu、In、Ga的扩散的阻碍作用，其采用在三步共蒸发法沉积CIGS吸收层的第三步结束后沉积Na预置层。 
优选的，预置层的沉积方法为蒸发沉积 
优选的，预置层的衬底温度为80℃ 
优选的，预置层的趁机厚度为25nm 
优选的，所述的尽可能钝化粒表面和边界处的施主缺陷InCu和VSe，其采用预置层沉积后高温退火。 
优选的，退火温度为480℃。 
优选的，退火时间为20min。 
优选的，退火气氛为Se气氛下。 
优选的，Na预置层材料Na2S 
四、具体实施方式
柔性不锈钢衬底上CIGS吸收层Na的掺杂方法的具体实施介绍如下 
柔性CIGS吸收层池Na的掺杂工艺如下： 
三步共蒸发法沉积CIGS吸收层第三步生长结束后沉积Na的预制层Na2S膜层。Na预制层的沉积工艺：在三步共蒸发法第三步生长结束后，衬底温度在Se气氛下降低至300℃，关闭Se蒸发源，使衬底温度继续降低，直至＜100℃的80℃时，蒸发沉积25nm厚的Na2S膜层，沉积结束后，在H2S气氛中使衬底升温到480℃，并在此温度下对样品退火20min。 

Claims (5)

1.一种柔性不锈钢衬底上CIGS吸收层的Na掺杂方法，其特征在于，其包括：先在不锈钢衬底上沉积阻挡层，再在阻挡层上沉积Mo层，随后在Mo层上，通过三步共蒸发法沉积CIGS吸收层，最后在第三步共蒸发法结束后，在CIGS吸收层表面蒸发沉积Na2S层，并对其进行高温快速退火处理。
2.根据权利要求1所述的柔性不锈钢衬底上CIGS薄膜太阳电池制备工艺，其特征在于，用甲苯、丙酮、异丙醇和去离子水依次超声清洗的不锈钢衬底各10min，并在干燥的清洗干净不锈钢衬底上，在Ar/O2气下，磁控溅射沉积2.3μm的阻挡层SiOx层。
3.根据权利要求1所述的柔性不锈钢衬底上CIGS薄膜太阳电池制备工艺，其特征在于，在阻挡层SiOx层上直流溅射沉积Mo层。
4.根据权利要求1所述的柔性不锈钢衬底上CIGS薄膜太阳电池制备工艺，其特征在于，Mo层上的吸收层CIGS沉积结束后，降低衬底温度，使在衬底温度80℃时，沉积Na预置层Na2S，
5.根据权利要求书1所述的柔性不锈钢衬底上CIGS薄膜太阳电池制备工艺，其特征在于，Na预置层Na2S沉积后，将样品快速加热到480℃，在Se气氛下，对其进行快速退火20min。
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103474514A (zh) * 2013-10-08 2013-12-25 江西冠能光电材料有限公司 铜铟镓硒太阳能电池的制备方法
CN104766896A (zh) * 2015-04-14 2015-07-08 湖南共创光伏科技有限公司 一种具有梯度结构的铜铟镓硒薄膜太阳能电池及其制备方法
CN105390557A (zh) * 2014-08-21 2016-03-09 东京应化工业株式会社 涂布液、太阳能电池用光吸收层及太阳能电池、及它们的制造方法
CN105742412A (zh) * 2016-04-28 2016-07-06 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 一种薄膜太阳能电池吸收层碱金属掺入方法
TWI578550B (zh) * 2014-10-20 2017-04-11 台灣積體電路製造股份有限公司 光伏電池的形成方法及系統
CN105206704B (zh) * 2014-06-13 2018-04-20 台湾积体电路制造股份有限公司 Na剂量控制方法
WO2020057484A1 (en) * 2018-09-22 2020-03-26 (Cnbm) Bengbu Design & Research Institute For Glass Industry Co., Ltd Method for post-treating an absorber layer

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050074915A1 (en) * 2001-07-13 2005-04-07 Tuttle John R. Thin-film solar cell fabricated on a flexible metallic substrate
US20050072461A1 (en) * 2003-05-27 2005-04-07 Frank Kuchinski Pinhole porosity free insulating films on flexible metallic substrates for thin film applications
CN1836338A (zh) * 2003-08-12 2006-09-20 山特维克知识产权股份有限公司 新型金属带产品
CN101299446A (zh) * 2008-05-30 2008-11-05 南开大学 硒化物前驱薄膜与快速硒硫化热处理制备薄膜电池方法
CN101589472A (zh) * 2006-12-08 2009-11-25 索罗能源公司 用于ibiiiavia族化合物层的掺杂技术
CN102201457A (zh) * 2011-03-30 2011-09-28 湘潭大学 太阳能电池的柔性金属衬底与背电极之间的金属扩散阻挡层及其制备方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050074915A1 (en) * 2001-07-13 2005-04-07 Tuttle John R. Thin-film solar cell fabricated on a flexible metallic substrate
US20050072461A1 (en) * 2003-05-27 2005-04-07 Frank Kuchinski Pinhole porosity free insulating films on flexible metallic substrates for thin film applications
CN1836338A (zh) * 2003-08-12 2006-09-20 山特维克知识产权股份有限公司 新型金属带产品
CN101589472A (zh) * 2006-12-08 2009-11-25 索罗能源公司 用于ibiiiavia族化合物层的掺杂技术
CN101299446A (zh) * 2008-05-30 2008-11-05 南开大学 硒化物前驱薄膜与快速硒硫化热处理制备薄膜电池方法
CN102201457A (zh) * 2011-03-30 2011-09-28 湘潭大学 太阳能电池的柔性金属衬底与背电极之间的金属扩散阻挡层及其制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
TAKUYA SATOH等: ""Cu(In,Ga)Se2 solar cells on stainless steel substrates covered with insulating layers"", 《SOLAR ENERGY MATERIALS & SOLAR CELLS》 *

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103474514A (zh) * 2013-10-08 2013-12-25 江西冠能光电材料有限公司 铜铟镓硒太阳能电池的制备方法
CN103474514B (zh) * 2013-10-08 2016-03-09 江西冠能光电材料有限公司 铜铟镓硒太阳能电池的制备方法
CN105206704B (zh) * 2014-06-13 2018-04-20 台湾积体电路制造股份有限公司 Na剂量控制方法
CN105390557A (zh) * 2014-08-21 2016-03-09 东京应化工业株式会社 涂布液、太阳能电池用光吸收层及太阳能电池、及它们的制造方法
CN105390557B (zh) * 2014-08-21 2020-02-04 东京应化工业株式会社 涂布液、太阳能电池用光吸收层及太阳能电池、及它们的制造方法
TWI578550B (zh) * 2014-10-20 2017-04-11 台灣積體電路製造股份有限公司 光伏電池的形成方法及系統
US10516069B2 (en) 2014-10-20 2019-12-24 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Absorber surface modification
CN104766896A (zh) * 2015-04-14 2015-07-08 湖南共创光伏科技有限公司 一种具有梯度结构的铜铟镓硒薄膜太阳能电池及其制备方法
CN105742412A (zh) * 2016-04-28 2016-07-06 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 一种薄膜太阳能电池吸收层碱金属掺入方法
WO2020057484A1 (en) * 2018-09-22 2020-03-26 (Cnbm) Bengbu Design & Research Institute For Glass Industry Co., Ltd Method for post-treating an absorber layer

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