CN108389918B - 太阳能电池吸收层的制备方法和太阳能电池的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种太阳能电池吸收层的制备方法和太阳能电池的制备方法，其中该吸收层的制备方法包括在沉积有背电极的基底上依次溅射铜镓合金层和铟层；将沉积有单质硒层的铜铟镓预制膜放入反应腔中，并在反应腔中通入第一载气流量值的硒气氛，或通入第二载气流量值的硫蒸气；在第三温度阈和第三预设时长内对基底进行退火处理。本发明提供的太阳能电池吸收层的制备方法和太阳能电池的制备方法，通过在CIG预制膜上沉积一层单质硒层作为硒源供给，使硒元素可以穿过不饱和二元相向预制膜底部扩散，避免了镓元素向底部富集的问题。此外，通过通入低浓度的硫蒸气，从而提高了薄膜太阳能电池的带隙，增强了吸收层的性能。

Description

太阳能电池吸收层的制备方法和太阳能电池的制备方法
技术领域
本发明涉及太阳能电池制造技术领域，尤其涉及一种太阳能电池吸收层的制备方法和太阳能电池的制备方法。
背景技术
铜铟镓硒(简称CIGS)薄膜太阳能电池是新一代最具发展前景的太阳能电池。它具有转换效率高、成本低、寿命长、弱光性能好、抗辐射能力强等优点。自20世纪90年代以来一直是实验室转换效率最高的薄膜太阳能电池。2016年德国ZSW将CIGS实验室效率提升至22.6％，与晶硅电池的转换效率较为接近，发展前景巨大。
CIGS吸收层的制备方法主要有共蒸发法、溅射后硒化法(简称两步法)以及电化学法等。其中，共蒸发法是通过蒸发Cu、In、Ga、Se四种元素，使其同时在基底沉积反应得到CIGS吸收层；两步法是首先通过溅射In2Se3、Ga2Se3、Cu2Se等化合物靶材得到铜铟镓硒预制膜，然后在H2Se或者Se蒸气气氛下进行高温热处理获得CIGS吸收层。而为了提高CIGS吸收层的表面带隙，可以在硒化后进一步进行硫化处理，从而得到CIGS吸收层。
共蒸发法制备CIGS吸收层能够使小面积电池获得较高的转换效率，但对于大面积电池而言，由于大面积电池加工均匀性难以控制，产业化应用受到一定局限，无法获得高转换效率。对于两步法制备CIGS，由于Se与Cu、In、Ga元素的反应速率存在差异，导致热处理后形成底部富集Ga元素的细小晶粒，无法形成良好Ga元素分布的高性能CIGS吸收层。电化学法目前在大面积电池的稳定性以及CIGS电池的最高效率等方面仍与共蒸发法及两步法制备CIGS电池存在一定差距，产业化进程较慢。
发明内容
本发明的目的是提供一种太阳能电池吸收层的制备方法和太阳能电池的制备方法，以提高大面积CIGS薄膜制备工艺的稳定性，改善CIGS薄膜表面的带隙，以及提高CIGS薄膜太阳能电池的光电转换效率。
本发明提供了一种太阳能电池吸收层的制备方法，其中，包括如下步骤：
在沉积有背电极的基底上依次溅射铜镓合金层和铟层，以形成铜铟镓预制膜；
在所述铜铟镓预制膜上沉积单质硒层；
将沉积有所述单质硒层的所述铜铟镓预制膜放入具有预设的第一温度阈的反应腔中，并在所述反应腔中通入预设的第一载气流量值的硒气氛，使所述铜铟镓预制膜在所述第一载气流量值的硒气氛中反应第一预设时长，或将沉积有所述单质硒层的所述铜铟镓预制膜放入具有预设的第二温度阈的反应腔中，并在所述反应腔中通入预设的第二载气流量值的硫蒸气，使所述铜铟镓预制膜在所述第二载气流量值的硫蒸气中反应第二预设时长；
在预设的第三温度阈和第三预设时长内对所述基底进行退火处理。
如上所述的太阳能电池吸收层的制备方法，其中，优选的是，在所述铜铟镓预制膜上沉积单质硒层具体包括：
向所述反应腔中通入惰性气体，以作为硒气氛的工作载气；
在预设的第四温度阈内，通过所述惰性气体将所述硒气氛沉积在所述铜铟镓预制膜上以形成单质硒层。
如上所述的太阳能电池吸收层的制备方法，其中，优选的是，所述惰性气体为氮气或氩气，所述硒气氛包括：硒蒸气或硒化氢气体。
如上所述的太阳能电池吸收层的制备方法，其中，优选的是，所述预设的第一温度阈为500℃～580℃，所述预设的第二温度阈为620℃～700℃，所述预设的第三温度阈为500℃～600℃，所述预设的第四温度阈为220℃～280℃。
如上所述的太阳能电池吸收层的制备方法，其中，优选的是，所述第一预设时长为3min～8min，所述第二预设时长为30s～60s，所述第三预设时长为5min～30min。
如上所述的太阳能电池吸收层的制备方法，其中，优选的是，所述将沉积有所述单质硒层的所述铜铟镓预制膜放入具有预设的第一温度阈的反应腔中之前还包括：
在真空或设定气压的惰性气体中，将固态硒源加热至第五温度阈内，以形成硒气氛。
如上所述的太阳能电池吸收层的制备方法，其中，优选的是，所述第五温度阈为220℃～270℃，所述设定气压为1Pa～1atm。
如上所述的太阳能电池吸收层的制备方法，其中，优选的是，所述将沉积有所述单质硒层的所述铜铟镓预制膜放入具有预设的第二温度阈的反应腔中之前还包括：
在真空或设定气压的惰性气体中，将固态硫源加热至第六温度阈内，以形成硫气氛。
如上所述的太阳能电池吸收层的制备方法，其中，优选的是，所述第六温度阈为190℃～230℃。
如上所述的太阳能电池吸收层的制备方法，其中，优选的是，所述铜铟镓预制膜组成元素的原子比例满足：0.8≤Cu/(In+Ga)≤0.96，0.25≤Ga/(In+Ga)≤0.35。
如上所述的太阳能电池吸收层的制备方法，其中，优选的是，所述反应腔为石墨反应腔。
本发明还提供了一种太阳能电池的制备方法，其中，包括上述任一项所述的如本发明提供的太阳能电池吸收层的制备方法。
本发明提供的太阳能电池吸收层的制备方法和太阳能电池的制备方法，通过在CIG预制膜上沉积一层单质硒层作为硒源供给，使硒元素可以穿过不饱和In-Se、Cu-Se二元相向预制膜底部扩散，避免了镓元素向底部富集的问题，提高了CIGS薄膜晶粒尺寸；同时此阶段低浓度的Se蒸汽气氛能够补足CIG预制膜反应生成CIGS四元相所需Se；最后在高温以及一定Se浓度环境下进行退火处理，提高CIGS薄膜的晶粒尺寸及进一步改善Ga元素的扩散。通过将Se蒸汽更改为S蒸汽，在形成In-Se、Cu-Se二元相后，气氛中的S元素可继续与Cu、In、Ga进一步反应，最终形成CIGSSe吸收层，从而提高了CIGS薄膜太阳能电池的带隙，提高CIGS吸收层性能。同时，通过在CIG表面沉积一薄层Se层作为CIG金属预制膜快速升温过程的Se源供给，并在后续反应中供应低浓度的Se或S蒸气作为反应气体，提高了Se、S的利用率，降低生产成本。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
图1为本发明一种实施例提供的太阳能电池吸收层的制备方法的流程图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
如图1所示，本发明实施例提供了一种太阳能电池吸收层的制备方法，其包括如下步骤：
S100、在沉积有背电极的基底上依次溅射铜镓合金层和铟层，以形成铜铟镓预制膜(CIG预制膜)。
其中，基底采用2～3.2mm厚度的钠钙玻璃，同时采用金属钼作为背电极，金属钼层的厚度为300～1000nm。铜镓合金层中铜原子和镓原子所占的百分比分别为75％和25％；铜镓合金层的厚度可以为300nm，铟层的厚度可以为250nm。此外，对铜镓合金层和铟层的溅射采用磁控溅射，具体可以为直流溅射或中频溅射。
S200、在铜铟镓预制膜上沉积单质硒层。
S300、将沉积有单质硒层的铜铟镓预制膜放入具有预设的第一温度阈的反应腔中，并在反应腔中通入预设的第一载气流量值的硒气氛，使铜铟镓预制膜在第一载气流量值的硒气氛中反应第一预设时长，或将沉积有单质硒层的铜铟镓预制膜放入具有预设的第二温度阈的反应腔中，并在反应腔中通入预设的第二载气流量值的硫蒸气，使铜铟镓预制膜在第二载气流量值的硫蒸气中反应第二预设时长。其中，上述反应腔为石墨反应腔。
S400、在预设的第三温度阈和第三预设时长内对所述基底进行退火处理。
上述第一载气流量值和第二载气流量值，本领域技术人员可以根据需要设定。
需要说明的是，传统的两步硒化法采用在饱和的硒气氛下反应生成铜铟镓硒(CIGS)吸收层，但是，此方法无法精确控制Cu、In、Ga几种金属原子与Se分子的反应过程，由于In、Cu与Se的反应生成焓较低，反应速率较快，由此导致通过传统两步法制备的CIGS吸收层的底部出现Ga富集现象，并形成了底部细小晶粒。
如果采用传统的两步硒化法，会在本申请中的CIG预制膜表面形成稳定的高浓度的Se气氛，Se首先与In、Cu分别反应形成相对稳定的In2Se3和Cu2Se二元相，在CIG预制膜表面覆盖了稳定的In2Se3和Cu2Se二元相后，此二元相会成为Se元素的扩散阻碍，导致Se元素向CIG预制膜底部扩散能力下降，进而又进一步导致In、Cu元素向CIG预制膜表面扩散而与Se反应形成二元相，最终形成了具有Ga元素富集于CIGS底部的细晶粒的CIGS吸收层，而无法获得具有良好的Ga元素分布的高性能CIGS吸收层，同时导致削弱了CIGS薄膜的带隙；此外，高浓度的Se气氛会持续整个工艺过程，导致硒元素的利用率低，生产成本高。
而为了解决上述问题，在本申请实施例中，在CIG预制膜上沉积一层50-200nm厚的单质硒层，当带有单质硒层的CIG预制膜进入高温反应腔后，单质硒层受热蒸发变为高浓度的硒蒸气，并覆盖在CIG预制膜的表面，该高浓度的硒蒸气与CIG预制膜中的In、Cu反应后形成In-Se、Cu-Se二元相，由于此高浓度硒蒸气的来源为CIG预制膜表面的单质硒层的蒸发，在硒被反应后无持续供应，因此硒蒸气的浓度随着反应的进行持续下降，由此可形成非饱和的In-Se、Cu-Se二元相，该非饱和的二元相由于部分化学键未饱和，从而不会成为Se元素扩散的阻碍，使得Se元素可通过此不饱和的化学键向CIG预制膜底部进行扩散。
当CIG预制膜在硒蒸气中反应一定时间后，向反应腔中通入低浓度的硫蒸气，使硫元素继续与Cu、In和Ga反应，最终形成铜铟镓硒硫(CIGSS)吸收层，从而可以提高薄膜太阳能电池的带隙，增强了吸收层的性能。此外，通过在CIG预制膜上沉积一层单质硒层作为硒源供给，并在后续反应中供应低浓度的硫蒸气，由此提高了硒、硫元素的利用率，降低了生产成本。当然，在CIG预制膜在硒蒸气中反应一定时间后，也可以选择向反应腔中通入低浓度的硒蒸气，以保证Se元素能够不断补充、扩散，进而降低了Ga元素向CIG预制层底部富集的现象，提高了CIGS晶粒尺寸；同时，低浓度的硒蒸气能够补足反应中生成CIGS四元相时所需的硒元素。
需要说明的是，铜铟镓预制膜组成元素的原子比例满足：0.8≤Cu/(In+Ga)≤0.96，0.25≤Ga/(In+Ga)≤0.35。
其中，当Cu/(In+Ga)高于0.96时，易于形成富Cu的CuxSe相，导致CIGS薄膜性能显著下降，从而无法获得高性能电池；而当Cu/(In+Ga)低于0.80时，易于在CIGS膜层中形成富余的In-Se、Ga-Se二元相，当In-Se、Ga-Se二元相较多时，无法获得性能优异的黄铜矿CIGS相，导致电池性能下降。
进一步地，步骤S200具体包括：
S210、向反应腔中通入惰性气体，以作为硒气氛的工作载气。
S220、在预设的第四温度阈内，通过惰性气体将硒气氛沉积在铜铟镓预制膜上以形成单质硒层。
当沉积有单质硒层的CIG预制膜进入高温反应腔后，单质硒层可以受热转换为硒蒸气，该硒蒸气均附着在CIG预制膜的表面，从而可以促进硒元素与相应元素的反应，同时也保证了硒元素分布的均匀性。其中，惰性气体可以为氮气或氩气，硒气氛可以包括：硒蒸气或硒化氢气体。
需要说明的是，预设的第一温度阈可以为500℃～580℃，预设的第二温度阈可以为620℃～700℃，预设的第三温度阈可以为500℃～600℃，预设的第四温度阈可以为220℃～280℃，优选的是，第一温度阈为550℃，第二温度阈为680℃，第三温度阈为580℃，第四温度阈为680℃。
另外，第一预设时长可以为3min～8min，第二预设时长可以为30s～60s，第三预设时长可以为5min～30min，优选的是，第一预设时长为5min，第二预设时长为40s，第三预设时长为20min。
进一步地，在步骤“将沉积有单质硒层的铜铟镓预制膜放入具有预设的第一温度阈的反应腔中”之前还可以包括：
在真空或设定气压的惰性气体中，将固态硒源加热至第五温度阈内，以形成硒蒸气，进而可以实现向反应腔中持续通入低浓度的硒蒸气，其中，第五温度阈可以为220℃～270℃，设定气压可以为1Pa～1atm。
在步骤“将沉积有所述单质硒层的所述铜铟镓预制膜放入具有预设的第二温度阈的反应腔中”之前还可以包括：
在真空或设定气压的惰性气体中，将固态硫源加热至第六温度阈内，以形成硫蒸气，进而可以实现向反应腔中持续通入低浓度的硫蒸气，其中，第六温度阈可以为190℃～230℃。
上述设定设定气压可以为1Pa～1atm。
本发明实施例还提供了一种太阳能电池的制备方法，包括上述任一项所述的太阳能电池吸收层的制备方法。
本发明实施例提供的太阳能电池吸收层的制备方法和太阳能电池的制备方法，通过在CIG预制膜上沉积一层单质硒层作为硒源供给，使硒元素可以穿过不饱和In-Se、Cu-Se二元相向预制膜底部扩散，避免了镓元素向底部富集的问题，提高了CIGS薄膜晶粒尺寸；同时，在后续反应中供应低浓度的硒蒸气或硫蒸气，由此提高了硒、硫元素的利用率，降低了生产成本。此外，通过通入低浓度的硫蒸气，从而提高了薄膜太阳能电池的带隙，增强了吸收层的性能。
以上依据图式所示的实施例详细说明了本发明的构造、特征及作用效果，以上所述仅为本发明的较佳实施例，但本发明不以图面所示限定实施范围，凡是依照本发明的构想所作的改变，或修改为等同变化的等效实施例，仍未超出说明书与图示所涵盖的精神时，均应在本发明的保护范围内。

Claims (15)

1.一种太阳能电池吸收层的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
在沉积有背电极的基底上依次溅射铜镓合金层和铟层，以形成铜铟镓预制膜；
在所述铜铟镓预制膜上沉积单质硒层；
将沉积有所述单质硒层的所述铜铟镓预制膜放入具有预设的第一温度阈的反应腔中，所述单质硒层在所述预设的第一温度阈下蒸发变为第一硒蒸气，在所述第一硒蒸气的气氛中持续第四预设时长后，在所述反应腔中通入预设的第一载气流量值的硒气氛，使所述铜铟镓预制膜在所述第一载气流量值的硒气氛中反应第一预设时长；或者，将沉积有所述单质硒层的所述铜铟镓预制膜放入具有预设的第二温度阈的反应腔中，所述单质硒层在所述预设的第二温度阈下蒸发变为第二硒蒸气，在所述第二硒蒸气的气氛中持续第五预设时长后，在所述反应腔中通入预设的第二载气流量值的硫蒸气，使所述铜铟镓预制膜在所述第二载气流量值的硫蒸气中反应第二预设时长；
在预设的第三温度阈和第三预设时长内对所述基底进行退火处理。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池吸收层的制备方法，其特征在于，在所述铜铟镓预制膜上沉积单质硒层具体包括：
向所述反应腔中通入惰性气体，以作为硒气氛的工作载气；
在预设的第四温度阈内，通过所述惰性气体将所述硒气氛沉积在所述铜铟镓预制膜上以形成单质硒层。
3.根据权利要求2所述的太阳能电池吸收层的制备方法，其特征在于，所述惰性气体为氮气或氩气，所述硒气氛包括：硒蒸气或硒化氢气体。
4.根据权利要求2所述的太阳能电池吸收层的制备方法，其特征在于，所述预设的第一温度阈为500℃～580℃，所述预设的第二温度阈为620℃～700℃，所述预设的第三温度阈为500℃～600℃，所述预设的第四温度阈为220℃～280℃。
5.根据权利要求1所述的太阳能电池吸收层的制备方法，其特征在于，所述第一预设时长为3min～8min，所述第二预设时长为30s～60s，所述第三预设时长为5min～30min。
6.根据权利要求1所述的太阳能电池吸收层的制备方法，其特征在于，所述将沉积有所述单质硒层的所述铜铟镓预制膜放入具有预设的第一温度阈的反应腔中之前还包括：
在真空或设定气压的惰性气体中，将固态硒源加热至第五温度阈内，以形成硒气氛。
7.根据权利要求6所述的太阳能电池吸收层的制备方法，其特征在于，所述第五温度阈为220℃～270℃，所述设定气压为1Pa～1atm。
8.根据权利要求1所述的太阳能电池吸收层的制备方法，其特征在于，所述将沉积有所述单质硒层的所述铜铟镓预制膜放入具有预设的第二温度阈的反应腔中之前还包括：
在真空或设定气压的惰性气体中，将固态硫源加热至第六温度阈内，以形成硫气氛。
9.根据权利要求8所述的太阳能电池吸收层的制备方法，其特征在于，所述第六温度阈为190℃～230℃。
10.根据权利要求1所述的太阳能电池吸收层的制备方法，其特征在于，所述第一硒蒸气的浓度，在第四预设时长的反应过程中持续下降；或者，所述第二硒蒸气的浓度，在第五预设时长的反应过程中持续下降。
11.根据权利要求1所述的太阳能电池吸收层的制备方法，其特征在于，所述第一硒蒸气的浓度大于所述硒气氛的浓度；或者，所述第二硒蒸气的浓度大于所述硫蒸气的浓度。
12.根据权利要求1所述的太阳能电池吸收层的制备方法，其特征在于，所述单质硒层的厚度为50nm～200nm。
13.根据权利要求1-12任一项所述的太阳能电池吸收层的制备方法，其特征在于，所述铜铟镓预制膜组成元素的原子比例满足：0.8≤Cu/(In+Ga)≤0.96，0.25≤Ga/(In+Ga)≤0.35。
14.根据权利要求13所述的太阳能电池吸收层的制备方法，其特征在于，所述反应腔为石墨反应腔。
15.一种太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括如权利要求1～14任一项所述的太阳能电池吸收层的制备方法。
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CN108389918B (zh) * 2018-02-08 2019-10-25 北京铂阳顶荣光伏科技有限公司 太阳能电池吸收层的制备方法和太阳能电池的制备方法
CN111029413A (zh) * 2019-10-28 2020-04-17 珠海格力电器股份有限公司 吸收层结构、薄膜太阳能电池及其制备方法
CN110957393B (zh) * 2019-12-13 2022-07-19 深圳先进技术研究院 薄膜太阳能电池的光吸收层的制备方法
CN114171640B (zh) * 2021-11-25 2024-03-01 泰州锦能新能源有限公司 一种铜铟镓硒太阳能电池的制备方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1547239A (zh) * 2003-12-05 2004-11-17 南开大学 铜铟镓的硒或硫化物半导体薄膜材料的制备方法
CN1719625A (zh) * 2005-06-03 2006-01-11 清华大学 铜铟镓硒或铜铟镓硫薄膜太阳能电池吸收层的制备方法
CN101383389A (zh) * 2008-10-07 2009-03-11 苏州富能技术有限公司 铜铟镓硒硫或铜铟镓硒或铜铟镓硫薄膜太阳能电池吸收层的制备方法及镀膜设备
CN104810429A (zh) * 2014-01-24 2015-07-29 台积太阳能股份有限公司 制造包括具有表面层的吸收层的光伏器件的方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI382095B (zh) * 2009-03-04 2013-01-11 Jun Wen Chung 多元金屬硫族元素化合物之製造方法
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
CN102569514B (zh) * 2012-01-04 2014-07-30 中国科学院合肥物质科学研究院 一种制备铜铟镓硒太阳能电池光吸收层的方法
CN102634767A (zh) * 2012-02-29 2012-08-15 广东工业大学 一种铜铟镓硒薄膜太阳能电池吸收层的制备方法
JP2014225567A (ja) * 2013-05-16 2014-12-04 日東電工株式会社 Ｃｉｇｓ系化合物太陽電池およびその製造方法
CN105336800B (zh) * 2015-10-28 2017-03-29 厦门神科太阳能有限公司 Cigs基薄膜太阳能电池光吸收层的制备方法
CN108389918B (zh) * 2018-02-08 2019-10-25 北京铂阳顶荣光伏科技有限公司 太阳能电池吸收层的制备方法和太阳能电池的制备方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1547239A (zh) * 2003-12-05 2004-11-17 南开大学 铜铟镓的硒或硫化物半导体薄膜材料的制备方法
CN1719625A (zh) * 2005-06-03 2006-01-11 清华大学 铜铟镓硒或铜铟镓硫薄膜太阳能电池吸收层的制备方法
CN101383389A (zh) * 2008-10-07 2009-03-11 苏州富能技术有限公司 铜铟镓硒硫或铜铟镓硒或铜铟镓硫薄膜太阳能电池吸收层的制备方法及镀膜设备
CN104810429A (zh) * 2014-01-24 2015-07-29 台积太阳能股份有限公司 制造包括具有表面层的吸收层的光伏器件的方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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两步法制备CIGS薄膜的工艺研究;廖成 等;《无机化学学报》;20110131;第27卷(第1期);1实验部分，2结果与讨论 *

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