專利名稱：基于硒等離子體制備銅銦鎵硒薄膜及光伏薄膜電池的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光伏技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于硒等離子體制備銅銦鎵硒光伏薄膜 的方法。
背景技術(shù)：
銅銦鎵硒薄膜太陽能電池具有高的轉(zhuǎn)換效率、低成本、性能穩(wěn)定并可以大規(guī)模工 業(yè)化等優(yōu)點(diǎn)，而成為國(guó)際光伏界研究熱點(diǎn)之一，即將成為下一代有競(jìng)爭(zhēng)力的商品化薄膜太 陽能電池。特別隨著工藝技術(shù)的發(fā)展與進(jìn)步，將成為太陽能電池發(fā)展的一個(gè)非常重要的方 向。銅銦鎵硒薄膜是一種由化合物銅銦鎵硒薄膜半導(dǎo)體材料。它的禁帶寬度可在 1. 02-1. 7eV之間調(diào)節(jié)(CuIrvxGaxSe2,0 ^ χ ^ 0. 3) 可見光吸收率高達(dá)105/cm，對(duì)太陽光 譜的響應(yīng)覆蓋函數(shù)高。厚度2 μ m，在500納米可以吸收99%的太陽光。因此，它已成為光 伏電池中最佳的吸收材料之一。目前，銅銦鎵硒光伏薄膜的制備方法已有不少報(bào)道，如真空方法濺射法、蒸發(fā)法 與非真空方法電化學(xué)沉積法，熱解噴射發(fā)等。目前，非真空方法，實(shí)際利用還有很多技術(shù)問 題需要克服。而采用真空的方法如共蒸發(fā)和濺射金屬預(yù)置層后硒化已經(jīng)被產(chǎn)業(yè)界所接受， 但目前共蒸發(fā)與濺射的方法，沉積時(shí)襯底溫度一般高于500°C，然而，在柔性襯底如聚酰亞 胺很難在這樣的溫度下保持不變形，很難保證在大面積下沉積銅銦鎵硒薄膜的均勻性?；诂F(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本領(lǐng)域技術(shù)人員渴望一種制備銅銦鎵硒薄膜的方法， 通過此方法在低于550°C硒化溫度條件下制備材料比例精度高大面積均勻的銅銦鎵硒薄 膜。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提出一種基于硒等離子體制備銅銦鎵硒光伏薄 膜及銅銦鎵硒光伏薄膜電池的方法，以克服現(xiàn)有技術(shù)的方法沉積時(shí)襯底溫度過高，無法實(shí) 現(xiàn)在大面積基片上沉積銅銦鎵硒薄膜的缺陷。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出一種制備銅銦鎵硒光伏薄膜的方法，包括以下步 驟步驟1 通過一離子源離化工作氣體使其處于等離子體態(tài)，以向一蒸發(fā)源室內(nèi)提 供該等離子體；步驟2 利用一電子槍蒸發(fā)硒材料以于蒸發(fā)源室內(nèi)產(chǎn)生硒蒸氣；步驟3 通過將一坩堝接正偏壓，使工作氣體在電離過程中所產(chǎn)生的電子云與硒 蒸氣相互碰撞，產(chǎn)生硒等離子體；以及步驟4:將被鍍基片加熱到預(yù)期硒化溫度，利用置于蒸發(fā)源室內(nèi)的蒸發(fā)源在硒等 離子體氣氛背壓環(huán)境下，分別蒸發(fā)銅、銦、鎵金屬材料，以在基片上沉積銅銦鎵硒光伏薄膜。其中，所述步驟4中，將被鍍基片加熱到預(yù)期硒化溫度，是指被鍍基片鍍膜前加熱到預(yù)期硒化溫度25 500°C。其中，較佳地，所述預(yù)期硒化溫度350 490°C。其中，所述步驟4中，所述在硒等離子體氣氛背壓環(huán)境下，分別蒸發(fā)銅、銦、鎵金屬 材料，以在基片上沉積銅銦鎵硒光伏薄膜，是指鍍膜過程中同步完成硒化。其中，于步驟1中，所述離子源放電電流為0 500A之間，放電電壓為80 500V 之間。其中，于步驟2中，所述電子槍加速電壓為DC-5 -25KV之間；束流為0 4A之 間。其中，于步驟3中，所述坩堝偏壓為80 500V之間。其中，步驟4中，所述蒸發(fā)源加熱溫度彡1800°C，控溫精度士0. 1°C。其中，所述工作氣體較佳為惰性氣體。而且，為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明還提出一種制備銅銦鎵硒光伏薄膜電池的方法，包 括上述的制備銅銦鎵硒光伏薄膜的方法。本發(fā)明的效果本發(fā)明的方法采用懸浮偏壓電子槍與強(qiáng)流離子源組合工作，制備硒等離子氣氛環(huán) 境，利用硒離化后活性增強(qiáng)，降低了硒化溫度。并且，在硒等離子體氣氛背壓環(huán)境下，采用高 精度阻熱蒸發(fā)源蒸鍍銅、銦、鎵材料，在加熱到硒化溫度的大面積基片上制備了高質(zhì)量多晶 銅銦鎵硒薄膜，材料比例精度高、均勻多晶，克服了現(xiàn)有技術(shù)磁控濺射后硒化或高溫共蒸發(fā) 等其它方法的缺陷。


圖1為本發(fā)明銅銦鎵硒光伏薄膜制備設(shè)備示意圖2為本發(fā)明銅銦鎵硒光伏薄膜制備設(shè)備A-A’處的剖視圖3為本發(fā)明銅銦鎵硒光伏薄膜制備設(shè)備蒸發(fā)源室部分的仰視示意圖
圖4為本發(fā)明制備銅銦鎵硒光伏薄膜的方法步驟圖。
其中，附圖標(biāo)記
2.基片架
5.高精度阻熱蒸發(fā)源 8.烘烤系統(tǒng) 30.過渡室
1.強(qiáng)流離子源 4.氣動(dòng)真空鎖 7.懸浮偏壓電子槍 20.薄膜沉積室
3.石英晶體測(cè)厚探頭 6.懸浮偏壓坩堝 10.蒸發(fā)源室 40.可加熱基片拖動(dòng)裝置
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的方法是采用懸浮偏壓電子槍、強(qiáng)流離子源、高精度阻熱蒸發(fā)源相結(jié)合制 備大面積銅銦鎵硒光伏薄膜，于其中，本發(fā)明是利用懸浮偏壓電子槍與強(qiáng)流離子源相結(jié)合 制備硒等離子體。本發(fā)明首先對(duì)制備銅銦鎵硒光伏薄膜的方法所使用的設(shè)備進(jìn)行說明，圖1為本發(fā) 明銅銦鎵硒光伏薄膜制備設(shè)備示意圖，圖2為本發(fā)明銅銦鎵硒光伏薄膜制備設(shè)備A-A’處的 剖視圖，如圖1及圖2所示，該設(shè)備，包括蒸發(fā)源室10，其中，蒸發(fā)源室10為真空環(huán)境，極限真空度為5 X IO-4Pa,工作真空度為 2 X ICT2Pa l(T3Pa。強(qiáng)流離子源1 (型號(hào)為QLL-120)，用以將工作氣體離化，使工作氣體處于等離子 態(tài)，以向蒸發(fā)源室10內(nèi)提供該等離子體；其中，強(qiáng)流離子源1的放電電流為0 500A ；放電 電壓為80 500V，所述工作氣體較佳為惰性氣體。懸浮偏壓電子槍7，用以蒸發(fā)硒材料以于蒸發(fā)源室10內(nèi)產(chǎn)生硒蒸氣，其坩堝6接 正偏壓，使工作氣體在電離過程中所產(chǎn)生的電子云與硒蒸氣相互碰撞，產(chǎn)生硒等離子體。其 中，懸浮偏壓電子槍7加速電壓DC-5 -25KV ；束流為0 4A ；懸浮偏壓電子槍7的坩堝偏 壓為80 500V。高精度阻熱蒸發(fā)源5，置于所述蒸發(fā)源室10中，用于在硒等離子體氣氛下，分別蒸 發(fā)銅、銦、鎵金屬材料，以在基片上沉積銅銦鎵硒光伏薄膜；其中，高精度阻熱蒸發(fā)源5的加 熱溫度彡18000C ；控溫精度士0. 1°C。薄膜沉積室20，位于蒸發(fā)源室10上方，其底部與所述蒸發(fā)源室10頂部連接，用于 在基片上沉積銅銦鎵硒薄膜。薄膜沉積室20為真空環(huán)境，極限真空度為5 X IO-4Pa,工作真 空度為2X10_2Pa 10_3Pa。薄膜沉積室20內(nèi)置烘烤系統(tǒng)8，后面安裝分子泵抽氣系統(tǒng)，烘 烤系統(tǒng)8可將薄膜沉積環(huán)境加熱到室溫 500°C。薄膜沉積室20底部具有一基片架2，所 述懸浮偏壓坩堝6位于所述蒸發(fā)源室10底部并位于所述基片架2的中心位置的正下方，所 述懸浮偏壓坩堝6與所述基片架2的中心位置連線構(gòu)成垂直軸線。過渡室30，通過氣動(dòng)真空鎖4與所述薄膜沉積室20側(cè)面連接，用于在保持蒸發(fā)源 室10和薄膜沉積室20真空環(huán)境下，裝卸被鍍基片?？杉訜峄蟿?dòng)裝置40，與所述過渡室30側(cè)面連接，用于加熱被鍍基片和拖動(dòng)被 鍍基片在薄膜沉積室20往復(fù)運(yùn)動(dòng)，使被鍍基片沉積上銅銦鎵硒薄膜。圖3為本發(fā)明銅銦鎵硒光伏薄膜制備設(shè)備蒸發(fā)源室部分的仰視示意圖，如圖3所 示，并結(jié)合圖1及圖2，所述懸浮偏壓電子槍7、強(qiáng)流離子源1、高精度阻熱蒸發(fā)源5為圓周向 心布局。其中，作為一較佳實(shí)施方式，所述所述強(qiáng)流離子源1較佳設(shè)置于所述蒸發(fā)源室10 外壁并接入蒸發(fā)源室10，所述懸浮偏壓電子槍7設(shè)置于所述蒸發(fā)源室10外壁并傾斜接入所 述蒸發(fā)源室10，以使所述懸浮偏壓電子槍7射出的電子朝向所述懸浮偏壓坩堝6方向，以蒸 發(fā)硒材料產(chǎn)生硒蒸氣。所述懸浮偏壓電子槍7與所述強(qiáng)流離子源1之間成一角度布局，較 佳為90度，使得所述懸浮偏壓電子槍7產(chǎn)生的硒蒸氣可以與所述強(qiáng)流離子源1電離工作氣 體產(chǎn)生的電子云發(fā)生碰撞，產(chǎn)生硒等離子體。所述高精度阻熱蒸發(fā)源5為多個(gè)，較佳為3 7個(gè)，更佳為5個(gè)，所述多個(gè)高精度阻熱蒸發(fā)源5沿所述軸線圓周分布并指向基片架2的中 心位置。并且，上述較佳實(shí)施例中，所述強(qiáng)流離子源1也可以設(shè)置于所述蒸發(fā)源室10內(nèi)，并 且所述懸浮偏壓電子槍7傾斜設(shè)置于所述蒸發(fā)源室10內(nèi)，使得所述懸浮偏壓電子槍7射出 的電子朝向所述懸浮偏壓坩堝6方向，所述懸浮偏壓電子槍7與所述強(qiáng)流離子源1之間成 一角度布局，較佳為90度。其中，基片架2可以加熱，加熱溫度為室溫 600°C?；?可安裝石英晶體測(cè) 厚儀石英晶體測(cè)厚探頭3，用于動(dòng)態(tài)膜厚測(cè)量，對(duì)單元材料和多元材料成膜速率、成膜厚度 進(jìn)行標(biāo)定。其中，通過上述設(shè)備沉積銅銦鎵硒薄膜，沉積時(shí)所述基片的溫度在25°C 500°C之間可調(diào)。其中，本發(fā)明上述設(shè)備中基片尺寸300X300mm，可鍍制基片種類包括玻璃、聚酰亞 胺薄膜和金屬薄板，于其上可均勻沉積大面積銅銦鎵硒光伏薄膜。其中，利用該設(shè)備可以采用強(qiáng)流離子源1加懸浮電子槍7方法沉積金屬Se。并利 用高精度阻熱蒸發(fā)源5 (本設(shè)備選用分子束外延氣源爐作為高精度阻熱蒸發(fā)源)，分別蒸發(fā) Cu、In、Ga三禾中元素。另外，本發(fā)明提出了一種制備銅銦鎵硒光伏薄膜的方法，圖4為本發(fā)明制備銅銦 鎵硒光伏薄膜的方法步驟圖，如圖4所示，該方法包括以下步驟步驟1 通過強(qiáng)流離子源1離化工作氣體使其處于等離子體態(tài)，以向一蒸發(fā)源室內(nèi) 提供該等離子體；步驟2 利用懸浮偏壓電子槍7蒸發(fā)硒材料以于蒸發(fā)源室10內(nèi)產(chǎn)生硒蒸氣；步驟3 將懸浮偏壓坩堝6接正偏壓，使工作氣體在電離過程中所產(chǎn)生的電子云與 硒蒸氣相互碰撞，產(chǎn)生硒等離子體；以及步驟4 將被鍍基片加熱到預(yù)期硒化溫度，利用高精度阻熱蒸發(fā)源5在硒等離子體 氣氛背壓環(huán)境下，分別蒸發(fā)銅、銦、鎵金屬材料，以在基片上沉積銅銦鎵硒光伏薄膜。該方法是利用硒離化后活性增強(qiáng)，降低了硒化溫度，在硒等離子體氣氛下，高精度 蒸鍍銅、銦、鎵，從而在基片上鍍制大面積高質(zhì)量多晶銅銦鎵硒薄膜。其中，所述步驟4中，將被鍍基片加熱到預(yù)期硒化溫度，是指被鍍基片鍍膜前加熱 到預(yù)期硒化溫度25 500°C，較佳的預(yù)期硒化溫度為350 490°C。所述在硒等離子體氣 氛背壓環(huán)境下，分別蒸發(fā)銅、銦、鎵金屬材料，以在基片上沉積銅銦鎵硒光伏薄膜，是指鍍膜 過程中同步完成硒化。其中，于步驟1中，所述強(qiáng)流離子源1放電電流為0 500A之間，放電電壓為80 500V之間，所述工作氣體較佳為惰性氣體；于步驟2中，所述懸浮偏壓電子槍7加速電壓為 DC-5 -25KV之間，束流為0 4A之間；于步驟3中，所述懸浮偏壓坩堝6偏壓為80 500V之間；于步驟4中，所述蒸發(fā)源加熱溫度彡1800°C，控溫精度士0. 1°C。利用本發(fā)明的方法完成銅銦鎵硒光伏薄膜的制備過程如下將蒸發(fā)源室10、薄膜 沉積室20、過渡室30由分子泵抽氣系統(tǒng)抽真空至8X10_4Pa，開啟薄膜沉積室20內(nèi)的烘烤 系統(tǒng)8，加熱到室溫 500°C可調(diào)，開啟基片架加熱器對(duì)基片加熱，加熱溫度室溫 600°C 可調(diào)，然后通過強(qiáng)流離子源1充氣口通入工作氣體，如Ar氣，真空度維持在2X 10_2Pa 10_3Pa，開啟懸浮偏壓電子槍7坩堝6偏壓80 500V，開啟強(qiáng)流離子源1，放電電流為0 500A，維持強(qiáng)流離子源1正常放電，開啟懸浮偏壓電子槍7，加速電壓DC-5 -25KV;束流 0 4A，用以蒸發(fā)硒材料產(chǎn)生硒蒸氣，其懸浮偏壓坩堝6接正偏壓，使工作氣體在電離過程 中所產(chǎn)生的電子云在懸浮偏壓坩堝6接正偏壓電場(chǎng)的作用下與硒蒸氣相互碰撞，使硒離化 產(chǎn)生硒等離子體。進(jìn)一步，在硒等離子體氣氛下，開啟高精度阻熱蒸發(fā)源5 (本設(shè)備選用分 子束外延氣源爐作為高精度阻熱蒸發(fā)源)分別蒸發(fā)Cu、IruGa三種元素，在被鍍基片上形成 銅銦鎵硒光伏薄膜。并且，本發(fā)明通過掃描電子顯微鏡(SEM，Cambridge S-360，美國(guó))觀測(cè)薄膜的表 面。由掃描電鏡測(cè)定表明利用本發(fā)明的方法制得的銅銦鎵硒薄膜均為納米粒子組成，它們 的直徑分別為10 100納米左右，而且粒子分布均勻。
本發(fā)明中制備的薄膜結(jié)構(gòu)由X-射線衍射儀(Rigata/Max-C)確定，X-射線衍射圖 譜表明得到的薄膜結(jié)構(gòu)。本發(fā)明采用誘導(dǎo)偶合等離子體發(fā)射光譜(ICP) (P-4010, Hitachi Co.，Japan) (ICP,自制)等表征薄膜的化學(xué)組成。由上述方法制備的銅銦鎵硒光伏薄膜，經(jīng)ICP測(cè)定表 明Cu，In，Ga和Se元素的存在。更進(jìn)一步，本發(fā)明提出了一種制備銅銦鎵硒光伏薄膜電池的方法，利用上述方法 制備銅銦鎵硒光伏薄膜。并且，在制得的銅銦鎵硒光伏薄膜的基礎(chǔ)上制備銅銦鎵硒光伏薄 膜電池的方法為本領(lǐng)域常用的現(xiàn)有技術(shù)知識(shí)，此處不再詳細(xì)論述。以下通過具體實(shí)施例，說明利用本發(fā)明的上述制備銅銦鎵硒光伏薄膜的方法。實(shí)例1本發(fā)明中，將蒸發(fā)源室、薄膜沉積室、過渡室由分子泵抽氣系統(tǒng)抽真空至 8 X 10_4Pa，開啟薄膜沉積室內(nèi)烘烤系統(tǒng)，加熱到300°C，開啟基片架加熱器對(duì)基片加熱，加熱 溫度3500C，然后通過強(qiáng)流離子源充氣口通入Ar氣，真空度維持在1 X 10_2Pa，開啟懸浮偏壓 電子槍坩堝偏壓120V，開啟強(qiáng)流離子源，放電電流為60A，維持強(qiáng)流離子源正常放電，開啟 懸浮偏壓電子槍，加速電壓DC-6KV ；束流0. 5A，用以蒸發(fā)硒材料產(chǎn)生硒蒸氣，其懸浮坩堝接 正偏壓，使工作氣體在電離過程中所產(chǎn)生的電子云在懸浮坩堝接正偏壓電場(chǎng)的作用下與硒 蒸氣相互碰撞，使硒離化產(chǎn)生硒等離子體。進(jìn)一步，在硒等離子體氣氛下，開啟分子束外延 氣源爐，分別蒸發(fā)Cu、In、Ga三種元素，在被鍍基片上形成銅銦鎵硒光伏薄膜。其中，通過誘導(dǎo)偶合等離子體發(fā)射光譜(ICP) (P-4010,Hitachi Co. ,Japan) (ICP， 自制)等表征薄膜的化學(xué)組成。由上述方法制備的銅銦鎵硒光伏薄膜，經(jīng)ICP測(cè)定表明Cu， In和Se元素的存在，而且它們摩爾比為1 1.01 2.0。并且，本發(fā)明通過掃描電子顯微鏡(SEM，Cambridge S-360，美國(guó))觀測(cè)薄膜的表 面。由掃描電鏡測(cè)定表明薄膜均為納米粒子組成，它們的直徑分別為20 50納米左右，而 且粒子分布均勻。另外，本發(fā)明中由X-射線衍射儀(Rigata/Max-C)確定所制備的薄膜結(jié)構(gòu)。X-射 線衍射圖譜表明得到的薄膜結(jié)構(gòu)。實(shí)例2將蒸發(fā)源室、薄膜沉積室、過渡室由分子泵抽氣系統(tǒng)抽真空至8X10_4Pa，開啟薄 膜沉積室內(nèi)烘烤系統(tǒng)，加熱到350°C，開啟基片架加熱器對(duì)基片加熱，加熱溫度490°C，然后 通過強(qiáng)流離子源充氣口通入Ar氣，真空度維持在1 X IO-2Pa,開啟懸浮偏壓電子槍坩堝偏壓 150V，開啟強(qiáng)流離子源，放電電流為70A，維持強(qiáng)流離子源正常放電，開啟懸浮偏壓電子槍， 加速電壓DC-6KV ；束流0. 4A，用以蒸發(fā)硒材料產(chǎn)生硒蒸氣，其懸浮坩堝接正偏壓，使工作氣 體在電離過程中所產(chǎn)生的電子云在懸浮坩堝接正偏壓電場(chǎng)的作用下與硒蒸氣相互碰撞，使 硒離化產(chǎn)生硒等離子體。進(jìn)一步，在硒等離子體氣氛下，開啟分子束外延氣源爐，分別蒸發(fā) Cu、In、Ga三種元素，在被鍍基片上形成銅銦鎵硒光伏薄膜。實(shí)例3本發(fā)明中，將蒸發(fā)源室、薄膜沉積室、過渡室由分子泵抽氣系統(tǒng)抽真空至 8X10_4Pa，開啟薄膜沉積室內(nèi)烘烤系統(tǒng)，加熱到50°C，開啟基片架加熱器對(duì)基片加熱，加熱 溫度25°C，然后通過強(qiáng)流離子源充氣口通入Ar氣，真空度維持在2 X 10_2Pa，開啟懸浮偏壓電子槍坩堝偏壓120V，開啟強(qiáng)流離子源，放電電流為100A，維持強(qiáng)流離子源正常放電，開啟 懸浮偏壓電子槍，加速電壓DC-5KV;束流0. 5A，用以蒸發(fā)硒材料產(chǎn)生硒蒸氣，其懸浮坩堝接 正偏壓，使工作氣體在電離過程中所產(chǎn)生的電子云在懸浮坩堝接正偏壓電場(chǎng)的作用下與硒 蒸氣相互碰撞，使硒離化產(chǎn)生硒等離子體。進(jìn)一步，在硒等離子體氣氛下，開啟分子束外延 氣源爐，分別蒸發(fā)Cu、In、Ga三種元素，在被鍍基片上形成銅銦鎵硒光伏薄膜。實(shí)例 4本發(fā)明中，將蒸發(fā)源室、薄膜沉積室、過渡室由分子泵抽氣系統(tǒng)抽真空至 8 X 10_4Pa，開啟薄膜沉積室內(nèi)烘烤系統(tǒng)，加熱到420°C，開啟基片架加熱器對(duì)基片加熱，加熱 溫度5000C，然后通過強(qiáng)流離子源充氣口通入Ar氣，真空度維持在2 X 10_2Pa，開啟懸浮偏壓 電子槍坩堝偏壓120V，開啟強(qiáng)流離子源，放電電流為100A，維持強(qiáng)流離子源正常放電，開啟 懸浮偏壓電子槍，加速電壓DC-5KV ；束流0. 5A，用以蒸發(fā)硒材料產(chǎn)生硒蒸氣，其懸浮坩堝接 正偏壓，使工作氣體在電離過程中所產(chǎn)生的電子云在懸浮坩堝接正偏壓電場(chǎng)的作用下與硒 蒸氣相互碰撞，使硒離化產(chǎn)生硒等離子體。進(jìn)一步，在硒等離子體氣氛下，開啟分子束外延 氣源爐，分別蒸發(fā)Cu、In、Ga三種元素，在被鍍基片上形成銅銦鎵硒光伏薄膜。綜上所述，本發(fā)明的方法采用懸浮電子槍與強(qiáng)流離子源相結(jié)合制備硒等離子體， 在硒等離子體背壓環(huán)境下，結(jié)合高精度阻熱蒸發(fā)源熱蒸發(fā)銅、銦、鎵金屬以制備在薄膜太陽 能電池中作為光伏吸收層的銅銦鎵硒薄膜。采用本發(fā)明的方法能夠降低制備銅銦鎵硒光伏 薄膜的襯底溫度，比目前濺射或蒸發(fā)后硒化等其它方法制備銅銦鎵硒光伏薄膜的襯底溫度 低，使得薄膜沉積時(shí)襯底不易變形，實(shí)現(xiàn)大面積下沉積銅銦鎵硒薄膜的均勻性。另外，本發(fā) 明的方法采用懸浮電子槍、強(qiáng)流離子源、高精度阻熱蒸發(fā)法相結(jié)合制備大面積銅銦鎵硒光 伏薄膜，其方法可靠、穩(wěn)定、易控。當(dāng)然，本發(fā)明還可有其他多種實(shí)施例，在不背離本發(fā)明精神及其實(shí)質(zhì)的情況下，熟 悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員當(dāng)可根據(jù)本發(fā)明作出各種相應(yīng)的改變和變形，但這些相應(yīng)的改變和變 形都應(yīng)屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
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權(quán)利要求
一種制備銅銦鎵硒光伏薄膜的方法，其特征在于，包括以下步驟步驟1通過一離子源離化工作氣體使其處于等離子體態(tài)，以向一蒸發(fā)源室內(nèi)提供該等離子體；步驟2利用一電子槍蒸發(fā)硒材料以于蒸發(fā)源室內(nèi)產(chǎn)生硒蒸氣；步驟3通過將一坩堝接正偏壓，使工作氣體在電離過程中所產(chǎn)生的電子云與硒蒸氣相互碰撞，產(chǎn)生硒等離子體；以及步驟4將被鍍基片加熱到預(yù)期硒化溫度，利用置于蒸發(fā)源室內(nèi)的蒸發(fā)源在硒等離子體氣氛背壓環(huán)境下，分別蒸發(fā)銅、銦、鎵金屬材料，以在基片上沉積銅銦鎵硒光伏薄膜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備銅銦鎵硒光伏薄膜的方法，其特征在于，所述步驟4中， 將被鍍基片加熱到預(yù)期硒化溫度，是指被鍍基片鍍膜前加熱到預(yù)期硒化溫度25 500°C。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備銅銦鎵硒光伏薄膜的方法，其特征在于，所述預(yù)期硒化 溫度為350 490°C。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備銅銦鎵硒光伏薄膜的方法，其特征在于，所述步驟4中， 所述在硒等離子體氣氛背壓環(huán)境下，分別蒸發(fā)銅、銦、鎵金屬材料，以在基片上沉積銅銦鎵 硒光伏薄膜，是指鍍膜過程中同步完成硒化。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備銅銦鎵硒光伏薄膜的方法，其特征在于，于步驟1中，所 述離子源放電電流為0 500A之間，放電電壓為80 500V之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備銅銦鎵硒光伏薄膜的方法，其特征在于，于步驟2中，所 述電子槍加速電壓為DC-5 -25KV之間；束流為0 4A之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備銅銦鎵硒光伏薄膜的方法，其特征在于，于步驟3中，所 述坩堝偏壓為80 500V之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備銅銦鎵硒光伏薄膜的方法，其特征在于，步驟4中，所述 蒸發(fā)源加熱溫度彡1800°C，控溫精度士0. 1°C。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備銅銦鎵硒光伏薄膜的方法，其特征在于，所述工作氣體 為惰性氣體。
10.一種制備銅銦鎵硒光伏薄膜電池的方法，其特征在于，包括權(quán)利要求1至9中任意 一項(xiàng)所述的制備銅銦鎵硒光伏薄膜的方法。全文摘要
本發(fā)明公開一種基于硒等離子體制備銅銦鎵硒薄膜及銅銦鎵硒光伏薄膜電池的方法，該方法包括步驟1通過一離子源離化工作氣體使其處于等離子體態(tài)，以向一蒸發(fā)源室內(nèi)提供該等離子體；步驟2利用一電子槍蒸發(fā)硒材料以于蒸發(fā)源室內(nèi)產(chǎn)生硒蒸氣；步驟3通過將一坩堝接正偏壓，使工作氣體在電離過程中所產(chǎn)生的電子云與硒蒸氣相互碰撞，產(chǎn)生硒等離子體；以及步驟4將被鍍基片加熱到預(yù)期硒化溫度，利用置于蒸發(fā)源室內(nèi)的蒸發(fā)源在硒等離子體氣氛背壓環(huán)境下，分別蒸發(fā)銅、銦、鎵金屬材料，以在基片上沉積銅銦鎵硒光伏薄膜。采用該方法降低了銅銦鎵硒薄膜生長(zhǎng)過程中硒化溫度，提高了銅銦鎵硒薄膜各種材料比例精度，實(shí)現(xiàn)了大面積均勻制備銅銦鎵硒薄膜。
文檔編號(hào)C23C14/06GK101956164SQ20091008939
公開日2011年1月26日 申請(qǐng)日期2009年7月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月17日
發(fā)明者何整風(fēng), 傅正文 申請(qǐng)人:何整風(fēng)