專利名稱：Cigs太陽能光電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于光電子器件領(lǐng)域，涉及到一種新的銅(Cu)銦(In)鎵(Ga)硒(Se) (簡稱CIGS)薄膜太陽能電池。
背景技術(shù)：
隨著能源危機的日趨嚴(yán)重，可再生能源越來越受到人們的重視。而其中，太陽光能以其取之不盡，清潔無污染成為最具潛力的技術(shù)。硅基太陽能技術(shù)是目前最為成熟的，也是市場占有率最高的，但是受制于高耗能、高污染的制備過程，使其并不能成為最理想的太陽能技術(shù)。近年來，薄膜太陽能技術(shù)開始興起，具有重量輕、成本低、易安裝等優(yōu)點。CIGS則是薄膜太陽能技術(shù)中效率最高的)，其制備過程采用三階段式的濺射/硒化方法， 主要是為了創(chuàng)造V型能帶結(jié)構(gòu)和η型表面結(jié)構(gòu)從而提高器件的整體效率。V型能級結(jié)構(gòu)比一般的漸進式能級結(jié)構(gòu)在長波區(qū)有更高的外量子效率，從而可提高器件的短路電流，而且還有更高的開路電壓。而η型表面結(jié)構(gòu)更有利于光生激子的解離以及輸出，因此三階段式的制備方法極大提高了 CIGS器件的性能。不過由于CIGS是多元化合物，如利用真空沉積技術(shù)，不管是濺射/硒化，還是共蒸發(fā)，都有過程復(fù)雜，難規(guī)?；膯栴}。最近NAN0S0LAR和 IBM的研究組分別開發(fā)了利用溶液法來制備CIGS活性膜的技術(shù)。這類技術(shù)不需要真空蒸鍍設(shè)備，大大減低制作成本，而且容易規(guī)?；?。這里，我們結(jié)合了溶液法的簡單快捷和三階段式的優(yōu)化結(jié)構(gòu)，利用三階段式的旋涂來制備CIGS薄膜，為大規(guī)模的制備高轉(zhuǎn)換效率，低成本的CIGS太陽能光電池提供了可能。

實用新型內(nèi)容針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實用新型要解決的技術(shù)問題是新型結(jié)構(gòu)的CIGS薄膜太陽能電池以及這種薄膜太陽能電池的制備方法。為解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用如下技術(shù)方案一種CIGS太陽能光電池，其包括導(dǎo)電襯底；CIGS活性層，該CIGS活性層制備在所述導(dǎo)電襯底上，主要作為吸光層，η型半導(dǎo)體層，該η半導(dǎo)體層制作在所述CIGS活性層上， 并與之形成ρη結(jié)，可有效增大光生激子的解離和輸出；窗口層，該窗口層制作在所述η型半導(dǎo)體層用來保護所述N型半導(dǎo)體層；透明電極層，該透明電極層制作在所述窗口層上；采集電極，該采集電極制作在所述透明電極層上，具有采集光生光流的作用。優(yōu)選的，所述導(dǎo)電襯底為金屬導(dǎo)電薄膜，其選用鉬、鋁、鈦、銅或不銹鋼，厚度為 200-2000 納米。優(yōu)選的，所述CIGS活性層的厚度在0. 5-10微米之間。優(yōu)選的，所述η型半導(dǎo)體層厚度在20-200nm之間，為硫化鎘、硫化鋅、硒化鎘、硒化鋅、碲化鎘、碲化鋅、或其他II-VI組三元化合物。優(yōu)選的，所述窗口層材料選用氧化鋅或摻雜氧化鋅薄膜，摻雜元素為鋁、鎵或鎘， 厚度為20-200納米。[0010]優(yōu)選的，所述透明電極層為氧化銦錫薄膜或摻鋁、鎵、鎘的氧化鋅薄膜。優(yōu)選的，所述采集電極選用鎳、鋁、金、銀、銅、鈦、鉻中的一種或多種。上述技術(shù)方案具有如下有益效果該CIGS太陽能光電池的CIGS活性層采用三階段式的溶液法不僅具有溶液制備法的便宜快捷的優(yōu)點，而且可優(yōu)化CIGS活性層的組分比， 極大的提高光電轉(zhuǎn)換效率。上述說明僅是本實用新型技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本實用新型的技術(shù)手段，并可依照說明書的內(nèi)容予以實施，以下以本實用新型的較佳實施例并配合附圖詳細說明如后。本實用新型的具體實施方式
由以下實施例及其附圖詳細給出。

圖1為本實用新型實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式

以下結(jié)合附圖對本實用新型的優(yōu)選實施例進行詳細介紹。如圖1所示，為CIGS太陽能光電池的結(jié)構(gòu)示意圖。該器件包括導(dǎo)電襯底1 ；CIGS 活性層2，該CIGS活性層2是利用三階段式溶液法制作在導(dǎo)電襯底1上的；η型半導(dǎo)體層3， 該η型半導(dǎo)體層3是利用CBD或者真空沉積法(包括熱蒸發(fā)，濺射等不同的物理氣相沉積和化學(xué)氣相沉積方法)制作在CIGS活性層2上的；窗口層4 ；透明電極層5 ；和金屬采集電極6。所述的導(dǎo)電襯底1為金屬導(dǎo)電薄膜，通常為鉬電極厚度200-2000納米但不局限于鉬，也包括其他適用金屬材料，如鋁、鈦、銅和不銹鋼等。導(dǎo)電襯底1上面是采用溶液法(泛指一切涂料法，如旋涂法，噴涂法，糟模法等)制備的CIGS活性層2。如用旋涂法，通過控制旋涂速度、溶液濃度和不同的旋涂次數(shù)便可以改變該CIGS活性層2的厚度，通常情況下該緩沖層的厚度在0. 5-10微米之間。CIGS活性層2上面的η型半導(dǎo)體層3是采用CBD或者真空沉積法制備的，該功能層是為了與CIGS層形成有效的ρη結(jié)，從而提高光生激子的分離和輸出，該η型半導(dǎo)體層3的厚度通常情況下在20-200納米之間，該η型半導(dǎo)體層3 — 般為硫化鎘(CcK)材料，但不局限于此，也包括其他η型半導(dǎo)體，例如硫化鋅、硒化鎘、硒化鋅、碲化鎘、碲化鋅，以及其他II-VI組三元化合物。η型半導(dǎo)體層3上面是窗口層4和透明電極層5。窗口層4的材料選用氧化鋅或摻雜氧化鋅薄膜，摻雜元素為鋁、鎵或鎘，厚度為20-200納米。透明電極層為氧化銦錫薄膜或摻鋁、鎵、鎘的氧化鋅薄膜。最后是金屬采集電極6，一般是鎳/鋁，但不局限于此，還包括其他金屬，包括金、銀、銅、鈦、鉻等。下面以旋涂法為例對上述CIGS太陽能光電池的制備方法進行詳細介紹。1.制備CIGS先驅(qū)體的工藝如下(1)納米先驅(qū)體將12毫升的0LEYLAMIN，1. 5毫摩的氯化銅和1. 0毫摩的氯化銦， 0. 5毫摩的氯化鎵放入100毫升容積的三頸反應(yīng)瓶。在氬氣保護下升溫到130度，保持30 分鐘。然后將反應(yīng)溫度升高到225度，并迅速注入含有1摩爾硫的3毫升0LEYLAMINE。反應(yīng)30分鐘后，冷卻到60度并加入10毫升的甲苯。最后加入毫升乙醇，離心分離出來，按所需濃度分散到甲苯中作為CIGS的先驅(qū)體。(2)溶液先驅(qū)體先制備四種不同的先驅(qū)體，然后按照所需要不同的元素組成比混合成最終的溶液先驅(qū)體。先驅(qū)體A 0. 955克硫化銅，0. 3848克硫和12毫升無水聯(lián)氨；先驅(qū)體B :1. 8661克硒化銦，0. 3158克硒和12毫升無水聯(lián)氨；先驅(qū)體C :0. 4183克鎵，0. 9475 克硒和12毫升無水聯(lián)氨；先驅(qū)體D 0. 9475克硒和6毫升無水聯(lián)氨。2.將鈉鈣玻璃在清洗劑中反復(fù)清洗，然后再經(jīng)過去離子水，丙酮和異丙醇溶液浸泡并超聲各15分鐘，最后用氮氣吹干并經(jīng)過紫外臭氧處理15分鐘。3.用真空沉積得方法制備鉬電極800納米左右。4.將過濾后的具有一定化學(xué)組分比的溶液以800轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速旋涂在金屬襯底上，低溫退火后(150-350度)，再重復(fù)同樣的旋涂過程，達到所需的厚度后，再改變?nèi)芤旱幕瘜W(xué)組分比進行下一階段的旋涂，其化學(xué)組分比分別為=IrvxGaxSeziCuSeArvxGaxSe。一共分三個階段進行旋涂。第一階段沉積^hGaje納米粒子或者前驅(qū)體溶液，厚度為0. 1-10 微米，是總^hGaJe厚度的50-99% ；第二階段沉積Cuk納米粒子或者前驅(qū)體溶液，厚度為0. 1-10微米；第三階段沉積^hGaJe納米粒子或者前驅(qū)體溶液，厚度為0. 1-5微米，是總hl-xGade厚度的1_50%。在沉積不同的部分之間，利用％納米粒子或者前驅(qū)體溶液進行硒化，襯底溫度是室溫-600度。完成全部旋涂后，最后再高溫Q50-550度)退火30分鐘，使前驅(qū)體反應(yīng)結(jié)晶，形成具有V型能級結(jié)構(gòu)的連續(xù)CIGS膜。5.采用CBD方法制作η型硫化鎘層6.然后再用濺射真空沉積法制備氧化鋅薄膜和氧化銦錫透明電極。7.最后用熱蒸發(fā)制備鎳/鋁采集電極。該CIGS太陽能光電池的CIGS活性層采用三階段式的溶液法不僅具有溶液制備法的便宜快捷的優(yōu)點，而且可優(yōu)化CIGS活性層的組分比，極大的提高光電轉(zhuǎn)換效率。以上對本實用新型實施例所提供的一種自動安裝螺絲釘裝置進行了詳細介紹，對于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本實用新型實施例的思想，在具體實施方式
及應(yīng)用范圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對本實用新型的限制，凡依本實用新型設(shè)計思想所做的任何改變都在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種CIGS太陽能光電池，其特征在于，其包括導(dǎo)電襯底；CIGS活性層，該CIGS活性層制備在所述導(dǎo)電襯底上，主要作為吸光層，η型半導(dǎo)體層， 該η半導(dǎo)體層制作在所述CIGS活性層上，并與之形成ρη結(jié)，可有效增大光生激子的解離和輸出；窗口層，該窗口層制作在所述η型半導(dǎo)體層用來保護所述N型半導(dǎo)體層；透明電極層， 該透明電極層制作在所述窗口層上；采集電極，該采集電極制作在所述透明電極層上，具有采集光生光流的作用。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的CIGS太陽能光電池，其特征在于所述導(dǎo)電襯底為金屬導(dǎo)電薄膜，其選用鉬、鋁、鈦、銅或不銹鋼，厚度為200-2000納米。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的CIGS太陽能光電池，其特征在于所述CIGS活性層的厚度在0. 5-10微米之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的CIGS太陽能光電池，其特征在于所述η型半導(dǎo)體層厚度在 20-200nm之間，為硫化鎘、硫化鋅、硒化鎘、硒化鋅、碲化鎘或碲化鋅。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的CIGS太陽能光電池，其特征在于所述窗口層材料選用氧化鋅厚度為20-200納米。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的CIGS太陽能光電池，其特征在于所述透明電極層為氧化銦錫薄膜。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的CIGS太陽能光電池，其特征在于所述采集電極選用鎳、鋁、 金、銀、銅、鈦、鉻中的一種。
專利摘要本實用新型公開了一種CIGS太陽能光電池，其包括導(dǎo)電襯底；CIGS活性層，n型半導(dǎo)體層，該n半導(dǎo)體層制作在所述CIGS活性層上，并與之形成pn結(jié)；窗口層，該窗口層制作在所述n型半導(dǎo)體層用來保護所述N型半導(dǎo)體層；透明電極層，該透明電極層制作在所述窗口層上；采集電極，該采集電極制作在所述透明電極層上。該CIGS太陽能光電池的CIGS活性層采用三階段式的溶液法不僅具有溶液制備法的便宜快捷的優(yōu)點，而且可優(yōu)化CIGS活性層的組分比，極大的提高光電轉(zhuǎn)換效率。
文檔編號H01L31/0336GK202025785SQ201120017760
公開日2011年11月2日 申請日期2011年1月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月20日
發(fā)明者劉德昂, 張智恒, 謝承智, 錢磊, 顧龍棣 申請人:蘇州瑞晟太陽能科技有限公司