本發(fā)明涉及一種薄膜太陽能電池的技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種CdTe/CIGS梯度吸收層薄膜太陽能電池及其制備方法。
背景技術(shù)：
太陽能電池通過吸收能量大于吸收層禁帶寬度的光子產(chǎn)生光生載流子而形成電能，但光子高于禁帶寬度的部分能量則以聲子發(fā)射的方式損失掉。采用梯度禁帶寬度吸收層拓寬吸收層的太陽光譜利用范圍是提升太陽電池轉(zhuǎn)換效率的重要途徑。
銅銦鎵硒(CIGS)和碲化鎘(CdTe)薄膜太陽能電池具有轉(zhuǎn)換效率高、長期穩(wěn)定性好、抗輻射能力強等優(yōu)點，是太陽電池領(lǐng)域的兩個主要發(fā)展方向，技術(shù)成熟度相對較高。目前CdTe薄膜太陽能電池實驗室最高轉(zhuǎn)換效率達到21.5％，工業(yè)化生產(chǎn)的CdTe電池組件轉(zhuǎn)換效率達到16.5％，CIGS太陽能電池實驗室最高轉(zhuǎn)換效率達到21.7％，工業(yè)化生產(chǎn)的CdTe電池組件轉(zhuǎn)換效率達到15％。CdTe禁帶寬度為1.46eV，CIGS禁帶寬度隨Ga含量變化而變化，在1.02eV至1.62eV范圍可調(diào)，目前應(yīng)用最為廣泛的CuIn0.3Ga0.7Se2吸收層禁帶寬度為1.15eV左右。有研究團隊通過改變Ga含量調(diào)整其禁帶寬度，制備禁帶寬度連續(xù)變化的吸收層，以此提高吸收層對太陽光譜的吸收范圍，但CIGS制備需要高溫，在制備過程中In和Ga互擴散嚴(yán)重，設(shè)計的成分難以實現(xiàn)。因此通過Ga含量變化制備梯度帶寬CIGS吸收層來提高吸收層對太陽光譜的吸收范圍，進而提高太陽能電池的電池轉(zhuǎn)換效率僅在理論設(shè)計上存在，沒有實際價值，目前太陽能薄膜電池轉(zhuǎn)換效率仍然難以進一步提高。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
有鑒于此，本發(fā)明目的在于提供一種太陽能轉(zhuǎn)換效率高的CdTe/CIGS梯度吸收層薄膜太陽能電池及其制備方法。
本發(fā)明提供了一種CdTe/CIGS梯度吸收層薄膜太陽能電池，自下而上依次包括襯底、導(dǎo)電層、本征氧化鋅絕緣層、n型CdS緩沖層、梯度禁帶寬度吸收層、和上電極；所述梯度禁帶寬度吸收層自下而上包括p型CdTe吸收層和p型CIGS吸收層。
優(yōu)選的，所述p型CdTe吸收層的厚度為0.8～1.0μm。
優(yōu)選的，所述CIGS吸收層的厚度為1.0～1.5μm；所述CIGS吸收層中Ga的摻雜量為0～10％。
優(yōu)選的，所述導(dǎo)電層為摻氟氧化錫導(dǎo)電層、氧化銦錫導(dǎo)電層和錫酸鎘導(dǎo)電層中的一種。
優(yōu)選的，所述導(dǎo)電層的厚度為600～800nm。
優(yōu)選的，所述本征氧化鋅絕緣層的厚度為30～60nm。
優(yōu)選的，所述n型CdS緩沖層的厚度為50～100nm。
優(yōu)選的，所述上電極為Mo薄膜電極；所述上電極的的厚度為1.0μm。
本發(fā)明提供了一種上述方案所述薄膜太陽能電池的制備方法，包括以下步驟：
在襯底材料上依次制備透明導(dǎo)電層、本征氧化鋅絕緣層、n型CdS緩沖層、p型CdTe吸收層、p型CIGS吸收層和上電極。
優(yōu)選的，包括以下步驟：
(1)采用磁控濺射法在襯底材料表面濺射導(dǎo)電層；
(2)采用磁控濺射法在所述導(dǎo)電層表面濺射氧化鋅薄膜，形成本征氧化鋅絕緣層；
(3)在所述本征氧化鋅絕緣層表面化學(xué)沉積n型CdS，形成n型CdS緩沖層：
(4)采用CdTe粉末蒸發(fā)法在所述n型CdS緩沖層表面沉積p型CdTe，形成p型CdTe吸收層；
(5)采用三步共蒸發(fā)法在所述p型CdTe吸收層表面沉積p型CIGS，形成p型CIGS吸收層；
(6)采用磁控濺射法在所述p型CIGS吸收層表面濺射Mo背電極。
本發(fā)明提供了一種CdTe/CIGS梯度吸收層薄膜太陽能電池，自下而上依次包括襯底、導(dǎo)電層、本征氧化鋅絕緣層、n型CdS緩沖層、梯度禁帶寬度吸收層、和上電極；所述梯度禁帶寬度吸收層自下而上包括p型CdTe吸收層和p型CIGS吸收層。本發(fā)明提供的梯度吸收層薄膜太陽能電池的吸收層包括窄帶隙的CIGS吸收層和寬帶隙的CdTe吸收層，其中CIGS吸收層的帶寬為1.05ev(當(dāng)Ga摻雜量為0時)，CdTe吸收層的帶寬為1.46ev，二者形成梯度禁帶寬度吸收層，利用CdTe/CIGS梯度禁帶寬度吸收層拓寬吸收層的太陽光譜利用范圍，進一步提高了太陽電池轉(zhuǎn)換效率。試驗結(jié)果表明，本發(fā)明提供的薄膜太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率可以達到16.8％。
附圖說明
圖1為本發(fā)明實施例提供的CdTe/CIGS梯度禁帶寬度吸收層薄膜太陽電池結(jié)構(gòu)示意圖；
圖1中1-襯底；2-導(dǎo)電層；3-本征氧化鋅絕緣層；4-n型CdS緩沖層；5-p型CdTe吸收層；6-p型CIGS吸收層；7-上電極。
具體實施方式
本發(fā)明提供了一種CdTe/CIGS梯度吸收層薄膜太陽能電池，自下而上依次包括襯底、導(dǎo)電層、本征氧化鋅絕緣層、n型CdS緩沖層、梯度禁帶寬度吸收層、和上電極；所述梯度禁帶寬度吸收層自下而上包括p型CdTe吸收層和p型CIGS吸收層。
本發(fā)明提供的CdTe/CIGS梯度吸收層薄膜太陽能電池包括襯底。本發(fā)明對襯底材料沒有特殊要求，使用本領(lǐng)域中的常規(guī)襯底材料即可，優(yōu)選為玻璃襯底，本發(fā)明采用下襯底的方式制備薄膜太陽能電池。
本發(fā)明提供的CdTe/CIGS梯度吸收層薄膜太陽能電池包括設(shè)置在所述襯底表面的導(dǎo)電層。在本發(fā)明中，所述導(dǎo)電層的厚度優(yōu)選為600～800nm，更優(yōu)選為700～750nm；所述導(dǎo)電層優(yōu)選所述導(dǎo)電層優(yōu)選為透明導(dǎo)電層，更優(yōu)選為摻氟氧化錫導(dǎo)電層、氧化銦錫導(dǎo)電層和錫酸鎘導(dǎo)電層中的一種。
本發(fā)明提供的CdTe/CIGS梯度吸收層薄膜太陽能電池包括設(shè)置在所述導(dǎo)電層表面的本征氧化鋅絕緣層。在本發(fā)明中，所述本征氧化鋅絕緣層的厚度優(yōu)選為30～60nm，更優(yōu)選為40～50nm。
本發(fā)明提供的CdTe/CIGS梯度吸收層薄膜太陽能電池包括設(shè)置在所述本征氧化鋅絕緣層表面的n型CdS緩沖層。在本發(fā)明中，所述n型CdS緩沖層的厚度優(yōu)選為50～100nm，更優(yōu)選為60～80nm。
本發(fā)明提供的CdTe/CIGS梯度吸收層薄膜太陽能電池包括設(shè)置在所述n型CdS緩沖層表面的梯度禁帶寬度吸收層；所述梯度禁帶寬度吸收層自下而上包括p型CdTe吸收層和p型CIGS吸收層。在本發(fā)明中，所述p型CdTe吸收層的厚度優(yōu)選為0.8～1.0μm，更優(yōu)選為0.9μm。
在本發(fā)明中，p型CIGS吸收層設(shè)置在p型CdTe吸收層上表面；所述CIGS吸收層的厚度優(yōu)選為1.0～1.5μm，更優(yōu)選為1.2～1.3μm，所述CIGS吸收層中Ga的摻雜量優(yōu)選為0～10％，更優(yōu)選為2～5％。本發(fā)明利用低Ga摻雜量甚至無Ga摻加的的CIGS吸收層與CdTe吸收層共同組成梯度禁帶寬度的吸收層，減小了二者的結(jié)合界面上的互擴散。
本發(fā)明提供的CdTe/CIGS梯度吸收層薄膜太陽能電池包括設(shè)置在所述CIGS吸收層上的上電極。在本發(fā)明中，所述上電極優(yōu)選為Mo薄膜電極；所述上電極的厚度優(yōu)選為1.0μm。
本發(fā)明采用下襯底的方式制備薄膜太陽能電池，其中寬禁帶的CdTe吸收層位于窄禁帶的CIGS吸收層下層，在應(yīng)用過程中太陽光從寬帶隙的CdTe端照射。
本發(fā)明提供了一種上述方案所述薄膜太陽能電池的制備方法，包括以下步驟：在襯底材料上依次制備導(dǎo)電層、本征氧化鋅絕緣層、n型CdS緩沖層、p型CdTe吸收層、p型CIGS吸收層和上電極。
本發(fā)明在襯底材料上制備導(dǎo)電層，優(yōu)選通過磁控濺射法在所述襯底材料上濺射導(dǎo)電層。在本發(fā)明中，所述磁控濺射的氣氛優(yōu)選為氬氣和氧氣的混合氣體；所述混合氣體中氬氧流量比優(yōu)選為80～90：10～20，更優(yōu)選為85～88:12～15；所述濺射的氣壓優(yōu)選為1.0Pa～3.0Pa，更優(yōu)選為1.5～2.5Pa；所述濺射的功率優(yōu)選為60W～100W，更優(yōu)選為80～90W，所述磁控濺射的靶基距優(yōu)選為80mm～100mm，更優(yōu)選為90～95mm；所述磁控濺射的時間優(yōu)選為20～40min，更優(yōu)選為25～35min；本發(fā)明通過控制濺射時間來控制導(dǎo)電層的厚度，導(dǎo)電層厚度隨著濺射時間的延長而增加。在本發(fā)明中，所述磁控濺射使用的靶材與上述導(dǎo)電層的材料一致，在此不再贅述；所述襯底的材料與上述方案一致，在此不再贅述。
形成導(dǎo)電層后，本發(fā)明在所述導(dǎo)電層上表面制備本征氧化鋅絕緣層，本發(fā)明優(yōu)選通過磁控濺射法在所述透明導(dǎo)電層上濺射氧化鋅，形成本征氧化鋅絕緣層。在本發(fā)明中，所述磁控濺射氧化鋅優(yōu)選采用射頻磁控濺射，所述磁控濺射用的靶材為純度99.99％的ZnO陶瓷靶，所述ZnO陶瓷靶的尺寸優(yōu)選為2～5英寸，更優(yōu)選為3英寸；所述濺射陰極磁場優(yōu)選為平衡場；所述背底真空度優(yōu)選為4.0×10-3～6.0×10-3Pa，更優(yōu)選為5.0×10-3Pa。在本發(fā)明中，所述濺射氣氛優(yōu)選為氬氣和氧氣的混合氣體；所述混合氣體中氬氣和氧氣的體積比優(yōu)選為40～60：1，更優(yōu)選為45～55:1。在本發(fā)明中，所述濺射氣壓優(yōu)選為3Pa～5Pa，更優(yōu)選為4Pa；所述濺射功率優(yōu)選為40W～80W，更優(yōu)選為50～60W；所述磁控濺射的靶基距優(yōu)選為130mm～160mm，更優(yōu)選為140～150mm；所述磁控濺射的時間優(yōu)選為20～40min，更優(yōu)選為25～35min；本發(fā)明通過控制磁控濺射時間來控制本征氧化鋅絕緣層的厚度，本征氧化鋅絕緣層厚度隨著濺射時間的延長而增加。
在本發(fā)明中，本征氧化鋅絕緣層的沉積過程要求磁控濺射陰極產(chǎn)生的高能氬離子對透明導(dǎo)電膜表面轟擊較弱，以免破壞導(dǎo)電層，本發(fā)明利用射頻電源和平衡磁場將大量高能氬離子束縛在靶表面，降低對襯底表面的轟擊，從而得到高質(zhì)量的本征氧化鋅絕緣層，且得到的本征氧化鋅絕緣層和導(dǎo)電層的界面結(jié)合良好。
得到本征氧化鋅絕緣層后，本發(fā)明在所述本征氧化鋅絕緣層上表面沉積n型CdS，形成n型CdS緩沖層。在本發(fā)明中，沉積n型CdS緩沖層可以使用磁控濺射法或化學(xué)水浴法進行制備，本發(fā)明優(yōu)選使用化學(xué)水浴法制備n型CdS緩沖層。
在本發(fā)明中，所述化學(xué)水浴法制備n型CdS緩沖層優(yōu)選包括以下步驟：
分別配制醋酸鎘和醋酸銨的混合溶液、硫脲溶液和氨水；
將醋酸鎘和醋酸銨的混合溶液、硫脲溶液、氨水和水混合，得到沉積用溶液；
將第一基底放入所述沉積用溶液中進行沉積，在所述本征氧化鋅絕緣層表面形成n型CdS緩沖層；所述第一基底為沉積有本征氧化鋅絕緣層的太陽能電池半成品。
本發(fā)明分別配制醋酸鎘和醋酸銨的混合溶液、硫脲溶液和氨水。在本發(fā)明中，所述醋酸鎘和醋酸銨的混合溶液中醋酸鎘的濃度優(yōu)為0.004～0.006mol/L，更優(yōu)選為0.005mol/L；所述醋酸鎘和醋酸銨的混合溶液中醋酸銨的濃度優(yōu)選為0.04～0.06mol/L，更優(yōu)選為0.05mol/L；所述硫脲溶液的濃度優(yōu)選為0.2～0.4mol/L，更優(yōu)選為0.3mol/L；所述氨水的濃度優(yōu)選為3～5mol/L，更優(yōu)選為4mol/L。
得到醋酸鎘和醋酸銨的混合溶液、硫脲溶液和氨水后，本發(fā)明將醋酸鎘和醋酸銨的混合溶液、硫脲溶液、氨水和水混合，得到沉積用溶液。在本發(fā)明中，所述醋酸鎘和醋酸銨的混合溶液、硫脲溶液、氨水和水的體積比優(yōu)選為3～5:2～4:4～6:85～90，更優(yōu)選為4:3:5:88。在本發(fā)明中，所述醋酸鎘和醋酸銨的混合溶液、硫脲溶液、氨水和水優(yōu)選通過以下步驟混合：
將醋酸鎘和醋酸銨的混合溶液、硫脲和第一部分水混合后進行加熱，加熱至70～85℃后，向其中中滴加氨水，氨水滴加完畢后，再加入剩余的水。在本發(fā)明中，所述氨水的滴加速度優(yōu)選為1～5滴/秒，更優(yōu)選為3～4滴/秒；所述第一部分水和水的總體積之比優(yōu)選為1:1.1～1.3。
在本發(fā)明的部分具體實施例中，可以將4ml醋酸鎘/醋酸銨混合溶液，3ml硫脲溶液混合，加純凈水至80ml，放入預(yù)熱的水浴槽中，待溶液溫度達到70℃～85℃，滴加5ml氨水溶液，氨水滴加完畢后，加純凈水至反應(yīng)溶液體積為100ml。
得到沉積用溶液后，本發(fā)明將第一基底放入所述沉積用溶液中進行沉積，得到n型GdS緩沖層。在本發(fā)明中，所述沉積的時間優(yōu)選為10～15min，更優(yōu)選為12～13min；所述沉積的溫度優(yōu)選為70℃～85℃，更優(yōu)選為75～80℃。在本發(fā)明的具體實施例中，可以將第一基底直接放入沉積用溶液中進行沉積。
所述沉積完成后，本發(fā)明將第一基底取出，用純凈水進行沖洗、干燥即可。在本發(fā)明中，所述干燥優(yōu)選為氮氣吹干。
n型GdS緩沖層制備完成后，本發(fā)明在n型GdS緩沖層上表面制備CdTe吸收層。在本發(fā)明中，CdTe吸收層可以應(yīng)用近空間升華、熱蒸發(fā)和磁控濺射等方法制備，本發(fā)明優(yōu)選使用CdTe粉末蒸發(fā)法在n型CdS緩沖層上沉積p型CdTe吸收層。
在本發(fā)明中，所述CdTe粉末蒸發(fā)法在n型CdS緩沖層上沉積p型CdTe吸收層優(yōu)選包括以下步驟：
(1)將上一步得到的沉積有n型CdS緩沖層的太陽能電池半成品作為第二基底，在真空條件下加熱太陽能電池半成品至200～350℃，加熱CdTe源至500～600℃，在基底上進行CdTe前驅(qū)膜沉積；
(2)CdTe前驅(qū)膜沉積完成后，將第二基底的溫度升高到350℃～400℃，進行CdCl2氯化處理，得到CdTe吸收層。
在本發(fā)明中，所述CdTe源為CdTe粉末；所述CdTe粉末的粒徑優(yōu)選為1～5mm，更優(yōu)選為3～4mm；所述真空條件的真空度優(yōu)選為4.0×10-5Pa～6.0×10-5Pa，更優(yōu)選為5×10-5Pa；所述步驟(1)中第二基底的加熱溫度優(yōu)選為250～300℃，所述CdTe源的加熱溫度優(yōu)選為550～580℃；所述CdTe前驅(qū)膜沉積的時間優(yōu)選為15～30min，更優(yōu)選為20～25min；在本發(fā)明中，CdTe源加熱至設(shè)定溫度后，本發(fā)明優(yōu)選平衡5～10min后再進行沉積。
在本發(fā)明中，所述CdCl2源的加熱溫度為450～500℃，本發(fā)明優(yōu)選在CdTe沉積過程中，對CdCl2源進行緩慢加熱，所述加熱的速率優(yōu)選為1～10℃/min，更優(yōu)選為3～5℃/min，所述步驟(2)中第二基底的升溫速率優(yōu)選為10～20℃/min，更優(yōu)選為15～18℃/min；所述CdCl2沉積的時間優(yōu)選為5～10min，更優(yōu)選為6～8min。
本發(fā)明通過沉積CdCl2對得到的CdTe前驅(qū)膜進行退火處理，增大所得CdTe薄膜的晶粒大小，提高CdTe吸收層的與n型GdS緩沖層的界面結(jié)合度。
得到CdTe吸收層后，本發(fā)明在CdTe吸收層上制備p型CIGS吸收層。在本發(fā)明中，p型CIGS吸收層可以通過金屬后硒化法和共蒸發(fā)方法制備，本發(fā)明優(yōu)選使用三步共蒸發(fā)法制備p型CIGS吸收層。
在本發(fā)明中，所述三步共蒸發(fā)法制備p型CIGS吸收層優(yōu)選包括以下步驟：
(1)將沉積有CdTe吸收層太陽能電池半成品作為第三基底，在真空條件下分別加熱第三基底、銦源、鎵源和硒源溫度至400℃～550℃、800℃～850℃、900℃～950℃和270℃～300℃，首先在第三基底上進行銦、硒沉積，得到In2Se3前驅(qū)膜，鎵源保溫；
(2)In2Se3前驅(qū)膜沉積完成后，停止銦沉積，在In2Se3前驅(qū)膜上沉積銅和硒，形成銅硒合金相；
(3)形成銅硒合金相后，停止銅沉積，進行銦、鎵和硒的共同沉積，得到p型CIGS吸收層。
在本發(fā)明中，所述步驟(1)中銦、硒的沉積時間優(yōu)選為15～25min，更優(yōu)選為10～20min；所述真空條件的真空度優(yōu)選為4.0×10-5Pa～6.0×10-5Pa，更優(yōu)選為5×10-5Pa；將各蒸發(fā)源加熱到溫后，本發(fā)明優(yōu)選保溫5～10min再進行沉積。
本發(fā)明優(yōu)選在銦、硒的沉積過程中，加熱銅源，將銅源加熱，以便In2Se3前驅(qū)膜沉積完成后，立即進行銅的沉積。在本發(fā)明中，所述5～15℃/min，更優(yōu)選為8～12℃/min；所述銅源的加熱溫度優(yōu)選為1230℃～1300℃，更優(yōu)選為1250℃～1280℃；所述銅源加熱到溫后，本發(fā)明優(yōu)選平衡5～10min后再進行銅沉積。
在本發(fā)明中，隨著銅源沉積時間的延長，在生長薄膜表面銅過量，形成銅硒合金相，銅硒合金相熔點為230℃左右，在襯底溫度條件下吸熱液化，樣品表面溫度急劇下降，本發(fā)明在沉積過程中對樣品表面溫度進行監(jiān)測，樣品表面溫度下降1min時停止銅源沉積。
形成銅硒合金相后，停止銅沉積，進行銦、鎵和硒的共同沉積，得到p型CIGS吸收層。在本發(fā)明中，隨著銦、鎵、硒的沉積，樣品表面低熔點銅硒相被持續(xù)消耗，樣品表面溫度逐漸上升，待表面溫度的上升速率小于0.5℃/min，且保持1min時，停止銦、鎵和硒的沉積。
得到p型CIGS吸收層后，本發(fā)明在p型CIGS吸收層上制備上電極。本發(fā)明優(yōu)選使用磁控濺射法制備上電極。
在本發(fā)明中，所述磁控濺射使用的靶材材料與上述方案一致，在此不再贅述；所述靶材的純度優(yōu)選為為99.99％以上；所述磁控濺射的陰極磁場優(yōu)選為平衡場；所述磁控濺射的背底真空度優(yōu)選為4.0×10-3Pa～6.0×10-3Pa，更優(yōu)選為5.0×10-3Pa；所述濺射氣氛優(yōu)選為氬氣，所述氬氣的純度優(yōu)選為99.99～99.9999％；所述磁控濺射的氣壓優(yōu)選為0.1Pa～0.5Pa，更優(yōu)選為0.2～0.4Pa；所述磁控濺射功率優(yōu)選為200W～300W，更優(yōu)選為220～270W；所述磁控濺射的靶基距優(yōu)選為100mm～120mm，更優(yōu)選為110～115mm；所述磁控濺射的時間優(yōu)選為20～40min，更優(yōu)選為25～35min；本發(fā)明通過控制磁控濺射時間來控制上電極的厚度，上電極的厚度隨著濺射時間的延長而增加。
本發(fā)明利用一步法磁控濺射制備上電極，簡化了制備工藝，降低了工藝成本。
在本發(fā)明中，所述導(dǎo)電層、本征氧化鋅絕緣層、n型CdS緩沖層、p型CdTe吸收層、p型CIGS吸收層和上電極的厚度與上述方案一致，在此不再贅述。
下面結(jié)合實施例對本發(fā)明提供的CdTe/CIGS梯度吸收層薄膜太陽能電池及其制備方法進行詳細的說明，但是不能把它們理解為對本發(fā)明保護范圍的限定。
實施例1
步驟一：磁控濺射制備透明導(dǎo)電層：選用襯底為玻璃襯底，靶材為3英寸錫酸鎘陶瓷靶，背底真空抽至1.5×10-3Pa，濺射氣氛為氬氣和氧氣的混合氣體，氬氧流量比為90：10，濺射氣壓為1.0Pa，濺射功率60W，靶基距80mm；濺射時間為20min，控制錫酸鎘層厚度為600nm；沉積態(tài)錫酸鎘在氮氣或氬氣氣氛下，450℃～550℃退火10min～15min。
步驟二：本征氧化鋅絕緣層制備
靶材為純度99.99％的3英寸ZnO陶瓷靶，濺射陰極磁場為平衡場，背底真空抽至5.0×10-3Pa，濺射氣氛為氬氣：氧氣＝200：4的混合氣氛，濺射氣壓為3Pa，濺射功率40W，靶基距130mm，得到ZnO絕緣層厚度為30nm；
步驟三：化學(xué)水浴法沉積n型CdS緩沖層。
配置醋酸鎘和醋酸銨摩爾濃度分別為0.005mol/L和0.05mol/L的混合溶液，配置摩爾濃度為0.3mol/L的硫脲溶液，以及摩爾濃度為4mol/L的氨水溶液，上述溶液配置后儲存?zhèn)溆茫?/p>
取4ml醋酸鎘/醋酸銨混合溶液，3ml硫脲溶液，加純凈水至溶液為80ml，放入預(yù)熱的水浴槽中，待溶液溫度達到70℃，加入5ml氨水溶液，在溶液配制過程中溶液持續(xù)攪拌，在用純凈水調(diào)節(jié)反應(yīng)溶液體積至100ml，隨后放入CIGS樣品，沉積10min，取出CIGS樣品，用純凈水反復(fù)沖洗，隨后干燥氮氣吹干；控制n型CdS緩沖層的厚度為50nm；
步驟四：碲化鎘粉末原料熱蒸發(fā)法制備p型CdTe吸收層。
背底真空抽至5.0×10-5Pa，加熱襯底溫度和CdTe源溫度分別至200℃和500℃，待CdTe源溫度到溫并平衡5min，打開源擋板和樣品擋板，沉積15min；
在CdTe沉積過程中，CdCl2源緩慢加熱，在CdTe前驅(qū)膜沉積剩余5min時，CdCl2源加熱到500℃，CdTe前驅(qū)膜沉積完成后，快速將襯底溫度升高到350℃，打開CdCl2源擋板，同時關(guān)閉CdTe源擋板和電源，5min～10min后，關(guān)閉CdCl2源擋板和樣品擋板，并關(guān)閉電源；控制p型CdTe吸收層的厚度為1.0μm；
步驟五：采用共蒸發(fā)法沉積p型CIGS吸收層。
背底真空抽至5.0×10-5Pa，分別加熱沉底溫度、銦源、鎵源和硒源溫度至4550℃、850℃、950℃和300℃，待各蒸發(fā)源到溫并平衡10min，打開銦源擋板、硒源擋板和樣品擋板，開始沉積In2Se3前驅(qū)膜15min；
在第一步In2Se3前驅(qū)膜沉積剩余10min時，銅源加熱到1230℃，In2Se3前驅(qū)膜沉積完成后，銅源溫度平衡10min，打開銅源擋板，同時關(guān)閉銦源和鎵源擋板，在銅源沉積過程中，銦源和鎵源保溫，樣品表面溫度下降1min時關(guān)閉銅源擋板；
在關(guān)閉銅源擋板的同時打開銦源和鎵源擋板，樣品表面溫度逐漸上升，至明顯變化且保持1min時，同時關(guān)閉銅源、銦源、鎵源、硒源和樣品臺的擋板，并關(guān)閉電源；控制p型CIGS吸收層的厚度為1.0微米；
步驟六：磁控濺射制備上電極
選擇Mo薄膜電極為上電極，靶材為純度99.99％的3英寸鍛造細晶Mo靶，濺射陰極磁場為平衡場，背底真空抽至5.0×10-3Pa，濺射氣氛為高純氬氣，濺射氣壓為0.1Pa，濺射功率200W，靶基距100mm，得到的Mo背電極厚度為1.0μm。
對得到的梯度吸收層薄膜電池的電池轉(zhuǎn)換率進行檢測，可得電池轉(zhuǎn)換率為15.5％。
實施例2
步驟一：磁控濺射制備透明導(dǎo)電層：選用襯底為玻璃襯底，靶材為3英寸摻氟氧化錫陶瓷靶，背底真空抽至2.0×10-3Pa，濺射氣氛為氬氣和氧氣的混合氣體，氬氧流量比為80：20，濺射氣壓為3.0Pa，濺射功率100W，靶基距100mm；濺射時間為40min，控制摻氟氧化錫層厚度為800nm；沉積態(tài)摻氟氧化錫在氮氣或氬氣氣氛下，550℃退火15min。
步驟二：本征氧化鋅絕緣層制備
靶材為純度99.99％的3英寸ZnO陶瓷靶，濺射陰極磁場為平衡場，背底真空抽至5.0×10-3Pa，濺射氣氛為氬氣：氧氣＝200：4的混合氣氛，濺射氣壓為5Pa，濺射功率4W，靶基距130mm，控制ZnO絕緣層厚度為60nm；
步驟三：化學(xué)水浴法沉積n型CdS緩沖層。
配置醋酸鎘和醋酸銨摩爾濃度分別為0.004mol/L和0.06mol/L的混合溶液，配置摩爾濃度為0.2mol/L的硫脲溶液，以及摩爾濃度為5mol/L的氨水溶液，上述溶液配置后儲存?zhèn)溆茫?/p>
取4ml醋酸鎘/醋酸銨混合溶液，3ml硫脲溶液，加純凈水至溶液為80ml，放入預(yù)熱的水浴槽中，待溶液溫度達到75℃，加入5ml氨水溶液，在溶液配制過程中溶液持續(xù)攪拌，在用純凈水調(diào)節(jié)反應(yīng)溶液體積至100ml，隨后放入CIGS樣品，沉積15min，取出CIGS樣品，用純凈水反復(fù)沖洗，隨后干燥氮氣吹干；控制n型CdS緩沖層的厚度為100nm；
步驟四：碲化鎘粉末原料熱蒸發(fā)法制備p型CdTe吸收層。
背底真空抽至5.0×10-5Pa，加熱襯底溫度和CdTe源溫度分別至350℃和600℃，待CdTe源溫度到溫并平衡5min，打開源擋板和樣品擋板，沉積20min；
在CdTe沉積過程中，CdCl2源緩慢加熱，在CdTe前驅(qū)膜沉積剩余5min時，CdCl2源加熱到450℃，CdTe前驅(qū)膜沉積完成后，快速將襯底溫度升高到400℃，打開CdCl2源擋板，同時關(guān)閉CdTe源擋板和電源，10min后，關(guān)閉CdCl2源擋板和樣品擋板，并關(guān)閉電源；控制p型CdTe吸收層的厚度為0.8μm；
步驟五：采用共蒸發(fā)法沉積p型CIGS吸收層。
背底真空抽至5.0×10-5Pa，分別加熱沉底溫度、銦源、鎵源和硒源溫度至400℃、800℃、900℃和270℃，待各蒸發(fā)源到溫并平衡10min，打開銦源擋板、硒源擋板和樣品擋板，開始沉積In2Se3前驅(qū)膜25min；
在第一步In2Se3前驅(qū)膜沉積剩余10min時，銅源加熱到1300℃，In2Se3前驅(qū)膜沉積完成后，銅源溫度平衡10min，打開銅源擋板，同時關(guān)閉銦源和鎵源擋板，在銅源沉積過程中，銦源和鎵源保溫，樣品表面溫度下降1min時關(guān)閉銅源擋板；
在關(guān)閉銅源擋板的同時打開銦源和鎵源擋板，樣品表面溫度逐漸上升，至明顯變化且保持1min時，同時關(guān)閉銅源、銦源、鎵源、硒源和樣品臺的擋板，并關(guān)閉電源；控制p型CIGS吸收層的厚度為1.5微米；
步驟六：磁控濺射制備上電極
選擇Mo薄膜電極為上電極，靶材為純度99.99％的3英寸鍛造細晶Mo靶，濺射陰極磁場為平衡場，背底真空抽至5.0×10-3Pa，濺射氣氛為高純氬氣，濺射氣壓為0.5Pa，濺射功率220W，靶基距120mm，控制Mo背電極厚度為1.0μm。
對得到的梯度吸收層薄膜電池的電池轉(zhuǎn)換率進行檢測，可得電池轉(zhuǎn)換率為16.2％。
實施例3
步驟一：磁控濺射制備透明導(dǎo)電層：選用襯底為玻璃襯底，靶材為3英寸氟化銦錫陶瓷靶，背底真空抽至2.0×10-3Pa，濺射氣氛為氬氣和氧氣的混合氣體，氬氧流量比為85：15，濺射氣壓為2.0Pa，濺射功率80W，靶基距90mm；濺射時間為25min，控制氟化銦錫層厚度為700nm；沉積態(tài)氟化銦錫在氮氣或氬氣氣氛下，550℃退火15min。
步驟二：本征氧化鋅絕緣層制備
靶材為純度99.99％的3英寸ZnO陶瓷靶，濺射陰極磁場為平衡場，背底真空抽至5.0×10-3Pa，濺射氣氛為氬氣：氧氣＝220：4的混合氣氛，濺射氣壓為4Pa，濺射功率60W，靶基距150mm，控制ZnO絕緣層厚度為50nm；
步驟三：化學(xué)水浴法沉積n型CdS緩沖層。
配置醋酸鎘和醋酸銨摩爾濃度分別為0.004mol/L和0.06mol/L的混合溶液，配置摩爾濃度為0.4mol/L的硫脲溶液，以及摩爾濃度為4mol/L的氨水溶液，上述溶液配置后儲存?zhèn)溆茫?/p>
取4ml醋酸鎘/醋酸銨混合溶液，3ml硫脲溶液，加純凈水至溶液為80ml，放入預(yù)熱的水浴槽中，待溶液溫度達到85℃，加入5ml氨水溶液，在溶液配制過程中溶液持續(xù)攪拌，在用純凈水調(diào)節(jié)反應(yīng)溶液體積至100ml，隨后放入CIGS樣品，沉積12min，取出CIGS樣品，用純凈水反復(fù)沖洗，隨后干燥氮氣吹干；控制n型CdS緩沖層的厚度為70nm；
步驟四：碲化鎘粉末原料熱蒸發(fā)法制備p型CdTe吸收層。
背底真空抽至5.0×10-5Pa，加熱襯底溫度和CdTe源溫度分別至300℃和550℃，待CdTe源溫度到溫并平衡5min，打開源擋板和樣品擋板，沉積30min；
在CdTe沉積過程中，CdCl2源緩慢加熱，在CdTe前驅(qū)膜沉積剩余5min時，CdCl2源加熱到500℃，CdTe前驅(qū)膜沉積完成后，快速將襯底溫度升高到360℃，打開CdCl2源擋板，同時關(guān)閉CdTe源擋板和電源，8min后，關(guān)閉CdCl2源擋板和樣品擋板，并關(guān)閉電源；控制p型CdTe吸收層的厚度為0.9μm；
步驟五：采用共蒸發(fā)法沉積p型CIGS吸收層。
背底真空抽至5.0×10-5Pa，分別加熱沉底溫度、銦源、鎵源和硒源溫度至450℃、820℃、930℃和280℃，待各蒸發(fā)源到溫并平衡10min，打開銦源擋板、硒源擋板和樣品擋板，開始沉積In2Se3前驅(qū)膜20min；
在第一步In2Se3前驅(qū)膜沉積剩余10min時，銅源加熱到1250℃，In2Se3前驅(qū)膜沉積完成后，銅源溫度平衡10min，打開銅源擋板，同時關(guān)閉銦源和鎵源擋板，在銅源沉積過程中，銦源和鎵源保溫，樣品表面溫度下降1min時關(guān)閉銅源擋板；
在關(guān)閉銅源擋板的同時打開銦源和鎵源擋板，樣品表面溫度逐漸上升，至明顯變化且保持1min時，同時關(guān)閉銅源、銦源、鎵源、硒源和樣品臺的擋板，并關(guān)閉電源；控制p型CIGS吸收層的厚度為1.3μm；
步驟六：磁控濺射制備上電極
選擇Mo薄膜電極為上電極，靶材為純度99.99％的3英寸鍛造細晶Mo靶，濺射陰極磁場為平衡場，背底真空抽至5.0×10-3Pa，濺射氣氛為高純氬氣，濺射氣壓為0.3Pa，濺射功率220W，靶基距110mm，控制Mo背電極厚度為1.0μm。
對得到的梯度吸收層薄膜電池的電池轉(zhuǎn)換率進行檢測，可得電池轉(zhuǎn)換率為16.8％。
由以上實施例可知，本發(fā)明提供的CdTe/CIGS梯度吸收層薄膜太陽能電池電池轉(zhuǎn)換效率高，有效拓寬了吸收層的太陽光譜利用范圍。
以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。