1.一種堿金屬元素摻雜的銅銦鎵硒吸收層薄膜的制備方法,其具體步驟是:
(1)首先,在鈉鈣玻璃襯底上制作氮化硅阻擋層;
(2)然后,在上述襯底上沉積摻有堿金屬元素的背接觸Mo層;
(3)在上述沉積的摻有堿金屬元素的背接觸Mo層上疊層沉積CIG金屬預(yù)制層;
(4)制備堿金屬元素摻雜的銅銦鎵硒吸收層薄膜:將上述背接觸層與CIG金屬預(yù)制層放入真空退火爐內(nèi),抽真空并通入保護性反應(yīng)氣體,在高溫進行快速熱硒化處理,隨后停止氣體供應(yīng)自然降溫。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的堿金屬元素摻雜的銅銦鎵硒吸收層薄膜的制備方法,其特征在于:上述步驟(2)所述的在襯底上沉積背接觸層Mo層的具體步驟是:
(21)將襯底導(dǎo)入濺射沉積的封閉設(shè)備中進行預(yù)濺射Mo靶材;
(22)第一步預(yù)濺射Mo靶材之后首先沉積高阻Mo層;
(23)第二步沉積低阻Mo層;
(24)第三步沉積摻堿金屬元素層;
(25)第四步沉積高氣壓的頂部純Mo蓋層;
(26)以得到摻堿金屬元素的Mo薄膜層。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的堿金屬元素摻雜的銅銦鎵硒吸收層薄膜的制備方法,其特征在于:上述步驟(21)中封閉設(shè)備后抽真空至低于4×10-4Pa的真空度。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的堿金屬元素摻雜的銅銦鎵硒吸收層薄膜的制備方法,其特征在于:上述步驟(22)中,靶材選擇為高純Mo靶材,氣壓選擇在0.6~1.0Pa,功率密度維持在4W/cm2,濺射時間為10分鐘。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的堿金屬元素摻雜的銅銦鎵硒吸收層薄膜的制備方法,其特征在于:上述步驟(23)中靶材選擇為高純Mo靶材,氣壓選擇在0.1~0.3Pa,功率密度維持在4W/cm2,濺射時間為60分鐘。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的堿金屬元素摻雜的銅銦鎵硒吸收層薄膜的制備方法,其特征在于:上述步驟(24)中,靶材選擇為摻入了NaF或者KF的Mo靶材,其中Na或者K元素的原子個數(shù)比在1~3at%,濺射氣壓選擇在0.1~0.3Pa,功率密度維持在4W/cm2,濺射時間為1~5分鐘。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的堿金屬元素摻雜的銅銦鎵硒吸收層薄膜的制備方法,其特征在于:上述步驟(25)中:靶材選擇為高純Mo靶材,氣壓選擇在0.6~1.0Pa,功率密度維持在4W/cm2,濺射時間為8~10分鐘,此濺射時間過短會導(dǎo)致Mo層在硒化過程中被硒化,摻堿金屬元素的Mo薄膜層總厚度為1.2μm。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的堿金屬元素摻雜的銅銦鎵硒吸收層薄膜的制備方法,其特征在于:上述步驟(3)具體包括:
(31)首先將上述背接觸層導(dǎo)入濺射沉積設(shè)備,封閉后抽真空至低于4×10-4Pa,靶材選擇為高純In金屬靶材和CuGa合金靶材;
(32)預(yù)濺射之后第一步沉積In薄膜,工作氣壓選擇為0.2~0.3Pa,功率密度維持在1w/cm2,濺射時間8分鐘;
(33)第二步沉積CuGa薄膜,工作氣壓與上一步相同,功率密度維持在0.7W/cm2,濺射時間6分鐘;
(34)第三步沉積In薄膜,各項沉積參數(shù)與第一步相同;
(35)第四部沉積CuGa薄膜,參數(shù)與第二步相同;后續(xù)繼續(xù)交替沉積In與CuGa薄膜,總疊層次數(shù)為10~12層。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的堿金屬元素摻雜的銅銦鎵硒吸收層薄膜的制備方法,其特征在于:上述步驟(4)具體是:將上述背接觸層與CIG金屬預(yù)制層放入真空退火爐內(nèi),抽真空至低于6×10-4Pa后通入保護性Ar氣及H2Se反應(yīng)氣體,在550℃進行快速熱硒化處理,隨后停止氣體供應(yīng)自然降溫。