过渡金属元素掺杂CuGaS制造技术

本发明专利技术公开了一种过渡金属元素掺杂CuGaS

Cugas doped with transition metal elements

【技术实现步骤摘要】
过渡金属元素掺杂CuGaS2的中间带薄膜及其制备方法
本专利技术涉及太阳能电池领域中的一种中间带吸收层材料，具体为一种过渡金属元素掺杂CuGaS2的中间带薄膜及其制备方法。
技术介绍
太阳电池发展迅速，已经从第一代的硅基电池发展到第三代的新概念太阳电池。隶属新概念太阳电池的中间带太阳电池因其理论光电转换效率高而引起大批研究者的兴趣。中间带太阳电池(IBSC)的理论极限光电转换效率可达63.2％，远高于传统单节太阳电池。IBSC的优势是可以产生额外的子带隙光电流并保持输出电压不变，这样可增加电池的短路电流并不降低开路电压，从而提高电池转换效率。中间带太阳电池包括量子点中间带太阳电池、杂质中间带太阳能电池以及高失配合金太阳电池。在对杂质中间带太阳能电池进行研究时，其主要影响参数为吸收层材料，通常使用过渡金属掺杂CuGaS2制备吸收层薄膜，CuGaS2的光学带隙在2.4eV左右，其结构为黄铜矿结构，是非常适合的中间带基体材料。而现有的研究表明，使用过渡金属元素掺杂后材料的光电转换明显提高，辐射复合受到抑制，吸收光谱区域变宽。而现有技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种过渡金属元素掺杂CuGaS

【技术特征摘要】
1.一种过渡金属元素掺杂CuGaS2的中间带薄膜制备方法，其特征在于，该薄膜使用过渡金属掺杂CuGaS2基薄膜材料制成，过渡金属掺杂CuGaS2基薄膜材料的化学分子式为X-CuGaS2；X为过渡金属，并且制备方法包括以下步骤：
步骤1：制备CuGaS2靶材；
步骤2：制备过渡金属元素X靶材；
步骤3：清洗钠钙玻璃衬底；
步骤4：将CuGaS2靶材与过渡金属元素A靶材分别安装在磁控溅射仪的靶位上；
步骤5：将清洗干净的钠钙玻璃衬底固定在载物台上；
步骤6：将溅射环境抽真空，在溅射介质Ar的气体流量为30sccm、溅射气压为0.6Pa的条件下，依次交替溅射CuGaS2和过渡金属元素X靶材到温度为30-300℃的洗钠钙玻璃衬底上，其中，在60W射频功率下沉积每一层CuGaS2，沉积6层，在60W的直流源射频功率下沉积每一层过渡金属元素X靶材，沉积5层；两种靶材交替沉积，得到的叠层膜为钠钙玻璃衬底/CuGaS2/过渡金属元素X靶材/CuGaS2/过渡金属元素X靶材/CuGaS2/过渡金属元素X靶材/CuGaS2/过渡金属元素X靶材/CuGaS2/过渡金属元素X靶材/CuGaS2；沉积得到层叠膜分子式为X-CuGaS2；共计五层掺杂层，具体结构是：在第一层衬底上生长100nm掺X的CuGaS2缓冲层，掺杂浓度在1018cm-3量级；第二层衬底上生长500nm掺X的CuGaS2缓冲层，掺杂浓度在1018cm-3量级；第三层和第四层厚度分别为20nm和100nm；第五层为在CuGaS2吸收层上掺杂浓度在1019cm-3量级，厚度为100nm；
步骤7：将步骤6所述层叠膜放入Ar气保护环境的退火炉中退火，最终得到A-CuGaS2中间带薄膜。


2.如权利要求1所述的过渡金属元素掺杂CuGaS2的中间带薄膜制备方法，其特征在于：步骤3中清洗钠钙玻璃衬底的步骤为：切割钠钙玻璃衬底→用洗洁精清洗→去离子水超声20min→10％的稀...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚海燕，范文亮，周晓娟，
申请(专利权)人：鄂尔多斯应用技术学院，
类型：发明
国别省市：内蒙;15