一种光吸收层和近红外探测器的制备方法、太阳能电池技术

本发明专利技术提供了一种光吸收层和近红外探测器的制备方法、太阳能电池，该光吸收层的制备方法包括：以下步骤：提供一衬底，在底上制备底电极；将衬底置于真空镀膜设备中，以Cu、Zn、Cd、Sn和Se为蒸镀材料同时蒸镀，在底电极上制备得到前驱体；将衬底进行第一次退火，然后使用抛光液进行抛光，再利用刻蚀液对前驱体进行刻蚀，最后再进行第二次退火，得到光吸收层。本发明专利技术的光吸收层的制备方法，通过对前驱体进行第一次退火、抛光、刻蚀和第二次退火，这样可使后续的CdS缓冲层更好的覆盖在前驱体表面，在一定程度上减少漏电流通道引起的载流子复合以及p

【技术实现步骤摘要】
一种光吸收层和近红外探测器的制备方法、太阳能电池


[0001]本专利技术涉及探测器
，尤其涉及一种光吸收层和近红外探测器的制备方法、太阳能电池。

技术介绍

[0002]短波红外探测器的主要工作波段是1.1～2.5微米的短波红外光，短波红外技术具有高识别度、全天候适应、光学配置简便等突出的应用特征，在半导体，汽车，无人机等领域有着特殊的应用前景。市场上主流的短波红外探测器材料为碲镉汞和铟镓砷。其中HgCdTe短波红外探测器由于HgCdTe材料本身的本征缺陷浓度高，因此探测器噪声也高，为了降低噪声，成本也随之上升，目前商业应用最广泛仍然是InGaAs探测器，但是InGaAs红外探测器制作工艺复杂，并且与CMOS工艺不兼容，导致它的制作成本高，普通民用消费品难以承受。
[0003]为了解决该问题，申请人研究了半导体材料Cu2Cd
x
Zn1‑
x
SnSe4(后面简称(CCZTSe))。这种材料的生长采用多晶薄膜制备工艺，生长方式简单，可以大面积生长，同时能够兼容玻璃，Si基等衬底，可以实现可见光及近红外波段的响应，但是申请人经过研究发现，影响多元化合物生长的因素多，晶粒大小不均匀，晶界面过多，使得薄膜表面粗糙度过大，导致暗电流过大；而判断光电探测器性能好坏的主要参数有响应率R和光电探测率D*，为了在不降低响应率的情况下，要获得尽量高的光电探测率，需要降低暗态电流，从而提高信噪比。
[0004]目前的技术在光吸收层制备之后，直接在吸收层上生长CdS缓冲层。由于光吸收层表面不同晶粒之间具有一定的起伏，粗糙度较高，之后生长60nm缓冲层硫化镉无法有效覆盖前驱体薄膜，容易形成大量漏电通道，导致暗电流升高，降低其光电探测效率。
[0005]基于现有的制备工艺制备得到的红外探测器存在暗电流高、光电探测效率低的技术缺陷，有必要对此进行改进。

技术实现思路

[0006]有鉴于此，本专利技术提出了一种光吸收层和近红外探测器的制备方法、太阳能电池，以解决或部分解决现有技术中存在的技术问题。
[0007]第一方面，本专利技术提供了一种光吸收层的制备方法，包括以下步骤：
[0008]提供一衬底，在所述衬底上制备底电极；
[0009]将制备有底电极的衬底置于真空镀膜设备中，以Cu、Zn、Cd、Sn和Se为蒸镀材料同时蒸镀，在所述底电极上制备得到前驱体；
[0010]将制备有前驱体的衬底进行第一次退火，然后使用抛光液对第一次退火后的前驱体进行抛光，再利用刻蚀液对前驱体进行刻蚀，最后再进行第二次退火，得到光吸收层。
[0011]在以上技术方案的基础上，优选的，所述的光吸收层的制备方法，所述第一次退火具体为：将衬底置于退火设备的腔体中，抽至真空度为50～100Pa，然后通入硒化氢和氮气的混合气体至真空度为1
×
104～3
×
104Pa，然后继续分别通入硒化氢和氮气，并于13～
16min内由室温升温至280～320℃并保温28～32min，再于28～32min内升温至380～420℃并保温55～65min，再将腔体中硒化氢和氮气抽掉并通入硫化氢和氮气继续保温25～35min，自然降温，即完成第一次退火。
[0012]在以上技术方案的基础上，优选的，所述的光吸收层的制备方法，所述使用抛光液抛光具体为：使用粒径为50～500nm的氧化铝抛光液抛光。
[0013]在以上技术方案的基础上，优选的，所述的光吸收层的制备方法，再利用刻蚀液对前驱体进行刻蚀具体为：先使用质量浓度为0.1～0.4％的溴水刻蚀45～85min，再使用0.4～0.6mol/L的盐酸溶液刻蚀2～4min。
[0014]在以上技术方案的基础上，优选的，所述的光吸收层的制备方法，所述第二次退火具体为：将衬底置于退火设备的腔体中，抽至真空度为50～100Pa，然后通入硒化氢和氮气的混合气体至真空度为1
×
104～3
×
104Pa，然后继续分别通入硒化氢和氮气的混合气体，并于18～22min内由室温升温至380～420℃并保温43～47min，自然降温，即完成第二次退火。
[0015]在以上技术方案的基础上，优选的，所述的光吸收层的制备方法，所述底电极的材料为Mo，在所述衬底上利用磁控溅射法制备得到底电极。
[0016]第二方面，本专利技术还提供了一种近红外探测器，包括所述的制备方法制备得到的光吸收层。
[0017]在以上技术方案的基础上，优选的，所述的近红外探测器，还包括依次设置在光吸收层表面的CdS缓冲层、i
‑
ZnO/AZO窗口层和Ni/Al栅电极。
[0018]第三方面，本专利技术还提供了一种近红外探测器的制备方法，包括以下步骤：
[0019]制备光吸收层；
[0020]利用化学水浴法在所述光吸收层表面沉积CdS膜即得CdS缓冲层；
[0021]利用射频溅射法，在CdS缓冲层表面制备得到i
‑
ZnO层，再利用射频溅射法在i
‑
ZnO层表面制备得到AZO层即为i
‑
ZnO/AZO窗口层；
[0022]利用蒸发法在i
‑
ZnO/AZO窗口层表面制备得到Ni/Al栅电极。
[0023]第四方面，本专利技术还提供了一种太阳能电池，包括所述的制备方法制备得到的光吸收层。
[0024]本专利技术的一种光吸收层的制备方法相对于现具有以下有益效果：
[0025](1)本专利技术的光吸收层的制备方法，通过对前驱体进行第一次退火，然后对前驱体表面进行抛光处理，再通过刻蚀液对前驱体进行化学刻蚀，处理掉抛光工艺中前驱体表面的残留物，然后进行第二次退火对前驱体表面化学键进行修复，这样可使后续的CdS缓冲层更好的覆盖在前驱体表面，在一定程度上减少漏电流通道引起的载流子复合以及p
‑
n结之间的缺陷，进一步降低探测器的暗电流，提高探测器效率；
[0026](2)本专利技术制备得到的光吸收层，可应用在CIGS等可见光探测器及太阳能电池中，并且同样具有减少漏电流通道，降低暗电流的作用。
附图说明
[0027]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以
根据这些附图获得其他的附图。
[0028]图1为本专利技术的近红外探测器的结构示意图；
[0029]图2为本专利技术实施例1中制备得到的前驱体以及光吸收层的表面形貌图；
[0030]图3为本专利技术实施例1和对比例1制备得到的近红外探测器的暗电流曲线图。
具体实施方式
[0031]下面将结合本专利技术实施方式，对本专利技术实施方式中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本专利技术一部分本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光吸收层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：提供一衬底，在所述衬底上制备底电极；将制备有底电极的衬底置于真空镀膜设备中，以Cu、Zn、Cd、Sn和Se为蒸镀材料同时蒸镀，在所述底电极上制备得到前驱体；将制备有前驱体的衬底进行第一次退火，然后使用抛光液对第一次退火后的前驱体进行抛光，再利用刻蚀液对前驱体进行刻蚀，最后再进行第二次退火，得到光吸收层。2.如权利要求1所述的光吸收层的制备方法，其特征在于，所述第一次退火具体为：将衬底置于退火设备的腔体中，抽至真空度为50～100Pa，然后通入硒化氢和氮气的混合气体至真空度为1
×
104～3
×
104Pa，然后继续分别通入硒化氢和氮气，并于13～16min内由室温升温至280～320℃并保温28～32min，再于28～32min内升温至380～420℃并保温55～65min，再将腔体中硒化氢和氮气抽掉并通入硫化氢和氮气继续保温25～35min，自然降温，即完成第一次退火。3.如权利要求1所述的光吸收层的制备方法，其特征在于，所述使用抛光液抛光具体为：使用粒径为50～500nm的氧化铝抛光液抛光。4.如权利要求1所述的光吸收层的制备方法，其特征在于，再利用刻蚀液对前驱体进行刻蚀具体为：先使用质量浓度为0.1～0.4％的溴水刻蚀45～85min，再使用0.4～0.6mol/L的盐酸溶液刻蚀2～4min。5.如权利要求1所述的光吸收层的制备方法，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭燕君，冯叶，张玉萍，杨佳伟，张陈斌，邵龑，杨春雷，
申请(专利权)人：深圳先进技术研究院，
类型：发明
国别省市：