一种Cu(InAl)Se2薄膜的化学制备工艺制造技术

本发明专利技术涉及一种Cu(InAl)Se2薄膜的化学制备工艺，是一种化学沉积的制备方法。其是以钠钙玻璃为基底，首先在基底上采用射频(RF)磁控溅射方法溅射钼(Mo)金属制作背电极，然后在Mo背电极上采用化学水浴法(CBD)沉积CIAS薄膜。采用化学水浴法制备CIAS薄膜材料消耗少、无需昂贵的真空设备、无需处理有毒气体，可实现大面积沉积；所制备的CIAS薄膜的禁带宽度为1.44eV，是单结太阳能电池的最优带隙，并且其光吸收系数＞106cm-1。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及ー种Cu(InAl)Se2薄膜的化学制备エ艺，属于光伏电池

技术介绍
近年来，铜铟硒(CuInSe2,CIS)类薄膜太阳能电池以其较高的转换效率，较低的成本以及较稳定的性能备受关注。其中吸收层CIS类材料是影响电池光电转换效率的关键因素。CulnSe2为直接带隙半导体材料，光吸收系数高，通过掺杂第三或第四族元素可以增加CuInSe2的禁带宽度(Eg)和太阳光谱的配合度而得到更高的转换效率。由这种离子替换演化产生的铜铟镓硒(CIGS)类薄膜太阳能电池具有宽禁带、抗抗射能力強、转换效率高及电池稳定性好的特点，在制备エ艺和产业化方面均取得了较大进歩。但研究表明，CIGS薄膜太阳能电池当其禁带宽度超过I. 3eV吋，CIGS吸收层电学性能的退化会导致电池填充因子损失、开路电压下降，因而人们开始寻找新的、可替代的吸收层材料。铜铟铝硒(Cu(InAl)Se2, CIAS)是引人注意的黄铜矿型化合物，通过改变Cu/(In+Al)和AV(In+Al)的值，其涵盖较宽的带隙范围，可以作为CIAS光伏电池的吸收层材料。Al元素所占的比例提高时，薄膜的禁带宽度Eg上升，CIAS禁带宽度可从I. O 2. 7eV变化。同时，由于Al的价格比较低廉，采用Al部分替代In，不仅可増大禁带宽度，改善CulnSe2类薄膜太阳能电池的性能，而且还可以大大降低成本，这也正是本专利技术用Al部分代替In，制备Cu(InAl)Se2多晶薄膜材料的意义所在。CIAS薄膜材料的制备方法公知的有蒸发法，磁控溅射法，电化学法，分子束外延法等，此类电池的研究仍面临着许多问题和困难。研究表明，要想获得优良的光伏性能，要求CIAS薄膜材料的元素化学计量比偏离小，各元素分布均匀。因此，精确控制各元素的含量是CIAS薄膜太阳电池制备及光电转换效率提高的技术关键难点。目前，大多数的研究停留在改变合成方法或者成分、温度等条件来进行合成材料-制作器件-測量性能參数的层次，尽管观察到器件性能的变化，却缺乏对微观物理机制的深层理解，对器件性能的优化基于经验。专利(申请号200910237133)采用真空磁控溅射法制备铜铟硒或铜铟镓硒或铜铟铝硒吸收层,成本高、エ艺复杂、需要真空条件。
技术实现思路
针对
技术介绍
提出的问题，本专利技术的目的在于提供ー种太阳电池光吸收材料Cu(InAl)Se2, (CIAS)薄膜的制备エ艺，是ー种化学沉积的制备方法。其是以钠钙玻璃为基底，首先在基底上采用射频(RF)磁控溅射方法溅射钥(Mo)金属制作背电极，然后在Mo背电极上采用化学水浴法(CBD)沉积CIAS薄膜。本专利技术的具体实施步骤为采用射频(RF)磁控溅射方法，先在钠钙玻璃(Soda-lime Gass)基底上溅射钥(Mo)金属层，然后采用化学水浴法在钥(Mo)金属层上沉积CIAS薄膜，最后将样品取出自然晾于，得到CIAS吸收层薄膜。本专利技术与公知技术相比具有的优点及积极效果I.化学水浴法是ー种非真空的无电沉积技术，操作简单，无需复杂、昂贵的真空设备。采用化学水浴法制备CIAS薄膜材料消耗少、无需昂贵的真空设备、无需处理有毒气体，可实现大面积沉积；2.实验测量发现，CIAS薄膜的禁带宽度为1.44eV，是单结太阳能电池的最优带隙，并且其光吸收系数> IO6Cm'附图说明图I为本专利技术提供的Cu(InAl)Se2(CIAS)薄膜沉积结构示意图。具体实施例方式(I)将尺寸为IOmmX IOmm的钠碱玻璃基底依次采用洗漆剂、蒸懼水、异丙酮及こ醇进行超声清洗10分钟，并用氮气干燥30分钟；(2)采用射频(RF)磁控溅射エ艺在基底上沉积I μ m厚的钥层制前驱体作为背电极(称为前驱体)；(3)用去离水配制反应液其含浓度为O. 2摩尔的CuSO4溶液7. 5摩尔、含浓度为O.I的摩尔柠檬酸三钠溶液7. 5摩尔、含浓度为O. I摩尔的InCl3的溶液6. 25摩尔、含浓度为O. 05摩尔的柠檬酸溶液12. 5摩尔、含1000毫克硒的溶液10摩尔及含浓度为O. I摩尔的Al2SO4溶液6. 25摩尔，反应液的pH值为10 ；(4)将反应液加热至50±2°C，并保持该温 度10分钟；(5)将制备好的前驱体悬挂放入反应液中，使其紧靠容器内壁，避免沉积过程中摆动，影响成膜性能，反应沉积CIAS薄膜，沉积过程中反应液温度保持在50±5°C，持续60分钟，将样品取出自然晾于，得到60-65nm(纳米)厚的CIAS薄膜。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.ー种Cu(InAl)Se2薄膜的化学制备エ艺，其特征在于采用射频磁控溅射方法，先在钠钙玻璃基底上溅射钥金属层作为背电极，然后采用化学水浴法在钥金属层上沉积CIAS薄膜，最后将样品取出自然晾于，得到CIAS吸收层薄膜，其按以下步骤完成， (1)将尺寸为IOmmXIOmm的钠碱玻璃基底依次采用洗涤剂、蒸馏水、异丙酮及こ醇进行超声清洗10分钟，并用氮气干燥30分钟； (2)采用射频(RF)磁控溅射エ艺在基底上沉积Iym厚的钥层制前驱体作为背电极； (3)用去离水配制反应液其含浓度为O.2摩尔的CuSO4溶液7. 5摩尔、含浓度为O. I摩尔的柠檬酸三钠溶液7. 5摩尔、含浓度为O....

【专利技术属性】
技术研发人员：杨培志，自兴发，杨雯，安家才，朱勋梦，
申请(专利权)人：云南师范大学，
类型：发明
国别省市：