太阳能电池吸收层薄膜结构制造技术

本实用新型专利技术提供一种太阳能电池吸收层薄膜结构，所述薄膜结构包括叠置的三个薄膜层；其中一个薄膜层是CuInSe2薄膜层；另外一个薄膜层是CuInGaSe2薄膜层、CuInAlSe2薄膜层或者CuInBSe2薄膜层；余下一个薄膜层是CuInS2薄膜层或者CuInGaS2薄膜层。本实用新型专利技术也可以由上述三个薄膜层中的任意两个叠置而成。本实用新型专利技术提供的铜铟镓硒太阳能电池吸收层薄膜结构，其与单层结构的铜铟镓硒太阳能电池吸收层薄膜结构相比较，不仅具有较佳的能隙宽度，又避免了光的吸收范围减少，大大提高了太阳能电池吸收太阳能的效率。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及ー种铜铟镓硒太阳能电池吸收层的结构以及加工方法。
技术介绍
普通的铜铟镓硒太阳能电池吸收层薄膜为单层结构，仅具有単一的能隙宽度，这样制成的太阳能电池的开路电压较小，电池效率较低。为了充分吸收太阳光的能量，有人想到选择具有不同禁止能隙宽度的化合物半导体材料进行叠加，形成高效率的叠层太阳能电池。为了制造叠层太阳能电池，现有技术如申请号为CN200910006531.0、专利技术名称为“铜铟镓硒太阳能电池、其吸收层薄膜及该薄膜的制备方法、设备”的专利技术专利所提供的制备方法，第一歩先沉积铜、铟、镓三元金属薄膜，再蒸镀上ー层硒薄膜形成纳米量级的铜铟镓硒薄膜结构，Se蒸镀源的温度为260 300°C，重复上述步骤10 50次；第二步再将叠加起来的铜铟镓硒吸收层薄膜做快速退火处理，即得到微米量级的多晶铜铟镓硒薄膜。另ー现有技术则如申请号为CN201010288543.X、专利技术名称为“具有黄铜矿结构、高光吸收系数的CIGS薄膜材料及制备方法”的专利技术专利，其公开了ー种具有黄铜矿结构和高光吸收系数的CIGS薄膜材料及其制备方法，该薄膜材料具有化学式结构为CuInxGa(1_x)Se2，其中，0.5<X< I。方法包括下述步骤:I)采用溶剂超声波清洗玻璃基板5-30min后，在50-150°C烘干20-60min，待用；2)将步骤I)得到的玻璃基板置于真空室内抽真空，当真空度为(I 9) X 10_4Pa吋，开始依次真空蒸镀Se、In、Ga、Cu四层薄膜；3)将真空蒸镀后的玻璃基板进行热处理，于热处理温度为200 400°C、真空度为(I 9) X IO-4Pa的环境下加热30min 2h ;即制得具有黄铜矿结构和高光吸收系数的CIGS薄膜材料。上述已公开的专利技木，虽均采用了蒸镀方法得到CIGS薄膜材料，但却均需要后续的热处理步骤才能得到最終的成品，而后续热处理温度偏高，不仅会使Se再次蒸发，让部份Se挥发，使先前镀上的硒比例減少，如此ー来该薄膜长晶的晶粒远小于Ium或无法成长成多晶的铜铟镓硒薄膜，而且使叠层结构被破坏，无法形成真正的叠层结构铜铟镓硒薄膜。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本技术的目的在于:提供一种太阳能电池吸收层薄膜结构，解决现有叠层太阳能电池随着能隙宽度的増加，光的吸收范围減少了的问题。为实现上述目的，本技术采用的技术方案包括:一种太阳能电池吸收层薄膜结构，其特征在干:包括依次叠置的第一薄膜层与第二薄膜层，所述第一薄膜层是CuInSe2薄膜层；所述第二薄膜层是CuInGaSe2薄膜层、CuInAlSe2薄膜层或者CuInBSe2薄膜层。为实现上述目的，本技术采用的技术方案还包括:一种太阳能电池吸收层薄膜结构，其特征在干:包括依次叠置的第一薄膜层与第二薄膜层，所述第一薄膜层是CuInSe2薄膜层；所述第二薄膜层是CuInS2薄膜层或者CuInGaS2薄膜层。为实现上述目的，本技术采用的技术方案还包括:一种太阳能电池吸收层薄膜结构，其特征在于:包括依次叠置的第一薄膜层与第ニ薄膜层，所述第一薄膜层是CuInGaSe2薄膜层、CuInAlSe2薄膜层或者CuInBSe2薄膜层；所述第二薄膜层是CuInS2薄膜层或者CuInGaS2薄膜层。为实现上述目的，本技术采用的技术方案还包括:一种太阳能电池吸收层薄膜结构，其特征在于:包括叠置的三个薄膜层；其中ー个薄膜层是CuInSe2薄膜层；另外ー个薄膜层是CuInGaSe2薄膜层、CuInAlSe2薄膜层或者CuInBSe2薄膜层；余下ー个薄膜层是CuInS2薄膜层或者CuInGaS2薄膜层。为实现上述目的，本技术采用的技术方案还包括:本技术与单层结构的铜铟镓硒太阳能电池吸收层薄膜结构相比较，不仅具有较佳的能隙宽度，又避免了光的吸收范围減少，大大提高了太阳能电池吸收太阳能的效率。附图说明图1是本技术提供的铜铟镓硒太阳能电池吸收层薄膜结构的第一实施例；图2是本技术提供的铜铟镓硒太阳能电池吸收层薄膜结构的第二实施例；图3是本技术提供的铜铟镓硒太阳能电池吸收层薄膜结构的第三实施例；图4是本技术提供的铜铟镓硒太阳能电池吸收层薄膜结构的第四实施例；图5是本技术提供的铜铟镓硒太阳能电池吸收层薄膜结构的第五实施例；图6是本技术提供的铜铟镓硒太阳能电池吸收层薄膜结构的第六实施例。具体实施方式以下，将结合附图，说明本技术所提供的铜铟镓硒太阳能电池吸收层薄膜结构的结构特点以及形成方法。所述的铜铟镓硒太阳能电池吸收层薄膜结构，如图1所示，包括依次叠置的CuInSe2薄膜层、CuInGaSe2薄膜层(或者CuInAlSe2薄膜层、或者CuInBSe2薄膜层)以及CuInS2薄膜层(或者CuInGaS2薄膜层)，至于所述吸收层薄膜两侧所需设置的缓冲、导电、电极层和基板，均与现有技术无异，因此在附图中没有绘制出来。而所述铜铟镓硒太阳能电池吸收层薄膜结构的制造方法包括如下步骤:步骤1、制备所述CuInSe2薄膜层,其又包括如下步骤:1.l、In+Se2 共蒸镀利用高纯度(3N-5N，99.9%—99.999%)的In靶材和Se靶材作为独立的源材料，在电子束或电阻加热作用下，在300°C _400°C的Se蒸气中蒸发In和Se,通过控制各自的蒸发速率、蒸发量、均匀度、温度、湿度、洁净度、载气流量……等參数，在具有Mo镀层的基板上形成In2Se3。Se的熔点是221°C，In的熔点是156.76°C，故加热后In会先熔解，Se后熔解。所述基板的材质可选玻璃、不锈钢板、钛金属板或高分子聚合物板。当然，上述步骤1.1中相互独立的In靶材和Se靶材，也可以用预制的有确定混合比例的In、Se混合靶材来取代，这样的话，不用特意控制蒸发速率也可以得到In2Se3。1.2、Cu+Se2 共蒸镀利用高纯度的Cu靶材和Se靶材作为独立的源材料，在基板温度为400°C _550°C的情况下，在电子束或电阻加热作用下，在Se蒸气中蒸发Cu，通过控制各自的蒸发速率、蒸发量、均匀度、温度、湿度、洁净度、载气流量……等參数，使所述In2Se3成为富Cu的CuxIn2Se3 薄膜(其中，x=0.6 0.7 )。l.3、In+Se2 共蒸镀由于In的熔点为156°C，所以在上述步骤时会损失ー些In，因此本步骤中用于补充ー些In的含量。其是利用高纯度的In靶材和Se靶材作为独立的源材料，在基板温度为350°C -450°C的条件下，在电子束或电阻加热作用下，在Se蒸气中再蒸发微量的In和Se(例如In 0.3^0.5mol, Se 0.5^1.0mol )，使所述CuxIn2Se3薄膜中的各元素比例进行适度调整，以控制多晶薄膜的导电类型和载流子浓度。1.4、通过上述步骤即可制得三元化合物半导体CuaInbSe2薄膜层，其中:b>a，0〈a〈l，0〈b〈l，其能隙宽度约为1.03eV 1.05eV。步骤2、制备所述CuInGaSe2薄膜层(或者CuInAlSe2薄膜层、或者CuInBSe2薄膜层)包括如下步骤:2.1、In+Ga+Se2 蒸镀利用利用高纯度的In靶材、Ga靶材和Se靶材作为独立的源材料，在电子束或电阻加热作用下，在300°C 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种太阳能电池吸收层薄膜结构，其特征在于：包括依次叠置的第一薄膜层与第二薄膜层，所述第一薄膜层是CuInSe2薄膜层；所述第二薄膜层是CuInGaSe2薄膜层、CuInAlSe2薄膜层或者CuInBSe2薄膜层。

【技术特征摘要】
1.一种太阳能电池吸收层薄膜结构，其特征在于:包括依次叠置的第一薄膜层与第二薄膜层，所述第一薄膜层是CuInSe2薄膜层；所述第二薄膜层是CuInGaSe2薄膜层、CuInAlSe2薄膜层或者CuInBSe2薄膜层。2.一种太阳能电池吸收层薄膜结构，其特征在于:包括依次叠置的第一薄膜层与第二薄膜层，所述第一薄膜层是CuInSe2薄膜层；所述第二薄膜层是CuInS2薄膜层或者CuInGaS2薄膜层。3.一种太阳能电池吸收层薄膜结构，其特征在于:包括依次叠...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢祥渊，周德才，
申请(专利权)人：广东金光伏能源投资有限公司，
类型：实用新型
国别省市：