[发明专利]一种高效CIS/CIGS太阳能电池的制备方法

摘要

本发明公开了一种高效CIS/CIGS太阳能电池的制备方法，以二甲基甲酰胺为溶剂，依次将硫脲、铜的前驱体化合物、铟的化合物或铟与镓的前驱体化合物溶解在DMF中，得到澄清透明的前驱体溶液；将前驱体溶液旋涂在钼玻璃上，进行加热退火生成CuInS₂或Cu(In,Ga)S₂薄膜；CuInS₂或Cu(In,Ga)S₂薄膜通过在Se的气氛中加热硒化，然后通过化学浴沉积法沉积CdS、磁控溅射窗口层ZnO/ITO、蒸镀获得Ni/Al电极。本发明中加压硒化获得的样品无需在KCN、(NH₄)₂S等有毒溶液中浸泡，避免了Cu_2‑x Se的生成，避免了由其带来的安全和环境隐患，因此不需要KCN刻蚀即可制备成效率达到10.4％的电池器件，具有广泛的市场应用价值。

主权项

1.一种高效CIS/CIGS太阳能电池的制备方法，其特征在于包括以下步骤：(1)制备前驱体溶液，以二甲基甲酰胺为溶剂，依次将硫脲、铜的前驱体化合物、铟的前驱体化合物或铟与镓的前驱体化合物溶解在DMF中，得到澄清透明的前驱体溶液；(2)将步骤1中获得的前驱体溶液旋涂在钼玻璃上，进行加热退火生成CuInS₂或Cu(In,Ga)S₂薄膜；(3)将步骤2中生成的CuInS₂或Cu(In,Ga)S₂薄膜通过在Se的气氛中加热，以Se部分或者全部取代S原子生成CuIn(S,Se)₂或Cu(In,Ga)(S,Se)₂；(4)将硒化反应后的CIS或CIGS膜取出并用超纯水浸泡后置于含有氨水、硫酸镉和硫脲溶液的水夹套烧杯中，在加热情况下进行反应，在CIS或CIGS膜表面沉积一层CdS；(5)通过磁控溅射技术在步骤4中沉淀CdS的样品表面依次溅射20～50nm的ZnO以及150～200nm的ITO；(6)通过热蒸镀方法在步骤5获得的样品ITO表面蒸镀50nm的Ni以及300nm的Al作为阴极；所述步骤3硒化反应的具体步骤如下：(1)将CuInS₂或Cu(In,Ga)S₂薄膜与0.2～0.5g的硒粒置于石墨盒中，然后将石墨盒水平缓慢放入石英管中，石英管两端法兰连有气体管路，气体管路上连有压力表与气体阀门；(2)用机械泵将石英管中的气体抽至3×10^‑1 Torr以下然后充入氩气；(3)将管式炉升温至500～600℃，此时样品未被加热，调节气体阀门增大氩气的流量；(4)压强稳定后，移动管式炉，使CuInS₂或Cu(In,Ga)S₂薄膜位于管式炉的恒温区，加热时间为10～30min，硒化过程通过调节气体阀门保持压力稳定；(5)最后将管式炉移开，增大氩气流量，将薄膜快速降制室温；硒化反应步骤3中调节气体阀门增大氩气的流量，将石英管内的气体相对大气压力增加0.02MPa、0.04MPa或0.06MPa，误差为±0.002MPa。