專利名稱：銅銦鎵硒太陽(yáng)電池窗口層沉積的一種新方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及銅銦鎵硒(Cu(In，Ga)Se2簡(jiǎn)稱CIGS)薄膜太陽(yáng)電池器件制作工藝，尤其是涉及一種采用直流輝光等離子體化學(xué)氣相法在CIGS襯底上沉積Zn(O，S)薄膜以及后續(xù)沉積n-ZnO薄膜的制備工藝。
背景技術(shù)：
太陽(yáng)能光伏發(fā)電是一種零排放的清潔能源，也是一種能夠規(guī)模應(yīng)用的現(xiàn)實(shí)能源，可用來(lái)進(jìn)行獨(dú)立發(fā)電和并網(wǎng)發(fā)電。以其無(wú)污染、不受地域限制、維護(hù)方便、使用壽命長(zhǎng)等諸多優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于航天、通訊、軍事、交通、城市建設(shè)、民用設(shè)施等諸多領(lǐng)域。從上世紀(jì)70年代起，許多國(guó)家掀起了太陽(yáng)能光伏發(fā)電熱潮，美國(guó)、日本、歐盟、印度等國(guó)家紛紛制定雄心勃勃的中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃，推動(dòng)光伏技術(shù)和光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，推動(dòng)這一新能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
太陽(yáng)能光伏技術(shù)發(fā)展的主要問(wèn)題是成本高、效率低。對(duì)于硅太陽(yáng)電池面臨最大的問(wèn)題是太陽(yáng)電池所用的高純度硅的價(jià)格問(wèn)題。過(guò)去光伏工業(yè)主要依靠半導(dǎo)體工業(yè)中的次品硅材料，成本較低。但隨著半導(dǎo)體工業(yè)的繁榮，太陽(yáng)電池產(chǎn)量急劇膨脹，硅材料的供應(yīng)變得很緊俏，而且價(jià)格不斷上漲。
薄膜型光伏電池是在80年代末到90年代初開(kāi)發(fā)，并取得了令人矚目的成績(jī)。主要有非晶硅薄膜，碲化鎘(CdTe)、CIGS薄膜以及染料TiO2電池。GaAs系列的光伏電池效率高(大于30％)，但造價(jià)太高。鎘系(CdTe，CdS)電池有較高的效率(16％)，但鎘污染制約其發(fā)展。CIGS薄膜太陽(yáng)能電池在薄膜太陽(yáng)電池中最具代表性，具備光電轉(zhuǎn)換效率高、成本低、性能穩(wěn)定、抗輻射能力強(qiáng)等特點(diǎn)，CIGS薄膜電池最高效率可達(dá)19.5％，最有希望成為新一代太陽(yáng)能電池的主流產(chǎn)品。
CIGS薄膜是一種很有前途的半導(dǎo)體材料，禁帶寬度1.04eV，與地面太陽(yáng)光譜匹配較好，具有6×105cm-1的吸收系數(shù)，非常適合制作薄膜太陽(yáng)能電池。制作過(guò)程中要嚴(yán)格控制半導(dǎo)體工藝參數(shù)，保證原子及晶格匹配性，同時(shí)CIGS膜與緩沖層，以及緩沖層與減反射膜層附著，與此同時(shí)CIGS太陽(yáng)能電池也存在一些問(wèn)題，主要障礙在于CIGS薄膜材料吸收層對(duì)元素配比和晶粒結(jié)構(gòu)缺陷過(guò)于敏感，使高效率電池的成品率偏低。雖然CdS只有50nm厚度，但鎘的使用依然對(duì)環(huán)境污染較大，替代CdS仍是人們最關(guān)注的問(wèn)題。Zn(O，S，Se)類薄膜與CdS薄膜結(jié)構(gòu)相似，是理想的替代CdS材料。ZnO是一種新型的II-VI族寬禁帶半導(dǎo)體材料，激子結(jié)合能達(dá)60meV，有望成為制作多種先進(jìn)功能器件的核心材料。
我們已經(jīng)在南開(kāi)大學(xué)光電子薄膜器件與技術(shù)研究所制作出的無(wú)鎘太陽(yáng)電池器件，即采用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)在p-CIGS基上沉積Zn(O，S)薄膜材料，然后繼續(xù)在Zn(O，S)緩沖層沉積n-ZnO薄膜，得到無(wú)鎘太陽(yáng)電池器件。即n-ZnO/Zn(O，S)/p-CIGS/Mo/glass太陽(yáng)電池器件。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的第一個(gè)目的在于提供一種能在p-CIGS襯底上生長(zhǎng)出高阻Zn(O，S)緩沖層以及后續(xù)在Zn(O，S)緩沖層沉積n-ZnO薄膜的直流輝光等離子體化學(xué)氣相沉積反應(yīng)系統(tǒng)。其特點(diǎn)生長(zhǎng)速率高、薄膜質(zhì)量穩(wěn)定、氫氣和二氧化碳、硫化氫混合原料氣能在等離子體的作用下充分反應(yīng)。
本發(fā)明的第二個(gè)目的在于提供一種新型CIGS太陽(yáng)電池器件的制備工藝。
本發(fā)明的第一個(gè)目的是這樣實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明包括真空反應(yīng)罩、上進(jìn)氣管、下進(jìn)氣管、石英反應(yīng)腔、絕緣座和安裝在反應(yīng)罩下方的粒子過(guò)濾器、抽氣泵、燃燒瓶和排氣口，特征是二氧化碳、硫化氫和氫氣分別經(jīng)各自的氣體流量計(jì)、電磁閥后會(huì)合，進(jìn)入下進(jìn)氣管；小流量的氮?dú)饨?jīng)氣體流量計(jì)、手動(dòng)閥流經(jīng)裝有二乙基鋅或二甲基鋅的鋼瓶，鼓起氣泡，將二乙基鋅或二甲基鋅蒸氣帶出，與經(jīng)氣體流量計(jì)、電磁閥的大流量氮?dú)鈺?huì)合，進(jìn)入上進(jìn)氣管；在真空反應(yīng)罩內(nèi)中間的絕緣座上方安裝有石英反應(yīng)腔，在石英反應(yīng)腔上方安裝有側(cè)邊連接了進(jìn)水管和出水管的冷卻室，在冷卻室上方依次安裝有分別接有下進(jìn)氣管、上進(jìn)氣管的下氣腔、上氣腔，上出氣管、下出氣管的上端分別伸在上氣腔、下氣腔內(nèi)，下端穿過(guò)冷卻室伸入石英反應(yīng)腔的反應(yīng)室中，上出氣管與下出氣管呈均勻間隔排列，上出氣管的出口穿過(guò)等離子體區(qū)，下出氣管的下端在等離子體區(qū)的上方，兩個(gè)氣管的均垂直于石墨臺(tái)；在石英反應(yīng)腔的兩側(cè)分別安裝有陽(yáng)極和金屬鉭構(gòu)成的陰極，陽(yáng)極和陰極呈豎直方向并排對(duì)立，陽(yáng)極和陰極分別與固定在石英反應(yīng)腔外的絕緣座上的陽(yáng)極座和陰極座相連接，當(dāng)在兩極間加直流高壓時(shí)，陽(yáng)極和陰極之間產(chǎn)生等離子體；在石英反應(yīng)腔的反應(yīng)室底部、上出氣管和下出氣管的正下方、等離子體區(qū)的下方安裝有石墨臺(tái)，石墨臺(tái)由石英托板支撐，轉(zhuǎn)動(dòng)桿的頂端安裝在石英托板的下方，底端與固定在真空反應(yīng)罩下方的電動(dòng)機(jī)的輸出軸連接，石墨臺(tái)上表面包裹一層金屬鉭片，欲沉積薄膜的p-CIGS襯底放在鉭片上，在石墨臺(tái)底部下方裝有測(cè)溫?zé)犭娕?，石墨臺(tái)底部還安置有高頻加熱器，給石墨臺(tái)加熱，石墨臺(tái)和高頻加熱器呈水平放置且與陽(yáng)極和陰極垂直；二氧化碳、硫化氫和氫氣經(jīng)下進(jìn)氣管、下氣腔、下出氣管進(jìn)入等離子體區(qū)，在等離子體的作用下二氧化碳、硫化氫和氫氣充分反應(yīng)，產(chǎn)生氧源和硫源；被小流量的氮?dú)鈳С龅亩一\或二甲基鋅蒸氣與經(jīng)氣體流量計(jì)、電磁閥的大流量氮?dú)鈺?huì)合，進(jìn)入上進(jìn)氣管、上進(jìn)氣腔、上出氣管，到達(dá)p-CIGS襯底附近。氧源和硫源以及鋅源兩條氣路均垂直于放在石英反應(yīng)腔底部的p-CIGS襯底。
本發(fā)明的第二個(gè)目的是這樣實(shí)現(xiàn)的其制備工藝為將清洗和預(yù)處理好的p-CIGS襯底置于石英反應(yīng)腔的底部的中央位置，待真空室抽至1×10-3Pa后，高頻加熱器通電后加熱石墨臺(tái)，加熱p-CIGS襯底至150-350℃，用氮?dú)馇逑磒-CIGS襯底1min后，按1∶0.5∶0.3～1∶0.5∶0.8的氣流比例通入二氧化碳、硫化氫和氫氣，通入大流量氮?dú)廨d氣，氮?dú)馀c二氧化碳、硫化氫流量比例為4∶1∶0.5～4∶0.5∶0.3，開(kāi)小流量的氮?dú)?，緩慢開(kāi)啟裝有二乙基鋅或二甲基鋅有機(jī)源鋼瓶的手動(dòng)閥，待反應(yīng)氣體進(jìn)入石英反應(yīng)腔后，在兩極間加直流高壓，產(chǎn)生輝光，調(diào)節(jié)氣體的壓強(qiáng)、濃度、電極電壓，使二氧化碳、硫化氫和氫氣在等離子體的作用下充分反應(yīng)，產(chǎn)生氧源和硫源，二乙基鋅或二甲基鋅在p-CIGS襯底上熱裂解，產(chǎn)生鋅源，沉積15分鐘，這樣在p-CIGS襯底上得到高阻Zn(O，S)薄膜，然后關(guān)閉硫化氫氣體，調(diào)節(jié)二氧化碳和氫氣氣流比為1∶0.8～1∶1.5，繼續(xù)在Zn(O，S)薄膜沉積ZnO薄膜，沉積20分鐘，就得到n-ZnO/Zn(O，S)/p-CIGS/Mo/glass太陽(yáng)電池器件。
工作原理待真空室抽真空后，高頻加熱器通電后加熱石墨臺(tái)，當(dāng)達(dá)到沉積溫度時(shí)，充入反應(yīng)原料氣，在石英反應(yīng)腔內(nèi)有陽(yáng)極和陰極兩個(gè)電極，在兩極間加直流高壓，這樣便在低真空石英反應(yīng)腔內(nèi)產(chǎn)生直流輝光等離子體，陰極材料采用電子脫出功小、熔點(diǎn)高的鉭金屬材料，調(diào)節(jié)氣體的壓強(qiáng)、濃度、電極電壓以及陰陽(yáng)極間的距離等，使二氧化碳、硫化氫和氫氣在等離子體的作用下充分反應(yīng)，產(chǎn)生氧源和硫源；二乙基鋅或二甲基鋅在p-CIGS襯底上熱裂解，產(chǎn)生鋅源，這樣就能在p-CIGS襯底上生長(zhǎng)出高阻Zn(O，S)薄膜，生長(zhǎng)的Zn(O，S)薄膜生長(zhǎng)速率高、質(zhì)量穩(wěn)定；沉積一段時(shí)間后，關(guān)閉硫化氫氣體，讓二氧化碳和氫氣在等離子體的作用下繼續(xù)反應(yīng)，產(chǎn)生氧源，繼續(xù)在Zn(O，S)薄膜沉積ZnO薄膜，制作出n-ZnO/Zn(O，S)/p-CIGS/Mo/glass太陽(yáng)電池器件。
本發(fā)明將p-CIGS襯底配置在等離子場(chǎng)外，并且等離子場(chǎng)為水平，氫氣和二氧化碳、硫化氫混合氣在等離子體作用下充分反應(yīng)，與在p-CIGS襯底表面附近裂解的二乙基鋅或二甲基鋅反應(yīng)，生長(zhǎng)出性能優(yōu)異的Zn(O，S)薄膜材料，薄膜的質(zhì)量穩(wěn)定。在二乙基鋅或二甲基鋅進(jìn)入反應(yīng)腔時(shí)，引入了水冷系統(tǒng)，較好地解決了二乙基或二甲基鋅鋅易裂解的問(wèn)題。因此本發(fā)明能在p-CIGS襯底上生長(zhǎng)出高阻Zn(O，S)薄膜和低阻的ZnO薄膜，并且生長(zhǎng)的薄膜生長(zhǎng)速率高，質(zhì)量穩(wěn)定。


圖1為本發(fā)明的氣路總圖；圖2為反應(yīng)罩的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為CIGS太陽(yáng)電池結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合實(shí)施例并對(duì)照附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
本發(fā)明包括真空反應(yīng)罩16、上進(jìn)氣管15、下進(jìn)氣管14、石英反應(yīng)腔35、絕緣座36和安裝在真空反應(yīng)罩16下方的粒子過(guò)濾器17、抽氣泵18、燃燒瓶19和排氣口20，二氧化碳經(jīng)氣體流量計(jì)(1)、電磁閥(2)，硫化氫經(jīng)氣體流量計(jì)(43)、電磁閥(44)，氫氣經(jīng)氣體流量計(jì)3、電磁閥4后與二氧化碳、硫化氫會(huì)合，進(jìn)入下進(jìn)氣管14，裝有二乙基鋅或二甲基鋅的鋼瓶9放置在裝有水的溫控箱10中，小流量的氮?dú)饨?jīng)氣體流量計(jì)7、手動(dòng)閥8流經(jīng)鋼瓶9，鼓起氣泡，將二乙基鋅或二甲基鋅蒸氣經(jīng)手動(dòng)閥12帶出，與經(jīng)氣體流量計(jì)5、電磁閥6的大流量氮?dú)鈺?huì)合，經(jīng)電磁閥13進(jìn)入上進(jìn)氣管15，在手動(dòng)閥8和手動(dòng)閥12之間安裝有手動(dòng)閥11；在真空反應(yīng)罩16內(nèi)中間的絕緣座36上方安裝有石英反應(yīng)腔35，在石英反應(yīng)腔35上方安裝有側(cè)邊連接了進(jìn)水管39和出水管40的冷卻室30，在冷卻室30上方依次安裝有分別接有下進(jìn)氣管14、上進(jìn)氣管15的下氣腔32、上氣腔31，上出氣管28、下出氣管29的上端分別伸在上氣腔31、下氣腔32內(nèi)，下端穿過(guò)冷卻室30伸入石英反應(yīng)腔35的反應(yīng)室中，上出氣管28與下出氣管29呈均勻間隔排列，上出氣管28的出口穿過(guò)等離子體區(qū)33，下出氣管29的下端在等離子體區(qū)33的上方，兩個(gè)氣管的均垂直于石墨臺(tái)21；在石英反應(yīng)腔35的兩側(cè)分別安裝有陽(yáng)極27和金屬鉭構(gòu)成的陰極34，陽(yáng)極27和陰極34呈豎直方向并排對(duì)立，陽(yáng)極27和陰極34分別與固定在石英反應(yīng)腔35外的絕緣座36上的陽(yáng)極座41和陰極座42相連接，當(dāng)在兩極間加直流高壓時(shí)，陽(yáng)極27和陰極34之間產(chǎn)生等離子體；在石英反應(yīng)腔35的反應(yīng)室底部、上出氣管28和下出氣管29的正下方、等離子體區(qū)33的下方安裝有石墨臺(tái)21，石墨臺(tái)21由石英托板23支撐，在石墨臺(tái)21底部下方裝有測(cè)溫?zé)犭娕?8，石墨臺(tái)21上表面包裹一層金屬鉭片25，欲沉積薄膜的p-CIGS襯底26放在鉭片25上，石墨臺(tái)21底部還安置有高頻加熱器24，給石墨臺(tái)21加熱，石墨臺(tái)21和高頻加熱器24呈水平放置且與陽(yáng)極27和陰極34垂直；頂桿22的頂端固定在石英托板23的下方，下端與固定在反應(yīng)罩下16方的電動(dòng)機(jī)37的輸出軸連接；二氧化碳、硫化氫和氫氣經(jīng)下進(jìn)氣管14、下氣腔32、下出氣管29進(jìn)入等離子體區(qū)33，在等離子體的作用下二氧化碳、硫化氫和氫氣充分反應(yīng)，產(chǎn)生氧源和硫源；被小流量的氮?dú)鈳С龅亩一\或二甲基鋅蒸氣與經(jīng)氣體流量計(jì)5、電磁閥6的大流量氮?dú)鈺?huì)合，進(jìn)入上進(jìn)氣管15、上進(jìn)氣腔31、上出氣管28，到達(dá)p-CIGS襯底26附近。氧源和硫源以及鋅源兩條氣路均垂直于放在石英反應(yīng)腔35底部的p-CIGS襯底26。
制備工藝為將清洗和預(yù)處理好的p-CIGS襯底26置于石英反應(yīng)腔35的底部的中央位置，待真空室抽至1×10-3Pa后，高頻加熱器24通電后加熱石墨臺(tái)21，加熱p-CIGS襯底26至150-350℃，用氮?dú)馇逑磒-CIGS襯底1min后，按1∶0.5∶0.3～1∶0.5∶0.8的氣流比例通入二氧化碳、硫化氫和氫氣，通入大流量氮?dú)廨d氣，氮?dú)馀c二氧化碳、硫化氫流量比例為4∶1∶0.5～4∶0.5∶0.3，開(kāi)小流量的氮?dú)猓徛_(kāi)啟裝有二乙基鋅或二甲基鋅有機(jī)源9鋼瓶的手動(dòng)閥8、12，待反應(yīng)氣體進(jìn)入石英反應(yīng)腔35后，在兩極間加直流高壓，產(chǎn)生輝光，調(diào)節(jié)氣體的壓強(qiáng)、濃度、電極電壓，使二氧化碳、硫化氫和氫氣在等離子體的作用下充分反應(yīng)，產(chǎn)生氧源和硫源，二乙基鋅或二甲基鋅在p-CIGS襯底26上熱裂解，產(chǎn)生鋅源，沉積15分鐘，這樣在p-CIGS襯底26上得到高阻Zn(O，S)薄膜，然后關(guān)閉硫化氫氣體的流量計(jì)(43)，電磁閥(44)，調(diào)節(jié)二氧化碳和氫氣氣流比為1∶0.8～1∶1.5，繼續(xù)在Zn(O，S)薄膜沉積ZnO薄膜，沉積20分鐘，就得到n-ZnO/Zn(O，S)/p-CIGS/Mo/glass太陽(yáng)電池器件。
權(quán)利要求
1.一種直流輝光等離子體化學(xué)氣相沉積Zn(O，S)薄膜的系統(tǒng)，包括真空反應(yīng)罩(16)、上進(jìn)氣管(15)、下進(jìn)氣管(14)、石英反應(yīng)腔(35)、絕緣座(36)和安裝在真空反應(yīng)罩(16)下方的粒子過(guò)濾器(17)、抽氣泵(18)、燃燒瓶(19)和排氣口(20)，其特征在于二氧化碳經(jīng)氣體流量計(jì)(1)、電磁閥(2)，硫化氫經(jīng)氣體流量計(jì)(43)、電磁閥(44)，氫氣經(jīng)氣體流量計(jì)(3)、電磁閥(4)后與二氧化碳、硫化氫會(huì)合，進(jìn)入下進(jìn)氣管(14)，裝有二乙基鋅或二甲基鋅的鋼瓶(9)放置在裝有水的溫控箱(10)中，小流量的氮?dú)饨?jīng)氣體流量計(jì)(7)、手動(dòng)閥(8)流經(jīng)鋼瓶(9)，鼓起氣泡，將二乙基鋅或二甲基鋅蒸氣經(jīng)手動(dòng)閥(12)帶出，與經(jīng)氣體流量計(jì)(5)、電磁閥(6)的大流量氮?dú)鈺?huì)合，經(jīng)電磁閥(13)進(jìn)入上進(jìn)氣管(15)，在手動(dòng)閥(8)和手動(dòng)閥(12)之間安裝有手動(dòng)閥(11)；在真空反應(yīng)罩(16)內(nèi)中間的絕緣座(36)上方安裝有石英反應(yīng)腔(35)，在石英反應(yīng)腔(35)上方安裝有側(cè)邊連接了進(jìn)水管(39)和出水管(40)的冷卻室(30)，在冷卻室(30)上方依次安裝有分別接有下進(jìn)氣管(14)、上進(jìn)氣管(15)的下氣腔(32)、上氣腔(31)，上出氣管(28)、下出氣管(29)的上端分別伸在上氣腔(31)、下氣腔(32)內(nèi)，下端穿過(guò)冷卻室(30)伸入石英反應(yīng)腔(35)的反應(yīng)室中；在石英反應(yīng)腔(35)的兩側(cè)分別安裝有陽(yáng)極(27)和金屬鉭構(gòu)成的陰極(34)，陽(yáng)極(27)和陰極(34)呈豎直方向并排對(duì)立，陽(yáng)極(27)和陰極(34)分別與固定在石英反應(yīng)腔(35)外的絕緣座(36)上的陽(yáng)極座(41)和陰極座(42)相連接，當(dāng)在兩極間加直流高壓時(shí)，陽(yáng)極(27)和陰極(34)之間產(chǎn)生等離子體；在石英反應(yīng)腔(35)的反應(yīng)室底部、上出氣管(28)和下出氣管(29)的正下方、等離子體區(qū)(33)的下方安裝有石墨臺(tái)(21)，石墨臺(tái)(21)由石英托板(23)支撐，在石墨臺(tái)(21)底部下方裝有測(cè)溫?zé)犭娕?38)，石墨臺(tái)(21)底部還安置有高頻加熱器(24)，給石墨臺(tái)(21)加熱，石墨臺(tái)(21)和高頻加熱器(24)呈水平放置且與陽(yáng)極(27)和陰極(34)垂直；頂桿(22)的頂端固定在石英托板(23)的下方，下端與固定在反應(yīng)罩下(16)方的電動(dòng)機(jī)(37)的輸出軸連接；二氧化碳、硫化氫和氫氣經(jīng)下進(jìn)氣管(14)、下氣腔(32)、下出氣管(29)進(jìn)入等離子體區(qū)(33)，在等離子體的作用下二氧化碳、硫化氫和氫氣充分反應(yīng)，產(chǎn)生氧源和硫源；被小流量的氮?dú)鈳С龅亩一\或二甲基鋅蒸氣與經(jīng)氣體流量計(jì)(5)、電磁閥(6)的大流量氮?dú)鈺?huì)合，進(jìn)入上進(jìn)氣管(15)、上進(jìn)氣腔(31)、上出氣管(28)，到達(dá)p-CIGS襯底(26)附近。
2.如權(quán)利要求1所述的直流輝光等離子體化學(xué)氣相沉積Zn(O，S)薄膜的系統(tǒng)，其特征在于上出氣管(28)與下出氣管(29)呈均勻間隔排列，上出氣管(28)的出口穿過(guò)等離子體區(qū)(33)，下出氣管(29)的下端在等離子體區(qū)(33)的上方，兩個(gè)氣管的均垂直于石墨臺(tái)(21)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的直流輝光等離子體化學(xué)氣相沉積Zn(O，S)薄膜的系統(tǒng)，其特征在于石墨臺(tái)(21)上表面包裹一層金屬鉭片(25)，欲沉積薄膜的p-CIGS襯底(26)放在鉭片(25)上，p-CIGS襯底(26)配置在等離子體場(chǎng)外，并且等離子體場(chǎng)為水平。
4.如權(quán)利要求1所述的直流輝光等離子體化學(xué)氣相沉積Zn(O，S)薄膜的制備工藝，其特征在于將清洗和預(yù)處理好的p-CIGS襯底26置于石英反應(yīng)腔35的底部的中央位置，待真空室抽至1×10-3Pa后，高頻加熱器24通電后加熱石墨臺(tái)21，加熱p-CIGS襯底26至150-350℃，用氮?dú)馇逑磒-CIGS襯底1min后，按1∶0.5∶0.3～1∶0.5∶0.8的氣流比例通入二氧化碳、硫化氫和氫氣，通入大流量氮?dú)廨d氣，氮?dú)馀c二氧化碳、硫化氫流量比例為4∶1∶0.5～4∶0.5∶0.3，開(kāi)小流量的氮?dú)?，緩慢開(kāi)啟裝有二乙基鋅或二甲基鋅有機(jī)源9鋼瓶的手動(dòng)閥8、12，待反應(yīng)氣體進(jìn)入石英反應(yīng)腔35后，在兩極間加直流高壓，產(chǎn)生輝光，調(diào)節(jié)氣體的壓強(qiáng)、濃度、電極電壓，使二氧化碳、硫化氫和氫氣在等離子體的作用下充分反應(yīng)，產(chǎn)生氧源和硫源，二乙基鋅或二甲基鋅在p-CIGS襯底26上熱裂解，產(chǎn)生鋅源，沉積15分鐘，這樣在p-CIGS襯底26上得到高阻Zn(O，S)薄膜，然后關(guān)閉硫化氫氣體的流量計(jì)(43)，電磁閥(44)，調(diào)節(jié)二氧化碳和氫氣氣流比為1∶0.8～1∶1.5，繼續(xù)在Zn(O，S)薄膜沉積ZnO薄膜，沉積20分鐘，就得到n-ZnO/Zn(O，S)/p-CIGS/Mo/glass太陽(yáng)電池器件。
5.如權(quán)利要求1所述的直流輝光等離子體化學(xué)氣相沉積Zn(O，S)薄膜的制備工藝，其特征在于采用直流輝光等離子體化學(xué)氣相沉積在p-CIGS襯底上沉積高阻Zn(O，S)薄膜，然后繼續(xù)采用該反應(yīng)系統(tǒng)在高阻Zn(O，S)薄膜上沉積低阻ZnO薄膜，得到n-ZnO/Zn(O，S)/p-CIGS/Mo/glass太陽(yáng)電池器件。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種CIGS太陽(yáng)電池器件的制備工藝和一種直流輝光等離子體化學(xué)氣相沉積Zn(O，S)、ZnO薄膜的反應(yīng)系統(tǒng)，反應(yīng)系統(tǒng)包括真空反應(yīng)罩，上、下進(jìn)氣管，絕緣座，特征是在石英反應(yīng)腔上方依次安裝有冷卻室、下氣腔和上氣腔，上、下出氣管的上端分別伸在上、下氣腔內(nèi)，上出氣管的下端穿過(guò)等離子體區(qū)，下出氣管的出口在等離子體區(qū)的上方，兩個(gè)氣管呈均勻間隔排列，均垂直于p－CIGS襯底；p－CIGS襯底放在石墨臺(tái)上表面的鉭片上；在石英反應(yīng)腔兩側(cè)的陽(yáng)極和陰極呈豎直方向并排對(duì)立；反應(yīng)室抽真空后，加熱p－CIGS襯底，二氧化碳、硫化氫和氫氣混合氣進(jìn)入下進(jìn)氣管，在等離子體作用下充分反應(yīng)，二乙基鋅或二甲基鋅的氣進(jìn)入上進(jìn)氣管，在p－CIGS襯底上熱裂解，制備出高阻Zn(O，S)薄膜，然后關(guān)閉通硫化氫氣體，繼續(xù)在Zn(O，S)薄膜沉積低阻ZnO薄膜，得到n－ZnO/Zn(O，S)/p－CIGS/Mo/glass太陽(yáng)電池器件。
文檔編號(hào)C23C16/448GK1970833SQ20061012981
公開(kāi)日2007年5月30日 申請(qǐng)日期2006年12月4日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月4日
發(fā)明者王應(yīng)民, 孫云, 蔡莉, 李長(zhǎng)健, 孫國(guó)忠, 杜楠, 李 禾 申請(qǐng)人:南開(kāi)大學(xué)