照上述技術(shù)方案所制備CZTSSe薄膜太陽電池吸收層的表面掃描電子顯微鏡(SEM)圖片；
[0024]圖4是按照上述技術(shù)方案制備CZTSSe薄膜太陽電池吸收層過程中各蒸發(fā)源和襯底溫度隨時間變化曲線；
[0025]其中:1、蒸發(fā)腔室;2、襯底加熱裝置;3、鍍Mo襯底;4、樣品架;5、真空栗;6、Cu蒸發(fā)源；7、ZnS蒸發(fā)源；8、Sn蒸發(fā)源；9、Se蒸發(fā)源;10、蒸發(fā)源擋板;11、襯底；12、Mo背電極；13、CZTSSe吸收層；14、CdS緩沖層；15、本征1-ZnO層；16、透明導(dǎo)電膜;17、Ni /Al柵電極。
【具體實施方式】
[0026]為能進一步了解本發(fā)明的
【發(fā)明內(nèi)容】
、特點及功效，茲例舉以下實施例，并配合附圖詳細說明如下:
[0027]請參閱圖1至圖4，一種CZTSSe薄膜太陽電池吸收層的制備方法，
[0028]實施例1、采用鈉鈣玻璃作為襯底11，通過磁控濺射的方法在襯底11上沉積Ιμπι厚的Mo背電極12;在Mo背電極上制備CZTSSe吸收層13;所述CZTSSe吸收層13的制備過程為:
(I)將鍍Mo的襯底放置在蒸發(fā)腔室I的樣品架4內(nèi)，樣品架可旋轉(zhuǎn);襯底11的上方置有襯底加熱裝置2 ； Cu蒸發(fā)源6、ZnS蒸發(fā)源7、Sn蒸發(fā)源8、Se蒸發(fā)源9均勻分布在蒸發(fā)腔室下方，蒸發(fā)腔室I內(nèi)部配有熱偶用于監(jiān)測蒸發(fā)溫度，襯底與Cu蒸發(fā)源6、ZnS蒸發(fā)源7、Sn蒸發(fā)源8、Se蒸發(fā)源9之間均置有蒸發(fā)源擋板10; (2)通過真空栗5將蒸發(fā)腔室抽真空至3 X 10—4Pa,將鍍Mo襯底3加熱至500°C，同時將各蒸發(fā)源加熱，Cu、Sn、Se升溫至蒸發(fā)溫度，加熱Cu蒸發(fā)源6至1120°C?1180°C、加熱Sn蒸發(fā)源8至1100°C?1150°C、加熱Se蒸發(fā)源9至200°C?250°C，加熱ZnS蒸發(fā)源7至300°C預(yù)熱；(3)開啟樣品架旋轉(zhuǎn)功能以保證成膜的均勻性，待各蒸發(fā)源與鍍Mo襯底溫度穩(wěn)定后打開Cu、Sn、Se的蒸發(fā)源擋板10，在Mo背電極上共蒸發(fā)Cu、Sn、Se材料45min; (4)保持襯底3溫度500°C不變，關(guān)閉Cu蒸發(fā)源擋板，停止Cu蒸發(fā)源加熱，將ZnS蒸發(fā)源升溫至蒸發(fā)溫度700°C?780°C，共蒸發(fā)ZnS、Sn、Se材料30min，形成鋅黃錫礦結(jié)構(gòu)CZTSSe薄膜；(5)關(guān)閉ZnS、Sn蒸發(fā)源擋板，停止ZnS、Sn蒸發(fā)源加熱，鍍Mo襯底3在Se氣氛下以5°C/min的速率降溫，直至襯底溫度低于350°C后關(guān)閉Se的蒸發(fā)源擋板，停止Se蒸發(fā)源加熱，停止鍍Mo襯底旋轉(zhuǎn)，待鍍Mo襯底冷卻后取出，得到具有鋅黃錫礦結(jié)構(gòu)的CZTSSe薄膜吸收層13。全部蒸發(fā)過程各蒸發(fā)源和襯底溫度的變化如圖4所示，從圖3所示的表面SEM照片中可以看到薄膜表面結(jié)構(gòu)致密，沒有發(fā)現(xiàn)明顯的孔隙，具有較好的結(jié)晶質(zhì)量。
[0029]然后在CZTSSe吸收層上依次用公知技術(shù)，用化學(xué)水浴法沉積50nm厚的CdS緩沖層14、用磁控派射法沉積50nm厚的本征1-ZnO層15和500nm厚的Al-ZnO透明導(dǎo)電層16、蒸發(fā)Ni/Al電極柵17，得到CZTSSe薄膜太陽電池，電池結(jié)構(gòu)如圖2所示。
[0030]實施例2
[0031]采用厚度為40μπι的不銹鋼箔作為襯底，其它條件與實施例1相同，制備成不銹鋼襯底結(jié)構(gòu)CZTSSe薄膜太陽電池。
[0032]實施例3
[0033]采用厚度為40μπι的鈦箔作為襯底，其它條件與實施例1相同，制備成鈦襯底結(jié)構(gòu)CZTSSe薄膜太陽電池。
[0034]以上對本發(fā)明的實施例進行了詳細說明，但所述內(nèi)容僅為本發(fā)明的較佳實施例，不能被認為用于限定本發(fā)明的實施范圍。凡依本發(fā)明申請范圍所作的均等變化與改進等，均應(yīng)仍歸屬于本發(fā)明的專利涵蓋范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種CZTSSe薄膜太陽電池吸收層的制備方法，其特征在于:包括如下步驟: 步驟一、將鍍Mo襯底放置在共蒸發(fā)設(shè)備腔室的可旋轉(zhuǎn)樣品架內(nèi)；鍍Mo襯底的上方置有襯底加熱裝置;將Cu、ZnS、Sn、Se蒸發(fā)源均勾分布在蒸發(fā)腔室下方，蒸發(fā)源內(nèi)部安裝有用于監(jiān)測蒸發(fā)溫度的熱電偶，襯底與Cu、ZnS、Sn、Se蒸發(fā)源之間均置有蒸發(fā)源擋板； 步驟二、通過真空栗將蒸發(fā)腔室抽真空至3 X 10—4Pa,將襯底加熱至500°C，同時將各蒸發(fā)源加熱，其中:Cu加熱后的溫度范圍是1120°C?1180°C、Sn加熱后的溫度范圍是1100°C?1150°C、Se加熱后的溫度范圍是200°C?250°C，ZnS升溫至300°C進行預(yù)熱； 步驟三、開啟樣品架勻速旋轉(zhuǎn)功能，轉(zhuǎn)速設(shè)置為每分鐘40?60轉(zhuǎn)，待各蒸發(fā)源與鍍Mo襯底溫度穩(wěn)定后打開Cu、Sn、Se的蒸發(fā)源擋板，在Mo背電極上共蒸發(fā)Cu、Sn、Se材料45min; 步驟四、保持鍍Mo襯底溫度500°C，關(guān)閉Cu蒸發(fā)源擋板，停止Cu蒸發(fā)源加熱，將ZnS蒸發(fā)源升溫至蒸發(fā)溫度700°C?780°C，共蒸發(fā)ZnS、Sn、Se材料30min，形成鋅黃錫礦結(jié)構(gòu)CZTSSe薄膜； 步驟五、關(guān)閉ZnS、Sn蒸發(fā)源擋板，停止ZnS、Sn蒸發(fā)源加熱，鍍Mo襯底在Se氣氛下以5°C/min的速率降溫，直至鍍Mo襯底溫度低于350°C后關(guān)閉Se的蒸發(fā)源擋板，停止Se蒸發(fā)源加熱，停止襯底旋轉(zhuǎn)，待鍍Mo襯底冷卻后，CZTSSe薄膜太陽電池吸收層制備完成。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述CZTSSe薄膜太陽電池吸收層的制備方法，其特征在于:所述鍍Mo襯底的制備方法為:通過磁控濺射的方法在襯底上沉積Iym厚的Mo背電極。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述CZTSSe薄膜太陽電池吸收層的制備方法，其特征在于:所述襯底由鈉鈣玻璃、鈦箔或不銹鋼箔材料制成。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種CZTSSe薄膜太陽電池吸收層的制備方法，該制備方法分兩步進行，使用Cu、ZnS、Sn、Se作為蒸發(fā)原料；第一步共蒸發(fā)Cu、Sn、Se，首先形成Cu2SnSe3三元相，該結(jié)構(gòu)易于生成且不易分解，生成后能夠有效抑制含Sn化合物的形成和再蒸發(fā)，進而減少表面孔隙的生成；第二步共蒸發(fā)ZnS、Sn、Se原料，直至各元素成分比例達到制備CZTSSe太陽電池吸收層所需的近化學(xué)計量比要求，ZnS與Cu2SnSe3化合形成鋅黃錫礦結(jié)構(gòu)的CZTSSe相，由于沉積到襯底上的含Zn化合物呈液相狀態(tài)，易于填充到已形成的孔隙當(dāng)中，誘導(dǎo)各元素在空隙位置進行化合反應(yīng)從而有效地減少孔隙，改善薄膜表面結(jié)晶質(zhì)量。
【IPC分類】H01L21/02, H01L31/18, H01L31/032
【公開號】CN105470113
【申請?zhí)枴緾N201510810743
【發(fā)明人】楊亦桐, 王赫, 張超, 鄧朝文, 楊立, 徐睿, 趙彥民, 喬在祥
【申請人】中國電子科技集團公司第十八研究所
【公開日】2016年4月6日
【申請日】2015年11月20日