一種控制銅銦鎵硒高溫共沉積過程中背電極鉬和硒反應的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種銅銦鎵砸(簡稱CIGS)薄膜太陽能電池技術領域，特別涉及一種控制銅銦鎵砸高溫共沉積過程中背電極鉬和砸反應的方法。
【背景技術】
[0002]在現有的太陽能電池技術中，銅銦鎵砸(簡稱CIGS)薄膜太陽能電池具有光電轉化率高、弱光性能好、成本低，既可以在硬質襯底，如玻璃上成膜做成剛性組件，又可以在柔性襯底上，如不銹鋼、鋁和耐高溫高分子材料上做成柔性組件，最適合作為光伏建筑一體化(BIPV)使用等優點，受到了人們關注，是一種很有發展潛力的太陽能電池技術。
[0003]在CIGS吸收層制備溫度條件下(通常為450-590°C)，金屬鉬不易同銅或銦合金化，不易在CIGS吸收層中擴散，具備較高的穩定性，并且同CIGS吸收層之間具有較低的接觸阻抗，使其成為CIGS薄膜太陽能電池優選背電極材料。
[0004]CIGS薄膜太陽能電池的理論最高效率為33%，而現在實驗室可以做到的最高效率才達到21.7%，還有很大的提高空間。CIGS薄膜太陽能電池制備方法很多，目前主流工藝有二種:一種是先在背電極/襯底基片上采用磁控濺射的方法沉積銅銦鎵CIG金屬預制層，然后采用預沉積砸或在砸化氫環境中快速升溫熱處理的方法進行砸化，形成CIGS吸收層；另一種是在高溫背電極/襯底基片上采用磁控濺射或共蒸的方法同時沉積銅、銦、鎵、砸四種元素，以生成CIGS吸收層薄膜。這二種主流工藝都有一個砸化過程以生成CIGS吸收層，前者發生在后續快速升溫熱處理過程中，后者發生在CIGS四種元素共沉積過程中。另夕卜，在該二種制備方法中，為了確保具有最佳光電轉化率的CIGS吸收層的生成，其中砸的沉積量必須超過根據CIGS摩爾比所需要的砸。在CIGS吸收層制備過程中，背電極Mo層會與過量的砸反應生成背接觸層-砸化鉬(M0Se2)，M0Sed^厚度會影響器件性能，太薄或者太厚都不好，所以在CIGS太陽能電池制備過程中，如何控制MoSe2的厚度是制備高效CIGS薄膜太陽電池關鍵技術之一。
【發明內容】
[0005]本發明目的是提供一種控制銅銦鎵砸高溫共沉積過程中背電極鉬和砸反應的方法，以有效控制砸化物背接觸層的厚度，保證器件性能。
[0006]為達到上述目的，本發明采用的技術方案是:一種控制銅銦鎵砸高溫共沉積過程中背電極鉬和砸反應的方法，在以銅銦鎵砸高溫共沉積方法來制備銅銦鎵砸光吸收層的過程中，先在背電極鉬薄膜表面磁控濺射沉積一阻擋層，然后在所述阻擋層表面磁控濺射沉積一砸化反應層，最后在該砸化反應層表面銅銦鎵砸高溫共沉積生成銅銦鎵砸光吸收層；在該最后銅銦鎵砸高溫共沉積生成銅銦鎵砸光吸收層的同時，所述阻擋層阻擋砸進入所述背電極鉬薄膜層，所述砸化反應層同砸發生化學反應生成砸化物背接觸層；
所述阻擋層的成分為過渡金屬氮化物或過渡金屬氮氧化物，所述砸化反應層的成分為過渡金屬。
[0007]上述方案中，所述背電極鉬薄膜層通過磁控濺射制備，背電極鉬薄膜層的厚度為200_500nmo
[0008]上述方案中，所述阻擋層通過反應磁控濺射制備，阻擋層的厚度為10-50nm。
[0009]上述方案中，所述砸化反應層的厚度為20-100nm。
[0010]上述方案中，所述銅銦鎵砸高溫共沉積方法是指將鍍有背電極鉬薄膜的襯底加熱后(加熱至的較佳溫度范圍為450-620°C)，以銅、銦、鎵、砸四種元素以單質或合金的方式同時蒸發或同時磁控濺射生成銅銦鎵砸光吸收層的方法。
[0011]上述方案中，所述“過渡金屬”的英文為transit1n elements，是指元素周期表中從III B族到V III族的化學元素。
[0012]本發明設計原理以及優點是:本發明是在以銅銦鎵砸高溫共沉積方法來制備銅銦鎵砸光吸收層的過程中，先在背電極鉬薄膜表面磁控濺射沉積一阻擋層，然后在所述阻擋層表面磁控濺射沉積一砸化反應層，最后在該砸化反應層表面銅銦鎵砸高溫共沉積生成銅銦鎵砸光吸收層，即先增加阻擋層和砸化反應層，從而在銅銦鎵砸高溫共沉積生成銅銦鎵砸光吸收層的同時，所述阻擋層阻止砸元素向阻擋層下面的背電極鉬薄膜層擴散，確保背電極鉬薄膜層的導電性不受砸化影響，同時這層阻擋層還可以鈍化背電極鉬薄膜層與銅銦鎵砸光吸收層的界面，抑制載流子在此界面的復合；而所述砸化反應層的厚度遠小于作為背電極鉬薄膜層，在銅銦鎵砸高溫共沉積生成銅銦鎵砸光吸收層的同時該砸化反應層同砸元素反應生成砸化物背接觸層，該砸化物背接觸層有利于降低銅銦鎵砸吸收層和背電極鉬薄膜層之間的接觸阻抗，提高銅銦鎵砸太陽能電池的光電轉化率，且該砸化物背接觸層的厚度取決于砸化反應層的厚度，即實現了砸化物背接觸層厚度的可控性，以便達到最優的CIGS薄膜太陽能電池性能。
【附圖說明】
[0013]圖1為本發明實施例在銅銅嫁砸尚溫共丨幾積如的廣品結構不意圖；
圖2為本發明實施例在銅銦鎵砸高溫共沉積后的產品結構示意圖。
[0014]以上附圖中:1、襯底；2、背電極鉬薄膜層；3、阻擋層；4、砸化反應層；5、襯底；6、背電極鉬薄膜層；7、阻擋層；8、砸化物背接觸層；9、銅銦鎵砸光吸收層。
【具體實施方式】
[0015]下面結合附圖及實施例對本發明作進一步描述:
實施例一:參見圖1、圖2所示:
一種控制銅銦鎵砸高溫共沉積過程中背電極鉬和砸反應的方法，在以銅銦鎵砸高溫共沉積方法來制備銅銦鎵砸光吸收層的過程中，先在背電極鉬薄膜表面磁控濺射沉積一阻擋層，然后在所述阻擋層表面磁控濺射沉積一砸化反應層，最后在該砸化反應層表面銅銦鎵砸高溫共沉積生成銅銦鎵砸光吸收層；在該最后銅銦鎵砸高溫共沉積生成銅銦鎵砸光吸收層的同時，所述阻擋層阻擋砸進入所述背電極鉬薄膜層，所述砸化反應層同砸發生化學反應生成砸化物背接觸層；
所述阻擋層的成分為過渡金屬氮化物或過渡金屬氮氧化物，包括，但不限于氮化鉬、氮化鈦、氮化鎢、氮化鎳，氮氧化鉬、氮氧化鈦、氮氧化鎢，氮氧化鎳。
[0016]所述砸化反應層的成分為過渡金屬，包括，但不限于鉬、鈦、鎢、鎳。
[0017]上述“過渡金屬”的英文為transit1n elements，是指元素周期表中從III B族到VIII族的