科创中国
铜铟镓硒薄膜的制备方法
成果类型：: 发明专利
发布时间: 2023-02-09 08:53:38
科技成果产业化落地方案
方案提交机构：天津市滨海新区| 郝建平 | 2023-02-16 10:59:57
本发明涉及一种铜铟镓硒薄膜的制备方法。该铜铟镓硒薄膜的制备方法包括步骤一为：在硒气氛中，共蒸镓和铟，使硒、镓和铟沉积于衬底上；步骤二为：提高衬底温度，在硒气氛中，蒸发铜，使硒和铜沉积于衬底上；步骤三为：保持衬底温度，在硒气氛中，共蒸镓和铟，形成铜铟镓硒薄膜。步骤一与步骤三的共蒸时间的比值为5:1～7:1。通过提高热镓和铟的蒸发温度加速薄膜沉积，设置步骤一和步骤三的蒸发量之间的配比关系，使铟更多地进入薄膜内部并增加薄膜表面的镓含量，显著地改善各元素的梯度分布，减少铜铟镓硒薄膜表面缺陷，提高铜铟镓硒薄膜的质量并降低能源消耗。
一种铜铟镓硒薄膜的制备方法，包括如下步骤：步骤一：在硒气氛中，共蒸镓和铟，使硒、镓和铟沉积于衬底上；步骤二：提高衬底温度，在硒气氛中，蒸发铜，使硒和铜沉积于衬底上；步骤三：保持衬底温度，在硒气氛中，共蒸镓和铟，形成铜铟镓硒薄膜，其特征在于，所述步骤一的共蒸时间与所述步骤三的共蒸时间的比值为5:1～7:1；设所述步骤一的共蒸时间为T1，所述步骤二的蒸发时间为T2，所述步骤三的共蒸时间为T3，所述步骤二中的相变时间为Tcu，所述T1、T2、T3和Tcu满足如下关系：T2＝Tcu+(0.9×T3/T1-0.1)×Tcu。
在科学家的实验室中，共蒸发工艺是目前制备铜铟镓砸(CIGS)薄膜太阳能电池应用最广泛和最高效的方法，20.4%的光电转化率的世界纪录就是由瑞士联邦材料测试与开发研宄所用共蒸发法实现的。共蒸发法的基本原理是将铜(Cu)、铟(In)、镓(Ga)、砸(Se)四种蒸发源靶材置于真空腔室内，当靶材被加热至表面有靶材分子脱离蒸发源时，在衬底上就会有沉积产生，衬底上的靶材分子相互反应，最终形成CIGS晶体薄膜。
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上述铜铟镓砸薄膜的制备方法通过提高热蒸发源炉的蒸发温度，加速薄膜沉积过程，从而减少蒸发时间，降低了能源消耗。并合理设置步骤一和步骤三的蒸发量之间的配比关系，同时给予元素充分扩散的时间，使得铟更多地进入薄膜内部，同时增加薄膜表面的镓含量，显著地改善了铜铟镓砸薄膜中各元素的梯度分布，减少了铜铟镓砸薄膜表面的缺陷，提高了铜铟镓砸薄膜的质量。
技术合作
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
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