本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種用于形成CIGS光吸收層的方法，其可以在襯底的Na濃度低，由此CIGS光吸收層的耗盡層厚的情況下，提高太陽能電池的效率。本發(fā)明專利技術(shù)的方法通過三步真空共蒸發(fā)法形成用于太陽能電池的CIGS光吸收層，并包括：同時(shí)真空蒸發(fā)In、Ga和Se的第一步驟；同時(shí)真空蒸發(fā)Cu和Se的第二步驟；和真空蒸發(fā)In、Ga和Se的第三步驟。在第一步驟中蒸發(fā)并供應(yīng)的Ga的量大于在第三步驟中蒸發(fā)并供應(yīng)的Ga的量。根據(jù)本發(fā)明專利技術(shù)的另一方面的CIGS太陽能電池包括：襯底；在襯底上形成的電極層；和在電極層上形成的CIGS光吸收層。在電極層和CIGS光吸收層的界面處的Ga/(In+Ga)的比率為0.45或更高。本發(fā)明專利技術(shù)的方法配置為使得在通過三步真空共蒸發(fā)法形成CIGS光吸收層的方法中，提高第一步驟中Ga的蒸發(fā)量，使得能夠在Na濃度低的襯底上形成CIGS光吸收層，從而提高深度深的耗盡層的CIGS太陽能電池的效率。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
【國(guó)外來華專利技術(shù)】形成用于太陽能電池的CIGS光吸收層的方法及CIGS太陽能電池
本專利技術(shù)涉及一種形成用于太陽能電池的CIGS光吸收層的方法及CIGS太陽能電池，尤其涉及一種形成CIGS光吸收層的方法，其可以在襯底的堿濃度低，由此CIGS光吸收層的耗盡層厚的情況下，提高太陽能電池的效率。
技術(shù)介紹
近來由于嚴(yán)重的環(huán)境污染問題和化石能源的枯竭，下一代清潔能源開發(fā)的重要性越來越受到人們的關(guān)注。其中，預(yù)期用于直接將太陽能轉(zhuǎn)換為電能的太陽能電池成為能夠解決未來能源問題的能量來源，這是因?yàn)槠洚a(chǎn)生較少的污染，采用無限的太陽能，并且具有半永久性的壽命。太陽能電池根據(jù)用于光吸收層的材料分為很多種類，而當(dāng)前最廣為使用的是利用硅的硅太陽能電池。但是，近來因硅供應(yīng)量的短缺，硅的價(jià)格急劇攀升，因此，薄膜型太陽能電池受到人們的青睞。薄膜型太陽能電池的厚度較小，使得能夠消耗較少量的材料，并且重量輕，因此，用途非常廣泛。對(duì)作為這類薄膜型太陽能電池的材料的非晶硅和CdTe、CIS(CuInSe2)或 CIGS (CuIrvxGaxSe2)正在進(jìn)行深入研究。CIGS薄膜具有IXlO5Cnr1的高吸收系數(shù)，且根據(jù)添加劑的類型可以在I至2.7eV的寬的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)其帶隙。另外，因?yàn)檫@種薄膜是非常熱穩(wěn)定的，所以即使長(zhǎng)時(shí)間暴露于太陽光其也表現(xiàn)出幾乎一致的效率，并具有高的耐濕性。該CIGS薄膜可以通過各種方法形成，特別地，利用基于PVD的共蒸發(fā)法形成的CIGS薄膜的太陽能電池具有最高的效率。共蒸發(fā)法的實(shí)例可以包括一步共蒸發(fā)法、兩步共蒸發(fā)法和三步共蒸發(fā)法。其中，采用三步共蒸發(fā)法得到最高的效率。圖4圖示了一種采用三步共蒸發(fā)法形成CIGS光吸收層的方法。具體地，在第一步驟中，在約450°C的襯底溫度下蒸發(fā)In、Ga和Se以沉積(In, Ga) 2Se3。在第二步驟中，在將襯底溫度升高至約700°C的同時(shí)，供應(yīng)Cu和Se，以形成富Cu的狀態(tài)。最后，在第三步驟中，在維持襯底溫度的同時(shí)，蒸發(fā)In、Ga和Se，從而形成缺Cu的CIGS薄膜。由此形成的CIGS薄膜由于在第二步驟中通過Cu充足的狀態(tài)在表面處形成Cu2_xSe生長(zhǎng)為α相。因此，在第一步驟中形成的β-CIGS和Y-CIGS在第二步驟中相變?yōu)閍-CIGS的同時(shí)，形成粗晶粒。另外，CIGS薄膜具有根據(jù)Ga/(In+Ga)比率變化的帶隙能量，而三步共蒸發(fā)法可以通過在第二步驟中降低Ga/(In+Ga)比率憑借雙重分級(jí)結(jié)構(gòu)來提高CIGS薄膜太陽能電池的效率，在所述雙層分級(jí)結(jié)構(gòu)中，背部電極側(cè)和正面的帶隙能量高，而中心的帶隙能量低。圖5示意性圖示了在CIGS薄膜中形成雙重帶隙傾斜度的情況。(“High efficiencygraded bandgap thin-film polycrystalline Cu(In, Ga)Se2_based solar cells，，，SolarEnergy Materials and Solar Cells41/42 (1996) 231-246)如上所述，當(dāng)CIGS薄膜的正面的帶隙高于中心部的帶隙時(shí)，開路電壓可以增加，并且重組可以減少，。當(dāng)CIGS薄膜的背側(cè)的帶隙高于中心部的帶隙時(shí)，電子遷移率可以增加。同時(shí)，CIGS太陽能電池一般在鈉鈣玻璃襯底上制作而成。這是因?yàn)橥ㄟ^包含于鈉鈣玻璃襯底中的Na的各種作用提高CIGS太陽能電池的效率。但是，鈉鈣玻璃襯底的熔點(diǎn)較低，因此，在CIGS太陽能電池的制造方面受限。而且，不能使用金屬或聚合物材料的柔性襯底成為CIGS太陽能電池的缺點(diǎn)。為了解決這類問題，正在研究強(qiáng)制注入Na等的各種方法，但亟需不添加Na即可提高太陽能電池效率的技術(shù)。因此，通過改善形成CIGS薄膜的方法而不使用鈉鈣玻璃襯底和Na來提高太陽能電池效率的技術(shù)受到關(guān)注。[現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)]“Highefficiency graded bandgap thin-film polycrystallineCu (In, Ga) Se2-based solar cells，，，Solar Energy Materials and SolarCells41/42 (1996)231-246
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
技術(shù)問題因此，考慮到現(xiàn)有技術(shù)中遇到的問題來完成本專利技術(shù)，本專利技術(shù)的一個(gè)目的在于提供一種形成CIGS光吸收層的方法，其中其耗盡層的深度可以通過使用堿濃度低的襯底來增力口，從而提高包含這種CIGS光吸收層的CIGS太陽能電池的效率。解決方案為達(dá)到上述目的，本專利技術(shù)的一個(gè)方面提供一種利用三步共蒸發(fā)法形成用于太陽能電池的CIGS光吸收層的方法，其包括:共蒸發(fā)In、Ga和Se以使其沉積的第一步驟；共蒸發(fā)Cu和Se以使其沉積的第二步驟；和共蒸發(fā)In、Ga和Se以使其沉積的第三步驟；其中，在上述第一步驟中通過蒸發(fā)供應(yīng)的Ga的量大于在上述第三步驟中通過蒸發(fā)供應(yīng)的Ga的量。通常，已經(jīng)進(jìn)行了在采用三步共蒸發(fā)法時(shí)通過調(diào)整Ga供應(yīng)比例來提高使用鈉鈣玻璃襯底制造的CIGS太陽能電池的效率的許多嘗試。但是，因?yàn)榈谝徊襟E中Ga供應(yīng)量的改變沒有很大的效果，所以在第一步驟和第三步驟一般以相同的量供應(yīng)Ga。本專利技術(shù)的專利技術(shù)人開發(fā)出一種通過在共蒸發(fā)法的第一步驟中增加Ga的比例來提高太陽能電池的效率的方法。此時(shí)，優(yōu)選地，在CIGS光吸收層中形成的耗盡層區(qū)域的深度為400nm或更大。在本專利技術(shù)中，在形成其耗盡層的深度比在典型的鈉鈣玻璃襯底上形成的CIGS光吸收層大的CIGS光吸收層時(shí)，可以進(jìn)一步提高電池效率。上述耗盡層深度更大的CIGS光吸收層是在使用Na的濃度低的襯底時(shí)形成的，而這種襯底可以是玻璃內(nèi)的堿濃度為8重量％或更低的鈉鈣玻璃襯底，或與鈉鈣玻璃襯底不同的材料制成的襯底。[0021 ] 第一步驟和第三步驟中的In的蒸發(fā)量為，在第一步驟中的Ga的蒸發(fā)量為1.6A/S或更多，并且在第三步驟中的Ga的蒸發(fā)量為1.5A/Sο另外，優(yōu)選地，在300至450°C襯底溫度下進(jìn)行第一步驟，而在480°C至550°C的襯底溫度下進(jìn)行第二步驟和第三步驟。本專利技術(shù)的另一方面提供一種CIGS太陽能電池，其包括采用上述方法中的任一種方法形成的CIGS光吸收層。本專利技術(shù)的又一方面提供一種CIGS太陽能電池，其包括:襯底；在上述襯底上形成的電極層；和在上述電極層上形成的CIGS光吸收層；其中，在上述電極層和上述CIGS光吸收層的界面處的Ga/(In+Ga)的比率為0.45或更高。本專利技術(shù)的專利技術(shù)人開發(fā)出一種利用具有通過在共蒸發(fā)法的第一步驟中增加Ga的比率而提高的背部電極界面處Ga/(In+Ga)比率的光吸收層，提高了效率的CIGS太陽能電池。此時(shí)，優(yōu)選地，在CIGS光吸收層中形成的耗盡層的深度為400nm或更大。為此，可以使用玻璃內(nèi)的堿濃度為8重量％或更低的鈉鈣玻璃襯底，或與鈉鈣玻璃襯底不同的材料制成的襯底。有益效果根據(jù)本專利技術(shù)，在采用三步共真空蒸發(fā)法形成CIGS光吸收層的過程中，提高第一步驟中的Ga的蒸發(fā)量，從而提高在Na濃度低的襯底上形成的耗盡層深度大的CIGS太陽能電池的效率。另外，根據(jù)本專利技術(shù)，可以利用Na濃度低的鈉鈣玻璃襯底或與鈉鈣玻璃襯底不同的材料制成的襯底制造CIGS太陽能電池，從而使得能夠利用熱穩(wěn)定性好的襯底和具有各種性能的襯底制造CIGS太陽能電池。【附圖說明】圖1本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種利用三步共蒸發(fā)法形成用于太陽能電池的CIGS光吸收層的方法，所述方法包括如下步驟：共蒸發(fā)In、Ga和Se以使其沉積的第一步驟；共蒸發(fā)Cu和Se以使其沉積的第二步驟；和共蒸發(fā)In、Ga和Se以使其沉積的第三步驟；其中，在所述第一步驟中通過蒸發(fā)供應(yīng)的Ga的量大于在所述第三步驟中通過蒸發(fā)供應(yīng)的Ga的量。
【技術(shù)特征摘要】
【國(guó)外來華專利技術(shù)】2012.07.13 KR 10-2012-00765621.一種利用三步共蒸發(fā)法形成用于太陽能電池的CIGS光吸收層的方法，所述方法包括如下步驟: 共蒸發(fā)IruGa和Se以使其沉積的第一步驟； 共蒸發(fā)Cu和Se以使其沉積的第二步驟；和 共蒸發(fā)IruGa和Se以使其沉積的第三步驟； 其中，在所述第一步驟中通過蒸發(fā)供應(yīng)的Ga的量大于在所述第三步驟中通過蒸發(fā)供應(yīng)的Ga的量。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的形成用于太陽能電池的CIGS光吸收層的方法，其特征在于:在所述CIGS光吸收層中形成的耗盡層區(qū)域的深度為400nm或更大。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的形成用于太陽能電池的CIGS光吸收層的方法，其特征在于:在其上形成所述GIGS光吸收層的襯底包含與鈉鈣玻璃襯底不同的材料。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的形成用于太陽能電池的CIGS光吸收層的方法，其特征在于:在其上形成所述GIGS光吸收層的襯底為堿濃度為8重量％或更低的鈉鈣玻璃襯底。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的形成用于太陽能電池的C...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：尹載浩，郭智惠，安世鎮(zhèn)，尹慶勛，申基植，安承奎，趙阿拉，樸相炫，樸海森，崔森武，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：韓國(guó)ENERGY技術(shù)硏究院，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：韓國(guó);KR
還沒有人留言評(píng)論。發(fā)表了對(duì)其他瀏覽者有用的留言會(huì)獲得科技券。