銅銦鎵硒薄膜光伏電池裝置及其製備方法

2023-07-10 10:05:51

專利名稱：銅銦鎵硒薄膜光伏電池裝置及其製備方法
銅銦鎵硒薄膜光伏電池裝置及其製備方法
技術領域：
本發明涉及太陽能電池領域，尤其涉及一種銅銦鎵硒薄膜光伏電池裝置及其製備方法。背景技術：
銅銦鎵硒(CIGQ薄膜光伏電池具有低成本、高效率、穩定性好等優點，是公認的最具有發展和市場潛力的第二代太陽能電池。人們對其研究興起於上個世紀八十年代初， 經過三十多年的發展，CIGS薄膜光伏電池的理論研究以及製備工藝取得了可喜的成果，目前其最高實驗室光電轉化效率達到20. 3% (ZSW)，是目前轉化效率最高的薄膜光伏電池。
傳統的CIGS薄膜光伏電池普遍採用Ni/Al格柵作為柵電極，其形狀結構見附圖1， 圖1中每一個單元尺寸為IOmmX 5mm。其中粗橫線為主線，線長3mm，線寬200um ；細豎線為支線，線長8mm，線寬IOOum ；小方塊為接線柱，其尺寸為0. 3mmX0. 3mm。通過簡單的計算可以得知，在50mm2的單元內，金屬格柵佔據的面積為3. 8mm2,佔薄膜光伏電池表面總面積的 7. 6%。而且6 μ m的Ni/Al格柵完全不透光，因此造成電池透光面積損失7. 6%，即效率損失7. 6%，對於銅銦鎵硒太陽能電池的成本降低和推廣很不利。
發明內容
基於此，有必要提供一種有效受光面積較大的銅銦鎵硒薄膜光伏電池裝置及其製備方法。
一種銅銦鎵硒薄膜光伏電池裝置，包括依次層疊設置的襯底、背電極層、銅銦鎵硒光吸收層、緩衝層、阻擋層、導電窗口層及設於所述導電窗口層上的柵電極，其中，所述柵電極為P型或η型的石墨烯薄膜。
在優選的實施方式中，所述ρ型或η型的石墨烯薄膜包括1 9層層疊設置的ρ 型或η型的單層石墨烯。
在優選的實施方式中，所述ρ型或η型的石墨烯薄膜包括4層層疊設置的ρ型或 η型的單層石墨烯。
在優選的實施方式中，所述襯底的材料為玻璃、不鏽鋼或柔性聚合物；所述背電極層的材料為鉬或石墨烯薄膜；所述緩衝層的材料為硫化鎘；所述阻擋層的材料為i-aio，所述導電窗口層的材料為摻鋁氧化鋅。
一種銅銦鎵硒薄膜光伏電池裝置的製備方法，包括如下步驟在襯底上製備依次層疊設置的背電極層、銅銦鎵硒光吸收層、緩衝層、阻擋層及導電窗口層；在所述導電窗口層表面貼附P型或η型的石墨烯薄膜；光刻所述ρ型或η型的石墨烯薄膜形成柵電極，得到所述銅銦鎵硒薄膜光伏電池。
在優選的實施方式中，在襯底上製備依次層疊設置的背電極層、銅銦鎵硒光吸收層、緩衝層、阻擋層及導電窗口層依次包括如下步驟使用磁控濺射鉬金屬靶材沉積背電極層或使用化學氣相沉積石墨烯薄膜作為背電極層；使用磁控濺射硒化工藝或者四源共蒸發工藝製備銅銦鎵硒光吸收層；使用化學水浴法沉積硫化鎘製備緩衝層；使用射頻磁控濺射氧化鋅陶瓷靶材沉積i-ZnO製備阻擋層；以及使用射頻磁控濺射摻鋁氧化鋅陶瓷靶材沉積摻鋁氧化鋅製備導電窗口層。
在優選的實施方式中，所述ρ型或η型的石墨烯薄膜為ρ型或η型的單層石墨烯， 所述在導電窗口層表面貼附P型或η型的石墨烯薄膜包括如下步驟用化學氣相沉積法在金屬基底上製備單層石墨烯；在所述單層石墨烯表面塗覆樹脂載體；腐蝕去除所述金屬基底，洗淨後得到塗覆有樹脂載體的單層石墨烯；對塗覆有樹脂載體的單層石墨烯進行P型或η型處理；以及將處理後的塗覆有樹脂載體的單層石墨烯的未塗覆樹脂載體的一面貼附在所述導電窗口層表面。
在優選的實施方式中，所述ρ型或η型的石墨烯薄膜為多層層疊設置的P型或η 型的單層石墨烯，所述在導電窗口層表面貼附P型或η型的石墨烯薄膜包括如下步驟用化學氣相沉積法在金屬基底上製備單層石墨烯；在所述單層石墨烯表面塗覆樹脂載體；腐蝕去除所述金屬基底，洗淨後得到塗覆有樹脂載體的單層石墨烯；對塗覆有樹脂載體的單層石墨烯進行P型或η型處理；將處理後的塗覆有樹脂載體的單層石墨烯的未塗覆樹脂載體的一面貼附在所述導電窗口層表面；溶解去除樹脂載體；以及重複上述製備塗覆有樹脂載體的單層石墨烯及對其進行P型或η型處理的步驟，依次在已貼附完畢的單層石墨烯上繼續貼附單層石墨烯並溶解去除樹脂載體，但保留最上層的單層石墨烯表面的樹脂載體作為光刻膠。
在優選的實施方式中，所述用化學氣相沉積法在金屬基底上製備單層石墨烯包括如下步驟室溫下，將清洗後的金屬基底放入化學氣相沉積爐中，抽真空後通入氫氣，並調節氫氣流量至爐中氣壓為250 350毫託；升溫至900 1000°C，將所述金屬基底在氫氣氛圍下退火20 30min ；向爐中通入甲烷，調節甲烷流量為lOsccm，並控制氫氣流量為 5sccm,保持加熱溫度不變，反應25 35min後降溫至室溫，取出金屬基底，所述金屬基底表面即沉積有單層石墨烯。
在優選的實施方式中，對塗覆有樹脂載體的單層石墨烯進行ρ型處理的步驟包括將塗覆有樹脂載體的單層石墨烯置於質量百分濃度為50% 65%的硝酸溶液中進行ρ 型摻雜5 IOmin ；
對塗覆有樹脂載體的單層石墨烯進行η型處理的步驟包括將塗覆有樹脂載體的單層石墨烯置於體積濃度為20% 99%的乙醇水溶液中浸泡或者其蒸汽中浸沒處理10 15min，或者將塗覆有樹脂載體的單層石墨烯置於體積濃度為5% 35%的氨水中浸泡或者其蒸汽中浸沒處理10 15min，最後通入氮氣吹乾。
在優選的實施方式中，光刻所述ρ型或η型的石墨烯薄膜形成柵電極的步驟包括 將光刻膠掩膜板置於P型或Π型的石墨烯薄膜表面的樹脂載體上；使用紫外線對覆蓋有光刻膠掩膜板的樹脂載體進行曝光處理，並通過顯影定影除去曝光區域的樹脂載體；對經過曝光處理的含樹脂載體的石墨烯薄膜進行等離子體刻蝕去除無樹脂載體保護區域的石墨烯薄膜；溶解去除剩餘的樹脂載體，得到所述柵電極。
近乎透明的石墨烯薄膜作為CIGS薄膜光伏電池裝置的柵電極，最顯著的優勢是透光，單層石墨烯只吸收2. 3%的光，相較之傳統使用的Ni/Al柵極完全不透光，該光伏電池裝置的有效受光面積增加，短路電流升高，電池效率也升高。石墨烯薄膜具有極低的電阻率(10_6Ω · cm)，其作為柵電極，避免了金屬原料的使用，並且製備石墨烯薄膜所用的碳原料自然界中來源廣泛，因此用石墨烯作為柵電極可以大大降低電池柵電極的製備成本，最終降低電池的總成本。
具有新型透明柵電極的CIGS薄膜光伏電池裝置的製備工藝建立在傳統電池的製備工藝基礎上，不需要蒸鍍工藝製備柵電極，而只需直接轉移石墨烯薄膜覆蓋在電池結構中，並使用工藝成熟的光刻法和簡易的等離子體刻蝕法即可得到，工藝耗時少，經濟有效。

圖1為傳統的Ni/Al格柵電極結構示意圖2為一實施方式的銅銦鎵硒薄膜光伏電池裝置的結構示意圖3為圖2實施方式的CIGS光吸收層的三層分布模式圖4為一實施方式的銅銦鎵硒薄膜光伏電池裝置的製備流程示意圖5為石墨烯薄膜與AZO導電窗口層組成的複合薄膜的IV測量結果圖。
具體實施方式
下面主要結合附圖及具體實施例對銅銦鎵硒薄膜光伏電池裝置及其製備方法作進一步詳細的說明。
如圖2所示，一實施方式的銅銦鎵硒薄膜光伏電池裝置100，包括依次層疊設置的襯底110、背電極層120、銅銦鎵硒光吸收層130、緩衝層140、阻擋層150、導電窗口層160及設於導電窗口層160上的柵電極170和減反膜層180。其中，柵電極170穿過減反膜層180。
襯底110可以為玻璃、不鏽鋼或者聚合物柔性襯底等。背電極層120的材料優選鉬或者石墨烯薄膜，其中石墨烯薄膜可以為單層石墨烯或者多層疊設的單層石墨烯，如可以是4層依次層疊設置的單層石墨烯、5層依次層疊設置的單層石墨烯等。緩衝層140的材料優選硫化鎘(CdS)。阻擋層150優選i-SiO(本徵氧化鋅)高阻層。導電窗口層160的材料優選摻鋁氧化鋅(AZO)。減反膜層材料180優選氟化鎂。可以理解，減反膜層180也可省略。
對於石墨烯薄膜構成的背電極層120，由於石墨烯薄膜較薄，可以透光，從而銅銦鎵硒薄膜光伏電池裝置100兩面均透光，經過背電極層120透過的光使CIGS光吸收層130 產生電子空穴對，為使產生的電子空穴對能夠有效的到達電池裝置的PN結區並在耗盡區域進行分離，達到真正利用光的目的，CIGS光吸收層130的厚度要小於傳統的光吸收層厚度，一般需要控制在0. 5 μ m 1 μ m之間，因此對光的收集效率提出了更高的要求。傳統的 CIGS薄膜型太陽能電池中通常採用V型雙梯度能帶結構，利用向兩側梯度變化的電勢差降低表面複合引起的載流子損耗，提高載流子的收集效率，提高電池的短路電流。但由於V型帶隙在最小帶隙處只存在一個點區域，導致電池在長波段的光子吸收不夠充分。因此，如果能夠增大最低帶隙層的厚度，就能夠使得薄膜型太陽能電池裝置100對於截止波長(長波段)附近的光的吸收更加充分，從而進一步提高對光的利用率，提高電池裝置的光電轉換效率。
如圖3所示，本實施方式的CIGS光吸收層130帶隙被設計為三層分布模式，包括靠近背電極層120的第一光吸收層(圖上區域3表示)、位於中間的第二光吸收層(圖上區域2表示)及靠近緩衝層140的第三光吸收層(圖上區域1表示)。區域1 (即第三光吸收層)為靠近緩衝層140處PN結耗盡區域內的帶隙寬度的梯度分布設計，PN結耗盡區域的長度一般為50 500nm，考慮到在提高開路電壓的同時又要避免電子越過勢壘過高或者電子越過勢壘區域時間過長導致在耗盡層複合機率增大，區域1的厚度要嚴格控制，帶隙寬度從第二光吸收層至靠近緩衝層140線性遞增，帶隙寬度的梯度差h為IOmeV 160meV，帶隙厚度d(即第三光吸收層的厚度)為20 200nm，需要小於耗盡層長度，梯度最低處的帶隙寬度可以為1.04eV 1.25eV。區域2 (即第二光吸收層)為最低帶隙處截止波段(長波段)範圍內的帶隙水平分布設計，此區域主要是為了增加電池對長波段的吸收，提高對光的全波段的利用率，此水平帶隙厚度m(即第二光吸收層的厚度)為IOOnm 500nm，帶隙寬度δ 可以為1.04eV 1.25eV。區域3 (即第一光吸收層)為靠近背電極層120的帶隙寬度的梯度分布設計，由於從背電極層120 —側入射的光也能夠使光吸收層130內產生電子空穴對，但是如果這些光生載流子(即電子空穴對)沒有足夠的遷移率運動到耗盡區域進行電荷分離的話，對於短路電流是沒有貢獻的，因此區域3的帶隙寬度的梯度要遠大於區域1的帶隙寬度的梯度，從而有利於載流子向耗盡區域輸運，減小其在石墨烯薄膜背接觸的複合機率，提高開路電壓和短路電流。區域3的帶隙寬度從靠近背電極層120至第二光吸收層線性遞減，帶隙寬度的梯度差H為IOOmeV 400meV，帶隙厚度η (即第一光吸收層的厚度)為300 800nm。CIGS光吸收層130的帶隙寬度主要由的比例決定。製備過程中通常可以通過控制金屬源的溫度來控制各元素的蒸發速率，從而控制CIGS光吸收層130中各層的fe/Oia+In)摩爾比例以及膜層厚度。針對上述設計的三層，控制各層中 Se佔所在層的摩爾分數在50%左右，各層中Cu佔所在層的摩爾分數在20% 22%，餘下的各層中摩爾比如下第一光吸收層中的摩爾比為0. 20 0. 60， 第二光吸收層中fei/an+Ga)摩爾比為O 0. 45 (且大於0)，第三光吸收層中fei/an+Ga) 摩爾比為0. 02 0. 47。本實施方式的柵電極170優選ρ型或η型的石墨烯薄膜。該石墨烯薄膜可以由單層或多層依次層疊設置的單層石墨烯構成，進一步優選由1 9層單層石墨烯構成。近乎透明的石墨烯薄膜作為CIGS薄膜光伏電池的柵電極170，最顯著的優勢是透光，單層石墨烯只吸收2. 3%的光，相較之傳統使用的Ni/Al柵極完全不透光，該光伏電池的有效受光面積增加，短路電流升高，電池效率也升高。石墨烯薄膜具有極低的電阻率 (10_6Ω · cm)，其作為柵電極，避免了金屬原料的使用，並且製備石墨烯薄膜所用的碳原料自然界中來源廣泛，因此用石墨烯作為柵電極可以大大降低電池柵電極的製備成本，最終降低電池的總成本。 本實施方式還提供了一種銅銦鎵硒薄膜光伏電池裝置的製備方法，如圖4所示， 包括如下步驟步驟Sl 在襯底上製備依次層疊設置的背電極層、銅銦鎵硒光吸收層、緩衝層、阻擋層及導電窗口層。襯底可以為玻璃、不鏽鋼或者聚合物柔性襯底等。背電極層的材料優選鉬。緩衝層的材料優選硫化鎘(CdS)。阻擋層優選i-aiO(本徵氧化鋅)高阻層。導電窗口層的材料優選AZO。使用但不局限於磁控濺射鉬金屬靶材沉積鉬背電極層；使用但不局限於磁控濺射硒化或者四源共蒸發工藝製備CIGS光吸收層，沉積的吸收層厚度約為2 μ m ；使用但不局限於化學水浴法沉積CdS或者其他可替代CdS的材料作為緩衝層。使用但不局限於用射頻磁控濺射氧化鋅陶瓷靶材沉積i-ZnO高阻層。使用但不局限於射頻磁控濺射摻鋁氧化鋅陶瓷靶材沉積摻鋁氧化鋅製備導電窗口層。此外，背電極層還可以採用石墨烯薄膜製備，相應的製備過程如下步驟S11，用化學氣相沉積法(CVD)在金屬基底上製備單層石墨烯高溫條件下， 通過化學氣相沉積法，在碳源氣體、H2或H2與Ar的混合氣體氛圍中，以金屬基底為催化劑製備低方塊電阻、高透過率的單層石墨烯薄膜。例如可以通過但不限於下述步驟來實現將清洗後的Cu片放入CVD爐中，開機械泵，抽氣至本底真空(約十幾個mTorr)；調節流量計通入一定量H2，如20sCCm，並調節氣壓調節閥，維持腔體氣壓約300mTorr ；緊接升溫至900 1000°C，在此溫度下高溫氫氣退火約 20 30min ；此時打開CH4流量控制，使流量為lOsccm，調節吐流量為kccm，此時工作氣壓約為350mTorr，保持加熱溫度不變，整個過程持續約30min ；結束後降溫，取出Cu基底，該 Cu基底上即沉積有單層石墨烯。步驟S12 在單層石墨烯表面塗覆一層樹脂載體通過旋轉塗覆法在單層石墨烯表面塗覆一層樹脂載體，如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)等為石墨烯提供支撐載體。優選的，還包括在塗覆樹脂載體之後將金屬基底無膠的一面置於等離子清洗器中處理的步驟，以去除背面無用的石墨烯。步驟S13 腐蝕去除金屬基底，洗淨後得到塗覆樹脂載體的單層石墨烯將塗有樹脂載體的單層石墨烯連通金屬基底放在一定濃度的強氧化性金屬鹽溶液中，通過氧化還原腐蝕掉石墨烯上的金屬基底。如金屬基底為Cu基底時，可以選用!^eCl3溶液腐蝕去除Cu基底。最後用鹽酸和去離子水清洗塗有樹脂載體的石墨細胞膜若干次。步驟S14 將粘有樹脂載體的單層石墨烯貼附在所襯底表面將單層石墨烯為塗覆樹脂載體的一面貼附在襯底表面，再將得到的結構置於丙酮等有機溶劑中除膠，最後置於去離子水中清洗2 3次，以除去殘留的丙酮溶液。對於有石墨烯薄膜包括多層單層石墨的情形，只需重複上述步驟Sll S14即可， 以得到所需層數的石墨烯薄膜。對於三層結構設計的CIGS光吸收層，製備過程如下控制襯底的溫度在600 6200C，Cu源的溫度在1350 1370°C，Se源的溫度在255 265°C，且襯底、Cu源及％源的溫度一旦選定後維持不變；在前5min 7min內，控制( 源的溫度從1035 1040°C線性降至1015 1020°C，In源的溫度從925 930°C線性升溫到935 940°C，製備厚度為 300nm SOOnm且帶隙寬度線性遞減的第一光吸收層，第一光吸收層的帶隙寬度的梯度差為IOOmeV 400meV ；緊接著1. 5min ^iin內，維持( 源的溫度和h源的溫度，製備厚度為IOOnm 500nm且帶隙寬度不變的第二光吸收層，第二光吸收層的帶隙寬度為1.04eV 1. 25eV ；在最後的50s Imin內，將所述( 源的溫度線性升至1030°C，h源的溫度線性降至925°C，製備厚度為20nm 200nm且帶隙寬度線性遞增的第三光吸收層，第三光吸收層的帶隙寬度的梯度差為IOmeV 160meV ；第一光吸收層、第二光吸收層及第三光吸收層構成所述銅銦鎵硒光吸收層。步驟S2 在所述導電窗口層表面貼附ρ型或η型的石墨烯薄膜。
具體包括如下步驟步驟S21，用化學氣相沉積法(CVD)在金屬基底上製備單層石墨烯高溫條件下， 通過化學氣相沉積法，在碳源氣體、H2或H2與Ar的混合氣體氛圍中，以金屬基底為催化劑製備低方塊電阻、高透過率的單層石墨烯。例如可以通過下述步驟來實現將清洗後的Cu片放入CVD爐中，開機械泵，抽氣至本底真空(約十幾個毫託)；調節流量計通入一定量H2，如20sCCm，並調節氣壓調節閥， 維持腔體氣壓約300mTorr ；緊接升溫至900 100(TC，在此溫度下高溫氫氣退火約20 30min ；此時打開CH4流量控制，使流量為lOsccm，調節H2流量為kccm，此時工作氣壓約為 350mTorr,保持加熱溫度不變，整個過程持續約30min ；結束後降溫，取出Cu基底，該Cu基底上即沉積有單層石墨烯。步驟S22 在單層石墨烯表面塗覆一層樹脂載體通過旋轉塗覆法在單層石墨烯表面塗覆一層樹脂載體，如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)等。優選的，還包括在塗覆樹脂載體之後將金屬基底無樹脂的一面置於等離子清洗器中處理的步驟，以去除背面無用的石墨烯。步驟S23 腐蝕去除金屬基底，洗淨後得到塗覆有樹脂載體的單層石墨烯將塗有樹脂載體的單層石墨烯連同金屬基底放在一定濃度的強氧化性金屬鹽溶液中，通過氧化還原腐蝕掉單層石墨烯上的金屬基底。如金屬基底為Cu基底時，可以選用FeCl3溶液腐蝕去除Cu基底。最後用鹽酸和去離子水清洗塗有樹脂載體的單層石墨烯若干次。步驟S24 對塗覆有樹脂載體的單層石墨烯進行ρ型或η型處理。優選的，將塗覆有樹脂載體的單層石墨烯置於質量百分濃度為50% 65%的硝酸溶液等P型摻雜溶液中進行P型摻雜5 IOmin或者在NO2氣體中浸沒1 200min，可以得到P型的單層石墨烯。將塗覆有樹脂載體的單層石墨烯置於體積濃度為20% 99%的乙醇水溶液中浸泡或者其蒸汽中浸沒處理10 15min，或者將其置於體積濃度為5% 35%的氨水中浸泡或者其蒸汽中浸沒處理10 15min，得到η型的單層石墨烯。步驟S25 將ρ型或η型處理後的塗覆有樹脂載體的單層石墨烯貼附在導電窗口層表面，即製得包含單層石墨烯的石墨烯薄膜。對於包含有多層的單層石墨烯構成柵電極的CIGS太陽能電池，可以重複上述 S21 S25步驟，再在步驟S25之後將得到的結構置於丙酮等溶劑中除去樹脂載體，但保留最上層的樹脂載體作為光刻膠，以得到所需層數的柵電極。步驟S3 光刻石墨烯薄膜形成柵電極，得到所述銅銦鎵硒薄膜光伏電池，包括如下步驟步驟S31 製作光刻膠掩膜板並將其置於石墨烯薄膜表面的樹脂載體上。步驟S32 使用紫外線對覆蓋有光刻膠掩膜板的樹脂載體進行曝光處理，並通過顯影定影除去曝光區域的樹脂載體。步驟S33 對經過曝光處理的含樹脂載體的石墨烯薄膜進行等離子體刻蝕去除無樹脂載體保護區域的石墨烯薄膜。步驟S34 溶解去除剩餘的樹脂載體，得到所需的柵電極。具有新型透明柵電極的CIGS薄膜光伏電池製備工藝建立在傳統電池的製備工藝基礎上，不需要蒸鍍工藝製備柵電極，而只需直接轉移石墨烯薄膜覆蓋在電池結構中，並使用工藝成熟的光刻法和簡易的等離子體刻蝕法即可得到，工藝耗時少，經濟有效。以下為具體實施例部分實施例1 1.以鈉鈣玻璃為襯底，襯底厚2mm ；用直流磁控濺射工藝濺射鉬金屬靶材沉積鉬金屬背電極層，厚度為ι μ m ；用三步共蒸法沉積CIGS吸收層，厚度為2 μ m ；用化學水浴法沉積CdS緩衝層，厚度為50nm ；用射頻磁控濺射工藝濺射ZnO陶瓷靶材沉積本徵ZnO高阻層，厚度為50nm ；用射頻磁控濺射工藝濺射AZO窗口層，功率密度為3W/cm2，濺射時間為 25min,厚度為 800nm ；由此得到 Mo/CIGS/CdS/i-ZnO/AZO 結構。2.用化學氣相沉積法製備單層石墨烯。將清洗後的Cu基底放入CVD爐中，開機械泵，抽氣至真空度13mT0rr。調節流量計通入氣體流量為20sCCm的H2,並調節氣壓調節閥， 維持腔體氣壓約300mTorr。隨後升溫至1000°C，在此溫度下高溫氫氣退火約30min。此時打開CH4流量控制，使流量為lOsccm，調節H2流量為kccm，此時工作氣壓約為350mTorr， 保持加熱溫度不變，整個過程持續約30min。結束後降溫，取出樣品，即在Cu基底上製備出單層石墨烯。3.通過旋轉塗覆法在單層石墨烯表面塗覆一層PMMA，厚度lOOnm。將勻膠後的Cu 基底無膠一面放入等離子清洗器中，用空氣等離子體處理2min，去掉背面無用的石墨烯。再將Cu基底放在2mol/L的FeCl3溶液中，腐蝕掉Cu基底，去離子水清洗若干次。將PMMA支撐的石墨烯用濃度為65%的硝酸處理5min，進行ρ型摻雜。然後將ρ型摻雜石墨烯與Mo/ CIGS/CdS/i-ΖηΟ/ΑΖΟ電池裝置結構貼附，用溫度約為170°C的丙酮蒸汽去PMMA膠，去離子水清洗2次，除去Mo/CIGS/CdS/i-aiO/AZO結構與石墨烯表面殘餘的丙酮。重複以上轉移步驟，保留最上層的PMMA，將四層單層石墨烯依次疊層在Mo/CIGS/CdS/i-aiO/AZO結構上。4.將Mo/CIGS/CdS/i-aiO/AZO/四層石墨烯/PMMA結構進行光刻處理。按照設計的結構形狀加工一個光刻掩膜板，並按照標準的光刻流程，使用紫外光對此結構進行曝光處理約lOmin，並通過顯影定影去除曝光區域的PMMA。5.將上一步所得到的樣品置於等離子體刻蝕機中，用功率90W、氣流20sCCm的空氣等離子體處理2min，去掉無PMMA保護區域的石墨烯，再用溫度約為170°C的丙酮溶液去除剩餘的PMMA，即得到含有石墨烯透明柵電極的CIGS薄膜光伏電池裝置。實施例2 1.以鈉鈣玻璃為襯底，襯底厚2mm ；用直流磁控濺射工藝濺射鉬金屬靶材沉積鉬金屬背電極層，厚度為ι μ m ；用三步共蒸法沉積CIGS吸收層，厚度為2 μ m ；用化學水浴法沉積CdS緩衝層，厚度為50nm ；用射頻磁控濺射工藝濺射ZnO陶瓷靶材沉積本徵ZnO高阻層，厚度為50nm ；用射頻磁控濺射工藝濺射AZO窗口層，功率密度為3W/cm2，濺射時間為 30min,厚度為 950nm ；由此得到 Mo/CIGS/CdS/i-SiO/AZO 結構。2.用化學氣相沉積法製備單層石墨烯。將清洗後的Cu基底放入CVD爐中，開機械泵，抽氣至真空度15mT0rr。調節流量計通入氣體流量為20sCCm的H2,並調節氣壓調節閥， 維持腔體氣壓約300mTorr。隨後升溫至1000°C，在此溫度下高溫氫氣退火約25min。此時打開CH4流量控制，使流量為lOsccm，調節H2流量為kccm，此時工作氣壓約為350mTorr， 保持加熱溫度不變，整個過程持續約25min。結束後降溫，取出樣品，即在Cu基底上製備出單層石墨烯。3.通過旋轉塗覆法在單層石墨烯表面塗覆一層PMMA，厚度lOOnm。將勻膠後的Cu 基底無膠一面放入等離子清洗器中，用空氣等離子體處理2min，去掉背面無用的石墨烯。再將Cu基底放在111101/1的!^(13溶液中，腐蝕掉Cu基底，去離子水清洗若干次。將PMMA支撐的單層石墨烯用濃度為50%的硝酸處理lOmin，進行ρ型摻雜。然後將ρ型摻雜石墨烯與Mo/CIGS/CdS/i-aiO/AZO電池裝置結構貼附，用溫度約為170°C的丙酮蒸汽去PMMA膠，去離子水清洗2次，除去Mo/CIGS/CdS/i-aiO/AZO結構與石墨烯表面殘餘的丙酮。重複以上轉移步驟，保留最上層的PMMA，將四層單層石墨烯依次疊層在Mo/CIGS/CdS/i-aiO/AZO結構上。4.將Mo/CIGS/CdS/i-SiO/AZO/四層石墨烯/PMMA結構進行光刻處理。按照設計的結構形狀加工一個光刻掩膜板，並按照標準的光刻流程，使用紫外光對此結構進行曝光處理約lOmin，並通過顯影定影去除曝光區域的PMMA。5.將上一步所得到的樣品置於等離子體刻蝕機中，用功率100W、氣流25sCCm的空氣等離子體處理2min，去掉無PMMA保護區域的石墨烯，再用溫度約為170°C的丙酮溶液去除剩餘的PMMA，即得到含有石墨烯透明柵電極的CIGS薄膜光伏電池裝置。實施例3 1.以鈉鈣玻璃為襯底，襯底厚2mm ；用直流磁控濺射工藝濺射鉬金屬靶材沉積鉬金屬背電極層，厚度為ι μ m ；用三步共蒸法沉積CIGS吸收層，厚度為2 μ m ；用化學水浴法沉積CdS緩衝層，厚度為50nm ；用射頻磁控濺射工藝濺射ZnO陶瓷靶材沉積本徵ZnO高阻層，厚度為50nm ；用射頻磁控濺射工藝濺射AZO窗口層，功率密度為3W/cm2，濺射時間為 30min,厚度為 950nm ；由此得到 Mo/CIGS/CdS/i-SiO/AZO 結構。2.用化學氣相沉積法製備單層石墨烯。將清洗後的Cu基底放入CVD爐中，開機械泵，抽氣至真空度15mT0rr。調節流量計通入氣體流量為20sCCm的H2,並調節氣壓調節閥， 維持腔體氣壓約300mTorr。隨後升溫至1000°C，在此溫度下高溫氫氣退火約25min。此時打開CH4流量控制，使流量為lOsccm，調節H2流量為kccm，此時工作氣壓約為350mTorr， 保持加熱溫度不變，整個過程持續約25min。結束後降溫，取出樣品，即在Cu基底上製備出單層石墨烯。3.通過旋轉塗覆法在單層石墨烯表面塗覆一層PMMA，厚度lOOnm。將勻膠後的Cu 基底無膠一面放入等離子清洗器中，用空氣等離子體處理aiiin，去掉背面無用的石墨烯。 再將Cu基底放在lmol/L的FeCl3溶液中，腐蝕掉Cu基底，去離子水清洗若干次。將PMMA 支撐的單層石墨烯在體積濃度35%的氨水蒸汽中浸沒IOmin進行η型摻雜。然後將η型摻雜石墨烯與Mo/CIGS/CdS/i-aiO/AZO電池裝置結構貼附，用溫度約為170°C的丙酮蒸汽去PMMA膠，去離子水清洗2次，除去Mo/CIGS/CdS/i-SiO/AZO結構與石墨烯表面殘餘的丙酮。重複以上轉移步驟，保留最上層的PMMA，將四層石墨烯薄膜依次疊層在Mo/CIGS/CdS/ i-Zn0/AZ0 結構上。4.將Mo/CIGS/CdS/i-SiO/AZO/四層石墨烯/PMMA結構進行光刻處理。按照設計的結構形狀加工一個光刻掩膜板，並按照標準的光刻流程，使用紫外光對此結構進行曝光處理約lOmin，並通過顯影定影去除曝光區域的PMMA。5.將上一步所得到的樣品置於等離子體刻蝕機中，用功率100W、氣流25sCCm的空氣等離子體處理2min，去掉無PMMA保護區域的石墨烯，再用溫度約為170°C的丙酮溶液去除剩餘的PMMA，即得到含有石墨烯透明柵電極的CIGS薄膜光伏電池裝置。實施例4:1.以鈉鈣玻璃為襯底，襯底厚2mm ；用直流磁控濺射工藝濺射鉬金屬靶材沉積鉬金屬背電極層，厚度為ι μ m ；用三步共蒸法沉積CIGS吸收層，厚度為2 μ m ；用化學水浴法沉積CdS緩衝層，厚度為50nm ；用射頻磁控濺射工藝濺射ZnO陶瓷靶材沉積本徵ZnO高阻層，厚度為50nm ；用射頻磁控濺射工藝濺射AZO窗口層，功率密度為3W/cm2，濺射時間為 30min,厚度為 950nm ；由此得到 Mo/CIGS/CdS/i-SiO/AZO 結構。2.用化學氣相沉積法製備單層石墨烯。將清洗後的Cu基底放入CVD爐中，開機械泵，抽氣至真空度15mT0rr。調節流量計通入氣體流量為20sCCm的H2,並調節氣壓調節閥， 維持腔體氣壓約300mTorr。隨後升溫至1000°C，在此溫度下高溫氫氣退火約25min。此時打開CH4流量控制，使流量為lOsccm，調節H2流量為kccm，此時工作氣壓約為350mTorr， 保持加熱溫度不變，整個過程持續約25min。結束後降溫，取出樣品，即在Cu基底上製備出單層石墨烯。3.通過旋轉塗覆法在單層石墨烯表面塗覆一層PMMA，厚度lOOnm。將勻膠後的Cu 基底無膠一面放入等離子清洗器中，用空氣等離子體處理aiiin，去掉背面無用的石墨烯。 再將Cu基底放在lmol/L的FeCl3溶液中，腐蝕掉Cu基底，去離子水清洗若干次。將PMMA 支撐的單層石墨烯在體積濃度20%的氨水蒸汽中浸沒15min進行η型摻雜。然後將η型摻雜石墨烯與Mo/CIGS/CdS/i-aiO/AZO電池裝置結構貼附，用溫度約為170°C的丙酮蒸汽去PMMA膠，去離子水清洗2次，除去Mo/CIGS/CdS/i-SiO/AZO結構與石墨烯表面殘餘的丙酮。重複以上轉移步驟，保留最上層的PMMA，將四層石墨烯薄膜依次疊層在Mo/CIGS/CdS/ i-Zn0/AZ0 結構上。4.將Mo/CIGS/CdS/i-SiO/AZO/四層石墨烯/PMMA結構進行光刻處理。按照設計的結構形狀加工一個光刻掩膜板，並按照標準的光刻流程，使用紫外光對此結構進行曝光處理約lOmin，並通過顯影定影去除曝光區域的PMMA。5.將上一步所得到的樣品置於等離子體刻蝕機中，用功率100W、氣流25sCCm的空氣等離子體處理2min，去掉無PMMA保護區域的石墨烯，再用溫度約為170°C的丙酮溶液去除剩餘的PMMA，即得到含有石墨烯透明柵電極的CIGS薄膜光伏電池裝置。實施例5 1.將清洗後的Cu片放入CVD爐中，打開機械泵，抽氣至本底真空為13mTorr。調節流量計通入20sCCm H2,並調節氣壓調節閥，維持腔體氣壓約300mTorr。緊接升溫至1000°C， 在此溫度下高溫氫氣退火約25min。此時打開CH4流量控制，使流量為lOsccm，調節吐流量為kccm，此時工作氣壓約為350mTorr，保持加熱溫度不變，整個過程持續約30min。結束後降溫，取出樣品，即在Cu基底上製備出單層石墨烯。2.通過旋轉塗覆法在Cu基底上的單層石墨烯表面塗覆一層PMMA。將勻膠後的 Cu片無膠一面放入等離子清洗器中，用空氣plasma處理，去掉背面無用的石墨烯。將塗有 PMMA的石墨烯的Cu片放在溶液中，腐蝕掉Cu片，再用HCl和去離子水清洗若干次。然後將 PMMA支撐的石墨烯薄膜與2mm厚的鈉鈣玻璃襯底貼附，放入在丙酮中去膠後用去離子水清洗2次，除去襯底與石墨烯表面殘餘的丙酮溶液。重複以上轉移步驟，將四層單層石墨烯依次貼附在襯底上。3.用三步共蒸法在四層單層石墨烯上沉積CIGS吸收層，厚度為2 μ m ；再依次用化學水浴法沉積CdS緩衝層，厚度為50nm ；用射頻磁控濺射工藝濺射ZnO陶瓷靶材沉積本徵 ZnO高阻層，厚度為50nm ；用射頻磁控濺射工藝濺射AZO窗口層，功率密度為3W/cm2，濺射時間為30min，厚度為950nm ；由此得到石墨烯薄膜/CIGS/CdS/i-SiO/AZO結構。4.在AZO上製備柵電極層，同實施例1。實施例6 1.將清洗後的Cu片放入CVD爐中，打開機械泵，抽氣至本底真空為13mTorr。調節流量計通入20sCCm H2,並調節氣壓調節閥，維持腔體氣壓約300mTorr。緊接升溫至1000°C， 在此溫度下高溫氫氣退火約25min。此時打開CH4流量控制，使流量為lOsccm，調節吐流量為kccm，此時工作氣壓約為350mTorr，保持加熱溫度不變，整個過程持續約30min。結束後降溫，取出樣品，即在Cu基底上製備出單層石墨烯。2.通過旋轉塗覆法在Cu基底上的單層石墨烯表面塗覆一層PMMA。將勻膠後的 Cu片無膠一面放入等離子清洗器中，用空氣plasma處理，去掉背面無用的石墨烯。將塗有 PMMA的石墨烯的Cu片放在溶液中，腐蝕掉Cu片，再用HCl和去離子水清洗若干次。然後將 PMMA支撐的石墨烯薄膜與2mm厚的鈉鈣玻璃襯底貼附，放入在丙酮中去膠後用去離子水清洗2次，除去襯底與石墨烯表面殘餘的丙酮溶液，將單層石墨烯依次貼附在襯底上。3.用三步共蒸法在單層石墨烯上沉積CIGS吸收層，厚度為2 μ m ；再依次用化學水浴法沉積CdS緩衝層，厚度為50nm ；用射頻磁控濺射工藝濺射ZnO陶瓷靶材沉積本徵ZnO高阻層，厚度為50nm ；用射頻磁控濺射工藝濺射AZO窗口層，功率密度為3W/cm2，濺射時間為 30min，厚度為950nm ；由此得到石墨烯薄膜/CIGS/CdS/i-SiO/AZO結構。4.在AZO上製備柵電極層，同實施例2。實施例7 1.將清洗後的Cu片放入CVD爐中，打開機械泵，抽氣至本底真空為13mTorr。調節流量計通入20sCCm H2,並調節氣壓調節閥，維持腔體氣壓約300mTorr。緊接升溫至1000°C， 在此溫度下高溫氫氣退火約25min。此時打開CH4流量控制，使流量為lOsccm，調節吐流量為kccm，此時工作氣壓約為350mTorr，保持加熱溫度不變，整個過程持續約30min。結束後降溫，取出樣品，即在Cu基底上製備出單層石墨烯。2.通過旋轉塗覆法在Cu基底上的單層石墨烯表面塗覆一層PMMA。將勻膠後的 Cu片無膠一面放入等離子清洗器中，用空氣plasma處理，去掉背面無用的石墨烯。將塗有 PMMA的石墨烯的Cu片放在溶液中，腐蝕掉Cu片，再用HCl和去離子水清洗若干次。然後將 PMMA支撐的石墨烯薄膜與2mm厚的鈉鈣玻璃襯底貼附，放入在丙酮中去膠後用去離子水清洗2次，除去襯底與石墨烯表面殘餘的丙酮溶液。重複以上轉移步驟，將四層單層石墨烯依次貼附在襯底上。3.將附有石墨烯薄膜的襯底先放在小氣流的氮氣下吹洗2min，然後將石墨烯襯底放在加熱臺上烘烤以除去水汽，加熱溫度約為110°C，約:3min。然後溫度降到50°C，保持溫度不變。接著用高壓的乾冰(CO2)對襯底進行表面清理，直至表面略微形成一層肉眼可見的乾冰薄層。4.將清洗好的含有石墨烯的襯底放入MBE真空腔室，本底真空10_5 10_7Pa，利用四源共蒸發法製備CIGS光吸收層，襯底溫度保持為600°C，Cu源溫度在1350°C保持不變，Se 源溫度維持255°C不變，在前7min內，fei源溫度從1035°C降至1015°C，In源溫度從925°C 升溫到9!35°C。緊接著anin內，維持fei源溫度1015°C，h源溫度935°C。在最後的Imin 內，( 源溫度從1015°C升至1030°CJn源溫度從9；35攝氏度降至925°C。厚度約為1. Oum。5.製備好CIGS光吸收層後，再依次用化學水浴法沉積CdS緩衝層，厚度為50nm ； 用射頻磁控濺射工藝濺射ZnO陶瓷靶材沉積本徵ZnO高阻層，厚度為50nm ；用射頻磁控濺射工藝濺射AZO窗口層，功率密度為3W/cm2，濺射時間為30min，厚度為950nm ；由此得到石墨烯薄膜 /CIGS/CdS/i-SiO/AZO 結構。6.在AZO上製備柵電極層，同實施例3。實施例8:1.將清洗後的Cu片放入CVD爐中，打開機械泵，抽氣至本底真空為13mT0rr。調節流量計通入20sCCm H2,並調節氣壓調節閥，維持腔體氣壓約300mTorr。緊接升溫至1000°C， 在此溫度下高溫氫氣退火約25min。此時打開CH4流量控制，使流量為lOsccm，調節吐流量為kccm，此時工作氣壓約為350mTorr，保持加熱溫度不變，整個過程持續約30min。結束後降溫，取出樣品，即在Cu基底上製備出單層石墨烯。2.通過旋轉塗覆法在Cu基底上的單層石墨烯表面塗覆一層PMMA。將勻膠後的 Cu片無膠一面放入等離子清洗器中，用空氣plasma處理，去掉背面無用的石墨烯。將塗有 PMMA的石墨烯的Cu片放在溶液中，腐蝕掉Cu片，再用HCl和去離子水清洗若干次。然後將 PMMA支撐的石墨烯薄膜與2mm厚的鈉鈣玻璃襯底貼附，放入在丙酮中去膠後用去離子水清洗2次，除去襯底與石墨烯表面殘餘的丙酮溶液，將單層石墨烯依次貼附在襯底上。3.將附有石墨烯薄膜的襯底先放在小氣流的氮氣下吹洗2min，然後將石墨烯襯底放在加熱臺上烘烤以除去水汽，加熱溫度約為120°C，約5min。然後溫度降到60°C，保持溫度不變。接著用高壓的乾冰(CO2)對襯底進行表面清理，直至表面略微形成一層肉眼可見的乾冰薄層。7.將清洗好的石墨烯襯底放入真空腔室中，用直流磁控濺射法濺射沉積一層約 5nm的Mo薄膜。然後將樣品放入MBE真空腔室，本底真空10_5 10_7Pa，利用四源共蒸發法製備CIGS光吸收層，襯底溫度保持為620°C，Cu源溫度在1370°C保持不變，Se源溫度維持 265°C不變，在前5min內，( 源溫度從1040°C降至1020°C，In源溫度從930°C升溫到940°C。 緊接著1. 5min內，維持( 源溫度1020°C，In源溫度940°C。在最後的50s內，fei源溫度從 1020°C升至1030°C，h源溫度從940攝氏度降至930°C。吸收層厚度約為0. 9um。8.製備好CIGS光吸收層後，再依次用化學水浴法沉積CdS緩衝層，厚度為50nm ； 用射頻磁控濺射工藝濺射ZnO陶瓷靶材沉積本徵ZnO高阻層，厚度為50nm ；用射頻磁控濺射工藝濺射AZO窗口層，功率密度為3W/cm2，濺射時間為30min，厚度為950nm ；由此得到石墨烯薄膜 /CIGS/CdS/i-SiO/AZO 結構。9.在AZO上製備柵電極層，同實施例3。可以理解的是，上述CIGS薄膜光伏電池裝置的各層材料、厚度還可以採用其它方案，P型摻雜液還可以為四氟四氰二甲基對苯醌(F4-TCNQ)，四氰基乙烯(TCNE)等，η型摻雜液可以為體積濃度為20% 99%的乙醇水溶液中浸泡或者其蒸汽中浸沒。實驗中對石墨烯薄膜與AZO導電窗口層組成的複合薄膜進行了 IV測量，如圖5所示，結果顯示電流隨電壓變化近似為線性關係，表明石墨烯薄膜與AZO導電窗口層為歐姆接觸。因而驗證了石墨烯薄膜能夠應用於CIGS薄膜型光伏電池裝置中作為電池裝置的柵電極。由此可見，本發明有效、可行。 以上所述實施例僅表達了本發明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但並不能因此而理解為對本發明專利範圍的限制。應當指出的是，對於本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬於本發明的保護範圍。因此，本發明專利的保護範圍應以所附權利要求為準。
權利要求
1.一種銅銦鎵硒薄膜光伏電池裝置，包括依次層疊設置的襯底、背電極層、銅銦鎵硒光吸收層、緩衝層、阻擋層、導電窗口層及設於所述導電窗口層上的柵電極，其特徵在於，所述柵電極為P型或η型的石墨烯薄膜。
2.如權利要求1所述的銅銦鎵硒薄膜光伏電池裝置，其特徵在於，所述P型或η型的石墨烯薄膜包括1 9層層疊設置的ρ型或η型的單層石墨烯。
3.如權利要求1所述的銅銦鎵硒薄膜光伏電池裝置，其特徵在於，所述P型或η型的石墨烯薄膜包括4層層疊設置的ρ型或η型的單層石墨烯。
4.如權利要求1所述的銅銦鎵硒薄膜光伏電池裝置，其特徵在於，所述襯底的材料為玻璃、不鏽鋼或柔性聚合物；所述背電極層的材料為鉬或石墨烯薄膜；所述緩衝層的材料為硫化鎘；所述阻擋層的材料為i-aio，所述導電窗口層的材料為摻鋁氧化鋅。
5.一種銅銦鎵硒薄膜光伏電池裝置的製備方法，其特徵在於，包括如下步驟在襯底上製備依次層疊設置的背電極層、銅銦鎵硒光吸收層、緩衝層、阻擋層及導電窗口層；在所述導電窗口層表面貼附P型或η型的石墨烯薄膜；光刻所述P型或η型的石墨烯薄膜形成柵電極，得到所述銅銦鎵硒薄膜光伏電池。
6.如權利要求5所述的銅銦鎵硒薄膜光伏電池裝置的製備方法，其特徵在於，在襯底上製備依次層疊設置的背電極層、銅銦鎵硒光吸收層、緩衝層、阻擋層及導電窗口層依次包括如下步驟使用磁控濺射鉬金屬靶材沉積背電極層或使用化學氣相沉積石墨烯薄膜作為背電極層；使用磁控濺射硒化工藝或者四源共蒸發工藝製備銅銦鎵硒光吸收層；使用化學水浴法沉積硫化鎘製備緩衝層；使用射頻磁控濺射氧化鋅陶瓷靶材沉積i-ZnO製備阻擋層；以及使用射頻磁控濺射摻鋁氧化鋅陶瓷靶材沉積摻鋁氧化鋅製備導電窗口層。
7.如權利要求5所述的銅銦鎵硒薄膜光伏電池裝置的製備方法，其特徵在於，所述P型或η型的石墨烯薄膜為P型或η型的單層石墨烯，所述在導電窗口層表面貼附ρ型或η型的石墨烯薄膜包括如下步驟用化學氣相沉積法在金屬基底上製備單層石墨烯；在所述單層石墨烯表面塗覆樹脂載體；腐蝕去除所述金屬基底，洗淨後得到塗覆有樹脂載體的單層石墨烯；對塗覆有樹脂載體的單層石墨烯進行P型或η型處理；以及將處理後的塗覆有樹脂載體的單層石墨烯的未塗覆樹脂載體的一面貼附在所述導電窗口層表面。
8.如權利要求5所述的銅銦鎵硒薄膜光伏電池裝置的製備方法，其特徵在於，所述ρ型或η型的石墨烯薄膜為多層層疊設置的P型或η型的單層石墨烯，所述在導電窗口層表面貼附P型或η型的石墨烯薄膜包括如下步驟用化學氣相沉積法在金屬基底上製備單層石墨烯；在所述單層石墨烯表面塗覆樹脂載體；腐蝕去除所述金屬基底，洗淨後得到塗覆有樹脂載體的單層石墨烯；對塗覆有樹脂載體的單層石墨烯進行P型或η型處理；將處理後的塗覆有樹脂載體的單層石墨烯的未塗覆樹脂載體的一面貼附在所述導電窗口層表面；溶解去除樹脂載體；以及重複上述製備塗覆有樹脂載體的單層石墨烯及對其進行P型或η型處理的步驟，依次在已貼附完畢的單層石墨烯上繼續貼附單層石墨烯並溶解去除樹脂載體，但保留最上層的單層石墨烯表面的樹脂載體作為光刻膠。
9.如權利要求7或8所述的銅銦鎵硒薄膜光伏電池裝置的製備方法，其特徵在於，所述用化學氣相沉積法在金屬基底上製備單層石墨烯包括如下步驟室溫下，將清洗後的金屬基底放入化學氣相沉積爐中，抽真空後通入氫氣，並調節氫氣流量至爐中氣壓為250 350毫託；升溫至900 1000°C，將所述金屬基底在氫氣氛圍下退火20 30min ；向爐中通入甲烷，調節甲烷流量為lOsccm，並控制氫氣流量為kccm，保持加熱溫度不變，反應25 35min後降溫至室溫，取出金屬基底，所述金屬基底表面即沉積有單層石墨火布。
10.如權利要求7或8所述的銅銦鎵硒薄膜光伏電池裝置的製備方法，其特徵在於，對塗覆有樹脂載體的單層石墨烯進行P型處理的步驟包括將塗覆有樹脂載體的單層石墨烯置於質量百分濃度為50% 65%的硝酸溶液中進行P型摻雜5 IOmin ；對塗覆有樹脂載體的單層石墨烯進行η型處理的步驟包括將塗覆有樹脂載體的單層石墨烯置於體積濃度為20% 99%的乙醇水溶液中浸泡或者其蒸汽中浸沒處理10 15min，或者將塗覆有樹脂載體的單層石墨烯置於體積濃度為5% 35%的氨水中浸泡或者其蒸汽中浸沒處理10 15min，最後通入氮氣吹乾。
11.如權利要求5所述的銅銦鎵硒薄膜光伏電池裝置的製備方法，其特徵在於，光刻所述P型或η型的石墨烯薄膜形成柵電極的步驟包括將光刻膠掩膜板置於P型或η型的石墨烯薄膜表面的樹脂載體上；使用紫外線對覆蓋有光刻膠掩膜板的樹脂載體進行曝光處理，並通過顯影定影除去曝光區域的樹脂載體；對經過曝光處理的含樹脂載體的石墨烯薄膜進行等離子體刻蝕去除無樹脂載體保護區域的石墨烯薄膜；溶解去除剩餘的樹脂載體，得到所述柵電極。
全文摘要
本發明涉及一種銅銦鎵硒薄膜光伏電池裝置及其製備方法。該銅銦鎵硒薄膜光伏電池裝置包括依次層疊設置的襯底、背電極層、銅銦鎵硒光吸收層、緩衝層、阻擋層、導電窗口層及柵電極，其中，所述柵電極為p型或n型的石墨烯薄膜。近乎透明的石墨烯薄膜作為CIGS薄膜光伏電池裝置的柵電極，最顯著的優勢是透光，單層石墨烯只吸收2.3％的光，相較之傳統使用的Ni/Al柵極完全不透光，該光伏電池裝置的有效受光面積增加，短路電流升高，電池效率也升高。
文檔編號H01L31/18GK102522434SQ201110422208
公開日2012年6月27日 申請日期2011年12月15日 優先權日2011年12月15日
發明者尹苓, 肖旭東 申請人:中國科學院深圳先進技術研究院, 香港中文大學