一種含鈉鉬膜及其製備方法和應用的製作方法
2023-04-26 16:24:46
一種含鈉鉬膜及其製備方法和應用的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種含鈉鉬膜及其製備方法和應用，該含鈉鉬膜從上至下依次包括10nm-1um厚的第一純鉬層、10nm-1um厚的含鈉鉬層、100nm-2um厚的第二純鉬層和基底，其中含鈉鉬層的Na含量1-20%[at]，Mo含量80-99%[at]，第一純鉬層和第二純鉬層的鉬含量均為99.9-99.9999%[at]。與現有技術相比，本發明含鈉鉬膜在粘附性、導電性等方面符合銅銦鎵硒薄膜太陽能電池的要求，可以用於製備優質的銅銦鎵硒薄膜太陽能電池；本發明可以製備含有適量鈉元素的摻鈉鉬膜，保證鈉元素的摻入量對銅銦鎵硒太陽能電池的效率的正面影響相對最大化；本發明製備的含鈉鉬膜適用範圍廣，可基於玻璃、PI、不鏽鋼或陶瓷等銅銦鎵硒薄膜太陽能電池常用基底進行製備。
【專利說明】一種含鈉鉬膜及其製備方法和應用
【技術領域】
[0001 ] 本發明具體涉及一種含鈉鑰膜及其製備方法和應用。
【背景技術】
[0002]進入21世紀之後，人類社會面臨著更加嚴峻的能源形勢，以石油、煤炭為代表的傳統化石能源儲量日益減少，而其帶來的環境汙染等問題卻日益嚴重，人類社會尋找安全、清潔、高效替代能源的要求迫在眉睫。在高速發展的各類新能源當中，太陽能以其安全、無汙染、取之不盡、不受地域限制等優勢，成為新能源產業中重要的一員，並勢必將在不久的將來成為人類的能源版圖中不可替代的一塊。
[0003]其中，銅銦鎵硒(CIGS)太陽能電池具有多項優勢，如效率高、穩定性好、成本較低、可發展空間大等，存在著廣闊的發展前景。實驗室的CIGS太陽能電池現在轉換效率已經超過了 20%，在取得世界紀錄的器件的製作中，鈉扮演了至關重要的角色。通常，高效率的CIGS電池是濺射在SLG玻璃上的，在高的生長溫度(約600°C )下，鈉從玻璃中通過鑰背電極擴散到CIGS薄膜中，這使得太陽能電池的效率很大程度上依賴於鑰背電極的質量，但現有技術中的鑰背電極無法滿足這樣的需求。
【發明內容】
[0004]本發明的目的在於克服現有技術缺陷，提供一種含鈉鑰膜。
[0005]本發明的另一目的在於提供上述含鈉鑰膜的製備方法。
[0006]本發明的再一目的在於提供上述含鈉鑰膜的應用。
[0007]本發明的具體技術方案如下:
[0008]一種含鈉鑰膜，該含鈉鑰膜從上至下依次包括IOnm-1um厚的第一純鑰層、IOnm-1um厚的含鈉鑰層、100nm_2um厚的第二純鑰層和基底，其中含鈉鑰層的Na含量1-20% [at]，Mo含量80_99%[at]，第一純鑰層和第二純鑰層的鑰含量均為99.9_99.9999%[at]。
[0009]在本發明的一個優選實施方案中，從上至下依次包括IOOnm厚的第一純鑰層、80nm厚的含鈉鑰層、800nm厚的第二純鑰層和基底。
[0010]在本發明的一個優選實施方案中，所述基底的材料為玻璃、P1、不鏽鋼或陶瓷。
[0011]一種上述含鈉鑰膜的製備方法，包括如下步驟:
[0012](I)用直流磁控濺射法在所述基底上製備所述第一純鑰層；
[0013](2)用直流磁控濺射法在所述第一純鑰層上製備所述含鈉鑰層；
[0014](3)用直流磁控濺射法在所述含鈉鑰層上製備所述第二純鑰層。
[0015]一種上述含鈉鑰膜在製備銅銦鎵硒太陽能電池中的應用。
[0016]本發明的有益效果是:
[0017]1、與現有技術相比，本發明含鈉鑰膜在粘附性、導電性等方面符合銅銦鎵硒薄膜太陽能電池的要求，可以用於製備優質的銅銦鎵硒薄膜太陽能電池；[0018]2、本發明可以製備含有適量鈉元素的摻鈉鑰膜，保證鈉元素的摻入量對銅銦鎵硒太陽能電池的效率的正面影響相對最大化；
[0019]3、本發明製備的含鈉鑰膜適用範圍廣，可基於玻璃、P1、不鏽鋼或陶瓷等銅銦鎵硒薄膜太陽能電池常用基底進行製備。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0020]圖1為實施例1製備的銅銦鎵硒太陽能電池的1-V特性曲線；
[0021]圖2為實施例2製備的銅銦鎵硒薄膜的X射線衍射結果圖；
[0022]圖3為實施例2製備的銅銦鎵硒薄膜的表面的掃描電鏡照片；
[0023]圖4為實施例2製備的銅銦鎵硒薄膜的橫截面的掃描電鏡照片。
【具體實施方式】
[0024]以下通過【具體實施方式】結合附圖對本發明的技術方案進行進一步的說明和描述。
[0025]實施例1
[0026]利用直流磁控濺射法，在玻璃基底上濺射一層SOOnm厚的純鑰膜，濺射所用鑰靶材Mo含量為99.95%[at]，靶材直徑50.8mm,厚度3.175mm,此鑰膜採用疊層結構，採用的派射功率為180W,#i射氣壓8mTorr條件下沉積4min,5mTorr條件下沉積36min ;再利用直流磁控濺射沉積一層80nm厚的含鈉鑰膜，採用的摻鈉鑰靶材為Na含量10%[at]，Mo含量90%[at]，靶材直徑50.8mm,厚度6.35mm,採用的濺射功率為100W，濺射氣壓為100W，濺射時間IOmin ;再濺射一層IOOnm厚的純鑰膜，濺射所用鑰靶材Mo含量為99.95%[at]，靶材直徑50.8mm，厚度3.175mm，此鑰膜採用疊層結構，採用的濺射功率為180W，濺射氣壓5mTorr條件下沉積5min。利用以上步驟得到含鈉鑰膜，再在含鈉鑰膜上使用後硒化法製備銅銦鎵硒吸收層，水浴法製備硫化鎘緩衝層，射頻磁控濺射法製備ZnO窗口層，直流磁控濺射法製備柵電極，即得銅銦鎵硒太陽能電池。
[0027]通過測定得到電池的1-V特性曲線(如圖1所示)，計算得到太陽能電池的效率，與採用純鑰電極同批次製備的銅銦鎵硒太陽能電池相比，效率提升了 16.5%。
[0028]實施例2
[0029]利用直流磁控濺射法，在玻璃基底上濺射一層SOOnm厚的純鑰膜，此鑰膜採用疊層結構，採用的派射功率為180W,派射氣壓8mTorr條件下沉積4min,5mTorr條件下沉積36min ;再利用直流磁控濺射沉積一層SOnm厚的含鈉鑰膜，採用的摻鈉鑰靶材為Na含量10%[at]，Mo含量90%[at]，採用的濺射功率為100W，濺射氣壓為100W，濺射時間IOmin ；再濺射一層IOOnm厚的純鑰膜，此鑰膜採用疊層結構，採用的濺射功率為180W，濺射氣壓5mTorr條件下沉積5min，得到含鈉鑰膜。再在含鈉鑰膜上使用磁控濺射法製備CuGa/In預製層結構，再利用退火爐硒化，得到銅銦鎵硒薄膜。
[0030]通過使用X射線衍射(XRD)分析其晶體結構，如晶型、晶體取向、晶粒所受應力等結晶質量(如圖2所示)。掃描電子顯微鏡(SEM)觀察它們的表面與橫截面(如圖3和圖4所示)。
[0031]以上所述，僅為本發明的較佳實施例而已，故不能依此限定本發明實施的範圍，SP依本發明專利範圍及說明書內容所作的等效變化與修飾，皆應仍屬本發明涵蓋的範圍內。
【權利要求】
1.一種含鈉鑰膜，其特徵在於:該含鈉鑰膜從上至下依次包括IOnm-1um厚的第一純鑰層、IOnm-1um厚的含鈉鑰層、100nm-2um厚的第二純鑰層和基底，其中含鈉鑰層的Na含量1-20% [at]，Mo含量80_99% [at]，第一純鑰層和第二純鑰層的鑰含量均為99.9_99.9999%[at]。
2.如權利要求1所述的一種含鈉鑰膜，其特徵在於:從上至下依次包括IOOnm厚的第一純鑰層、80nm厚的含鈉鑰層、800nm厚的第二純鑰層和基底。
3.如權利要求1或2所述的一種含鈉鑰膜，其特徵在於:所述基底的材料為玻璃、P1、不鏽鋼或陶瓷。
4.一種權利要求1至3中任一權利要求所述的含鈉鑰膜的製備方法，其特徵在於:包括如下步驟: (1)用直流磁控濺射法在所述基底上製備所述第一純鑰層； (2)用直流磁控濺射法在所述第一純鑰層上製備所述含鈉鑰層； (3)用直流磁控濺射法在所述含鈉鑰層上製備所述第二純鑰層。
5.一種權利要求1至3中任一權利要求所述的含鈉鑰膜在製備銅銦鎵硒太陽能電池中的應用。
【文檔編號】H01L31/18GK103872154SQ201410123303
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2014年3月28日 優先權日:2014年3月28日
【發明者】張風燕, 張然, 陳文志, 吳潔陽 申請人:廈門大學