CN103985783B - 利用磁控溅射法在柔性衬底上制备铜锌锡硫薄膜的方法 - Google Patents
利用磁控溅射法在柔性衬底上制备铜锌锡硫薄膜的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN103985783B CN103985783B CN201410149990.5A CN201410149990A CN103985783B CN 103985783 B CN103985783 B CN 103985783B CN 201410149990 A CN201410149990 A CN 201410149990A CN 103985783 B CN103985783 B CN 103985783B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- sputtering
- zinc
- tin
- flexible substrate
- copper
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000000758 substrate Substances 0.000 title claims abstract description 54
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 41
- WILFBXOGIULNAF-UHFFFAOYSA-N copper sulfanylidenetin zinc Chemical compound [Sn]=S.[Zn].[Cu] WILFBXOGIULNAF-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 33
- 238000001755 magnetron sputter deposition Methods 0.000 title claims abstract description 21
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 27
- 229910007610 Zn—Sn Inorganic materials 0.000 claims abstract description 16
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 15
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 15
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical group [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 239000013077 target material Substances 0.000 claims abstract description 9
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 4
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 claims abstract description 4
- 238000005477 sputtering target Methods 0.000 claims abstract description 3
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 claims description 49
- 239000011135 tin Substances 0.000 claims description 21
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 19
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 238000005987 sulfurization reaction Methods 0.000 claims description 12
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 7
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 claims description 6
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 6
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 6
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 6
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 claims description 6
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims description 6
- 238000005486 sulfidation Methods 0.000 claims description 6
- 238000004506 ultrasonic cleaning Methods 0.000 claims description 6
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims description 5
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000011888 foil Substances 0.000 claims description 4
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 claims description 4
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 4
- 239000005030 aluminium foil Substances 0.000 claims description 3
- -1 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 claims description 3
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 claims description 2
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 claims description 2
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 claims description 2
- 239000010408 film Substances 0.000 abstract description 32
- 239000010409 thin film Substances 0.000 abstract description 28
- 230000008901 benefit Effects 0.000 abstract description 6
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 abstract description 2
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 abstract description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 abstract 1
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 18
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 10
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 7
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 239000011669 selenium Substances 0.000 description 3
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 239000011889 copper foil Substances 0.000 description 2
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 238000007639 printing Methods 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- 229910052711 selenium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 229910002475 Cu2ZnSnS4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 208000037656 Respiratory Sounds Diseases 0.000 description 1
- 229910020923 Sn-O Inorganic materials 0.000 description 1
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 231100000252 nontoxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000003000 nontoxic effect Effects 0.000 description 1
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 1
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 1
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 239000005361 soda-lime glass Substances 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/0248—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies
- H01L31/0256—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by the material
- H01L31/0264—Inorganic materials
- H01L31/0296—Inorganic materials including, apart from doping material or other impurities, only AIIBVI compounds, e.g. CdS, ZnS, HgCdTe
- H01L31/02966—Inorganic materials including, apart from doping material or other impurities, only AIIBVI compounds, e.g. CdS, ZnS, HgCdTe including ternary compounds, e.g. HgCdTe
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
- H01L31/1828—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof the active layers comprising only AIIBVI compounds, e.g. CdS, ZnS, CdTe
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
本发明公开了一种利用磁控溅射法在柔性衬底上制备铜锌锡硫薄膜的方法，它采用在柔性衬底材料上先磁控溅射金属Cu-Zn-Sn前驱体，再进行硫化处理的方法制备铜锌锡硫薄膜；具体步骤如下：选用金属Cu、Zn和Sn靶作为溅射靶材；对柔性衬底材料进行清洗；利用磁控溅射方法，在柔性衬底上沉积金属Cu-Zn-Sn前驱体；在含硫气氛中对Cu-Zn-Sn前驱体进行硫化处理，得到柔性衬底铜锌锡硫薄膜；所制备的柔性衬底铜锌锡硫薄膜在可见光区具有良好的光吸收特性；本发明可以适用于不同类型的柔性衬底材料，具有能够有效调节薄膜的组分、提高薄膜的结晶质量、工艺过程可重复性好等优点。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池吸收层材料的制备技术领域，特别涉及一种利用磁控溅射法在柔性衬底上制备铜锌锡硫薄膜的方法。
背景技术
在当代社会，能源短缺和环境污染是制约人类社会可持续发展的关键因素。太阳能具有安全可靠、取之不尽、使用过程无污染等优点，是一种理想的可再生能源，有效利用太阳能是解决能源危机和环境污染的有效途径之一。太阳能电池是将太阳能转换为电能的器件，相对于传统的单晶硅和多晶硅太阳能电池，薄膜太阳能电池具有使用原材料少、制造成本低等优点，其中铜铟镓硒（CuIn1-xGaxSe）薄膜太阳能电池的光电转换效率已达到20.8%，是目前转换效率最高的薄膜太阳能电池，且具有光伏性能稳定、抗辐射能力强等优点。但铜铟镓硒薄膜太阳能电池中含有稀贵元素In，该元素在地壳中含量稀少，导致价格昂贵，因此难以有效降低铜铟镓硒薄膜太阳能电池的成本。
I2-II-IV-VI4族化合物半导体铜锌锡硫（Cu2ZnSnS4，简称CZTS）薄膜是一种有望替代铜铟镓硒薄膜的新型光伏材料。CZTS薄膜的组成元素在地壳中含量丰富且无毒，CZTS薄膜是一种环境友好型半导体，有望大幅度降低太阳能电池的成本。CZTS薄膜具有对可见光的高吸收系数（104cm-1数量级），且其直接带隙（1.4-1.5eV）与太阳光谱匹配，接近单结太阳能电池吸收层的最佳带隙值。1988年，Ito和Nakazawa首次用原子束溅射法制备出CZTS薄膜，由CZTS薄膜与Cd-Sn-O透明电极构成的异质结的开路电压为165mV。目前，CZTS薄膜太阳能电池的最高转换效率已达到8.4%。
相比于传统在刚性的钠钙玻璃衬底上制备的CZTS薄膜太阳能电池，在柔性衬底上制备的CZTS薄膜太阳能电池具有材质柔软、不怕摔碰、厚度薄、质量轻、功率质量比高、易于展开、生产过程能耗小、降低原材料成本、易于实现卷对卷大面积连续生产、便于携带和运输等优点，可望扩展太阳能电池的应用领域，使其在空间应用、军事领域、建筑一体化、野外活动等领域具有广阔的应用前景，因而受到广泛的关注。目前柔性衬底CZTS薄膜太阳能电池的最高转换效率为2.42%。制备柔性衬底CZTS薄膜太阳能电池时，目前采用丝网印刷法、连续离子层吸附反应法、卷到卷印刷技术、磁控溅射法制备CZTS薄膜。采用丝网印刷法、连续离子层吸附反应法、卷到卷印刷技术的非真空法制备柔性衬底CZTS薄膜时，在薄膜制备过程中易受周围环境杂质的污染，使薄膜产生缺陷态，导致光生载流子复合损失。发明专利CN201110453334.0采用磁控溅射等方法在铜箔表面沉积锌和锡，再在硫气氛中退火处理制备CZTS薄膜，所采用的柔性衬底材料仅限制于铜箔。发明专利CN201210184793.8采用单一CZTS复合靶的磁控溅射真空法制备柔性衬底CZTS薄膜，存在难以有效控制CZTS薄膜组分的问题。
发明内容
本发明的目的在于针对目前制备柔性衬底铜锌锡硫薄膜存在的问题，提供一种用金属单质靶磁控溅射法在柔性衬底上制备铜锌锡硫薄膜的方法。
本发明提供的一种利用磁控溅射法在柔性衬底上制备铜锌锡硫薄膜的方法，是在柔性衬底材料上先磁控溅射金属Cu-Zn-Sn前驱体，再进行硫化处理的方法制备铜锌锡硫薄膜，具体步骤如下：
（1）选用金属Cu、Zn和Sn靶作为溅射靶材；
（2）对柔性衬底材料进行清洗；
（3）利用磁控溅射方法，在柔性衬底上沉积金属Cu-Zn-Sn金属叠层作为铜锌锡硫薄膜的前驱体；
（4）在含硫气氛中对Cu-Zn-Sn前驱体进行硫化处理，得到柔性衬底铜锌锡硫薄膜。
所述步骤（2）中的柔性衬底材料采用高分子聚合物或金属箔片；其中高分子聚合物是聚酰亚胺或聚对苯二甲酸乙二醇酯；金属箔片是不锈钢片、钛箔、钼箔或铝箔；用丙酮、乙醇和去离子水对柔性衬底材料进行超声清洗，再用干燥N2吹干。
所述步骤（3）中的磁控溅射法采用直流磁控溅射法和射频磁控溅射法进行金属靶材的溅射；将清洗过的柔性衬底材料装入磁控溅射真空室，先将真空室抽真空至本底真空度4×10-4Pa，再通入高纯Ar作为工作气体，Ar流量为20ml/min，工作气压为0.5Pa；先对Cu靶、Zn靶和Sn靶分别进行5分钟的预溅射，以清除靶材表面的杂质；然后进行正式的溅射镀膜，先直流溅射Zn，再射频溅射Sn，最后直流溅射Cu，Zn、Sn、Cu的溅射时间分别为92秒、2173秒、221秒，溅射功率分别为50W、50W、40W，实现在柔性衬底上沉积Cu-Zn-Sn金属叠层作为铜锌锡硫薄膜的前驱体。
所述步骤（4）中，对Cu-Zn-Sn前驱体进行硫化处理，硫化源材料为纯度99.95%的固态硫粉，硫化温度为400～550°C，硫化时间为20分钟，硫化过程中通入N2作为保护气体，硫化结束后样品随炉冷却。
本发明具有的优点和有益效果：
与非真空方法相比，用磁控溅射真空法制备柔性衬底铜锌锡硫薄膜，可避免薄膜制备过程中的污染，同时可更方便地控制薄膜的组分，提高薄膜的致密性、均匀性、薄膜与衬底的附着性等特性，且工艺过程可重复性好，可望提高柔性衬底铜锌锡硫薄膜的结晶质量，减少薄膜中的二级相，减少裂纹、空洞和结构缺陷态，从而提高柔性衬底铜锌锡硫薄膜的光电特性。与单一Cu-Zn-Sn-S复合靶溅射法相比，本发明采用单质Cu、Zn、Sn金属靶材，可通过改变各靶材的溅射功率和溅射时间的方法方便地调节沉积薄膜的组分，得到符合所需组分的薄膜。此外，本发明的制备方法适用于各种柔性衬底材料。
附图说明
图1为实施例1制备的柔性衬底铜锌锡硫薄膜的XRD图谱。
图2为实施例1制备的柔性衬底铜锌锡硫薄膜的透射光谱图。
图3为实施例2制备的柔性衬底铜锌锡硫薄膜的XRD图谱。
图4为实施例2制备的柔性衬底铜锌锡硫薄膜的透射光谱图。
图5为实施例3制备的柔性衬底铜锌锡硫薄膜的XRD图谱。
图6为实施例4制备的柔性衬底铜锌锡硫薄膜的XRD图谱。
具体实施方式
为进一步说明本发明的内容和特点，通过具体实施例对本发明作进一步的说明，配合附图详细说明如下：
实施例1：
采用柔性的聚酰亚胺作为衬底材料，用丙酮、乙醇和去离子水进行超声清洗之后，用干燥N2吹干，装入磁控溅射真空室。先将真空室抽真空至本底真空度4×10-4Pa，再通入高纯Ar作为工作气体，Ar流量为20ml/min，工作气压为0.5Pa。先对Cu靶、Zn靶和Sn靶分别进行5分钟的预溅射，以清除靶材表面的杂质。然后进行正式的溅射镀膜，先直流溅射Zn，再射频溅射Sn，最后直流溅射Cu，Zn、Sn、Cu的溅射时间分别为92秒、2173秒和221秒，溅射功率分别为50W、50W和40W，从而实现在聚酰亚胺衬底上沉积Cu-Zn-Sn金属叠层作为铜锌锡硫薄膜的前驱体。再对前驱体进行硫化处理，硫化源材料为纯度99.95%的固态硫粉，硫化温度为450°C，硫化时间为20分钟，硫化过程中通入N2作为保护气体，硫化结束后样品随炉冷却。
实施例2：
采用柔性的聚酰亚胺作为衬底材料，用丙酮、乙醇和去离子水进行超声清洗之后，用干燥N2吹干，装入磁控溅射真空室。先将真空室抽真空至本底真空度4×10-4Pa，再通入高纯Ar作为工作气体，Ar流量为20ml/min，工作气压为0.5Pa。先对Cu靶、Zn靶和Sn靶分别进行5分钟的预溅射，以清除靶材表面的杂质。然后进行正式的溅射镀膜，先直流溅射Zn，再射频溅射Sn，最后直流溅射Cu，Zn、Sn、Cu的溅射时间分别为92秒、2173秒和221秒，溅射功率分别为50W、50W和40W，从而实现在聚酰亚胺衬底上沉积Cu-Zn-Sn金属叠层作为铜锌锡硫薄膜的前驱体。再对前驱体进行硫化处理，硫化源材料为纯度99.95%的固态硫粉，硫化温度为400°C，硫化时间为20分钟，硫化过程中通入N2作为保护气体，硫化结束后样品随炉冷却。
实施例3：
采用柔性的钼箔作为衬底材料，用丙酮、乙醇和去离子水进行超声清洗之后，用干燥N2吹干，装入磁控溅射真空室。先将真空室抽真空至本底真空度4×10-4Pa，再通入高纯Ar作为工作气体，Ar流量为20ml/min，工作气压为0.5Pa。先对Cu靶、Zn靶和Sn靶分别进行5分钟的预溅射，以清除靶材表面的杂质。然后进行正式的溅射镀膜，先直流溅射Zn，再射频溅射Sn，最后直流溅射Cu，Zn、Sn、Cu的溅射时间分别为92秒、2173秒和221秒，溅射功率分别为50W、50W和40W，从而实现在钼箔衬底上沉积Cu-Zn-Sn金属叠层作为铜锌锡硫薄膜的前驱体。再对前驱体进行硫化处理，硫化源材料为纯度99.95%的固态硫粉，硫化温度为550°C，硫化时间为20分钟，硫化过程中通入N2作为保护气体，硫化结束后样品随炉冷却。
实施例4：
采用柔性的铝箔作为衬底材料，用丙酮、乙醇和去离子水进行超声清洗之后，用干燥N2吹干，装入磁控溅射真空室。先将真空室抽真空至本底真空度4×10-4Pa，再通入高纯Ar作为工作气体，Ar流量为20ml/min，工作气压为0.5Pa。先对Cu靶、Zn靶和Sn靶分别进行5分钟的预溅射，以清除靶材表面的杂质。然后进行正式的溅射镀膜，先直流溅射Zn，再射频溅射Sn，最后直流溅射Cu，Zn、Sn、Cu的溅射时间分别为92秒、2173秒和221秒，溅射功率分别为50W、50W和40W，从而实现在铝箔衬底上沉积Cu-Zn-Sn金属叠层作为铜锌锡硫薄膜的前驱体。再对前驱体进行硫化处理，硫化源材料为纯度99.95%的固态硫粉，硫化温度为550°C，硫化时间为20分钟，硫化过程中通入N2作为保护气体，硫化结束后样品随炉冷却。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (2)
1.利用磁控溅射法在柔性衬底上制备铜锌锡硫薄膜的方法，其特征在于：在柔性衬底材料上先磁控溅射金属Cu-Zn-Sn前驱体，再进行硫化处理的方法制备铜锌锡硫薄膜，具体步骤如下：
（1）选用金属Cu、Zn和Sn靶作为溅射靶材；
（2）对柔性衬底材料进行清洗；
（3）利用磁控溅射方法，在柔性衬底上沉积金属Cu-Zn-Sn金属叠层作为铜锌锡硫薄膜的前驱体；所述的磁控溅射法采用直流磁控溅射法和射频磁控溅射法进行金属靶材的溅射；将清洗过的柔性衬底材料装入磁控溅射真空室，先将真空室抽真空至本底真空度4×10-4Pa，再通入高纯Ar作为工作气体，Ar流量为20ml/min，工作气压为0.5Pa；先对Cu靶、Zn靶和Sn靶分别进行5分钟的预溅射，以清除靶材表面的杂质；然后进行正式的溅射镀膜，先直流溅射Zn，再射频溅射Sn，最后直流溅射Cu；Zn、Sn、Cu的溅射时间分别为92秒、2173秒、221秒，溅射功率分别为50W、50W、40W，实现在柔性衬底上沉积Cu-Zn-Sn金属叠层作为铜锌锡硫薄膜的前驱体；
（4）在含硫气氛中对Cu-Zn-Sn前驱体进行硫化处理，硫化源材料为纯度99.95%的固态硫粉，硫化温度为400～550°C，硫化时间为20分钟，硫化过程中通入N2作为保护气体，硫化结束后样品随炉冷却；得到柔性衬底铜锌锡硫薄膜。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤（2）中的柔性衬底材料采用高分子聚合物或金属箔片；其中高分子聚合物是聚酰亚胺或聚对苯二甲酸乙二醇酯；金属箔片是不锈钢片、钛箔、钼箔或铝箔；用丙酮、乙醇和去离子水对柔性衬底材料进行超声清洗，再用干燥N2吹干。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410149990.5A CN103985783B (zh) | 2014-04-15 | 2014-04-15 | 利用磁控溅射法在柔性衬底上制备铜锌锡硫薄膜的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410149990.5A CN103985783B (zh) | 2014-04-15 | 2014-04-15 | 利用磁控溅射法在柔性衬底上制备铜锌锡硫薄膜的方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN103985783A CN103985783A (zh) | 2014-08-13 |
| CN103985783B true CN103985783B (zh) | 2016-06-22 |
Family
ID=51277682
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201410149990.5A Active CN103985783B (zh) | 2014-04-15 | 2014-04-15 | 利用磁控溅射法在柔性衬底上制备铜锌锡硫薄膜的方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN103985783B (zh) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107359214A (zh) * | 2017-07-31 | 2017-11-17 | 广东工业大学 | 一种铜锌锡硫太阳能电池吸收层薄膜的制备方法 |
| CN109148267B (zh) * | 2018-08-31 | 2020-11-13 | 广东工业大学 | 一种银掺杂铜锌锡硫薄膜的制备方法 |
| CN112736161B (zh) * | 2020-12-30 | 2022-04-26 | 中山大学 | 一种具有循环类量子阱结构的铜锌锡硫基薄膜前驱体及其制备方法 |
| CN115386835A (zh) * | 2022-08-11 | 2022-11-25 | 中国科学院电工研究所 | 一种柔性锑化镁薄膜及其制备方法和应用、柔性热电器件 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102496659A (zh) * | 2011-12-30 | 2012-06-13 | 中南大学 | 一种铜锌锡硫薄膜材料的制备方法 |
| CN102492972A (zh) * | 2011-12-12 | 2012-06-13 | 云南师范大学 | 一种Cu2ZnSnS4薄膜的电化学制备工艺 |
| CN103165748A (zh) * | 2013-02-28 | 2013-06-19 | 宁波大学 | 一种制备铜锌锡硫太阳能电池吸收层薄膜的方法 |
-
2014
- 2014-04-15 CN CN201410149990.5A patent/CN103985783B/zh active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102492972A (zh) * | 2011-12-12 | 2012-06-13 | 云南师范大学 | 一种Cu2ZnSnS4薄膜的电化学制备工艺 |
| CN102496659A (zh) * | 2011-12-30 | 2012-06-13 | 中南大学 | 一种铜锌锡硫薄膜材料的制备方法 |
| CN103165748A (zh) * | 2013-02-28 | 2013-06-19 | 宁波大学 | 一种制备铜锌锡硫太阳能电池吸收层薄膜的方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN103985783A (zh) | 2014-08-13 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN107871795B (zh) | 一种基于柔性钼衬底的镉掺杂铜锌锡硫硒薄膜的带隙梯度的调控方法 | |
| CN105449010B (zh) | 不锈钢衬底柔性铜铟镓硒薄膜太阳电池阻挡层制备方法 | |
| CN103165748B (zh) | 一种制备铜锌锡硫太阳能电池吸收层薄膜的方法 | |
| CN108447936B (zh) | 一种锑基双结叠层太阳电池的制备方法 | |
| CN102154622A (zh) | 用作太阳能电池光吸收层的铜铟镓硒薄膜的制备方法 | |
| CN101908583B (zh) | 铜铟镓硒薄膜太阳电池窗口层的制备方法 | |
| CN103985783B (zh) | 利用磁控溅射法在柔性衬底上制备铜锌锡硫薄膜的方法 | |
| CN106783541A (zh) | 一种硒化亚锗多晶薄膜和含有该薄膜的太阳能电池及其制备方法 | |
| Liu et al. | Indium tin oxide with titanium doping for transparent conductive film application on CIGS solar cells | |
| CN102610673A (zh) | 一种铜锌锡硫化合物薄膜太阳能电池及其制备方法 | |
| CN105714262A (zh) | 一种择优生长ito透明导电薄膜的制备方法 | |
| CN110112062A (zh) | IIIA族元素掺杂CdS的CZTS太阳电池制备方法 | |
| CN106549082B (zh) | 合金靶与硫化物靶共溅射制备铜锌锡硫薄膜吸收层的方法 | |
| CN104377261B (zh) | 一种制备CdTe薄膜太阳能电池板方法 | |
| CN103956391A (zh) | 一种AZO/Si异质结太阳电池及其制备方法 | |
| WO2013185506A1 (zh) | 一种铜铟镓硒薄膜太阳能电池的制备方法 | |
| CN106653897A (zh) | 一种铜锌锡硫硒薄膜太阳能电池及其制备方法 | |
| CN103077981B (zh) | 柔性衬底硅基多结叠层薄膜太阳电池及其制造方法 | |
| CN105304763A (zh) | 全真空法制备铜锌锡硫薄膜太阳电池的方法 | |
| CN102142484A (zh) | 多晶硅/铜铟镓硒叠层电池工艺 | |
| CN106229362B (zh) | 一种铜铟镓硒薄膜制备方法及铜铟镓硒薄膜 | |
| CN101882653B (zh) | 基于纳米CdS薄膜的太阳能电池制备方法 | |
| CN104051577B (zh) | 提高太阳电池吸收层铜锌锡硫薄膜结晶性能的制备方法 | |
| CN102610690A (zh) | 一种铜铟镓硒薄膜太阳能电池缓冲层材料制备方法 | |
| CN105047736B (zh) | 一种铜铟镓硒薄膜太阳电池无镉缓冲层材料的制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |