CIGS吸收层制造技术优化方案

采用多元共蒸三步法，即Cu、In、Ga、Se四支气体管道同时排列在一台蒸发炉内，工件旋转，保证气体均匀地沉积在工件上。

第一步：在保证玻璃板温度，即衬底温度在250～300℃时，放进In、Ga、Se气体，控制各元素数量的比例，总量控制在90％，Se／（In＋Ga）流量比大于3，形成闪锌矿型结构的预制层，其分子式为（In_0.7Ga_0.3）₂Se₃。

第二步：在保证玻璃板温度，即衬底温度在550～580℃时，放进Cu、Se气体，直到微富铜时结束。其过程如下：Cu、Se与预制层反应，逐渐形成贫铜的有序缺陷化合物，这些化合物中存在替位缺陷In_Cu和Ga_Cu及空位缺陷V_Cu，继续蒸发Cu、Se，Cu向内扩散，薄膜中的In、Ga向外扩散，反应后形成新的晶核，增加薄膜的厚度，接近化学计量比后，继续放进Cu、Se，薄膜变得富铜，当温度高于523℃时，在薄膜表面和晶界处存在二次相Cu_xSe液相。

第三步：蒸发In、Ga、Se元素，Cu向外扩散，与In、Ga、Se反应，In、Ga向内扩散，二次相Cu_xSe液相被完全消耗掉，将富铜转化为贫铜，富In、Ga，实现表面Ga的梯度分布。较少载流子的界面复合，可以提高电池的开路电压，满足化学计量比的CIGS表面层。该步处理可以在薄膜表面形成有序缺陷层，为缓冲层Cd离子的扩散提供空位，方便形成强n型的浅埋层，改善异质结界面特性。

值得注意的是，第三步的扩散反应与第二步的扩散反应方向完全相反。图5-5为CIGS太阳电池的蒸发装置。(www.xing528.com)

图5-5 CIGS太阳电池的蒸发装置

美国维易科精密仪器（VeecoInstruments）发布了CIGS（Cu、In、Ga、Se）型太阳能电池玻璃底板用蒸镀成膜装置，该装置每小时可处理30块尺寸为1.1m×1.4m的玻璃底板，使用原子吸收谱、电子碰撞散射谱，监测薄膜成分及蒸发源的蒸发速率。

CIGS薄膜是多元化合物，其电学性能对原子配比及晶格匹配不当而产生的结构缺陷过于敏感，制备中需要控制的因素较多，因此工艺重复性低，成品率不高。