高效太阳能光伏窗口层材料制备工艺

常规CIGS太阳电池的窗口层主要采用CaS薄膜，缓冲层CdS薄膜的制备方法主要有真空蒸发［82，83］、溅射［84］、热喷涂分解［85］、金属有机物化学气相沉积（MOCVD）［86］和化学水浴［87，88］等。由于在CIGS太阳电池中CdS薄膜厚度约50nm，对于如此薄膜，用蒸发或溅射方法很难保证其完整和致密，而化学水浴法可以做到这一点，同时由于在沉积过程中，CBD不需要真空和高温装置，可以降低薄膜制备的成本，比较容易进行规模化生产。

CBD是利用水溶液中的离子连续吸附在基板表面并发生反应生成不溶于水的化合物从而在基板上形成薄膜的方法。采用CBD沉积CdS薄膜使用的原料通常为碘化镉（CdI2）、硫脲（SC（NH2）2）、氨水（（NH4）ON）以及纯水。CBD制备CdS薄膜的原理和工艺过程是：将以上原料按照一定的比例配成溶液，将反应溶液加热到60～80℃时，将CI（G）S基板浸入反应溶液中，在热的反应溶液中，镉盐（碘化镉）与提供硫离子的硫脲发生反应从而生成CdS。通常在溶液中加入氨水，这样既可以与镉离子形成络合物，从而控制溶液中镉离子的浓度，又可以水解从而为分解硫脲提供氢氧根离子。CBD制备CdS的全反应方程式为［89］：其具体的反应过程为［82］：硫脲在氨水提供的OH－的作用下水解释放S2－式（8－3），不稳定的络合物解络得到Cd2＋式（8－4），水解的S2－与解络的Cd2＋反应形成CdS胶体式（8－5）。

在反应溶液中，为了水解平衡通常加入氨水如式（8－6）所示：(www.xing528.com)

除了n－CdS／p－CIGS薄膜形成p－n结之外，太阳电池还需要厚度为30～50nm 的i－ZnO薄膜和厚度为500～800nm的ZnO：Al（AZO）透明导电膜，透明导电薄膜在可见光范围内光的透过率＞85%，电阻率＜3×10－3Ω／□。通常使用ZnO陶瓷靶材与掺Al（Al2O3质量百分比2%）的ZnO陶瓷靶材进行磁控溅射。此外还可以采用MOCVD方法制备掺B的ZnO（ZnO：B）取代AZO作为透明导电材料。