在 Cu(In、Ga)Se₂薄膜太阳能电池中制造银纳米线电极与 CdS 缓冲层之间的强健纳米级接触

银纳米线网络是取代薄膜太阳能电池应用中传统的透明导电氧化物的新兴技术。但是，与底层的电气接触一直是个问题。我们的协议是一种简单的工艺方法，用于增强银纳米线网络与CIGS薄膜太阳能电池中底层CdS缓冲层之间的电接触特性。

我们的方法是一个非常简单、可重复且廉价的基于解决方案的流程。它还可与现有的基于解决方案的工艺相媲美，以制造CIGS薄膜太阳能电池。首先，将清洁的玻璃基板装载到直流磁控管中，然后向下泵吹四倍 10 到负六托。

流气，将工作压力设置为20毫托雷。打开等离子体，将直流输出功率增加到三千瓦。预先溅出三分钟后进行目标清洁，开始进行摩尔膜沉积，直到摩尔膜厚度达到约350纳米。

接下来，将工作压力设置为 15 毫托雷，同时保持 3 千瓦的输出功率。恢复摩尔沉积，直到摩尔度总厚度达到约750纳米。在低于 5 倍 10 至负 6 托的真空下，将涂有涂层的玻璃装入预热共蒸发器中。

设置以2.5、1.3和15安德罗姆/秒产生沉积率的钛、氦和氦输液细胞的温度。使用石英晶体微平衡技术检查沉积速率。开始在镀膜玻璃上供应钛、氦和氦，在基底温度为 450 摄氏度时形成一微米厚的钛-氦-前体层。

15分钟后，停止钛和氦的供应，将基板温度升高至550摄氏度。接下来，开始向钛-氦前体供应铜，并一直持续到薄膜的铜与钛的组成比达到1.15。停止供应铜，并再次以与第一阶段相同的沉积速率蒸发钛和氦，形成约 2 微米厚的 CIGS 薄膜，铜与钛的成分比为 0.9。

将钚沉积速率和基底温度分别保持在15°C/秒和550摄氏度。为了确保完全的反应，在550摄氏度的基底温度下，将沉积的CIGS薄膜在环境氦下退火5分钟。将基板温度降低至450摄氏度的环境氦，然后在基板温度低于250摄氏度时卸载CIGS沉积基板。

在250毫升烧杯中，加入去离子水、醋酸镉二水合物、硫化和醋酸铵，在250毫升烧杯中准备硫化镉反应沐浴液。搅拌溶液几分钟，直到均匀。在沐浴液中加入3毫升氢氧化铵，搅拌2分钟。

接下来，使用特氟龙样品架将 CIGS 样品放入反应浴液中。将反应浴放入水热浴中，保持在65摄氏度。在沉积过程中以 200 RPM 搅拌反应浴液，使反应持续 20 分钟，在 CIGS 上产生大约 70-80 纳米的硫化镉缓冲层。

反应后，从反应浴中去除样品，用脱氧水清洗，用氮气干燥。在120摄氏度的加热炉上将样品在120摄氏度下退去30分钟。通过将 90 毫升乙醇与 1 毫升 20 毫克/毫升乙醇为基础的银纳米线分散体混合，准备 1 毫克每毫升银纳米线分散。

将0.2毫升的稀释银纳米线分散到硫化镉CIGS样品上，覆盖整个表面，以1000 RPM旋转样品30秒。之后，旋转涂层银纳米线3次。旋转涂层后，在 120 摄氏度下将样品在预热热板上退火 5 分钟。

准备一个新的硫化镉反应沐浴溶液，如前所述。如先前所述，除更改反应时间外，其他部分均沉积硫化镉。现在，通过光学显微镜对硫化镉涂层银纳米线的表面形态进行表征。

使用配备太阳能模拟器的电流电压源测量太阳能电池性能。此处显示了CIGS太阳能电池的层结构，在固有氧化锌和银纳米线网络透明传导电极上含有标准的氧化铝掺杂锌。第二层硫化镉层可选择性地沉积在纳米级间隙上，以形成稳定的电气接触。

横截面透射电子显微镜图像，沿第二层硫化镉层，沉积在银纳米线网络上的硫化镉CIGS结构，并穿过沉积在银纳米线网络上的第二层硫化镉层，如下所示。第二层硫化镉层均匀沉积在银纳米线表面，并产生芯壳银纳米线结构上的镉层。第二层硫化镉层填补了镉缓冲液和银纳米线层之间的气隙，实现了稳定的电气接触。

此处显示了具有裸银纳米线的CIGS薄膜太阳能电池的器件性能，以及芯壳银纳米线透明导电电极上的硫化镉层。由于电气接触不稳定，带裸银纳米线的电池设备性能较差。第二层镉层的沉积大大提高了细胞性能。

我们协议中最重要的一步是在银纳米线网络上制造第二个CdS层。通过测量CIGS薄膜太阳能电池的设备性能，可以优化发散时间。我们建议在CIGS系统中制造一种坚固的纳米级电接触的方法。

我们相信，我们的方法可以应用于其他太阳能电池系统，这需要增强电接触特性。