[发明专利]一种太阳能电池用铜铟镓硫薄膜的制备方法无效
申请号: | 201010530299.3 | 申请日: | 2010-11-03 |
公开(公告)号: | CN102024878A | 公开(公告)日: | 2011-04-20 |
发明(设计)人: | 王长君;苏青峰;赖建明;张根发;吴明明;罗军;李帅 | 申请(专利权)人: | 上海联孚新能源科技有限公司 |
主分类号: | H01L31/18 | 分类号: | H01L31/18 |
代理公司: | 上海硕力知识产权代理事务所 31251 | 代理人: | 郭桂峰 |
地址: | 201201 上*** | 国省代码: | 上海;31 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 太阳能电池 用铜铟镓硫 薄膜 制备 方法 | ||
技术领域
本发明属于太阳能电池领域,具体涉及一种太阳能电池用铜铟镓硫薄膜的制备方法。
背景技术
新能源取代传统能源发展趋势已不可避免,其中对太阳能的利用已成为新能源的发展热点,太阳能电池技术正步入高速发展阶段,薄膜电池由于其可以低成本大规模生产,可能成为下一代主要的太阳能电池技术。目前太阳能电池主要采用单晶硅和真空条件下制备的薄膜材料,但由于其价格昂贵,限制了太阳能电池的进一步推广和应用。因此开发一种价格低廉的光电转换材料或方法是太阳能电池大规模应用的关键。
近年来,薄膜型太阳电池以其低成本、低能耗、高性能等优点引起人们的关注。尤其是半导体材料CuInS2具有高吸收系数、高效率、低毒性、低成本、无光致衰减等优点成为当前的研究热点。现有制备CuInS2薄膜的方法主要有:反溅射(Reactive Sputtering),真空蒸发(单源、双源、三源),喷射热解法(Spray Pyrolysis),化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition),分子束外延(Molecular Beam Epitaxy),有机金属化学气相沉积(MOCVD),这些现有的制备技术都存在工艺较为复杂,成本高昂,难以大规模生产的缺点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种工艺简单,成本低,适宜大规模生产的太阳能电池用CuInxGa1-xS2薄膜的制备方法。
本发明的技术方案是:
一种太阳能电池用铜铟镓硫薄膜的制备方法,包括如下步骤:
(a)前驱体油墨浆料制备:将含Cu、含In、含Ga的化合物和S化物,按照In、Ga离子摩尔比为1~4:1;Cu、(In+Ga)、S离子摩尔比为1~2:1:5~8配置,并加入一定量溶液调节剂,搅拌24h,得到前驱体油墨浆料;
(b)前驱体薄膜制备:将步骤a中所述油墨浆料利用丝网印刷方法,在钠钙玻璃Mo衬底上制备前驱体薄膜,反复印刷,薄膜厚度约为8μm;
(c)干燥还原:将步骤b制备的所述前驱体薄膜,干燥还原,采用H2气还原,升温速率为2~10℃/min,在200~300℃保温30~60min;
(d)硫化退火:将步骤c还原制备的前驱体薄膜,进行硫化退火形成铜铟镓硫薄膜。
进一步优选地,所述步骤a中含Cu的化合物是Cu(NO3)2或Cu(NO3)2·3H2O,含In的化合物是In(NO3)3 或In(NO3)3·5H2O,所述S化物是Na2S·9H2O,所述含Ga的化合物是Ga(NO3)3·9H2O或Ga纳米粉。
进一步优选地,所述步骤d中的硫化退火是指采用S纳米粉,将炉体抽至真空度为3×10-5Pa,升温速率为2~10℃/min,其中硫源温度约为250~300℃,前驱体薄膜温度约为450~600℃,硫化时间为30~90min。
进一步优选地,所述步骤d中制得的铜铟镓硫薄膜厚度为1000~3000nm。
进一步优选地,所述步骤a中溶液调节剂是无水乙醇和/或松油醇和/或乙基纤维素。
进一步优选地,所述步骤c中采用H2气还原后还需在H2含量为5%的Ar2气氛中保温30~60min。
本发明具有以下有益效果:本发明所提供的制备方法精确控制铜铟硫薄膜中各元素的化学计量比,同时,还可以通过制备多层膜和调节各层膜的化学成分,实现对目标铜铟硫化合物薄膜中各元素的分布的有效控制。
本发明所提供的铜铟硫薄膜丝网印刷制备方法,与传统的高真空气相法相比,其工艺简单,成本低,可控性强,可重复性强,可以制备大面积、成分均匀的吸收层薄膜,易实现大规模生产,热被投资少,原料利用率高,可促进铜铟硫薄膜太阳能电池产业化快速发展。
附图说明
通过下面结合附图对其示例性实施例进行的描述,本发明上述特征和优点将会变得更加清楚和容易理解。
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