[發明專利]一種非真空法制備CIGS薄膜的方法

有效

• 申請號: 201310280632.3
• 申請日: 2013-07-05
• 公開（公告）號: CN103367543A
• 公開（公告）日: 2013-10-23
• 發明（設計）人: 張寧;張濤;余新平;張至樹;徐剛
• 申請（專利權）人: 北京四方繼保自動化股份有限公司
• 主分類號: H01L31/18
• 分類號: H01L31/18;C23C24/00
• 代理公司: 北京金闕華進專利事務所(普通合伙) 11224
• 代理人: 吳鴻維

技術領域

本發明涉及一種非真空法制備CIGS薄膜的方法，屬于薄膜太陽能電池技術領域。

背景技術

銅銦鎵硒（CIGS）薄膜電池是轉換效率最高的薄膜太陽能電池，具有效率高、無性能衰減、壽命長、可采用柔性基底等特點，是目前國際上最流行太陽能電池生產技術之一。目前，美國、日本、德國等一些公司已開始CIGS電池的規模化生產并實際應用。CIGS吸收層是決定CIGS薄膜太陽能電池光電性能的關鍵因素。制備CIGS吸收層的方法主要有真空法和非真空法。真空法主要分為共蒸法和兩步法。共蒸法需要對每種元素的蒸發速率和沉積量進行精確控制，要求設備具有很高的控制精度，設備的技術難度和造價均很高。濺射金屬預置膜+硒化兩步法的靶材利用率低，成膜時間長，硒化工藝難以控制，投資成本和電池成本均較高。非真空法有電鍍法、涂覆法等，不采用昂貴的真空設備，投資成本低，可以大幅度降低電池制造成本，是一種非常有發展前景的技術方向。

發明內容

本發明的目的是提供一種非真空法制備CIGS薄膜的方法，不采用昂貴的真空設備，投資少，工藝簡單，原材料利用率高，適于大面積成膜，生產成本低。為了達到以上目的，本發明采用的技術方案是：

一種非真空法制備CIGS薄膜的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

（1）配粉：將高純硒化亞銅（Cu₂Se）、硒化銦（In₂Se₃）、硒化鎵（Ga₂Se₃）三種粉末稱量、混合，配置成所需化學計量比的混合粉末；

（2）球磨：將混合粉末在高能球磨機中球磨，使粉末平均粒徑≤2μm，采用激光粒徑分析儀測量粉末平均粒徑；

（3）配置漿料：將球磨后的粉末與去離子水或醇類混合制成漿料；

（4）涂覆：將漿料涂覆在襯底表面上；

（5）烘烤：將涂覆后的襯底進行烘烤去除溶劑，形成CIGS前驅膜；

（6）退火：在含硒氣氛保護下進行退火處理，制成CIGS薄膜。

本發明還可以進一步采用以下優選方案：

上述的一種非真空法制備CIGS薄膜的方法，其特征在于：在步驟（1）中，所述三種粉末純度均≥4N。

上述的非真空法制備CIGS薄膜的方法，其特征在于：在步驟（1）中，所述化學計量比為Cu_xIn_1-yGa_ySe_(3+x)/2，其中x＝0.5～1，y＝0～0.5。

上述的非真空法制備CIGS薄膜的方法，其特征在于：在步驟（2）中，使用的球磨介質為無水乙醇，磨球材質為ZrO₂或瑪瑙。

上述的非真空法制備CIGS薄膜的方法，其特征在于：在步驟（3）中，所述配置漿料所用醇類為甲醇、乙醇、丙二醇的一種。

上述的非真空法制備CIGS薄膜的方法，其特征在于：在步驟（4）中，所述襯底為玻璃、不銹鋼、聚酰亞胺的一種。

上述的非真空法制備CIGS薄膜的方法，其特征在于：在步驟（4）中，所述涂覆的方法為刮涂、旋涂、噴涂的一種。

上述的非真空法制備CIGS薄膜的方法，其特征在于：在步驟（5）中，所述烘烤溫度為50～250℃，烘烤時間為0.5～4h。

上述的非真空法制備CIGS薄膜的方法，其特征在于：所述CIGS前驅膜的厚度為0.5～3μm。

上述的非真空法制備CIGS薄膜的方法，其特征在于：在所述步驟（6）中，所述退火處理的溫度為400～600℃，退火時間為15min～1.5h，含硒氣氛為固態硒蒸氣、H₂Se氣體的一種與惰性氣體的混合氣體，退火氣氛的氣壓為10²～10⁵Pa。

上述的非真空法制備CIGS薄膜的方法，其特征在于：所述混合氣體中含硒氣體的濃度為0.5～50%,純度≥4N。

上述的非真空法制備CIGS薄膜的方法，其特征在于：所述惰性氣體為氬氣或氮氣，純度≥4N。

本發明的有益結果是：本發明所提供的一種非真空法制備CIGS薄膜的方法在大氣環境中操作，不采用昂貴的真空設備，投資少，工藝簡單，原材料利用率高，適于大面積成膜，生產成本低，適合用于制備CIGS薄膜太陽能電池吸收層。

附圖說明：

圖1為本發明非真空法制備CIGS薄膜的方法流程圖。

圖2為本發明實施例1所制備的CIGS薄膜的XRD圖譜。

具體實施方式