[發明專利]一種金屬薄膜制備工藝

在審

• 申請號: 201810243020.X
• 申請日: 2018-03-23
• 公開（公告）號: CN108428765A
• 公開（公告）日: 2018-08-21
• 發明（設計）人: 白安洋;陳柏煒;于洋
• 申請（專利權）人: 北京夢之墨科技有限公司
• 主分類號: H01L31/18
• 分類號: H01L31/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

一種金屬薄膜制備工藝，該方法通過將母材與基材置于同一導電溶液中，并保持所述母材與基材之間相接觸；通過所述導電溶液中電子的移動，驅使所述母材在所述基材上擴散，形成金屬薄膜。金屬薄膜的化學組成為：CuGa_a，且0＜a≤7，或CuGa_bIn_c，且0＜b≤7，且0＜c≤7，或CuGa_dIn_eSe_f，且0＜d≤7，且0＜e≤7且0＜f≤7。本發明具有以下優勢：(1)不需要真空環境，設備投資不高；(2)膜層結晶度高，成分穩定，結合強度高；(3)不需要使用有毒的化合物，綠色環保；(4)不用外加電源，可以在自驅動的模式下制備金屬薄膜；(5)可實現大面積制膜。

技術領域

本發明屬于光伏電池設備技術領域，尤其涉及一種金屬薄膜制備工藝。

背景技術

能源是經濟和社會發展的重要物質基礎,目前世界工業能源90％以上是靠煤、石油和天然氣等礦物能源提供。無論從世界還是從中國來看常規能源都是很有限的。因此,隨著礦物能源的逐漸減少和環境污染的日益嚴重,發展新型的、環境友好的可再生能源及能源轉換技術引起了世界各國的高度重視。其中,利用光電轉換的太陽能電池發電技術是同時解決上述能源與環境這兩個問題的最佳選擇，因而太陽能電池的研究與開發正越來越受到世界各國的廣泛關注。

太陽能光伏發電技術普遍得到各國政府的重視和支持,世界光伏產業及市場得到蓬勃發展,并首先在太陽能資源豐富的國家,如德國和日本,得到了大面積的推廣和應用。2011至2016年全球太陽能電池產量由27.1GW增加到72GW，年平均增長率達到27.6％。太陽能利用技術正成為世界快速、穩定發展的新興產業之一。雖然目前成本較高,但是從長遠看,隨著技術的進步,可望在之后成為主流能源利用形式,有著巨大的發展潛力。

作為理想的太陽能電池材料必須考慮以下方面：直接帶隙同時具有高吸收系數,Eg介于之間1.0～1.7eV；組成材料資源豐富,成本低,無毒環保；工藝重復性佳,可大面積生產；轉換效率高同時具有很好的長期穩定性。通過以上分析并結合Martin Green等學者的觀點,我們可以得出未來太陽電池的發展方向(1)低成本太陽能電池：主要是大力開發低成本、高效、環保、穩定性好、制程簡單、可大規模生產的第二代薄膜太陽能電池。(2)多結高效疊層等新結構新材料新概念太陽電池。(3)柔性襯底等特殊用途太陽電池等。因此,以銅銦鎵硒(CIGS)為典型代表的第二代薄膜太陽能電池材料的研究正成為國際眾多光伏機構的研究熱點。

銅銦鎵硒(CIGS)薄膜常用作薄膜太陽能電池中的光吸收層，是實現光電轉變的核心層，該層制備質量的優劣直接決定了太陽能電池的轉換效能的高低。銅銦鎵硒(CIGS)薄膜制備，首先是制備銅銦、銅銦鎵的金屬前體(金屬預制層)。目前制備上述前體的工藝主要是真空工藝(如專利CN 103343323 B、專利CN 103474511 B)和非真空工藝(如專利CN103779433 B)。真空工藝主要有多源共蒸法、濺射法、化學氣相沉積等，非真空工藝主要有電沉積，旋涂熱解、水熱合成等。真空法的缺陷在于工藝復雜、無法精確控制元素比例、重復性差、設備投資高、工業化難度高。非真空法制備的缺陷在于薄膜結晶度底、薄膜表面不平整、轉換效率較低，使用有毒的原料(鎵、銦二者離子化合物有毒性)等問題。

發明內容

有鑒于此，本發明的一個目的是提出一種一種金屬薄膜制備方法,以解決現有技術中金屬薄膜工業制備成本高、效率低的問題。

在一些說明性實施例中，所述金屬薄膜制備工藝，包括：將母材與基材置于同一導電溶液中，并保持所述母材與基材之間相接觸；通過所述導電溶液中電子的移動，驅使所述母材在所述基材上擴散，形成金屬薄膜。

在一些優選地實施例中，所述導電溶液中的電子的移動通過施加電源電壓產生；其中，電源正極置于所述導電溶液中，且不與所述母材和基材接觸；電源負極與所述基材接觸。

在一些優選地實施例中，所述電源負極與所述基材遠離所述母材的一側接觸。