[發明專利]一種銅銦鎵硒太陽能電池薄膜緩沖層材料的制備方法

在審

• 申請號: 201811135089.7
• 申請日: 2018-09-28
• 公開（公告）號: CN109285919A
• 公開（公告）日: 2019-01-29
• 發明（設計）人: 王敏;韓桂林
• 申請（專利權）人: 王敏
• 主分類號: H01L31/18
• 分類號: H01L31/18;H01L31/0392;H01L31/0445
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• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種銅銦鎵硒太陽能電池薄膜緩沖層材料的制備方法，屬于電池材料技術領域。本發明技術方案采用溶膠?凝膠法，在銅銦鎵硒薄膜表層上引入緩沖層，同時通過減少界面態，起到電阻的作用，防止電池內部短路，有效提高薄膜材料的介電性能和光電轉換效率，且本發明采用緩沖層并通過前驅體凝膠結構包覆并干燥，有效提高材料在表面的結合強度，通過緩沖層材料和吸收層之間的能帶結構要相互匹配，在此基礎上，形成厚度適中的薄膜，通過提高吸收層的光子數量，降低后續的窗口層材料的制備損傷吸收層，有效提高緩沖層材料的表面電導率和光電導率，使得光生載流子能夠及時輸出到外電路中。

技術領域

本發明涉及一種銅銦鎵硒太陽能電池薄膜緩沖層材料的制備方法，屬于電池材料技術領域。

背景技術

當前化石能源日漸枯竭和環境污染日益嚴重督促著人們去研究清潔可再生能源以替代逐漸枯竭的不可再生能源，所以，對風能、水能、地熱能、氫能、太陽能等清潔無污染能源的開發利用越來越重要。其中，對太陽能的開發，因太陽的壽命長，可以視為無窮盡的能源來利用。所以，對太陽能電池薄膜電池的開發利用已經逐漸成為當前光電轉換能源產業的重要發展方向。目前的全球薄膜太陽能電池領域存在以下幾種材料的太陽能電池，他們是：以晶體硅和非晶硅作為基本材料的太陽能電池薄膜，以鈣鈦礦、黃銅礦結構的化合物半導體作為薄膜太陽能吸收層的電池，以染料分子為吸收層的薄膜太陽能電池，和有機物為吸收層的太陽能電池。在當前的市場結構中硅基太陽能電池仍然占有很大的比重；由于硅片的生產成本較高，且硅基太陽能電池的轉化效率已經接近理論極限，所以研究非硅基太陽能薄膜電池的潛力遠大于對硅基太陽能薄膜電池。在目前可選擇的眾多的以其他物質作為吸收層薄膜太陽能電池中，采用鈣鈦礦、黃銅礦結構的無機化合物半導體作為薄膜制作的吸收層制作的薄膜太陽能電池被認為是新一代最有競爭力的太陽能電池薄膜材料。

基于納米顆粒的非真空制備工藝有助于削減CIGS薄膜太陽能電池的制造成本，其主要工藝過程包括：納米顆粒制備、納米顆粒涂布成膜、以及吸收層薄膜的熱處理過程。目前，隨著CIGS納米顆粒的合成方法學和涂布技術逐漸成熟，非真空工藝的主要瓶頸在于如何克服基于納米顆粒制備的薄膜在熱處理過程之中存在的光電轉化性能差，成膜品質較差這些問題，所以對其進行改性很有必要。

發明內容

本發明所要解決的技術問題：針對現有銅銦鎵硒太陽能電池薄膜在熱處理過程之中存在的光電轉化性能差，成膜品質較差的問題，提供了一種銅銦鎵硒太陽能電池薄膜緩沖層材料的制備方法。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：

（1）取玻璃板并用丙酮和無水乙醇依次分別擦洗3～5次，自然晾干并豎直浸沒在改性混合液中，控制在浸沒過程中，對改性混合液中滴加質量分數5％醋酸溶液，待滴加25～30min，停止滴加并靜置沉積，洗滌、干燥得包覆基體玻璃板；

（2）再按重量份數計，分別稱量45～50份去離子水、10～15份二氧化鉭、3～5份碳酸鎂和10～15份碳酸鋇置于研缽中，研磨分散并收集分散漿液；

（3）將分散漿液旋涂至包覆基體玻璃板表面，勻膠處理，烘烤后，初次升溫加熱，保溫預結晶處理，再升溫加熱，保溫結晶，退火后靜置冷卻至室溫，制備得銅銦鎵硒太陽能電池薄膜緩沖層材料。

步驟（1）所述的改性混合液為按重量份數計，分別稱量45～50份去離子水、0.5～1.5份氯化銦、0.5～1.0份硫代乙酰胺和1.0～1.5份氯化鋅攪拌混合制備而成。

步驟（1）所述的醋酸溶液滴加速率為25～30mL/min。

步驟（3）所述的勻膠處理勻膠速率為4000～5000r/min。

步驟（3）所述的初次升溫加熱為按5℃/min升溫至600～650℃。

步驟（3）所述的保溫預結晶處理溫度為700～750。