[發(fā)明專利]一種低溫油墨法制備的銅銦鎵硒吸收層

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010319141.5
• 申請日: 2020-04-21
• 公開（公告）號: CN111489958B
• 公開（公告）日: 2023-08-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李麗波;杜金田;翟墨
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱理工大學(xué)
• 主分類號: H01L21/02
• 分類號: H01L21/02;H01L31/032;H01L31/0392
• 代理公司: 哈爾濱市松花江聯(lián)合專利商標(biāo)代理有限公司 23213
• 代理人: 岳昕

一種低溫油墨法制備的銅銦鎵硒吸收層，它涉及一種利用油墨法制備的銅銦鎵硒吸收層。本發(fā)明致力于解決現(xiàn)有銅銦鎵硒吸收層制備工藝復(fù)雜，需高溫?zé)Y(jié)，吸收層薄膜禁帶寬度不佳等問題。本發(fā)明的方法如下：一、液相法制備銅銦鎵硒晶體；二、銅銦鎵硒油墨的制備；三、銅銦鎵硒吸收層薄膜的制備。本發(fā)明制備得到的銅銦鎵硒油墨經(jīng)簡單的熱處理即可制備為銅銦鎵硒吸收層，得到的銅銦鎵硒吸收層表面平整，禁帶寬度為1.45eV，空穴濃度為6.812×10supgt;15/supgt;cmsupgt;?3/supgt;，平帶電位為0.06V，可作為銅銦鎵硒太陽能電池的關(guān)鍵組件。并且制備過程利用油墨刮涂法，簡單，成本低、利用率高，因此可進(jìn)行大面積生產(chǎn)，應(yīng)用于銅銦鎵硒太陽能電池領(lǐng)域。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種利用油墨法制備得到銅銦鎵硒薄膜吸收層的方法。

背景知識

銅銦鎵硒薄膜太陽能電池作為第二代太陽能電池，已有不少的研究報道，其以直接帶隙半導(dǎo)體，自身不具毒性，能帶寬度1.0-1.7eV范圍內(nèi)可調(diào)，光吸收效率高，光致衰退低等優(yōu)點，成為了目前最有可能實現(xiàn)低成本高效率制備薄膜光伏的設(shè)備之一。

油墨法作為大規(guī)模制造生產(chǎn)銅銦鎵硒器件中最理想的方法，具有快速加工、大規(guī)模生產(chǎn)和低成本等先天條件，使得其在非真空法制備銅銦鎵硒器件工業(yè)中擁有極佳的潛力。油墨法制備銅銦鎵硒太陽能電池是通過各類原料制備得到銅銦硒前驅(qū)體或銅銦鎵硒晶體后加入粘結(jié)劑、適當(dāng)?shù)娜軇┗旌系玫姐~銦鎵硒油墨后制備為電池。由此制備得到的銅銦鎵硒薄膜無需高溫?zé)Y(jié)或退火處理，直接涂覆干燥于襯底上即可得到銅銦鎵硒吸收層薄膜，之后依次疊加緩沖層、窗口層等組裝為太陽能電池。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有銅銦鎵硒吸收層制備工藝復(fù)雜，需高溫?zé)Y(jié)，非真空法制備的吸收層薄膜禁帶寬度不佳等問題，而提供了一種低溫油墨法制備的銅銦鎵硒吸收層。

本發(fā)明的一種低溫油墨法制備的銅銦鎵硒吸收層是按照以下步驟進(jìn)行的：

一、液相法制備銅銦鎵硒晶體

加入3mmol·L^-1無水氯化鎵，5mmol·L^-1二水氯化銅，3.5mmol·L^-1無水硫酸銦，20mmol·L^-1二氧化硒作為唯一硒源，加入適量溶劑溶解，添加1％的醇胺類還原劑后水浴攪拌，于氮氣條件下526℃退火處理，取出后球磨處理得到粒徑均衡的銅銦鎵硒晶體粉末，待用；

二、銅銦鎵硒油墨的制備

將步驟一中的銅銦鎵硒晶體粉末經(jīng)處理后加入一定量的溶劑，粘結(jié)劑，充分?jǐn)嚢韬蟮玫姐~銦鎵硒油墨，待用；

三、銅銦鎵硒吸收層薄膜的制備

取步驟二制備得到的銅銦鎵硒油墨，經(jīng)不同的方法涂敷在導(dǎo)電玻璃上，經(jīng)簡單熱處理干燥，得到最終銅銦鎵硒吸收層薄膜。

其中，步驟二中所述的粉末處理方法為離心水洗。

其中，步驟二中所述的溶劑為N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮中一種或多種組合，與銅銦鎵硒粉末比例范圍為0.01-0.1g·ml^-1。

其中，步驟二中所述的粘結(jié)劑為聚偏氟乙烯、醋酸纖維素中的一種或兩種，與銅銦鎵硒粉末質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10％-20％。

其中，步驟三中所述的不同涂敷方法為：刮刀涂敷、絲網(wǎng)印刷；涂敷襯底為摻氟二氧化錫導(dǎo)電玻璃。

其中，步驟三中所述的涂敷后的銅銦鎵硒薄膜簡單熱處理溫度為：50-120℃，處理時間為5-24h。

本發(fā)明有以下有益效果：