一種薄膜太陽(yáng)能電池緩沖層后處理工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種薄膜太陽(yáng)能電池緩沖層后處理工藝，包括：提供表面形成有吸收層的薄膜太陽(yáng)能電池，配置反應(yīng)溶液，采用化學(xué)水浴法將所述反應(yīng)溶液沉積于所述吸收層表面形成緩沖層，之后將所述緩沖層置于水溶液中進(jìn)行浸泡處理，最后取出，用氮?dú)獯蹈?。本發(fā)明緩沖層后處理工藝可以改善緩沖層表面平整度，減少緩沖層表面絮狀物，增加與上層窗口層的接觸面積與晶格匹配，減少載流子在緩沖層/窗口層界面的復(fù)合，可提高薄膜太陽(yáng)能電池的短路電流密度1.0?2.0mA/cm2，提高電池轉(zhuǎn)換效率絕對(duì)值1?3％。由于浸泡處理所采用的氨水、異丙醇、醋酸銨等本身為常規(guī)試劑，可重復(fù)利用，工藝成本低、設(shè)備簡(jiǎn)單可靠、操作安全、適用于工業(yè)化生產(chǎn)。
【專利說(shuō)明】
一種薄膜太陽(yáng)能電池緩沖層后處理工藝
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于光伏材料新能源技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種薄膜太陽(yáng)能電池緩沖層后處理工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]銅銦鎵砸(01(111，6&)562:(:165)薄膜太陽(yáng)能電池是實(shí)驗(yàn)室轉(zhuǎn)換效率最高，最有發(fā)展前景的薄膜太陽(yáng)能電池之一。它具有光學(xué)禁帶可調(diào)，適合于調(diào)整和優(yōu)化禁帶寬度;具有非常高的光吸收系數(shù)，制備的太陽(yáng)能電池只有數(shù)微米，降低了原材料的消耗與減輕了電池的重量；電池使用壽命長(zhǎng)，無(wú)光致衰退效應(yīng)，在弱光條件下性能依然良好，在空間應(yīng)用中也具有非常良好的抗干擾、抗輻射能力等多方面的優(yōu)點(diǎn)。2014年，德國(guó)太陽(yáng)能與氫能研究中心將CIGS薄膜太陽(yáng)能電池實(shí)驗(yàn)室轉(zhuǎn)換效率提高到21.7%，超越多晶硅20.4%的轉(zhuǎn)換效率;產(chǎn)業(yè)化方面，德國(guó)Manz集團(tuán)于2015年將組件轉(zhuǎn)換效率提高到15.9%，功率達(dá)104.8W，ManzCIGSfab生產(chǎn)線生產(chǎn)成本已經(jīng)降低到每瓦2.5元以下，顯示了 CIGS薄膜太陽(yáng)能電池具有廣闊的發(fā)展前景。
[0003]在CIGS薄膜太陽(yáng)能電池中，緩沖層是位于吸收層和窗口層之間的關(guān)鍵位置，可以解決吸收層與緩沖層、緩沖層與窗口層間的晶格能帶匹配，增加電池耗盡區(qū)的寬度，減少隧道效應(yīng)，提高接觸勢(shì)皇，覆蓋CIGS吸收層表面，減少界面態(tài)，保護(hù)吸收層表面，避免在濺射窗口層時(shí)損傷CIGS吸收層，對(duì)太陽(yáng)能電池器件的轉(zhuǎn)換效率有非常重要的影響。硫化鎘、硫化鋅、碲化鎘等I1-VI族化合物材料廣泛用作薄膜太陽(yáng)能電池的緩沖層。目前實(shí)驗(yàn)室獲得最高效率的CIGS薄膜太陽(yáng)能電池緩沖層材料為化學(xué)水浴法制備的硫化鎘。但化學(xué)水浴法制備的硫化鎘、硫化鋅緩沖層表面絮狀物較多，表面不平整，導(dǎo)致與窗口層之間的晶格匹配度較低，制約太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)換效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種薄膜太陽(yáng)能電池緩沖層后處理工藝，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中制備的薄膜太陽(yáng)能電池緩沖層表面絮狀物較多，表面不平整，導(dǎo)致與窗口層之間的晶格匹配度較低的問(wèn)題。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種薄膜太陽(yáng)能電池緩沖層后處理工藝，所述后處理工藝至少包括:
[0006]提供表面形成有吸收層的薄膜太陽(yáng)能電池，配置反應(yīng)溶液，采用化學(xué)水浴法將所述反應(yīng)溶液沉積于所述吸收層表面形成緩沖層，之后將所述緩沖層置于水溶液中進(jìn)行浸泡處理，最后取出，用氮?dú)獯蹈伞?br>[0007]作為本發(fā)明薄膜太陽(yáng)能電池緩沖層后處理工藝的一種優(yōu)化的方案，所述吸收層為銅銦鎵砸、銅銦砸、銅銦鎵砸硫、銅鋅錫硫、銅鋅錫砸或者銅鋅錫硫砸。
[0008]作為本發(fā)明薄膜太陽(yáng)能電池緩沖層后處理工藝的一種優(yōu)化的方案，形成的所述緩沖層為硫化鎘或硫化鋅。
[0009]作為本發(fā)明薄膜太陽(yáng)能電池緩沖層后處理工藝的一種優(yōu)化的方案，所述配置的反應(yīng)溶液為鎘源、硫源、絡(luò)合劑的水溶液或者鋅源、硫源、絡(luò)合劑的水溶液，將所述反應(yīng)溶液混合，采用化學(xué)水浴法沉積形成所述緩沖層。
[0010]作為本發(fā)明薄膜太陽(yáng)能電池緩沖層后處理工藝的一種優(yōu)化的方案，所述鎘源為碘化鎘、氯化鎘或者硫酸鎘中的一種或多種，鎘源溶液的濃度為1.0?5.0umol/L。
[0011]作為本發(fā)明薄膜太陽(yáng)能電池緩沖層后處理工藝的一種優(yōu)化的方案，所述鋅源為氯化鋅、氫氧化鋅或硫酸鋅中的一種或多種，鋅源溶液的濃度為1.0?5.0umol/L。
[0012]作為本發(fā)明薄膜太陽(yáng)能電池緩沖層后處理工藝的一種優(yōu)化的方案，所述硫源為硫脲、硫化鈉或硫代乙酰胺中的一種或多種，硫源溶液的濃度為20.0umoI/L-0.lmol/L。
[0013]作為本發(fā)明薄膜太陽(yáng)能電池緩沖層后處理工藝的一種優(yōu)化的方案，所述絡(luò)合劑為氨水、醋酸銨、氯化銨、硝酸銨或硫酸銨中的一種或多種，絡(luò)合劑溶液的濃度為0.1?3.0mol/Lo
[0014]作為本發(fā)明薄膜太陽(yáng)能電池緩沖層后處理工藝的一種優(yōu)化的方案，配置的所述反應(yīng)溶液混合后的pH值為9.5?12.0。
[0015]作為本發(fā)明薄膜太陽(yáng)能電池緩沖層后處理工藝的一種優(yōu)化的方案，反應(yīng)溫度為25?80°C，反應(yīng)時(shí)間為5?40min，沉積過(guò)程中采用電動(dòng)攪拌、磁力攪拌及超聲振蕩中的一種或多種組合的攪拌方式進(jìn)行攪拌。
[0016]作為本發(fā)明薄膜太陽(yáng)能電池緩沖層后處理工藝的一種優(yōu)化的方案，形成的所述緩沖層的厚度為20?200nmo
[0017]作為本發(fā)明薄膜太陽(yáng)能電池緩沖層后處理工藝的一種優(yōu)化的方案，進(jìn)行所述浸泡處理的水溶液為氨水、異丙醇或醋酸銨中的一種或多種的混合溶液。
[0018]作為本發(fā)明薄膜太陽(yáng)能電池緩沖層后處理工藝的一種優(yōu)化的方案，所述水溶液的濃度為5?15mol/L，浸泡時(shí)間為5?20min。
[0019]如上所述，本發(fā)明的薄膜太陽(yáng)能電池緩沖層后處理工藝，包括:提供表面形成有吸收層的薄膜太陽(yáng)能電池，配置反應(yīng)溶液，采用化學(xué)水浴法將所述反應(yīng)溶液沉積于所述吸收層表面形成緩沖層，之后將所述緩沖層置于水溶液中進(jìn)行浸泡處理，最后取出，用氮?dú)獯蹈?。本發(fā)明緩沖層后處理工藝可以改善緩沖層表面平整度，減少緩沖層表面絮狀物，增加與上層窗口層的接觸面積與晶格匹配，減少載流子在緩沖層/窗口層界面的復(fù)合，可提高薄膜太陽(yáng)能電池的短路電流密度1.0-2.0mA/cm2，提高電池轉(zhuǎn)換效率絕對(duì)值I_3 %。由于浸泡處理所采用的氨水、異丙醇、醋酸銨等為常規(guī)試劑，可重復(fù)利用，工藝成本低、設(shè)備簡(jiǎn)單可靠、操作安全、適用于工業(yè)化生產(chǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1為本發(fā)明提供的薄膜太陽(yáng)能電池緩沖層后處理工藝的流程示意圖。
[0021]圖2為本發(fā)明提供的薄膜太陽(yáng)能電池吸收層結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖3為本發(fā)明提供的薄膜太陽(yáng)能電池緩沖層結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖4為本發(fā)明提供的薄膜太陽(yáng)能電池整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖5為未進(jìn)行后處理工藝的緩沖層表面SEM照片。
[0025]圖6為本發(fā)明進(jìn)行后處理工藝后的緩沖層表面SEM照片。
[0026]圖7為采用本發(fā)明所述工藝制備的CIGS薄膜太陽(yáng)能電池與緩沖層無(wú)后處理工藝制備的CIGS薄膜太陽(yáng)能電池1-V曲線和電池輸出參數(shù)對(duì)比圖。
[0027]元件標(biāo)號(hào)說(shuō)明
[0028]SI ?S5 步驟
[0029]I襯底
[0030]2背電極層[0031 ]3 吸收層
[0032]4緩沖層
[0033]5窗口層
[0034]51 本征透明氧化物層
[0035]52 透明導(dǎo)電氧化物層
[0036]6電極層
【具體實(shí)施方式】
[0037]以下通過(guò)特定的具體實(shí)例說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說(shuō)明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)與功效。本發(fā)明還可以通過(guò)另外不同的【具體實(shí)施方式】加以實(shí)施或應(yīng)用，本說(shuō)明書中的各項(xiàng)細(xì)節(jié)也可以基于不同觀點(diǎn)與應(yīng)用，在沒(méi)有背離本發(fā)明的精神下進(jìn)行各種修飾或改變。
[0038]請(qǐng)參閱附圖。需要說(shuō)明的是，本實(shí)施例中所提供的圖示僅以示意方式說(shuō)明本發(fā)明的基本構(gòu)想，遂圖式中僅顯示與本發(fā)明中有關(guān)的組件而非按照實(shí)際實(shí)施時(shí)的組件數(shù)目、形狀及尺寸繪制，其實(shí)際實(shí)施時(shí)各組件的型態(tài)、數(shù)量及比例可為一種隨意的改變，且其組件布局型態(tài)也可能更為復(fù)雜。
[0039]如圖1所示，本發(fā)明提供一種薄膜太陽(yáng)能電池緩沖層后處理工藝，所述后處理工藝至少包括以下步驟:
[0040]SI，提供表面形成有吸收層的薄膜太陽(yáng)能電池；
[0041 ] S2，配置沉積緩沖層的反應(yīng)溶液；
[0042]S3，采用化學(xué)水浴法將所述反應(yīng)溶液沉積于所述吸收層表面形成緩沖層；
[0043]S4，將所沉積的緩沖層置于水溶液中進(jìn)行浸泡處理；
[0044]S5，取出，用氮?dú)獯蹈伞?br>[0045]下面根據(jù)附圖詳細(xì)介紹本發(fā)明的薄膜太陽(yáng)能電池緩沖層后處理工藝。
[0046]首先執(zhí)行步驟SI，提供表面形成有吸收層的薄膜太陽(yáng)能電池。
[0047]本發(fā)明中，所提供的薄膜太陽(yáng)能電池吸收層的結(jié)構(gòu)如圖2所示，包括襯底1、背電極層2、吸收層3。其中的襯底I可以是鈉鈣玻璃、低Fe玻璃、太陽(yáng)能浮法玻璃、不銹鋼箔、Ti箔、Al箔、Mo箔、Cu箔、聚酰亞胺(PI)、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯樹脂(PET)或者他適合的襯底。所述背電極層2為Mo層，可以采用直流磁控濺射真空沉積，厚度為0.1-2μπι。所述吸收層3可采用蒸發(fā)、濺射后砸化或納米涂覆等方式制備，所述吸收層厚度為0.5-3μπι。所述吸收層的材料可以是銅銦鎵砸吸收層、或與銅銦鎵砸吸收層類似的銅銦砸、銅銦鎵砸硫、銅鋅錫硫、銅鋅錫砸、銅鋅錫硫砸等。
[0048]然后執(zhí)行步驟S2，配置沉積緩沖層的反應(yīng)溶液。
[0049]若緩沖層為硫化鎘，配置鎘源、硫源、絡(luò)合劑的水溶液;若緩沖層為硫化鋅，配置鋅源、硫源、絡(luò)合劑的水溶液。所述的鎘源為碘化鎘、氯化鎘及硫酸鎘中選擇出至少一種，優(yōu)選碘化鎘，配置碘化鎘溶液濃度1.0umol/L-5.0umol/L;所述的鋅源為氯化鋅，氫氧化鋅及硫酸鋅中選擇出至少一種，優(yōu)選硫酸鋅，配置硫酸鋅溶液濃度1.0umol/L-5.0umol/L;所述的硫源為硫脲、硫化鈉及硫代乙酰胺中選擇出至少一種，優(yōu)選硫脲，配置硫脲溶液濃度20.0umoI/L-0.lmol/L;所述的絡(luò)合劑為氨水、醋酸銨、氯化銨、硝酸銨和硫酸銨中選擇出至少一種，優(yōu)選氨水，配置氨水溶液濃度0.lmol/L-3.0mol/L。當(dāng)然，所述緩沖層也可以是其他合適的材料。
[0050]接著執(zhí)行步驟S3，采用化學(xué)水浴法將所述反應(yīng)溶液沉積于所述吸收層表面形成緩沖層。
[0051]將步驟S2配置的反應(yīng)溶液混合，采用化學(xué)水浴法將緩沖層沉積于吸收層表面?；旌虾蟮姆磻?yīng)溶液pH值為9.5-12.0，反應(yīng)溫度為25-80°C，反應(yīng)時(shí)間為5_40min，攪拌采用電動(dòng)攪拌、磁力攪拌或超聲振蕩，優(yōu)選電動(dòng)攪拌，轉(zhuǎn)速為200-2000r/min。沉積于吸收層表面的緩沖層厚度為20-200nm。所述的薄膜太陽(yáng)能電池緩沖層結(jié)構(gòu)如圖3所示。
[0052]接著執(zhí)行步驟S4，將所沉積的緩沖層置于水溶液中進(jìn)行浸泡處理。
[0053]配置氨水、異丙醇或醋酸銨中的一種或多種的混合溶液。作為浸泡處理用的水溶液，配置水溶液的濃度為5m0l/L-15m0l/L，將S3制備的緩沖層置于水溶液中浸泡5-20min。
[0054]最后再執(zhí)行步驟S5，取出，用氮?dú)獯蹈伞?br>[0055]至此，薄膜太陽(yáng)能電池緩沖層后處理工藝完成。如圖5為未進(jìn)行后處理工藝的緩沖層表面SEM照片；圖6為本發(fā)明進(jìn)行后處理工藝后的緩沖層表面SEM照片。經(jīng)過(guò)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，進(jìn)行后處理工藝后的緩沖表面絮狀物大大減少，緩沖層表面平整度得到改善，有利于提高薄膜太陽(yáng)能電池的短路電流與轉(zhuǎn)換效率。
[0056]在所述薄膜太陽(yáng)能電池緩沖層處理后，再進(jìn)行后續(xù)工藝完成薄膜太陽(yáng)能電池的制作。電池的結(jié)構(gòu)如圖4所示，包括襯底1、背電極層2、吸收層3、緩沖層4、窗口層5和電極層6。電池制備過(guò)程為:依次在處理后的緩沖層表面沉積窗口層5(依次包括沉積本征透明氧化物層51和透明導(dǎo)電氧化物窗口層52)和電極層6等膜層，完成薄膜太陽(yáng)能電池的制備。
[0057]本發(fā)明提供一種薄膜太陽(yáng)能電池緩沖層后處理工藝，可以改善緩沖層表面平整度，減少緩沖層表面絮狀物，增加與上層窗口層的接觸面積與晶格匹配，減少載流子在緩沖層/窗口層界面的復(fù)合，提高薄膜太陽(yáng)能電池的短路電流與轉(zhuǎn)換效率。該工藝方法設(shè)備簡(jiǎn)單可靠，操作安全，浸泡溶液可重復(fù)利用，工藝成本低、適用于工業(yè)化生產(chǎn)。
[0058]下面通過(guò)具體實(shí)施例詳細(xì)地說(shuō)明本發(fā)明薄膜太陽(yáng)能電池緩沖層后處理工藝，以下實(shí)施例均以銅銦鎵砸(CIGS)吸收層為例進(jìn)行說(shuō)明。
[0059]實(shí)施例1
[0060]步驟一、將鈉鈣玻璃作為襯底，進(jìn)行超聲清洗，然后用純氮?dú)獯蹈裳b入磁控濺射真空腔室，脫水去氣，采用直流磁控濺射沉積雙層Mo背電極層，厚度為0.6um;
[0061]步驟二、將制備有Mo背電極層的襯底裝入真空室，待真空度優(yōu)于IX 10—3Pa后，采用CuGa合金靶(Ga含量at.25%)和In靶材共濺射沉積CuInGa( CIG)金屬預(yù)制層，厚度為0.6um ；
[0062]步驟三、將制備有金屬預(yù)制層的襯底裝入砸化爐內(nèi)，采用H2Se作為砸源，400°C砸化30min，580°C氮?dú)鈿夥罩型嘶?0min，然后自然冷卻，制備得到CIGS吸收層，厚度為1.2um；
[0063]步驟四、配置1.5umo VL的碘化鎘溶液，75umol/L的硫脲溶液，0.5mol/L的氨水溶液，采用化學(xué)水浴法制備緩沖層硫化鎘。反應(yīng)溶液的pH值為10.5，反應(yīng)溫度為25-50.5°C，反應(yīng)時(shí)間為1min，攪拌采用電動(dòng)攪拌，轉(zhuǎn)速為1000r/min，制備得到硫化鎘緩沖層的厚度為50nm；
[0064]步驟五、配置lOmol/L的氨水溶液，將步驟四制得的硫化鎘緩沖層放入配置的氨水溶液中浸泡5min，取出，用氮?dú)獯蹈桑?br>[0065]步驟六、采用磁控派射沉積80nm厚的1-ΖηΟ和500nm厚的ZnO: Al窗口層；
[0066]步驟七、采用蒸發(fā)法沉積3um厚的Ni/ Ag雙層電極層。
[0067]采用上述方法制備的CIGS薄膜太陽(yáng)能電池與現(xiàn)有技術(shù)制備的CIGS薄膜太陽(yáng)能電池相比，短路電流密度提升1.62mA/cm2，電池的轉(zhuǎn)換效率絕對(duì)值提高1.97%，如圖7所示，實(shí)線表示本實(shí)施例制備的CIGS薄膜太陽(yáng)能電池;虛線表示緩沖層無(wú)后處理工藝制備的CIGS薄膜太陽(yáng)能電池的IV曲線。
[0068]實(shí)施例2
[0069]步驟一、將鈉鈣玻璃進(jìn)行超聲清洗，然后用純氮?dú)獯蹈裳b入磁控濺射真空腔室，脫水去氣，采用直流磁控濺射沉積雙層Mo背電極層，厚度為0.6um;
[0070]步驟二、將制備有Mo背電極層的襯底裝入真空室，待真空度優(yōu)于IX 10—3Pa后，采用CuGa合金靶(Ga含量at.25%)和In靶材共濺射沉積CuInGa( CIG)金屬預(yù)制層，厚度為0.6um ；
[0071]步驟三、將制備有金屬預(yù)制層的襯底裝入砸化爐內(nèi)，采用H2Se作為砸源，400°C砸化30min，580°C氮?dú)鈿夥罩型嘶?0min，然后自然冷卻，制備得到CIGS吸收層，厚度為1.2um；
[0072]步驟四、配置1.5umo VL的硫酸鋅溶液，75umol/L的硫脲溶液，0.5mol/L的氨水溶液，采用化學(xué)水浴法制備緩沖層硫化鋅。反應(yīng)溶液的pH值為10.5，反應(yīng)溫度為25-50.5°C，反應(yīng)時(shí)間為1min，攪拌采用電動(dòng)攪拌，轉(zhuǎn)速為1000r/min，制備得到硫化鋅緩沖層的厚度為50nm；
[0073]步驟五、配置lOmol/L的氨水溶液，將步驟四制得的硫化鋅緩沖層放入配置的氨水溶液中浸泡5min，取出，用氮?dú)獯蹈桑?br>[0074]步驟六、采用磁控派射沉積80nm厚的1-ΖηΟ和500nm厚的ZnO: Al窗口層；
[OO75 ]步驟七、采用蒸發(fā)法沉積3um厚的Ni / Ag雙層電極層。
[0076]采用上述方法制備的CIGS薄膜太陽(yáng)能電池與現(xiàn)有技術(shù)制備的CIGS薄膜太陽(yáng)能電池相比，短路電流密度提升1.0-2.0mA/cm2，電池的轉(zhuǎn)換效率絕對(duì)值可提高1_3 %。
[0077]實(shí)施例3
[0078]步驟一、將鈉鈣玻璃進(jìn)行超聲清洗，然后用純氮?dú)獯蹈裳b入磁控濺射真空腔室，脫水去氣，采用直流磁控濺射沉積雙層Mo背電極層，厚度為0.6um;
[0079]步驟二、將制備有Mo背電極層的襯底裝入真空室，待真空度優(yōu)于IX 10—3Pa后，采用CuGa合金靶(Ga含量at.25%)和In靶材共濺射沉積CuInGa( CIG)金屬預(yù)制層，厚度為0.6um ；
[0080]步驟三、將制備有金屬預(yù)制層的襯底裝入砸化爐內(nèi)，采用H2Se作為砸源，400°C砸化30min，580°C氮?dú)鈿夥罩型嘶?0min，然后自然冷卻，制備得到CIGS吸收層，厚度為1.2um；[0081 ] 步驟四、配置1.5umo VL的碘化鎘溶液，75umol/L的硫脲溶液，0.5mol/L的氨水溶液，采用化學(xué)水浴法制備緩沖層硫化鎘。反應(yīng)溶液的pH值為10.5，反應(yīng)溫度為25-50.5°C，反應(yīng)時(shí)間為1min，攪拌采用電動(dòng)攪拌，轉(zhuǎn)速為1000r/min，制備得到硫化鎘緩沖層的厚度為50nm；
[0082]步驟五、配置lOmol/L的異丙醇溶液，將步驟四制得的硫化鎘緩沖層放入配置的異丙醇溶液中浸泡5min，取出，用氮?dú)獯蹈桑?br>[0083]步驟六、采用磁控派射沉積80nm厚的1-ΖηΟ和500nm厚的ZnO: Al窗口層；
[0084]步驟七、采用蒸發(fā)法沉積3um厚的Ni/ Ag雙層電極層。
[0085]采用上述方法制備的CIGS薄膜太陽(yáng)能電池與現(xiàn)有技術(shù)制備的CIGS薄膜太陽(yáng)能電池相比，短路電流密度提升1.0-2.0mA/cm2，電池的轉(zhuǎn)換效率絕對(duì)值可提高1_3 %。
[0086]實(shí)施例4
[0087]步驟一、將鈉鈣玻璃進(jìn)行超聲清洗，然后用純氮?dú)獯蹈裳b入磁控濺射真空腔室，脫水去氣，采用直流磁控濺射沉積雙層Mo背電極層，厚度為0.6um;
[0088]步驟二、將制備有Mo背電極層的襯底裝入真空室，待真空度優(yōu)于IX 10—3Pa后，采用CuGa合金靶(Ga含量at.25%)和In靶材共濺射沉積CuInGa( CIG)金屬預(yù)制層，厚度為0.6um ；
[0089]步驟三、將制備有金屬預(yù)制層的襯底裝入砸化爐內(nèi)，采用H2Se作為砸源，400°C砸化30min，580°C氮?dú)鈿夥罩型嘶?0min，然后自然冷卻，制備得到CIGS吸收層，厚度為1.2um；
[0090]步驟四、配置1.5umo VL的碘化鎘溶液，75umol/L的硫脲溶液，0.5mol/L的氨水溶液，采用化學(xué)水浴法制備緩沖層硫化鎘。反應(yīng)溶液的pH值為10.5，反應(yīng)溫度為25-50.5°C，反應(yīng)時(shí)間為1min，攪拌采用電動(dòng)攪拌，轉(zhuǎn)速為1000r/min，制備得到硫化鎘緩沖層的厚度為50nm；
[0091]步驟五、配置lOmol/L的醋酸銨溶液，將步驟四制得的硫化鎘緩沖層放入醋酸銨溶液中浸泡5min，取出，用N2吹干；
[0092]步驟六、采用磁控派射沉積80nm厚的1-ΖηΟ和500nm厚的ZnO: Al窗口層；
[0093 ]步驟七、采用蒸發(fā)法沉積3um厚的Ni / Ag雙層電極層。
[0094]采用上述方法制備的CIGS薄膜太陽(yáng)能電池與現(xiàn)有技術(shù)制備的CIGS薄膜太陽(yáng)能電池相比，短路電流密度提升1.0-2.0mA/cm2，電池的轉(zhuǎn)換效率絕對(duì)值可提高1_3 %。
[0095]綜上所述，本發(fā)明提供一種薄膜太陽(yáng)能電池緩沖層后處理工藝，包括:提供表面形成有吸收層的薄膜太陽(yáng)能電池，配置反應(yīng)溶液，采用化學(xué)水浴法將所述反應(yīng)溶液沉積于所述吸收層表面形成緩沖層，之后將所述緩沖層置于水溶液中進(jìn)行浸泡處理，最后取出，用氮?dú)獯蹈?。本發(fā)明緩沖層后處理工藝可以改善緩沖層表面平整度，減少緩沖層表面絮狀物，增加與上層窗口層的接觸面積與晶格匹配，減少載流子在緩沖層/窗口層界面的復(fù)合，可提高薄膜太陽(yáng)能電池的短路電流密度1.0-2.0mA/cm2，提高電池轉(zhuǎn)換效率絕對(duì)值I_3 %。由于浸泡處理所采用的氨水、異丙醇、醋酸銨等為常規(guī)試劑，可重復(fù)利用，工藝成本低、設(shè)備簡(jiǎn)單可靠、操作安全、適用于工業(yè)化生產(chǎn)。
[0096]所以，本發(fā)明有效克服了現(xiàn)有技術(shù)中的種種缺點(diǎn)而具高度產(chǎn)業(yè)利用價(jià)值。
[0097]上述實(shí)施例僅例示性說(shuō)明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明。任何熟悉此技術(shù)的人士皆可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行修飾或改變。因此，舉凡所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識(shí)者在未脫離本發(fā)明所揭示的精神與技術(shù)思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應(yīng)由本發(fā)明的權(quán)利要求所涵蓋。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種薄膜太陽(yáng)能電池緩沖層后處理工藝，其特征在于，所述后處理工藝至少包括: 提供表面形成有吸收層的薄膜太陽(yáng)能電池，配置反應(yīng)溶液，采用化學(xué)水浴法將所述反應(yīng)溶液沉積于所述吸收層表面形成緩沖層，之后將所述緩沖層置于水溶液中進(jìn)行浸泡處理，最后取出，用氮?dú)獯蹈伞?.根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄膜太陽(yáng)能電池緩沖層后處理工藝，其特征在于:所述吸收層為銅銦鎵砸、銅銦砸、銅銦鎵砸硫、銅鋅錫硫、銅鋅錫砸或者銅鋅錫硫砸。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄膜太陽(yáng)能電池緩沖層后處理工藝，其特征在于:形成的所述緩沖層為硫化鎘或硫化鋅。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄膜太陽(yáng)能電池緩沖層后處理工藝，其特征在于:所述配置的反應(yīng)溶液為鎘源、硫源、絡(luò)合劑的水溶液或者鋅源、硫源、絡(luò)合劑的水溶液，將所述反應(yīng)溶液混合，采用化學(xué)水浴法沉積形成所述緩沖層。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的薄膜太陽(yáng)能電池緩沖層后處理工藝，其特征在于:所述鎘源為碘化鎘、氯化鎘或者硫酸鎘中的一種或多種，鎘源溶液的濃度為I.0?5.0umol/L。6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的薄膜太陽(yáng)能電池緩沖層后處理工藝，其特征在于:所述鋅源為氯化鋅、氫氧化鋅或硫酸鋅中的一種或多種，鋅源溶液的濃度為1.0?5.0umol/L。7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的薄膜太陽(yáng)能電池緩沖層后處理工藝，其特征在于:所述硫源為硫脲、硫化鈉或硫代乙酰胺中的一種或多種，硫源溶液的濃度為20.0umoI/L-0.lmol/L。8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的薄膜太陽(yáng)能電池緩沖層后處理工藝，其特征在于:所述絡(luò)合劑為氨水、醋酸銨、氯化銨、硝酸銨或硫酸銨中的一種或多種，絡(luò)合劑溶液的濃度為0.1?3.0mol/Lo9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的薄膜太陽(yáng)能電池緩沖層后處理工藝，其特征在于:配置的所述反應(yīng)溶液混合后的pH值為9.5?12.0。10.根據(jù)權(quán)利要求4所述的薄膜太陽(yáng)能電池緩沖層后處理工藝，其特征在于:反應(yīng)溫度為25?80 °C，反應(yīng)時(shí)間為5?40min，沉積過(guò)程中采用電動(dòng)攪拌、磁力攪拌及超聲振蕩中的一種或多種組合的攪拌方式進(jìn)行攪拌。11.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的薄膜太陽(yáng)能電池緩沖層后處理工藝，其特征在于:形成的所述緩沖層的厚度為20?200nmo12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄膜太陽(yáng)能電池緩沖層后處理工藝，其特征在于:進(jìn)行所述浸泡處理的水溶液為氨水、異丙醇或醋酸銨中的一種或多種的混合溶液。13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的薄膜太陽(yáng)能電池緩沖層后處理工藝，其特征在于:所述水溶液的濃度為5?15mol/L，浸泡時(shí)間為5?20min。
【文檔編號(hào)】H01L31/18GK105914262SQ201610390568
【公開(kāi)日】2016年8月31日
【申請(qǐng)日】2016年6月3日
【發(fā)明人】柳效輝, 韓安軍, 王憲, 黃勇亮, 孟凡英, 劉正新
【申請(qǐng)人】中國(guó)科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所