制備CIS柔性薄膜太陽能電池的光吸收層的方法技術

制備CIS柔性薄膜太陽能電池的光吸收層的方法，涉及一種制備CIS柔性薄膜太陽能電池的光吸收層的方法。為了解決目前在聚酰亞胺表面化學鍍鎳的工藝不成熟，鍍層結合強度不好，覆蓋度差且采用鈀活化造價高的問題。它包括：對聚酰亞胺薄膜除油；將除油后的聚酰亞胺薄膜粗化；將粗化后聚酰亞胺薄膜放入活化液中進行活化浸漬；然后再進行活化熱處理；重復進行一次活化浸漬和活化熱處理；將活化熱處理后的聚酰亞胺薄膜還原；再將聚酰亞胺薄膜放入化學鍍液中施鍍；再采用電沉積法在聚酰亞胺薄膜表面沉積CuInSe2，沉積后的聚酰亞胺薄膜為CIS柔性薄膜太陽能電池的光吸收層。用于制備CIS柔性薄膜太陽能電池的光吸收層。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種制備CIS柔性薄膜太陽能電池的光吸收層的方法。
技術介紹
在全球常規能源資源短缺、環境污染嚴重的形勢下，太陽能是一種取之不盡、用之不竭的緑色能源，為解決能源短缺和環境污染等問題提供了有效途徑。在眾多光伏材料中，銅銦硒(CuInSe2, CIS)由于具有可調的光學帶隙、極高的光吸收率(6X IO5CnT1)、較強的抗輻射能力和良好的穩定性等特點，被普遍認為是最具發展潛カ的太陽能電池之一。CIS的制備方法有很多種，其中電沉積法因為其成本低，可大面積、連續、低溫沉積等優點，成為研究熱點。CuInSe2薄膜由于其優良的性能，已經成為第三代太陽能電池的首選材料。目前成熟的CIS薄膜太陽能電池都是采用玻璃基體，導致電池笨重且不易搬運，所以近年來對柔性基體的CIS薄膜太陽能電池研究日趨熱烈。之前已經有人用金屬薄片，如銅箔，鈦薄片等，作為柔性基體制備了 CIS薄膜太陽能電池，但其熱膨脹系數低，且卷曲后容易留下折痕，影響電池的性能。而且多數集中在真空法，成本昂貴且不利于大規模生產。化學鍍具有獨特的優勢，它適應基體廣、均鍍和深鍍能力好、生產方便，改變鍍層成分和含量可實現多種功能。但在目前生產過程中，在聚酰亞胺表面化學鍍鎳的エ藝不成熟，鍍層結合強度不好，覆蓋度差。大多非金屬材料表面化學鍍都是采用鈀活化，此種方法造價高，使化學鍍エ藝的使用受到限制。
技術實現思路
本專利技術的目的是為了解決目前在聚酰亞胺表面化學鍍鎳的エ藝不成熟，鍍層結合強度不好，覆蓋度差且采用鈀活化造價高的問題，本專利技術提供一種制備CIS柔性薄膜太陽能電池的光吸收層的方法。本專利技術的制備CIS柔性薄膜太陽能電池的光吸收層的方法，它包括如下步驟步驟ー對聚酰亞胺薄膜除油將聚酰亞胺薄膜放入丙酮中浸潰5min后，再依次用洗衣粉水、自來水和蒸餾水清洗至表面無掛珠現象；步驟ニ 將步驟一中除油后的聚酰亞胺薄膜粗化將聚酰亞胺薄膜放入粗化液中進行粗化，粗化時間為10mirT20min，其中粗化液為NaOH溶液，NaOH溶液的溫度為800C 90°C，濃度為 10g/L 50g/L ；步驟三將步驟ニ中粗化后聚酰亞胺薄膜放入活化液中進行超聲波輔助活化浸潰30mirT40min;然后對活化浸潰后的聚酰亞胺薄膜進行200°C 230°C活化熱處理30mirT40min ;其中活化液是按次磷酸鈉的濃度為50g/L飛Og/L、硫酸鎳的濃度為40g/L飛Og/L和檸檬酸鈉的濃度為20g/L 30g/L，將次磷酸鈉、硫酸鎳和檸檬酸鈉加入水中混合均勻而成的；步驟四重復步驟三一次，然后執行步驟五；步驟五將活化熱處理后的聚酰亞胺薄膜放入次磷酸鈉溶液中還原，直到聚酰亞胺薄膜表面全部出現金屬光澤時停止還原，所述次磷酸鈉溶液的溫度為100°c，濃度為20g/L^30g/L ； 步驟六將步驟五中還原后的聚酰亞胺薄膜放入化學鍍液中施鍍30min，其中化學鍍液是按次磷酸鈉的濃度為30g/L 40g/L、硫酸鎳的濃度為25g/L 30g/L、檸檬酸鈉的濃度為10g/L 15g/L和醋酸鈉的濃度為10g/L 15g/L，將次磷酸鈉、硫酸鎳、檸檬酸鈉和醋酸鈉加入水中混合均勻而成的；所述化學鍍液的pH為4. 5 5，溫度為85°C 95°C ；步驟七采用電沉積法在步驟六中施鍍后的聚酰亞胺薄膜表面沉積CuInSe2，表面沉積CuInSe2后的聚酰亞胺薄膜為CIS柔性薄膜太陽能電池的光吸收層。本專利技術的優點在于，采用堿性粗化工藝實現對聚酰亞胺薄膜的粗化，效果良好；采用無鈀活化工藝實現對聚酰亞胺薄膜活化，活性中心均勻、活性好；在活化后先進行還原，再采用酸性鍍鎳工藝實現聚酰亞胺薄膜的化學鍍鎳，鍍層結合力良好，平均剪切強度可達49. 5MPa，最大拉伸強度可達7. 73MPa，聚酰亞胺薄膜表面化學沉積鎳后的外觀為半光亮，結合力好，覆蓋度高，同時成本較低。附圖說明圖I為未經處理的聚酰亞胺薄膜的SEM圖。圖2為本專利技術的具體實施方式一中粗化后的聚酰亞胺薄膜的SEM圖。圖3為本專利技術的具體實施方式一中還原后聚酰亞胺薄膜的SEM圖。圖4為本專利技術的具體實施方式一中施鍍后聚酰亞胺薄膜的SEM圖。圖5為本專利技術的具體實施方式一中施鍍后聚酰亞胺薄膜的90°視角AFM圖，橫坐標分別表示施鍍后聚酰亞胺薄膜表面的長度和寬度。圖6為本專利技術的具體實施方式一中施鍍后聚酰亞胺薄膜的45°視角AFM圖，縱坐標表示施鍍后聚酰亞胺薄膜的厚度。圖7為本專利技術的具體實施方式一中采用步驟六的化學鍍鎳后的聚酰亞胺薄膜的剪切拉伸曲線示意圖，縱坐標表示壓強，橫坐標為聚酰亞胺薄膜的長度。圖8為本專利技術的具體實施方式一中采用步驟六的化學鍍鎳后的聚酰亞胺薄膜的對接拉伸曲線示意圖，縱坐標表示壓強，橫坐標為聚酰亞胺薄膜的長度。圖9為本專利技術的具體實施方式二中采用電沉積法在聚酰亞胺薄膜表面沉積CuInSe2后，形成CIS柔性薄膜太陽能電池的光吸收層的SEM圖。圖10為采用本專利技術的方法的聚酰亞胺薄膜的XRD示意圖，2Theta表示X射線的入射角度的兩倍。曲線A表示進行步驟三和步驟四活化熱處理后的聚酰亞胺薄膜的XRD示意圖，曲線B表示活化熱處理前的聚酰亞胺薄膜的XRD示意圖，曲線C表示化學鍍鎳后的聚酰亞胺薄膜的XRD示意圖。具體實施例方式具體實施方式一本實施方式所述的制備CIS柔性薄膜太陽能電池的光吸收層的方法，制備CIS柔性薄膜太陽能電池的光吸收層的方法，它包括如下步驟步驟一對聚酰亞胺薄膜除油將聚酰亞胺薄膜放入丙酮中浸潰5min后，再依次用洗衣粉水、自來水和蒸餾水清洗至表面無掛珠現象；步驟二 將步驟一中除油后的聚酰亞胺薄膜粗化將聚酰亞胺薄膜放入粗化液中進行粗化，粗化時間為10mirT20min，其中粗化液為NaOH溶液，NaOH溶液的溫度為800C 90°C，濃度為 10g/L 50g/L ；步驟三將步驟二中粗化后聚酰亞胺薄膜放入活化液中進行超聲波輔助活化浸潰30mirT40min;然后對活化浸潰后的聚酰亞胺薄膜進行20(TC 230°C活化熱處理30mirT40min ;其中活化液是按次磷酸鈉的濃度為50g/L 60g/L、硫酸鎳的濃度為40g/L飛Og/L和檸檬酸鈉的濃度為20g/L 30g/L，將次磷酸鈉、硫酸鎳和檸檬酸鈉加入水中混合均勻而成的；步驟四重復步驟三一次，然后執行步驟五；步驟五將活化熱處理后的聚酰亞胺薄膜放入次磷酸鈉溶液中還原，直到聚酰亞胺薄膜表面全部出現金屬光澤時停止還原，所述次磷酸鈉溶液的溫度為100°c，濃度為 20g/L^30g/L ；步驟六將步驟五中還原后的聚酰亞胺薄膜放入化學鍍液中施鍍30min，其中化學鍍液是按次磷酸鈉的濃度為30g/L 40g/L、硫酸鎳的濃度為25g/L 30g/L、檸檬酸鈉的濃度為10g/L 15g/L和醋酸鈉的濃度為10g/L 15g/L，將次磷酸鈉、硫酸鎳、檸檬酸鈉和醋酸鈉加入水中混合均勻而成的；所述化學鍍液的pH為4. 5 5，溫度為85°C 95°C ；步驟七采用電沉積法在步驟六中施鍍后的聚酰亞胺薄膜表面沉積CuInSe2，表面沉積CuInSe2后的聚酰亞胺薄膜為CIS柔性薄膜太陽能電池的光吸收層。本實施方式中在調節化學鍍液的pH時，用醋酸調節；聚酰亞胺薄膜(PI)是可以承受溫度最高的一種高分子聚合物材料，在真空條本文檔來自技高網...

【技術保護點】
制備CIS柔性薄膜太陽能電池的光吸收層的方法，其特征在于，它包括如下步驟：步驟一：對聚酰亞胺薄膜除油：將聚酰亞胺薄膜放入丙酮中浸漬5min后，再依次用洗衣粉水、自來水和蒸餾水清洗至表面無掛珠現象；步驟二：將步驟一中除油后的聚酰亞胺薄膜粗化：將聚酰亞胺薄膜放入粗化液中進行粗化，粗化時間為10min~20min，其中粗化液為NaOH溶液，NaOH溶液的溫度為80℃~90℃，濃度為10g/L~50g/L；步驟三：將步驟二中粗化后聚酰亞胺薄膜放入活化液中進行超聲波輔助活化浸漬30min~40min；然后對活化浸漬后的聚酰亞胺薄膜進行200℃~230℃活化熱處理30min~40min；其中活化液是按次磷酸鈉的濃度為50g/L~60g/L、硫酸鎳的濃度為40g/L~50g/L和檸檬酸鈉的濃度為20g/L~30g/L，將次磷酸鈉、硫酸鎳和檸檬酸鈉加入水中混合均勻而成的；步驟四：重復步驟三一次，然后執行步驟五；步驟五：將活化熱處理后的聚酰亞胺薄膜放入次磷酸鈉溶液中還原，直到聚酰亞胺薄膜表面全部出現金屬光澤時停止還原，所述次磷酸鈉溶液的溫度為100℃，濃度為20g/L~30g/L；步驟六：將步驟五中還原后的聚酰亞胺薄膜放入化學鍍液中施鍍30min，其中化學鍍液是按次磷酸鈉的濃度為30g/L~40g/L、硫酸鎳的濃度為25g/L~30g/L、檸檬酸鈉的濃度為10g/L~15g/L和醋酸鈉的濃度為10g/L~15g/L，將次磷酸鈉、硫酸鎳、檸檬酸鈉和醋酸鈉加入水中混合均勻而成的；所述化學鍍液的pH為4.5～5，溫度為85℃～95℃；步驟七：采用電沉積法在步驟六中施鍍后的聚酰亞胺薄膜表面沉積CuInSe2，表面沉積CuInSe2后的聚酰亞胺薄膜為CIS柔性薄膜太陽能電池的光吸收層。...

【技術特征摘要】
1.制備CIS柔性薄膜太陽能電池的光吸收層的方法，其特征在于，它包括如下步驟 步驟ー對聚酰亞胺薄膜除油將聚酰亞胺薄膜放入丙酮中浸潰5min后，再依次用洗衣粉水、自來水和蒸餾水清洗至表面無掛珠現象； 步驟ニ 將步驟一中除油后的聚酰亞胺薄膜粗化將聚酰亞胺薄膜放入粗化液中進行粗化，粗化時間為10mirT20min，其中粗化液為NaOH溶液，NaOH溶液的溫度為80°C 90°C，濃度為10g/L 50g/L ； 步驟三將步驟ニ中粗化后聚酰亞胺薄膜放入活化液中進行超聲波輔助活化浸潰30mirT40min ;然后對活化浸潰后的聚酰亞胺薄膜進行200 V ^230 V活化熱處理30mirT40min ;其中活化液是按次磷酸鈉的濃度為50g/L飛Og/L、硫酸鎳的濃度為40g/L飛Og/L和檸檬酸鈉的濃度為20g/L 30g/L，將次磷酸鈉、硫酸鎳和檸檬酸鈉加入水中混合均勻而成的； 步驟四重復步驟三一次，然后執行步驟五； 步驟五將活化熱處理后的聚酰亞胺薄膜放入次磷酸鈉溶液中還原，直到聚酰亞胺薄膜表面全部出現金屬光澤時停止還原，所述次磷酸鈉溶液的溫度為100°C，濃度為20g/L 30g/L ； 步驟六將步驟五中還原后的聚酰亞胺薄膜放入化學鍍液中施鍍30min，其中化學鍍液是按次磷酸鈉的濃度為30g/L 40g/L、硫酸鎳的濃度為25g/L 30g/L、檸檬酸鈉的濃度為10g/L 15g/L和醋酸鈉的濃度為10g/L 15g/L，將次磷酸鈉、硫酸鎳、檸檬酸鈉和醋酸鈉加入水中混合均勻而成的；所述化學鍍液的pH為4. 5 5，溫度為85°C 95°C ； 步驟七采用電沉積法在步驟六中施鍍后的聚酰亞胺薄膜表面沉積CuInSe2，表面沉積CuInSe2后的聚酰亞胺薄膜為CIS柔性薄膜太陽能電池的光吸收層。2.根據權利要求I所述的制備CIS柔性薄膜太陽能電池的光吸收層的方法，其特征在于，所述步驟ニ為將步驟一中除油后的聚酰亞胺薄膜粗化將聚酰亞胺薄膜放入粗化液中進行粗化，粗化時間為lOmin，其中粗化液為NaOH溶液，NaOH溶液的溫度為80°C，濃度為10g/L。3.根據權利要求I所述的制備CIS柔性薄膜太陽能電池的光吸收層的方法，其特征在于，所述步驟三為將步驟ニ中粗化后聚酰亞胺薄膜放入活化液中進行超聲波輔助活化浸潰30min ;然后對活化浸潰后的聚酰亞胺薄膜進行200°C活化熱處理30min ;其中活化液是按次磷酸鈉的濃度為50g/L、硫酸鎳的濃度為40g/L和檸檬酸鈉的濃度為20g/L，將次磷酸鈉、硫酸鎳和檸檬酸鈉加入水中混合均勻而成的。4.根據權利要求I所述的制備CIS柔性薄膜太陽能電池的光吸收層的方法，其特征在于，所述步驟五為將活化熱處理后的聚酰亞胺薄膜放入次磷酸鈉溶液中還原，直到聚酰亞胺薄膜表面全部出現金屬光澤時停止還原，所述次磷酸鈉溶液的溫度為100°C，濃度為20g/L。5.根據權利要求I所述的制備CIS柔性薄膜太陽能電池的光吸收層的方法，其特征在于，所述步驟六為 將步驟五中還原后的聚酰亞胺薄膜放入化學鍍液中施鍍30min，其中化學鍍液是按次磷酸鈉的濃度為30g/L、硫酸鎳的濃度為25g/L、檸檬酸鈉的濃度為10g/L和醋酸鈉的濃度為10g/L，將次磷酸鈉、硫酸鎳、檸檬酸鈉和醋酸鈉加入水中混合均勻而成的；所述化學鍍液的pH為4. 5 5，溫度為90°C。6.根據權利要求I所述的制備CIS柔性薄膜太陽能電池的光吸收層的方法，其特征在于，所述步驟七中采用電沉積法在步驟六中施鍍后的聚酰亞胺薄膜表面沉積CuInSe2的方法為調節電解液的PH至2 3，將步驟六中施鍍后的聚酰亞胺薄膜浸入在電解液內，其中電解液按CuSO4的濃度為lmm0l/L l. 5mmol/L、檸檬酸鈉的濃度為O. lmol/L^O. 3...

【專利技術屬性】
技術研發人員：李麗波，國紹文，謝菁琛，劉波，
申請(專利權)人：哈爾濱理工大學，
類型：發明
國別省市：