本發明專利技術涉及光伏太陽電池，公開了一種柔性襯底銅銦鎵硒太陽電池的非真空堿金屬摻雜方法。包括步驟一、制備帶有Mo背電極的襯底；二、配制堿金屬處理溶液；三、堿金屬摻雜。本發明專利技術解決了現有技術的堿金屬摻雜方式均是采用高真空沉積的方式，需要很大的設備投資，生產成本高，均勻性控制難度大等問題，取得了工藝簡便、生產成本低、光電轉換效率高、無污染等有益效果。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及光伏太陽電池的制造方法，尤其是。
技術介紹
以銅銦鎵硒薄膜作為吸收層的薄膜太陽電池具有較高的光電轉換效率和良好的抗輻射性能，成為光伏電池領域的研究熱點之一。柔性襯底銅銦鎵硒(CIGS)太陽電池因具有重量輕、高重量比功率、適于大規模卷對卷生產的優勢，在空間和地面都有著非常廣泛的應用前景。近年來在材料、工藝及器件性能的實驗與理論等方面的研究取得了相當快的進展，特別是吸收層工藝、設備改良等關鍵技術的突破，以及轉換效率指標的不斷創新。然而因為材料特性、制備工藝的差異，柔性襯底CIGS太陽電池的轉換效率通常低于玻璃襯底電池。為了提高柔性襯底CIGS太陽電池的轉換效率，需要對CIGS吸收層進行改性處理。在CIGS吸收層中摻入堿金屬(如鈉元素)是一種十分有效的方法。通過精確控制堿金屬元素的含量，可以提高電池的開路電壓和填充因子，使得電池的轉換效率增加30%-50%。經過研究發現，在CIGS薄膜中摻入堿金屬鈉(Na)元素，可以改變薄膜的載流子濃度、結構取向、顆粒大小等性能。Na元素可以有效地減少CIGS薄膜中Inai替位缺陷和Se空位的數量，顯著增加空穴的濃度，降低薄膜的電阻。迄今為止，運用于柔性CIGS電池的Na摻雜工藝主要包括:在柔性襯底上濺射堿-硅酸鹽玻璃薄膜、在柔性襯底上濺射摻Na的Mo背電極、在Mo背電極上蒸發Na化合物薄膜、在CIGS薄膜上蒸發Na化合物薄膜等，其中一般采用NaF、Na2S和Na2Se作為Na化合物薄膜。然而目前所報道的堿金屬摻雜方式均是采用高真空沉積的方式，隨著電池面積的增大，對制備工藝和真空設備等的要求極為苛刻，需要很大的設備投資，生產成本高，均勻性控制的難度也非常大。目前沒有發現同本專利技術類似技術的說明或報道，也尚未收集到國內外類似的資料。
技術實現思路
為了解決現有技術的堿金屬摻雜方式均是采用高真空沉積的方式，隨著電池面積的增大，對制備工藝和真空設備等的要求極為苛刻、設備投資大、生產成本高、均勻性控制難度大等問題，本專利技術的目的在于提供一種。利用本專利技術，可以在非真空條件下，實現柔性襯底銅銦鎵硒太陽電池的堿金屬摻雜。為了達到上述專利技術目的，本專利技術為解決其技術問題所采用的技術方案是提供一種，包括如下步驟:步驟一、制備帶有Mo背電極的襯底；采用直流磁控濺射方法，在20 100 μ m厚度的金屬箔或聚酰亞胺柔性襯底上濺射雙層Mo薄膜，分別控制Ar氣為1.0Pa或0.25Pa，Mo層總厚度為0.7 1.0 μ m ;步驟二、配制堿金屬處理溶液；在去離子水中加入有機溶液甲醇和乙二醇，按照1: 2: I的比例配制成混合溶液，再在混合溶液中加入NaF化合物，通過攪拌，使其充分溶解，配制成濃度為0.05wt.0A Iwt.%的化學處理溶液；步驟三、堿金屬摻雜；將步驟一制備的帶有Mo背電極的襯底樣品浸入步驟二配制的處理溶液中，經過30秒 10分鐘后取出樣品，待樣品表面的水分去除后，在Mo膜上沉積了一層Na化合物薄膜。上述步驟二可以是濃度為lwt.% 5wt.%的化學處理溶液。還可以是:處理溶液為去離子水和丙酮、乙醇按照1:1:1配制的混合液，在混合溶液中加入NaF化合物，配制成濃度為0.05wt.% 5wt.%的化學處理溶液。還可以是:在混合溶液中加入Na2S化合物，通過攪拌，使其充分溶解，配制成濃度為0.05wt.5wt.%的化學處理溶液。本專利技術，由于采取上述的技術方案，在非真空條件下通過化學方法，在柔性襯底上沉積鈉化合物薄膜，縮短了制備時間，簡化了工藝步驟，成功實現CIGS薄膜的堿金屬摻雜，有效的提高柔性銅銦鎵硒太陽電池的轉換效率。在CIGS薄膜吸收層上成功沉積堿金屬薄膜的基礎上，避免了復雜繁瑣的高真空工藝，簡化了制備流程，降低了生產成本。因此，本專利技術取得了工藝簡便、生產成本低、光電轉換效率高、無污染等有益效果。由于本專利技術避免了復雜繁瑣的高真空工藝，非常適合未來柔性銅銦鎵硒太陽電池的大規模生產。附圖說明圖1是本專利技術示意圖；圖2是本專利技術制得的堿金屬NaF薄膜(處理溶液濃度為3wt.% )沉積在帶Mo薄膜的柔性襯底上的電子顯微鏡照片；圖3是本專利技術制得的堿金屬NaF薄膜(處理溶液濃度為0.5wt.% )沉積在帶Mo薄膜的柔性襯底上的電子顯微鏡照片；圖4是本專利技術制得的堿金屬Na2S (處理溶液濃度為lwt.% )薄膜沉積在帶Mo薄膜的柔性襯底上的電子顯微鏡照片。具體實施例方式下面結合附圖說明本專利技術的優選實施例。實施例1 ;圖1是本專利技術的工藝示意圖，如圖1的實施例所示，處理溶液11為去離子水和甲醇、乙二醇按照一定比例(I: 2: I)配制的混合液，并在該混合溶液中加入NaF化合物,通過攪拌,使其充分溶解，配制成不同濃度(0.05wt.% lwt.% )的化學處理溶液；帶有已沉積Mo薄膜的柔性襯底10浸入處理溶液中，經過30秒 10分鐘的浸泡后取出樣品，去除樣品表面的水分后，Na化合物薄膜沉積完成。根據本專利技術，包括如下具體的步驟:步驟一、制備帶有Mo背電極的襯底；采用直流磁控濺射方法，在20 100 μ m厚度的金屬箔或聚酰亞胺柔性襯底上濺射雙層Mo薄膜，分別控制Ar氣為1.0Pa或0.25Pa，Mo層總厚度為0.7 1.0 μ m。步驟二、配制堿金屬處理溶液；堿金屬處理溶液11的配制方法包括:在去離子水加入有機溶液甲醇和乙二醇，按照1: 2:1的比例配制成混合溶液，再在混合溶液中加入NaF化合物，通過攪拌，使其充分溶解，配制成濃度為3wt.%的化學處理溶液11。步驟三、堿金屬摻雜；將步驟一制備的帶有Mo背電極的襯底11浸入步驟二配制的處理溶液11中，經過30秒 10分鐘后取出樣品，待樣品表面的水分去除后，在Mo膜上沉積了一層Na化合物薄膜。圖2即為本專利技術制得的堿金屬NaF薄膜沉積在帶Mo薄膜的柔性襯底上的電子顯微鏡照片。實施例2應用本專利技術的工藝過程如圖1所示，處理溶液11為去離子水和甲醇、乙二醇按照一定比例(I: 2: I)配制的混合液，并在該混合溶液中加入NaF化合物，通過攪拌，使其充分溶解,配制成不同濃度(lwt.% 5wt.% )的化學處理溶液；帶有已沉積Mo薄膜的柔性襯底10浸入處理溶液中，經過一段時間(30秒 10分鐘)的浸泡后取出樣品，去除樣品表面的水分后，Na化合物薄膜沉積完成。根據本實施例，上述步驟二、配制堿金屬處理溶液，可以是，在混合溶液中加入NaF化合物，通過攪拌，使其充分溶解，配制成濃度為lwt.% 5wt.%的化學處理溶液。其余步驟同實施例1。實施例3應用本專利技術方法柔性銅銦鎵硒太陽電池非真空堿金屬摻雜方法的處理工藝如圖1所示，處理溶液11為去離子水和丙酮、乙醇按照一定比例(I: I: I)配制的混合液，并在該混合溶液中加入NaF化合物,通過攪拌,使其充分溶解,配制成不同濃度(0.05wt.Yo 5wt.% )的化學處理溶液。圖3是本專利技術制得的堿金屬NaF薄膜(處理溶液濃度為0.5wt.% )沉積在帶Mo薄膜的柔性襯底上的電子顯微鏡照片。根據本實施例，上述步驟二、配制堿金屬處理溶液，可以是，處理溶液11為去離子水和丙酮、乙醇按照比例1:1:1配制的混合液，在混合溶液中加入NaF化合物，通過攪拌，使其充分溶解，配制成濃度為0.05wt.% 5wt.%的化學處理溶液。其余步本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種柔性襯底銅銦鎵硒太陽電池的非真空堿金屬摻雜方法，其特征在于，該方法包括如下步驟：步驟一、制備帶有Mo背電極的襯底；采用直流磁控濺射方法，在20～100μm厚度的金屬箔或聚酰亞胺柔性襯底上濺射雙層Mo薄膜，分別控制Ar氣為1.0Pa或0.25Pa，Mo層總厚度為0.7～1.0μm；步驟二、配制堿金屬處理溶液；在去離子水中加入有機溶液甲醇和乙二醇，按照1∶2∶1的比例配制成混合溶液，再在混合溶液中加入NaF化合物，通過攪拌，使其充分溶解，配制成濃度為0.05wt.％～1wt.％的化學處理溶液；步驟三、堿金屬摻雜；將步驟一制備的帶有Mo背電極的襯底樣品浸入步驟二配制的處理溶液中，經過30秒～10分鐘后取出樣品，待樣品表面的水分去除后，在Mo膜上沉積了一層Na化合物薄膜。
【技術特征摘要】
1.一種柔性襯底銅銦鎵硒太陽電池的非真空堿金屬摻雜方法，其特征在于，該方法包括如下步驟: 步驟一、制備帶有Mo背電極的襯底； 采用直流磁控濺射方法，在20 100 μ m厚度的金屬箔或聚酰亞胺柔性襯底上濺射雙層Mo薄膜，分別控制Ar氣為1.0Pa或0.25Pa，Mo層總厚度為0.7 1.0 μ m ; 步驟二、配制堿金屬處理溶液； 在去離子水中加入有機溶液甲醇和乙二醇，按照1: 2: I的比例配制成混合溶液，再在混合溶液中加入NaF化合物，通過攪拌，使其充分溶解，配制成濃度為0.05wt.% Iwt.%的化學處理溶液； 步驟三、堿金屬摻雜； 將步驟一制備的帶有Mo背電極的襯底樣品浸入步驟二配制的處理溶液中，經過30秒 10分鐘后取出樣品，待樣品表面的水分去除后，在Mo膜上沉積了...
【專利技術屬性】
技術研發人員：吳敏，曹章軼，徐傳明，錢峰偉，
申請(專利權)人：上海空間電源研究所，
類型：發明
國別省市：
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