[发明专利]一种非真空法制备CIGS薄膜的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种非真空法制备CIGS薄膜的方法，属于薄膜太阳能电池技术领域。

背景技术

铜铟镓硒（CIGS）薄膜电池是转换效率最高的薄膜太阳能电池，具有效率高、无性能衰减、寿命长、可采用柔性基底等特点，是目前国际上最流行太阳能电池生产技术之一。目前，美国、日本、德国等一些公司已开始CIGS电池的规模化生产并实际应用。CIGS吸收层是决定CIGS薄膜太阳能电池光电性能的关键因素。制备CIGS吸收层的方法主要有真空法和非真空法。真空法主要分为共蒸法和两步法。共蒸法需要对每种元素的蒸发速率和沉积量进行精确控制，要求设备具有很高的控制精度，设备的技术难度和造价均很高。溅射金属预置膜+硒化两步法的靶材利用率低，成膜时间长，硒化工艺难以控制，投资成本和电池成本均较高。非真空法有电镀法、涂覆法等，不采用昂贵的真空设备，投资成本低，可以大幅度降低电池制造成本，是一种非常有发展前景的技术方向。

发明内容

本发明的目的是提供一种非真空法制备CIGS薄膜的方法，不采用昂贵的真空设备，投资少，工艺简单，原材料利用率高，适于大面积成膜，生产成本低。为了达到以上目的，本发明采用的技术方案是：

一种非真空法制备CIGS薄膜的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

（1）配粉：将高纯硒化亚铜（Cu₂Se）、硒化铟（In₂Se₃）、硒化镓（Ga₂Se₃）三种粉末称量、混合，配置成所需化学计量比的混合粉末；

（2）球磨：将混合粉末在高能球磨机中球磨，使粉末平均粒径≤2μm，采用激光粒径分析仪测量粉末平均粒径；

（3）配置浆料：将球磨后的粉末与去离子水或醇类混合制成浆料；

（4）涂覆：将浆料涂覆在衬底表面上；

（5）烘烤：将涂覆后的衬底进行烘烤去除溶剂，形成CIGS前驱膜；

（6）退火：在含硒气氛保护下进行退火处理，制成CIGS薄膜。

本发明还可以进一步采用以下优选方案：

上述的一种非真空法制备CIGS薄膜的方法，其特征在于：在步骤（1）中，所述三种粉末纯度均≥4N。

上述的非真空法制备CIGS薄膜的方法，其特征在于：在步骤（1）中，所述化学计量比为Cu_xIn_1-yGa_ySe_(3+x)/2，其中x＝0.5～1，y＝0～0.5。

上述的非真空法制备CIGS薄膜的方法，其特征在于：在步骤（2）中，使用的球磨介质为无水乙醇，磨球材质为ZrO₂或玛瑙。

上述的非真空法制备CIGS薄膜的方法，其特征在于：在步骤（3）中，所述配置浆料所用醇类为甲醇、乙醇、丙二醇的一种。

上述的非真空法制备CIGS薄膜的方法，其特征在于：在步骤（4）中，所述衬底为玻璃、不锈钢、聚酰亚胺的一种。

上述的非真空法制备CIGS薄膜的方法，其特征在于：在步骤（4）中，所述涂覆的方法为刮涂、旋涂、喷涂的一种。

上述的非真空法制备CIGS薄膜的方法，其特征在于：在步骤（5）中，所述烘烤温度为50～250℃，烘烤时间为0.5～4h。

上述的非真空法制备CIGS薄膜的方法，其特征在于：所述CIGS前驱膜的厚度为0.5～3μm。

上述的非真空法制备CIGS薄膜的方法，其特征在于：在所述步骤（6）中，所述退火处理的温度为400～600℃，退火时间为15min～1.5h，含硒气氛为固态硒蒸气、H₂Se气体的一种与惰性气体的混合气体，退火气氛的气压为10²～10⁵Pa。

上述的非真空法制备CIGS薄膜的方法，其特征在于：所述混合气体中含硒气体的浓度为0.5～50%,纯度≥4N。

上述的非真空法制备CIGS薄膜的方法，其特征在于：所述惰性气体为氩气或氮气，纯度≥4N。

本发明的有益结果是：本发明所提供的一种非真空法制备CIGS薄膜的方法在大气环境中操作，不采用昂贵的真空设备，投资少，工艺简单，原材料利用率高，适于大面积成膜，生产成本低，适合用于制备CIGS薄膜太阳能电池吸收层。

附图说明：

图1为本发明非真空法制备CIGS薄膜的方法流程图。

图2为本发明实施例1所制备的CIGS薄膜的XRD图谱。

具体实施方式