[发明专利]一种柔性铜铟镓硒薄膜太阳电池制备方法

说明书

本发明公开了一种柔性铜铟镓硒薄膜太阳电池制备方法；其特征在于：包括如下步骤：步骤1、在苏打玻璃衬底上，采用高温共蒸发工艺制备CIGS光吸收层；步骤2、黏贴临时支撑层；步骤3、去除苏打玻璃衬底；步骤4、键合柔性衬底；步骤5、去除临时支撑层；具体为：首先采用柠檬烯溶解CIGS光吸收层表面的石蜡，将临时支撑衬底与石蜡去除，并用去离子水清洗，氮气吹干；然后采用化学水浴法制备工艺沉积厚度为50～80nm的CdS缓冲层；采用磁控溅射工艺在缓冲层上，分为沉积厚度为50nm的本征氧化锌薄膜和300～800nm的ITO薄膜，采用电子束蒸发工艺在ITO薄膜上制备3μm的铝电极，完成电池器件的制备。

技术领域

本发明涉及铜铟镓硒薄膜太阳电池技术领域，特别是涉及一种柔性铜铟镓硒薄膜太阳电池制备方法。

背景技术

柔性衬底铜铟镓硒(Cu(In,Ga)Se₂，简称CIGS)薄膜太阳电池具有质量比功率高、抗辐射能力强、稳定性好等优势，而且电池组件适合卷对卷制备，在批量生产和降低成本方面具有很大潜力，应用范围更加广泛(相比于刚性衬底)。然而，柔性衬底对制备高效率CIGS光吸收层电池也存在一定的限制和不利因素。国外研究表明，在较高的衬底温度(一般在530℃以上)下，容易制备具有很好结晶质量和光电性质的CIGS光吸收层，有利于电池器件性能的提高。但是，较高的衬底温度会使不锈钢衬底中Fe等杂质原子大量扩散进入CIGS吸收层，形成深能级缺陷，造成电池性能的下降。

塑料衬底对CIGS吸收层沉积温度的限制更加明显。目前，承受沉积温度最高的塑料衬底是聚酰亚胺(简称PI)材料，相应制备的CIGS光吸收层太阳电池的质量比功率最高。然而，PI衬底能够承受的最高温度约为450℃-500℃，即使采用低于上限的温度沉积CIGS光吸收层，由于其热膨胀系数与电池材料相差较大，经过高温烘烤后，PI衬底会发生明显弯曲，影响电池材料的附着性，在批量生产中将造成电池成品率的下降。另一方面，国外进口的PI衬底价格昂贵，而且存在被禁运的风险。国产PI性能基本不能满足多晶CIGS光吸收层的生长温度，难以作为柔性衬底材料。先前专利(申请号：200610016182.7；200710150140.6)采用较低的衬底温度制备CIGS吸收层，实现PI衬底柔性CIGS光吸收层太阳电池。但由于生长温度影响了CIGS光吸收层的结晶质量和光电性质，造成电池性能的下降。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种柔性铜铟镓硒薄膜太阳电池制备方法，该柔性铜铟镓硒薄膜太阳电池制备方法以刚性材料(如玻璃等)作为衬底，高温共蒸发制备CIGS光吸收层，然后通过腐蚀以及金属键合等工艺技术将制备好的吸收层转移到新的柔性衬底上，再依次沉积缓冲层和窗口层，完成CIGS光吸收层太阳电池的制备。其核心特点是通过使用玻璃等刚性衬底有利于获得很好结晶质量和光电性质的CIGS光吸收层，不但有利于提高电池效率，而且不受柔性衬底材料杂质以及理化性质的限制，拓宽了柔性衬底的选择范围，有利于降低柔性薄膜太阳电池成本。

本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：

一种柔性铜铟镓硒薄膜太阳电池制备方法，至少包括如下步骤：

步骤101、在苏打玻璃衬底上，采用高温共蒸发工艺制备CIGS光吸收层；

步骤102、黏贴临时支撑层；具体为：将石蜡覆盖在CIGS光吸收层表面、边缘及侧面，并加热到70～120℃，待石蜡融化后粘附临时支撑层；所述临时支撑层的材料为PI或PET或PEN中的一种；

步骤103、去除苏打玻璃衬底；具体为：待石蜡固化后，将上述黏贴有临时支撑层的苏打玻璃衬底浸没于质量分数为40％的氢氟酸中，并加热至80℃～100℃，将苏打玻璃衬底腐蚀掉；

步骤104、键合柔性衬底；