[发明专利]一种太阳能光伏薄膜的制备方法

说明书

本发明主要公开了一种太阳能光伏薄膜的制备方法，包括铜箔基材表面除油、水洗、酸洗处理，铜箔基材表面采用化学镀、电镀、溅射、蒸镀、分子束外延、热浸镀方法中的一种沉积金属锌，镀锌层于保护气氛中的硫锡化热处理。本发明直接在预处理后铜箔基材上沉积金属锌，再进行硫锡化处理以获得薄膜。该法具有成本低、工艺流程短、重现性好、易于大规模卷绕式生产以及适合薄膜的成分控制和大面积生长等优点。在铜基底上直接沉积金属锌，铜箔作为太阳电池器件的柔性机械载体，同时也起到了提供薄膜中铜源以及作为太阳电池背电极的三重作用。所制备的薄膜具有良好的成分可控性、均匀性，以及优越的结晶质量及性质。

技术领域

本发明涉及太阳能光伏薄膜的制备方法，用于制备薄膜太阳电池光吸收层的化合物半导体薄膜，属于光电材料新能源技术领域。

背景技术

太阳能是取之不尽、用之不竭的可再生能源。在太阳能的各种利用方式中，太阳电池是发展最快、最具活力和最受瞩目的领域，可望成为解决日益严重的能源危机和环境污染问题的有效途径。

目前广泛使用的太阳电池组件以单晶硅和多晶硅为主，而薄膜太阳电池兼具硅太阳电池高转化效率和廉价的优点，同时是直接带隙材料，光吸收系数高，是一种更为优选的太阳电池材料。在众多薄膜太阳电池中，以具有黄铜矿结构的硫属化合物铜铟镓硒(化学式为CuIn1-xGaxSe2，x＝0～1)作为光吸收层的薄膜太阳电池(简称CIGS太阳电池)由于其转化效率最高(已达到20.3％)、稳定性好、制备简单等特点，最受人们关注，成为研究的热点和重点。

发明内容

本发明的目的在提供一种成本低、工艺流程短、重现性好、易于大规模卷绕式生产以及适合薄膜的成分控制和大面积生长等优点的太阳能光伏薄膜的制备方法。

本发明一种太阳能光伏薄膜的制备方法，包括以下步骤：

第一步：铜箔基材表面处理

将铜箔基材表面除油、水洗、酸洗；

第二步：铜箔基材表面沉积金属锌

在第一步处理得到的铜箔基材表面沉积金属锌，所述沉积采用化学镀、电镀、溅射、蒸镀、分子束外延、热浸镀方法中的一种；

第三步：镀锌层的硫锡化热处理

将第二步所得的表面沉积有金属锌的铜箔基材置于保护气氛中，加热至200～800℃，通过载气输入硫源和锡源，对镀锌层进行硫锡化热处理。

本发明一种太阳能光伏薄膜的制备方法中，所述铜箔基材表面处理中除油包括碱液除油和除油剂清洗两个步骤，首先将所述铜箔基材置于温度为10～200℃的碱液中浸泡1～300分钟，然后置于温度为10～100℃的除油剂中超声振荡1～300分钟；所述碱液选自氢氧化钠、碳酸钠、碳酸氢钠或磷酸三钠中的至少一种；所述除油剂选自洗洁精、脱脂剂、乙醇或丙酮中的至少一种。

本发明一种太阳能光伏薄膜的制备方法中，所述水洗是将经过除油后的铜箔基材置于温度为10～100℃的去离子水中超声振荡1～300分钟。

本发明一种太阳能光伏薄膜的制备方法中，所述酸洗是将经过水洗的铜箔基材置于温度为10～100℃、浓度为0.1～3mol/L的酸溶液中超声振荡1～100分钟；所述酸选自盐酸、硫酸、醋酸或硝酸中的至少一种。

本发明一种太阳能光伏薄膜的制备方法中，所述超声振荡频率为20k～100kHz；功率为50～1200W。

本发明公开的太阳能光伏薄膜的制备方法与现有技术相比，具有以下重要特征：

本发明采用的薄膜工艺成本低廉，流程简单，易于规模化。与文献普遍报道的预制层后硫化方法(即采用电沉积或溅射等制备的铜、锌、锡三元合金预制层进行硫化)相比，成分可控性更好，且缩短了工艺流程，可大幅降低工艺成本。

具体实施方式