[发明专利]一种铜铟镓硒薄膜太阳能电池用吸收层的制备方法

说明书

本发明涉及太阳能电池制备领域，具体涉及一种铜铟镓硒薄膜太阳能电池用吸收层的制备方法，包括如下步骤：利用前驱溶液通过非真空液相工艺制备出前驱薄膜，所述前驱溶液为金属盐化合物溶解在有机溶剂中制成，所述金属盐化合物包括可溶性铜盐、可溶性铟盐和可溶性镓盐，所述有机溶剂包括异丙醇和乙二醇；对所述前驱薄膜在硒气氛下进行退火，得到镀覆于衬底上的吸收层。本发明通过利用金属盐作为溶质，有机物作为溶剂，形成稳定的金属分子溶液作为前驱溶液，保证了前驱溶液的环境稳定性，从而可以防止前驱溶液在应用到非真空液相工艺时堵塞设备而对设备造成损坏，进而使得前驱溶液可以大规模应用于非真空液相工艺。

技术领域

本发明涉及太阳能电池制备领域，具体涉及一种铜铟镓硒薄膜太阳能电池用吸收层的制备方法。

背景技术

太阳能电池是一种通过光电效应或光化学效应直接把光能转化为电能的装置，目前太阳能电池主要有晶体硅型和薄膜型两大类型。

薄膜太阳能电池的基本结构由衬底、背电极层、吸收层、缓冲层、窗口层、减反层、电极层组成，典型的薄膜太阳能电池的结构为：衬底/Mo/吸收层/CdS/ZnO/ZAO/MgF₂，其中，吸收层由铜铟镓硒(CIGS)化合物半导体制成的，称为CIGS薄膜太阳能电池。

目前较为成熟的制备吸收层的方法是溅射后硒化法和共蒸发法，但是这两种方法都需要较高的真空条件，运行和设备维护成本较高，且原材料利用率不高，故目前为了降低制作成本，可使用溶液法制备吸收层，利用非真空液相工艺制备前驱薄膜，再经过干燥退火处理得到所需化合物薄膜。

但是现有技术中，前驱溶液的制备方法通常较为复杂，为了得到高效率的器件通常会使用多种有机混合溶剂，而且含有有毒溶剂阱(联氨)，对环境不友好，且得到的前驱液通常为纳米颗粒或金属离子络合物胶体溶液，环境稳定性不高，容易堵塞设备，难以大规模应用于打印/印刷/喷涂等非真空液相工艺。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的前驱溶液为纳米颗粒悬浮液或胶体溶液，环境稳定性不高，难以大规模应用于打印/印刷/喷涂等非真空液相工艺的缺陷，从而提供一种铜铟镓硒薄膜太阳能电池用吸收层的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种铜铟镓硒薄膜太阳能电池用吸收层的制备方法，包括如下步骤：

利用前驱溶液制备出前驱薄膜，所述前驱溶液为金属盐化合物溶解在有机溶剂中制成，所述金属盐化合物包括可溶性铜盐、可溶性铟盐和可溶性镓盐，所述有机溶剂包括异丙醇和乙二醇；

对所述前驱薄膜在硒气氛下进行退火，得到镀覆于衬底上的吸收层。

进一步的，所述有机溶剂中异丙醇和乙二醇的体积比为(8～9)：(2～1)。

进一步的，所述前驱溶液中铜离子浓度为0.5-1.0mol/L，铟离子浓度为0.4-0.8mol/L，镓离子浓度为0.3-0.6mol/L。

进一步的，所述退包括两个阶段，第一阶段的退火温度为350-450℃，时间为15-25分钟，第二阶段的退火温度为500-600℃，时间为15-25分钟。

进一步的，

所述可溶性铜盐包括硝酸铜、硫酸铜、氯化铜以及醋酸铜中的至少一种；

所述可溶性铟盐包括硝酸铟、硫酸铟、氯化铟以及醋酸铟中的至少一种；

所述可溶性镓盐包括硝酸镓、硫酸镓、氯化镓以及醋酸镓中的至少一种。

进一步的，所述非真空液相工艺为打印、印刷或喷涂工艺。

进一步的，在所述退火之前，还包括对所述前驱薄膜进行干燥的步骤。