[发明专利]铜铟镓硒太阳能电池硫化镉层的制备方法、太阳能电池及铜铟镓硒层上生长硫化镉层的方法

说明书

本发明涉及一种铜铟镓硒太阳能电池的硫化镉层制备方法、太阳能电池及铜铟镓硒层上生长硫化镉层的方法，所述铜铟镓硒太阳能电池的硫化镉层制备方法包括：预设有铜铟镓硒层的衬底置于酒石酸钾溶液中浸泡，使得酒石酸钾溶液中的至少部分钾离子扩散进铜铟镓硒层中；向酒石酸钾溶液中加入镉盐和碱，充分混合得到混合溶液，混合溶液中含有酒石酸与镉的络合物；加热混合溶液，使得络合物中的镉离子扩散进铜铟镓硒层中，并且使铜铟镓硒层的表面含有至少部分镉离子；以及向混合溶液中加入硫脲，充分反应，在铜铟镓硒层上生长出硫化镉层。采用酒石酸钾代替现有技术中的氨水，使用酒石酸钾制备的硫化镉层质量和稳定性都大大提高了。

技术领域

本发明涉及太阳能电池技术领域，尤其涉及铜铟镓硒太阳能电池的硫化镉层制备方法、太阳能电池及铜铟镓硒层上生长硫化镉层的方法。

背景技术

铜铟镓硒薄膜太阳能电池以其光电转化效率高，材料用量少，重量轻，可柔性化等特点受到广泛关注，并被认为是很有商业化前景的第二代太阳能电池。一般而言，薄膜太阳能电池由下至上依次包括衬底、背电极、铜铟镓硒吸收层、硫化镉层和上电极。硫化镉层主要起到调节吸收层和窗口层之间晶格匹配、保护吸收层,避免被后道制备工序时所破坏等作用，其厚度为10-100nm。传统化学水浴法制备硫化镉薄膜是利用镉盐和硫脲在氨水溶液中进行络合分解反应，在衬底上产生硫化镉从而得到硫化镉薄膜。该方法所用设备简单，能够实现低温和大面积沉积；但是，在镀膜过程中，氨水含量会发生变化从而影响膜层质量。同时，氨水对人体的眼睛，皮肤和鼻子都有强烈地刺激性与腐蚀性。而且，在制备硫化镉薄膜过程中，不可避免的会发生氨气分子吸附在硫化镉薄膜的表面容易造成针孔，可能导致电池短路。

发明内容

为了解决现有技术中的问题，本发明提供了铜铟镓硒太阳能电池的硫化镉层制备方法、太阳能电池及铜铟镓硒层上生长硫化镉层的方法。

一种铜铟镓硒太阳能电池的硫化镉层的制备方法，所述硫化镉层的制备方法包括：

将预设有铜铟镓硒层的衬底置于酒石酸钾溶液中浸泡，使得所述酒石酸钾溶液中的至少部分钾离子扩散进所述铜铟镓硒层中；

向所述酒石酸钾溶液中加入镉盐和碱，充分混合得到混合溶液，所述混合溶液中含有酒石酸与镉的络合物；

加热所述混合溶液，使得所述络合物中的镉离子扩散进所述铜铟镓硒层中，并且使所述铜铟镓硒层的表面含有至少部分镉离子；以及

向所述混合溶液中加入硫脲，充分反应，在所述的铜铟镓硒层上生长出硫化镉层。

进一步的，所述将预设有铜铟镓硒层的衬底置于酒石酸钾溶液中浸泡的步骤中：

所述酒石酸钾溶液的浓度为2-4mol/L，所述浸泡的时长为5-6min。

进一步的，所述向所述酒石酸钾溶液中加入镉盐和碱的步骤中：

所述镉盐为浓度为1.5-7mol/L的镉盐溶液；

所述碱的浓度为0.05-0.5mol/L。

进一步的，所述加热所述混合溶液步骤包括：

将所述混合溶液加热至50-60℃并维持1-3min。

进一步的，所述向所述混合溶液中加入硫脲的步骤中：

所述硫脲可以为硫脲晶体或浓度为1-2mol/L的硫脲溶液。

进一步的，所述向所述混合溶液中加入硫脲，充分反应步骤，包括：

加入硫脲后加热至60-85℃并持续5-20min。

进一步的，向所述混合溶液中加入硫脲之后搅拌均匀时溶液中各溶质的浓度分别为：