[发明专利]一种铜铟镓硒薄膜太阳能电池吸收层表面处理装置

说明书

本发明公开一种铜铟镓硒薄膜太阳能电池吸收层表面处理装置，包括依次连通的第一清洗腔室、第一风刀干燥腔室、化学反应腔室、第二风刀干燥腔室、第二清洗腔室与加热干燥腔室，每个腔室内均设有用于运输衬底的输送辊道；第一清洗腔室内的输送辊道上方设有等离子水喷淋设备、输送辊道之间间隔设有滚刷清扫设备；第二风刀干燥腔室内的上部设有风刀吹干机；化学反应腔室内储存有化学溶解剂，用于对太阳能电池吸收层的硒化物与硫化物进行溶解；加热干燥腔室内设有烘干风机；该处理装置能够简单方便地对吸收层表面的颗粒与毛刺进行处理，优化吸收层表面形貌。

技术领域

本发明涉及薄膜太阳能技术领域，具体是一种铜铟镓硒薄膜太阳能电池吸收层表面处理装置。

背景技术

光伏发电已是当今社会中一种高效地清洁能源利用方式。截止到2018年底，全球累计光伏组件发电装机超过510GW，其中铜铟镓硒薄膜太阳电池占到了2.05GW，未来五年(2018-2022)年均复合增长率约为16.53%。在各种已经商业化的太阳能电池中，铜铟镓硒薄膜太阳能电池因其理论效率高、材料消耗少、生产能耗低等特点逐步扩大了其应用领域，尤其是在浮法玻璃上制备的薄膜电池，具有抗震性好、效率高和弱光性好等优势，能完美的契合了BIPV、屋顶发电、移动能源以及其他特殊领域等领域对太阳能电池的要求，在国家日益重视光伏发电应用的今天，必将得到广泛的应用。

目前，业界针对玻璃衬底的铜铟镓硒薄膜太阳能吸收层的工业生产方法，主要为三步共蒸发法、电镀后硒化、共溅射硒化法、溅射后硒化法等。这些方法生长的铜铟镓硒薄膜太阳电池吸收层表面，往往会产生较多的细小颗粒，颗粒间接触会引入了较多的界面，并成为光生载流子的复合中心，降低电池的电流密度，影响铜铟镓硒薄膜太阳电池转换效率。

现阶段，还没找到有效的方式完全去除铜铟镓硒吸收层表面上的细小颗粒，而不引入其他杂质或划痕的方法。为了改善铜铟镓硒吸收层表面效果，目前工业界主要采用的工艺流程为：首先、直接用DI水在制备好的铜铟镓硒薄膜吸收层基板膜面上进行低压喷淋，然后进行风干处理（不可带滚刷，避免刮伤膜面）；然后利用化学水浴法或蒸发法制备缓冲层，溅射法制备高阻层i-ZnO，形成太阳能电池PN结。这种直接用DI水直接喷淋的清洗方法只能去除铜铟镓硒表面膜层小颗粒和部分大颗粒，由于部分颗粒过大或过高形成毛刺的存在，制备的缓冲层必须达到一定厚度才能完全覆盖完铜铟镓硒吸收层所有表面颗粒，从而才能达到降低表面界面光生载流子复合几率，稳定电池效率的目的。

目前，大多数企业采用CdS、ZnS、In_xS_y等化合物作为缓冲层材料，而这些材料的禁带宽度一般2~2.7ev，对蓝光有较强吸收系数。如制备的缓冲层较厚，将会减少蓝光进入CIGS吸收层，影响光生载流子数量，降低电池的电流密度，影响铜铟镓硒薄膜太阳电池转换效率。

为了更好的改善铜铟镓硒吸收层的表面性能，很多实验室采用氟化钾或氟化钠或氰化物形成是水溶液直接腐蚀铜铟镓硒吸收层表面，这种方法可钝化界面及晶界，促进贫Cu层形成, 降低复合，提高电池开压。但是这些物质本身活性强，都带有剧毒，不利于大规模的工业生产。

发明内容

本发明的目的在于提供一种铜铟镓硒薄膜太阳能电池吸收层表面处理装置，该处理装置能够简单方便地对吸收层表面的颗粒与毛刺进行处理，优化吸收层表面形貌，不引入新的杂质及划痕，有助于减小CdS厚度，对降低串阻、降低寄生吸收有明显作用，有利于提高短路电流。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：