[发明专利]非真空制作铜铟镓硒光吸收层的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种非真空制作铜铟镓硒光吸收层的方法，特别是涉及一种不使用高毒性硒化氢硒化法的非真空制作铜铟镓硒光吸收层的方法。

背景技术

近年来，随国际油价高涨及环保意识的抬头，绿色能源已成为新能源主流，其中太阳能电池又因系取自太阳的稳定辐射能，来源不会枯竭，因此更为各国所重视，无不挹注大量研发经费及政策性补贴，以扶植本地的太阳能电池产业，使得全球太阳能产业的发展非常快速。

第一代太阳能模组包括单晶硅和多晶硅的太阳能模组，虽然光电转换效率高且量产技术成熟，但因为材料成本高，且硅晶圆常因半导体工业的需求而货源不足，影响后续的量产规模。因此，包含非晶硅薄膜、铜铟镓硒(CIGS)薄膜或铜铟镓硒(硫)(CIGSS)薄膜和碲化镉薄膜的第二代的薄膜太阳能模组，在近几年已逐渐发展并成熟，其中又以铜铟镓硒或铜铟镓硒(硫)太阳能电池的转换效率最高(单元电池可高达20％而模组约14％)，因此特别受到重视。

请参阅图1所示，现有技术的铜铟镓硒或铜铟镓硒(硫)太阳能电池结构的示意图。如图所示，现有技术的铜铟镓硒太阳能电池结构包括基板10、第一导电层20、铜铟镓硒或铜铟镓硒(硫)吸收层30、缓冲层40、绝缘层50以及第二导电层60，其中基板10可为玻璃板、铝板、不绣钢板或塑胶板，第一导电层20一般包括金属钼，当作背面电极，铜铟镓硒或铜铟镓硒(硫)吸收层30是包括适当比例的铜、铟、镓及硒，当作p型薄膜，为主要的光线吸收层，缓冲层40可包括硫化镉(CdS)，当作n型薄膜，绝缘层50包括氧化锌(ZnO)，用以提供保护，第二导电层60包含氧化锌铝(ZnO:Al)，用以连接正面电极。

上述铜铟镓硒或铜铟镓硒(硫)太阳能电池的制造方法主要依据铜铟镓硒或铜铟镓硒(硫)吸收层的制造环境而分成真空制造工艺及非真空制造工艺。真空制造工艺包括溅镀法或蒸镀法，缺点是投资成本较高且材料利用率较低，因此整体制作成本较高。非真空制造工艺包括印刷法或电沉积法，缺点是技术仍不成熟，仍无较大面积的商品化产品。不过非真空制造工艺仍具有制造设备简单且制造工艺条件容易达成的优点，而有相当的商业潜力。

铜铟镓硒或铜铟镓硒(硫)吸收层的非真空制造工艺是先调配铜铟镓硒或铜铟镓硒(硫)浆料或墨水(Ink)，用以涂布到钼层上。

现有技术中，铜铟镓硒或铜铟镓硒(硫)浆料调配是先以适当比例混合含IB、IIIA及VIA族元素的二成份、三成份或四成份的粉末以形成含铜铟镓硒或含铜铟镓硒(硫)的原始混合粉末，再添加适当比例的溶剂，并进行搅拌以形成铜铟镓硒或铜铟镓硒(硫)原始浆料，最后添加接着剂(binder)或界面活性剂以提高铜铟镓硒或铜铟镓硒(硫)吸收层和钼背面电极的接着性，并进行搅拌混合以形成最后铜铟镓硒或铜铟镓硒(硫)最终浆料。

上述现有技术的缺点是，配置好的浆料在RTA过程中，会因为硒挥发，造成铜铟镓硒或铜铟镓硒(硫)吸收层中IB/IIIA/VIA的原始比例变化太大，影响铜铟镓硒或铜铟镓硒(硫)吸收层的光吸收特性，严重者会造成光吸收层从P层变化成N层，所形成的太阳能电池会失去电池的特性，以往为补充损失的硒，会使用硒化制程，即用高毒性的硒化氢气体，以补充损失的硒成份，但高毒性的硒化氢气体，稍一不慎会造成致命的危险。因此，需要一种危险性较低，又可补充VI族成份的光吸收层制作方法，以改善上述习用技术的问题。

发明内容

本发明的目的在于，克服现有的非真空制作铜铟镓硒光吸收层的方法存在的缺陷，而提供一种新的非真空制作铜铟镓硒光吸收层的方法，所要解决的技术问题是使其不使用硒化法，避免使用危险的硒化氢。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种非真空制作铜铟镓硒光吸收层的方法，用以在非真空下一钼层上形成均匀光吸收层，该方法包括以下步骤：步骤一，依据配方比例，调配含IB、IIIA及VIA族元素的二成份、三成份或四成份粉末以形成含铜铟镓硒或含铜铟镓硒硫的混合粉末；步骤二，在该混合粉末加入溶剂、NaI和界面活性剂搅拌形成含铜铟镓硒或含铜铟镓硒硫的浆料；步骤三，将该浆料以非真空涂布法涂布在钼层上，再经过软烤去除溶剂以形成含铜铟镓硒或含铜铟镓硒硫的光吸收前驱层；步骤四，利用多道独立气压缸控制的滚轮，来回滚压该光吸收前驱层；步骤五，将滚压后的光吸收前驱层，置于含VIA族元素粉末的高温RTA炉中长晶，完成铜铟镓硒光吸收层的制作。

本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。