[发明专利]一种非真空制作铜铟镓硒浆料的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种铜铟镓硒浆料制作方法，特别是涉及一种非真空制作铜铟镓硒浆料的方法。

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的主流，其中太阳能电池又因是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。

第一代太阳能模块包括单晶硅和多晶硅的太阳能模块，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块，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％而模块约14％)，因此特别受到重视。

请参阅图1所示，是现有习用技术铜铟镓硒或铜铟镓硒(硫)太阳能电池结构的示意图。如图1所示，现有习用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工艺及非真空工艺。真空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。不过非真空制程仍具有制造设备简单且工艺条件容易达成的优点，因而具有相当的商业潜力。

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。

现有习用技术铜铟镓硒或铜铟镓硒(硫)浆料调配是先以适当比例混合含混合IB、IIIA及VIA族元素的氧化物以形成原始含铜铟镓硒或铜铟镓硒(硫)混合的氧化物粉末，再添加适当比例的溶剂，并进行搅拌以形成原始铜铟镓硒或铜铟镓硒(硫)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)浆料。

上述现有习用技术的缺点是，欲将氧化物中的氧去除时，需在极高温度下使用氢气还原该氧化物，同时需使用硒化氢进行硒化过程，不但会提高设备成本，且硒化氢毒性很强，若不小心使用会有致死的危险，同时若还原过程中，仍有氧分子残留在最后的铜铟镓硒或铜铟镓硒(硫)吸收层内，会影响铜铟镓硒或铜铟镓硒(硫)吸收层的光吸收特性，甚至影响效率。因此，需要一种不需高温还原和硒化等的工艺，使用便宜且简单的设备即可沉积以制造铜铟镓硒或铜铟镓硒(硫)太阳能电池的光吸收层的方法。

同时由于一般使用的纳米金属或金属化合物粉末皆是使用圆球状颗粒，这些圆球状颗粒在堆叠时，易产生空隙，因此需要一种含不同形状材料的颗粒填补空隙，使堆叠更紧密，以提高膜的致密性。

由此可见，上述现有的非真空制作铜铟镓硒浆料的方法在方法与使用上，显然仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。为了解决上述存在的问题，相关厂商莫不费尽心思来谋求解决之道，但长久以来一直未见适用的设计被发展完成，而一般方法又没有适切的方法能够解决上述问题，此显然是相关业者急欲解决的问题。因此如何能创设一种新的非真空制作铜铟镓硒浆料的方法，实属当前重要研发课题之一，亦成为当前业界极需改进的目标。

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浆料的方法存在的缺陷，而提供一种新的非真空制作铜铟镓硒浆料的方法，所要解决的技术问题是使其在调配铜铟镓硒或铜铟镓硒(硫)浆料时，使用含IB、IIIA族的二元或三元硒化物的薄片状材料，其中的薄片状材料不超过50％，再搭配溶剂或相关添加剂搅拌均匀，以配成含铜铟镓硒或铜铟镓硒(硫)的浆料，用以涂布在一钼层上，其中涂布完后的前驱层的孔隙率可小于25％，非常适于实用。