[发明专利]钝化铜铟镓硒薄膜表面缺陷的电化学处理方法

说明书

技术领域

本发明属于太阳能电池技术领域，特别涉及一种钝化铜铟镓硒薄膜表面缺陷的电化学处理方法。

背景技术

太阳能是众多可再生能源中最为丰富的能源，全球太阳光一小时的能量就相当于地球一年的能耗，远远高于风能、地热、水电、海洋能、生物能等能源。太阳能在未来能源结构中的比重将越来越大，保守估计这比重于2100年会超过60％。因此，太阳能电池研究是未来能源发展的重要课题。

铜铟镓硒薄膜光伏板是多层膜结构，通常包括：衬底、背电极、铜铟镓硒吸收层、缓冲层、透明导电层等，其中铜铟镓硒吸收层是太阳能光伏板最关键的组成部分，决定了其性能的好坏。常规产业化制备铜铟镓硒电池光伏板的技术中，更多采用预制层后硒化法，这种方法的优势是，设备要求更低且容易大规模流水线生产。但是，这种方法导致硒化工艺后在铜铟镓硒薄膜表面产生富Cu的杂相，比如Cu₂Se。这些杂相具有低带宽高导电性，严重危害电池组件的性能，因此需要通过特殊的方法修饰表面，消除富Cu杂相，提高电池性能。

专利CN 102694068 A公开了一种铜铟镓硒薄膜表面修饰的方法，在铜铟镓硒薄膜上沉积一定厚度的金属薄膜或合金薄膜，再将其置于反应性气氛下高温退火，沉积的金属或合金与铜铟镓薄膜表面的铜硒二次相(Cu_xSe)反应形成宽带隙的铜硒多元金属化合物，达到除去Cu_xSe的目的。沉积的金属或合金包括Zn、Al、Sn、Sb、Bi以及它们的合金。这种技术消除了Cu_xSe，但是引入新的元素会带来设备材料工艺成本的提升。

专利CN 103151429 A公开了一种用于改善铜铟镓硒薄膜材料表层质量的化学处理方法，包含：步骤1，将玻璃衬底上涂覆有Mo层和CIGS薄膜的样品放入酒精溶液中浸泡5～10min，取出后在30～50℃下热处理30～60s；步骤2，配制含去离子水、氨水和锌盐的化学处理液，其中，氨水浓度为3mol/L，锌盐浓度为0～1×10^-2mol/L，将步骤1中采用热处理后的样品，放入上述化学处理液中，经过7-10min浸润后取出样品，用干燥氮气吹干样品表面残留溶液，完成CIGS薄膜材料表层质量的化学处理。该技术主要用于填充Cu空缺，对于富Cu的杂相修饰效果很有限。

B.Canava et al.(Journal of Physics and Chemistry of Solids,2003,64,E1791-E1796)公开报道了一种化学方法刻蚀铜铟镓硒薄膜表面富Cu杂相的方法，该方法采用氰化钾(KCN)、溴水(Br₂)以及它们的混合物，对富Cu的CIGS表面进行浸泡腐蚀。结果显示，KCN具有很好的消除富Cu杂相的效果；而溴水和二者的混合物也具有一定的刻蚀效果，但会导致其余不良反应，需要精确控制条件。采用这种方法进行刻蚀操作简单，但是KCN本身是剧毒物质，而溴水也属于易挥发、恶臭性有害物质，大规模的产业应用带来环保问题。

发明内容

本发明的主要目的是针对上述现有技术中存在的操作复杂且容易引入其他杂质、对环境污染严重、成本较高的问题，提供一种钝化铜铟镓硒薄膜表面缺陷的电化学处理方法。

为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：

钝化铜铟镓硒薄膜表面缺陷的电化学处理方法，包括如下步骤：

步骤(1)：铜铟镓硒薄膜硒化后置于电化学工作站，仅Mo层连接工作电极，在无水乙醇中浸泡1～2min，去除表面颗粒杂质，高纯氮气吹干；

步骤(2)：配制处理溶液，所述处理溶液为0.001～1M/L乙基紫精二高氯酸盐、0.001～1M/L六氟磷酸四丁胺和有机溶剂的混合溶液，所述有机溶剂选自乙腈或甲基紫精的任一种；

步骤(3)：将步骤(1)处理后的铜铟镓硒薄膜放入步骤(2)制得的处理溶液中，施加电信号，1～300s后取出，用无水乙醇冲洗所述铜铟镓硒薄膜表面的残留溶液，所述电信号为循环伏安电信号、恒压电信号或恒流电信号的任一种。