[发明专利]一种全非真空制备铜铟镓硒太阳能电池的方法

说明书

一种全非真空制备铜铟镓硒太阳能电池的方法，它涉及一种制备铜铟镓硒太阳能电池的方法。本发明采用全非真空工艺的多层叠加方法制备一体化铜铟镓硒太阳能电池。本发明的制备过程如下：一、对掺氟二氧化锡导电玻璃(FTO)进行前处理；二、采用溶胶凝胶法制备FTO/ZnO薄膜；三、采用两电极恒电位法制备FTO/ZnO/ZnS薄膜；四、采用油墨法制备FTO/ZnO/ZnS/CIGS薄膜；五、采用丝网印刷法制备FTO/ZnO/ZnS/CIGS倒置太阳能电池。本发明制备的铜铟镓硒太阳能电池有较大的吸光性，表现出合适的吸光度，而且制备工艺简单、安全，成本低。本发明适用于薄膜太阳能电池领域。

技术领域

本发明涉及一种制备铜铟镓硒太阳能电池的方法。

背景技术

溶胶凝胶法是一种可以在低温和温和条件下合成无机化合物或无机材料的重要方法，无需苛刻的反应条件，可以极大地减少成本，并使工艺趋于简单化。其所用的原料被分散到溶剂中而形成的粘度低的溶液，由于经过溶液反应步骤，很容易得到分子水平上的均匀混合，在半导体薄膜太阳能电池方面，能够使得制备的薄膜更加平整，元素分布更加均匀。电沉积是一种成本较低的沉积方法，而且产率很高，在半导体薄膜太阳能电池方面，可以通过工艺控制薄膜的带隙和晶体结构参数等材料特性。非真空油墨涂覆法工艺简单，成本低并且制备速度快，非常适用于大面积薄膜的制备。

现有CIGS薄膜吸收层的制备方法大多是溅射法，喷雾热解法，电沉积法等制备方法。其中对于窗口层和缓冲层多采用共蒸发法、溅射法等真空制备方法，成本偏高，并且材料利用率不高。采用全非真空法制备铜铟镓硒太阳能电池可以减少成本，降低制备条件的苛刻程度有利于其大面积成膜，并且一体化的组装使层与层之间的界面接触更好，有利于太阳能电池展现更好的光电性能。

发明内容

本发明的目的在于得到一种全非真空法制备的CIGS薄膜太阳能电池，通过相应测试了解其界面接触，表面形貌，厚度，元素分析，元素分布等，最终提供了以一种全非真空制备铜铟镓硒太阳能电池的方法。

本发明的一种全非真空制备铜铟镓硒太阳能电池的方法是按照以下步骤进行的：

一、导电玻璃进行前处理

对导电玻璃进行前处理，待用；

二、溶胶凝胶法制备FTO/ZnO薄膜

加入二水醋酸锌，加入乙醇溶解，60℃加热搅拌，得到二水醋酸锌-乙醇处理液，待用；接着加入氢氧化钾，加入乙醇溶解，搅拌后，得到氢氧化钾-乙醇处理液，利用滴液漏斗缓慢滴加入二水醋酸锌-乙醇处理液中，完成后冷凝回流2h，得到ZnO预处理液；将ZnO预处理液滴涂于FTO表面，随后在100℃下干燥，重复滴涂与烘干操作五次，得到FTO/ZnO薄膜预产物，然后将FTO/ZnO薄膜预产物在300℃空气中退火处理，得到FTO/ZnO薄膜，待用；

三、电沉积法制备FTO/ZnO/ZnS薄膜

称取硫酸锌、硫代硫酸钠和柠檬酸钠，加入100mL去离子水溶解，在搅拌的状态下用质量分数为80％的硫酸溶液调节pH，得到ZnS电解液；以步骤二得到的FTO/ZnO薄膜为工作电极，石墨电极为对电极，将两个电极置入ZnS电解液中进行恒压电沉积，得到FTO/ZnO/ZnS预产物，然后将FTO/ZnO/ZnS预产物在氮气气氛中退火处理，得到FTO/ZnO/ZnS薄膜，待用；

四、油墨法制备FTO/ZnO/ZnS/CIGS薄膜

按一定比例称取铜铟镓硒粉末和聚偏氟乙烯粉末，再加入N-甲基吡咯烷酮混合溶解，室温下搅拌4h，制得CIGS油墨，并将其滴涂于步骤三得到的FTO/ZnO/ZnS薄膜表面，烘干即可得到FTO/ZnO/ZnS/CIGS薄膜；

五、丝网印刷法制备FTO/ZnO/ZnS/CIGS倒置太阳能电池