全溶液法制备CIGS太阳能光电池制造技术

本发明专利技术公开了一种CIGS太阳能光电池，其包括：导电衬底；CIGS活性层，n型半导体层，该n半导体层制作在所述CIGS活性层上，并与之形成pn结；窗口层，该窗口层制作在所述n型半导体层用来保护所述N型半导体层；透明电极层，该透明电极层制作在所述窗口层上；采集电极，该采集电极制作在所述透明电极层上。该CIGS太阳能光电池的制备采用全溶液法，整个器件活性层的制备都可用非真空卷对卷的方式来进行，比如喷涂、打印、印刷等。这一发明专利技术将极大的降低CIGS太阳能电池的生产成本，对其产业化的发展提供了强有力的手段。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种CIGS太阳能光电池，其包括：导电衬底；CIGS活性层，n型半导体层，该n半导体层制作在所述CIGS活性层上，并与之形成pn结；窗口层，该窗口层制作在所述n型半导体层用来保护所述N型半导体层；透明电极层，该透明电极层制作在所述窗口层上；采集电极，该采集电极制作在所述透明电极层上。该CIGS太阳能光电池的制备采用全溶液法，整个器件活性层的制备都可用非真空卷对卷的方式来进行，比如喷涂、打印、印刷等。这一专利技术将极大的降低CIGS太阳能电池的生产成本，对其产业化的发展提供了强有力的手段。【专利说明】全溶液法制备ClGS太阳能光电池
本专利技术属于光电子器件领域，涉及到一种新的铜（Cu)铟（In)镓（Ga)硒（Se)(简 称：CIGS)薄膜太阳能电池以及这种薄膜电池的制备方法。
技术介绍
随着能源危机的日趋严重，可再生能源越来越受到人们的重视。而其中，太阳光能 以其取之不尽，清洁无污染成为最具潜力的技术。硅基太阳能技术是目前最为成熟的，也是 市场占有率最高的，但是受制于高耗能、高污染的制备过程，使其并不能成为最理想的太阳 能技术。近年来，薄膜太阳能技术开始兴起，具有重量轻、成本低、易安装等优点。CIGS则是 薄膜太阳能技术中效率最高的（20. 1% )，其制备过程主要是真空沉积方法。不过由于CIGS 是多元化合物，如利用真空沉积技术，不管是溅射/硒化，还是共蒸发，都有过程复杂，难规 模化的问题。最近NAN0S0LAR和IBM的研究组分别开发了利用溶液法来制备CIGS活性膜 的技术。这类技术不需要真空蒸镀设备，大大减低制作成本，而且容易规模化。但是在这 类技术里，窗口层的制备仍是需要依靠真空沉积的方法。这里，我们报告了一种利用溶液法 来制备氧化锌窗口层的新方法，并结合CIGS和η型半导体层的溶液制备法，从而实现了全 溶液法来制备CIGS太阳能光电池，为大规模的制备高转换效率，低成本的CIGS太阳能光电 池提供了可能。
技术实现思路
针对上述现有技术的不足，本专利技术要解决的技术问题是CIGS薄膜太阳能电池全 溶液的制备方法。 为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案： -种CIGS太阳能光电池，其包括：导电衬底；CIGS活性层，该CIGS活性层制备在 所述导电衬底上，主要作为吸光层，η型半导体层，该η半导体层制作在所述CIGS活性层上， 并与之形成pn结，可有效增大光生激子的解离和输出；窗口层，该窗口层制作在所述η型半 导体层用来保护所述Ν型半导体层；透明电极层，该透明电极层制作在所述窗口层上；采集 电极，该采集电极制作在所述透明电极层上，具有采集光生光流的作用。 优选的，所述导电衬底为金属导电薄膜，其选用钥、铝、钛、铜或不锈钢，厚度为 200-2000 纳米。 优选的，所述CIGS活性层的厚度在0. 5-10微米之间。 优选的，所述η型半导体层厚度在20 - 200nm之间，为硫化镉、硫化锌、硒化镉、硒 化锌、締化镉、締化锌、或其他II-VI组三元化合物。 优选的，所述窗口层材料选用氧化锌或掺杂氧化锌薄膜，掺杂元素为铝、镓或镉， 厚度为20-200纳米。 优选的，所述透明电极层为氧化铟锡薄膜或掺铝、镓、镉的氧化锌薄膜。 优选的，所述采集电极选用镍、铝、金、银、铜、钛、铬中的一种或多种。 本专利技术还公开了一种上述CIGS太阳能光电池的制备方法，其中CIGS活性层通过 溶液法制作在导电衬底上，厚度为〇. 1-10微米。最后在200-1000度的环境下高温退火形 成CIGS的连续膜。 优选的，所述溶液法包括旋涂法、喷涂法、糟模法。 优选的，η型半导体层采用CBD的方法制作在CIGS活性层（2)上，形成pn结，使 光生激子解离和输出。 优选的，窗口层采用纳米颗粒或者溶胶-凝胶的方法制作在η型半导体层（3)上， 形成pn结，使光生激子解离和输出。 上述技术方案具有如下有益效果：该CIGS太阳能光电池的CIGS活性层，η型半导 体层和窗口层的制备均采用溶液法，具有便宜快捷的优点，极大的降低了太阳能电池的生 产成本。 上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段， 并可依照说明书的内容予以实施，以下以本专利技术的较佳实施例并配合附图详细说明如后。 本专利技术的【具体实施方式】由以下实施例及其附图详细给出。 【专利附图】【附图说明】 图1为本专利技术实施例的结构示意图。 【具体实施方式】 下面结合附图对本专利技术的优选实施例进行详细介绍。 如图1所示，为CIGS太阳能光电池的结构示意图。该器件包括：导电衬底1 ;CIGS 活性层2,该CIGS活性层2是用三溶液法制作在导电衬底1上的；η型半导体层3,该η型 半导体层3是利用CBD沉积法制作在CIGS活性层2上的；窗口层4,该半导体层是利用溶 液法将纳米颗粒或者溶胶-凝胶制作在η型半导体层3上的；透明电极层5 ;和金属采集电 极6。 所述的导电衬底1为金属导电薄膜，通常为钥电极厚度200-2000纳米但不局限于 钥，也包括其他适用金属材料，如铝、钛、铜和不锈钢等。导电衬底1上面是采用溶液法（泛 指一切涂料法，如旋涂法，喷涂法，糟模法等）制备的CIGS活性层2。如用旋涂法，通过控 制旋涂速度、溶液浓度和不同的旋涂次数便可以改变该CIGS活性层2的厚度，通常情况下 该缓冲层的厚度在〇. 1-10微米之间。CIGS活性层2上面的η型半导体层3是采用CBD或 者纳米颗粒/溶胶-凝胶溶液法制备的，该功能层是为了与CIGS层形成有效的pn结，从而 提高光生激子的分离和输出，该η型半导体层3的厚度通常情况下在20 - 200纳米之间， 该η型半导体层3-般为硫化镉（CdS)材料，但不局限于此，也包括其他η型半导体，例如 硫化锌、硒化镉、硒化锌、碲化镉、碲化锌，以及其他II-VI组三元化合物。η型半导体层3上 面是窗口层4和透明电极层5。窗口层4的材料选用氧化锌或掺杂氧化锌薄膜，掺杂元素为 铝、镓或镉，厚度为20-200纳米，是采用纳米颗粒/溶胶-凝胶溶液法制备的。透明电极层 为氧化铟锡薄膜或掺铝、镓、镉的氧化锌薄膜。最后是金属采集电极6, 一般是镍/铝，但不 局限于此，还包括其他金属，包括金、银、铜、钛、铬等。 下面以旋涂法为例对上述CIGS太阳能光电池的制备方法进行详细介绍。 1.制备CIGS先驱体的工艺如下： (1)纳米先驱体：将12毫升的0LEYLAMIN，1. 5毫摩的氯化铜和1. 0毫摩的氯化铟， 〇. 5毫摩的氯化镓放入100毫升容积的三颈反应瓶。在氩气保护下升温到130度，保持30 分钟。然后将反应温度升高到225度，并迅速注入含有1摩尔硫的3毫升0LEYLAMINE。反 应30分钟后，冷却到60度并加入10毫升的甲苯。最后加入毫升乙醇，离心分离出来，按所 需浓度分散到甲苯中作为CIGS的先驱体。 (2)溶液先驱体：先制备四种不同的先驱体，然后按照所需要不同的元素组成比 混合成最终的溶液先驱体。先驱体A 955克硫化铜，0. 3848克硫和12毫升无水联氨；先 驱体B :1. 8661克硒化铟，0. 3158克本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种CIGS太阳能光电池，其特征在于，其包括：导电衬底；CIGS活性层，该CIGS活性层制备在所述导电衬底上，主要作为吸光层，n型半导体层，该n半导体层制作在所述CIGS活性层上，并与之形成pn结，可有效增大光生激子的解离和输出；窗口层，该窗口层制作在所述n型半导体层用来保护所述N型半导体层；透明电极层，该透明电极层制作在所述窗口层上；采集电极，该采集电极制作在所述透明电极层上，具有采集光生光流的作用。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：钱磊，谢承智，刘德昂，章婷，杨一行，冯宗宝，
申请(专利权)人：苏州瑞晟纳米科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32