预处理装置和预处理方法及缓冲层及其制备方法和设备与太阳能电池及其制备方法和系统制造方法及图纸

本发明专利技术涉及太阳能电池领域，具体提供了一种预处理装置和制备缓冲层的设备以及太阳能电池及其制备方法。所述制备缓冲层的方法包括将覆盖有吸收层的太阳能电池背电极经抽真空之后浸泡在水中，之后注入沉积反应液以在所述吸收层的表面通过化学水浴沉积形成缓冲层。采用本发明专利技术提供的方法制备缓冲层，能够显著提高相应的太阳能电池的光电转化效率。

Pretreatment device, pretreatment method, buffer layer, preparation method, equipment, solar cell, preparation method and system

The invention relates to the field of solar cells, in particular to a pretreatment device, a buffer layer preparation device, a solar cell and a preparation method thereof. The method for preparing the buffer layer includes vacuuming the back electrode of the solar cell covered with the absorption layer and immersing it in water, then injecting the deposition reaction liquid to form a buffer layer on the surface of the absorption layer by chemical water bath deposition. The buffer layer is prepared by the method provided by the invention, and the photoelectric conversion efficiency of the corresponding solar cell can be significantly improved.

【技术实现步骤摘要】
预处理装置和预处理方法及缓冲层及其制备方法和设备与太阳能电池及其制备方法和系统
本专利技术涉及太阳能电池领域，具体地，涉及一种用于在形成太阳能电池缓冲层时进行预处理的装置、一种形成太阳能电池缓冲层的设备、一种用于在形成太阳能电池缓冲层时进行预处理的方法、一种形成太阳能电池缓冲层的方法以及由该方法形成的缓冲层、一种制备太阳能电池的方法以及由该方法制备得到的太阳能电池、一种生产太阳能电池的系统。
技术介绍
由于化石能源逐渐枯竭，新型能源如太阳能、风能逐渐兴起。太阳能电池作为一种直接将太阳能转化为电能的装置，具有安装形式多样、安全无污染、取之不尽、用之不竭的优点，近年来得到了大力发展。铜铟镓硒(CIGS)薄膜太阳能电池作为一种非常重要的太阳能电池，其通常包括基底以及依次层叠在基底上的底电极(钼层)、吸收层、缓冲层(硫化镉层)、氧化锌层、氧化锌铝层和前电极(Ni-Ag层或Ni-Al层等)，其中，在玻璃基板上镀制一层底电极薄膜通常统称为背电极。底电极通常采用直流磁控溅射法形成，具体地，在真空环境下，通入氩气并电离成Ar+，Ar+在阴极电压下的加速下轰击钼靶材，被轰击的原子或原子团沉积到玻璃基板上形成薄膜，其中，沉积温度通常为常温至200℃。吸收层通常采用三步共蒸镀法形成，具体地，将基底温度升至约300℃后共蒸镀In-Ga-Se制得(In,Ga)2Se3层，然后关闭In源、Ga源和Se源，将温度升至约550℃，开启Cu源，制得富铜CIGS层，接着在富铜CIGS层表面制备少量的In-Ga-Se层以使CIGS层贫铜。硫化镉层通常采用化学水浴法形成，具体地，将镉源(如硫酸镉、氯化镉、醋酸镉等)体系采用化学水浴法制备硫化镉(CdS)层，沉积温度通常为60-90℃。氧化锌层和氧化锌铝层均可以采用射频磁控溅射法形成，具体地，在真空环境下，通入氩气并电离成Ar+，Ar+在阴极电压的加速下分别轰击ZnO靶材和ZnO:Al靶材，被轰击的ZnO原子或原子团、ZnO:Al原子或原子团沉积形成薄膜，其中，沉积温度通常为常温至200℃。前电极通常采用电子束蒸发法形成，具体地，在真空条件下，利用高能电子束加热蒸发材料Ni-Ag或Ni-Al等，使蒸发材料气化并向基板运输，在基板上凝结形成薄膜。CIGS薄膜太阳能电池具有光谱相应范围宽、光电转化效率高、发电效益好、无衰退、抗辐射、寿命长、成本低等特点。经过近30年的研究和发展，CIGS薄膜太阳能电池的光电转化效率为所有已知薄膜太阳能电池中最高，已成为最有发展前途的光伏电池技术之一。作为缓冲层，硫化镉薄膜与CIGS吸收层薄膜共同构成p-n结，对CIGS薄膜太阳能电池性能的改善起十分重要的作用。化学水浴法是目前制备硫化镉薄膜最常用的方法之一。例如，CN102544237A公开了一种铜铟镓硒薄膜太阳能电池缓冲层材料的制备方法，采用化学水浴沉积法，以硫酸锌溶液作为Zn2+源，以硫脲溶液作为S2-源，以氨水作为缓冲剂，以无毒的柠檬酸钠作为络合剂，配制化学反应前驱物，把已制备好铜铟镓硒吸收层的衬底和清洗干净的玻璃衬底沿着烧杯壁竖直浸入溶液中，用铝箔把烧杯口密封后，放入水浴锅中进行恒温反应，制备得到Zn(O,S)半导体薄膜，作为铜铟镓硒薄膜太阳能电池的缓冲层材料。然而，虽然采用该方法制备得到的太阳能电池较为经济、环保，但是其光电转化效率仍然有待进一步提高。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决采用现有的方法制备得到的太阳能电池的光电转化效率较差的问题，而提供一种新的用于在形成太阳能电池缓冲层时进行预处理的装置、一种形成太阳能电池缓冲层的设备、一种用于在形成太阳能电池缓冲层时进行预处理的方法、一种形成太阳能电池缓冲层的方法以及由该方法形成的缓冲层、一种制备太阳能电池的方法以及由该方法制备得到的太阳能电池、一种生产太阳能电池的系统。现有技术在采用化学水浴法制备缓冲层的制备反应前并不做任何有关浸润的预处理，而是在吸收层制备完成之后直接进行缓冲层的制备，然而，本专利技术的专利技术人经过深入研究之后发现，由于吸收层表面粗糙性较大会使得少量空气附着在吸收层的缝隙及孔洞中，使得附着有空气的这部分表面不能与沉积反应液接触从而造成缓冲层生长缺失，并且化学水浴沉积结束后这部分吸收层仍然暴露在空气中，这样会影响吸收层的性能，并进而影响太阳能电池的光电转化效率。而浸润预处理可以去除吸收层的缝隙和孔洞中吸附的空气，使得缓冲层沉积反应液与吸收层能够全面接触，从而能够有效减少化学水浴沉积制膜缺陷，实现吸收层的全面覆盖，提高缓冲层的致密度、连续性和平整性，完全保护吸收层与空气隔绝，防止氧化，最终提高太阳能电池的光电转化效率。基于此，完成了本专利技术。具体地，第一方面，本专利技术提供了一种用于在形成太阳能电池缓冲层时进行预处理的装置，其中，所述预处理装置包括盛水托盘、真空腔体和储水容器；所述盛水托盘用于盛放待处理样片；所述真空腔体用于放置盛放有待处理样片的盛水托盘，所述真空腔体通过真空阀门与抽真空装置连通，且通过放气阀门与外界连通；所述储水容器用于往放置在所述真空腔体中的盛水托盘中注入水，且所述储水容器通过注水阀门与所述真空腔体连通。第二方面，本专利技术还提供了一种形成太阳能电池缓冲层的设备，其中，所述设备包括化学水浴沉积装置和前述第一方面中所述的进行预处理的装置，覆盖有吸收层的太阳能电池背电极经所述进行预处理的装置进行预处理之后进入所述化学水浴沉积装置中进行化学水浴沉积以在所述吸收层的表面形成缓冲层。第三方面，本专利技术还提供了一种用于在形成太阳能电池缓冲层时进行预处理的方法，其中，该方法包括将覆盖有吸收层的太阳能电池背电极在真空环境下浸没在水中。第四方面，本专利技术还提供了一种形成太阳能电池缓冲层的方法，其中，该方法包括：先将覆盖有吸收层的太阳能电池背电极在真空环境下浸没在水中；之后放入沉积反应液中以在所述吸收层的表面通过化学水浴沉积形成缓冲层。第五方面，本专利技术还提供了由前述第四方面所述的方法形成的太阳能电池缓冲层。第六方面，本专利技术还提供了制备太阳能电池的方法，该方法包括在太阳能电池背电极的底电极上依次形成吸收层、缓冲层、氧化锌层、氧化锌铝层和前电极，其中，所述缓冲层按照本专利技术前述第四方面所述的方法形成。第七方面，本专利技术还提供了由前述第六方面所述的方法制备得到的太阳能电池。第八方面，本专利技术还提供了一种生产太阳能电池的系统，该系统包括前述第二方面所述的形成太阳能电池缓冲层的设备。采用本专利技术提供的方法制备缓冲层，能够显著提高相应的太阳能电池的光电转化效率。本专利技术的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。附图说明附图是用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本专利技术，但并不构成对本专利技术的限制。在附图中：图1为本专利技术提供的进行预处理的装置的结构示意图。图2为实施例1得到的缓冲层(进行了预处理)表面的扫描电镜照片。图3为对比例1得到的缓冲层(未进行预处理)表面的扫描电镜照片。附图标记说明1-盛水托盘；2-真空腔体；21-真空阀门；22-放气阀门；23-腔体下部；24-腔体上盖；3-储水容器；31-注水阀门具体实施方式以下对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于在形成太阳能电池缓冲层时进行预处理的装置，其特征在于，所述预处理装置包括盛水托盘、真空腔体和储水容器；所述盛水托盘用于盛放待处理样片；所述真空腔体用于放置盛放有待处理样片的盛水托盘，所述真空腔体通过真空阀门与抽真空装置连通，且通过放气阀门与外界连通；所述储水容器用于往放置在所述真空腔体中的盛水托盘中注入水，且所述储水容器通过注水阀门与所述真空腔体连通。

【技术特征摘要】
1.一种用于在形成太阳能电池缓冲层时进行预处理的装置，其特征在于，所述预处理装置包括盛水托盘、真空腔体和储水容器；所述盛水托盘用于盛放待处理样片；所述真空腔体用于放置盛放有待处理样片的盛水托盘，所述真空腔体通过真空阀门与抽真空装置连通，且通过放气阀门与外界连通；所述储水容器用于往放置在所述真空腔体中的盛水托盘中注入水，且所述储水容器通过注水阀门与所述真空腔体连通。2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述真空腔体包括可拆卸连接的腔体下部和腔体上盖。3.一种形成太阳能电池缓冲层的设备，其特征在于，所述设备包括化学水浴沉积装置和权利要求1或2所述的进行预处理的装置，覆盖有吸收层的太阳能电池背电极经所述进行预处理的装置进行预处理之后直接进入所述化学水浴沉积装置中进行化学水浴沉积以在所述吸收层的表面形成缓冲层。4.根据权利要求3所述的设备，其中，所述化学水浴沉积装置为水浴锅和水浴槽中的至少一种。5.一种用于在形成太阳能电池缓冲层时进行预处理的方法，其特征在于，该方法包括将覆盖有吸收层的太阳能电池背电极在真空环境下浸没在水中。6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述真空环境使得真空度为-0.1MPa以下，优选为-0.1～-0.4MPa。7.一种形成太阳能电池缓冲层的方法，其特征在于，该方法包括：先将覆盖有吸收层的太阳能电池背电极在真空环境下浸没在水中；之后放入沉积反应液中以在所述吸收层的表面通过化学水浴沉积形成缓冲层；优选地，所述水为超纯水和/或去离子水。8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：左宁，于涛，郭凯，张传升，宋彬彬，李新连，赵树利，
申请(专利权)人：神华集团有限责任公司，北京低碳清洁能源研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11