一种改善CIGS薄膜太阳能电池的缓冲层Zn(O,S)质量的方法技术

一种改善CIGS薄膜太阳能电池的缓冲层Zn(O,S)质量的方法，在使用化学水浴沉积法制备缓冲层Zn(O,S)的过程中，在静置的状态下，在浸入到所述沉积液中的CIGS待成品上沉积生长所述缓冲层Zn(O,S)。最优地，静置的同时还将CIGS待成品在溶液以倾斜方式放置。本方法能够改善在利用化学水浴沉积法(CBD)制备Zn(O,S)薄膜时出现的表面不均匀现象，提高基于Zn(O,S)缓冲层的CIGS薄膜太阳能电池的性能。

A method of improving the quality of solar cells with CIS buffer layer

【技术实现步骤摘要】
一种改善CIGS薄膜太阳能电池的缓冲层Zn(O,S)质量的方法
本专利技术涉及CIGS薄膜太阳能电池，特别是涉及一种改善CIGS薄膜太阳能电池的缓冲层Zn(O,S)质量的方法。
技术介绍
通常，Zn(O,S)薄膜通常在CIGS薄膜太阳能电池中作为缓冲层存在，其薄膜的质量关乎整个电池的性能。但是，在化学水浴沉积法(chemicalbathdeposition，CBD)中，通常在Zn(O,S)薄膜表面会存在大量的白色颗粒或者是团簇，这会影响Zn(O,S)薄膜的表面平整度，从而影响CIGS薄膜太阳能电池的性能，然而这个问题长期被业界忽略。事实上如何去除Zn(O,S)薄膜表面的颗粒或者团簇是一个长期存在的问题。现有的CBD方法中，搅拌或摇动溶液被视作提高质量的常规且有用的实践。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于克服现有技术的不足，提供一种改善CIGS薄膜太阳能电池的缓冲层Zn(O,S)质量的方法,改善在利用化学水浴沉积法(CBD)制备Zn(O,S)薄膜时出现的表面不均匀现象，提高基于Zn(O,S)缓冲层的CIGS薄膜太阳能电池的性能。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种改善CIGS薄膜太阳能电池的缓冲层Zn(O,S)质量的方法，其中，在使用化学水浴沉积法制备缓冲层Zn(O,S)的过程中，在静置的状态下，控制水浴加热的温度和时间，在浸入到所述沉积液中的CIGS待成品上沉积生长所述缓冲层Zn(O,S)。进一步地：浸入到所述沉积液中的CIGS待成品的放置方式为倾斜放置、水平放置、垂直放置中的任一种，最优选为倾斜放置。所述倾斜放置的倾斜角度在45-90°之间。所述沉积液的配方包括：有络合剂的Zn(AC)2-TAA配方、有络合剂的ZnSO4-TAA配方、无络合剂的Zn(AC)2-TAA配方、无络合剂的Zn(AC)2-TU配方、无络合剂的ZnSO4-TU配方、无络合剂的ZnSO4-TAA配方中的任一种。所述络合剂为C6H8O7·H2O。所述方法具体可以包括以下步骤：步骤一、在衬底上沉积背电极Mo层；步骤二、在Mo层上沉积CIGS光吸收层；步骤三、配置氨水溶液，将步骤二获得的CIGS待成品放入配置好的氨水溶液中，将溶液加热到设定温度，进行刻蚀清洗处理，取出后去离子水清洗，用氮气吹干后真空保存；步骤四、利用化学水浴沉积法制备缓冲层Zn(O,S)，沉积结束后取出CIGS待成品，用去离子水清洗，再利用氨水清洗，之后再去离子水清洗并用氮气吹干。步骤五、将步骤四获得的CIGS待成品放置空气中加热预定时间；步骤六、通过磁控溅射沉积镁掺杂的氧化锌(ZnMgO)和掺铝氧化锌(Al:ZnO)；步骤七、电子束蒸发Ni-Al栅极。步骤四中，首先取0.04M*37.5ml的醋酸锌溶液和0.52M*2.5ml的柠檬酸溶液混合搅拌5min，然后同时加入0.24M*6.25ml的硫代乙酰胺溶液和14M*18.5ml的氨水溶液，混合搅拌30s，得到沉积液；再将步骤三获得的CIGS待成品浸入到沉积液中，通过水浴加热，加热温度85-90℃，加热时间15-30min。步骤三中，氨水溶液浓度为1M，加热到65℃。步骤五中，将经水浴沉积的CIGS待成品放置在150℃的加热板上，空气中加热2min。一种制作CIGS薄膜太阳能电池的方法，包括制备Zn(O,S)缓冲层的步骤，其中使用前述的方法提高基于所述Zn(O,S)缓冲层的所述CIGS薄膜太阳能电池的性能。本专利技术具有如下有益效果：本专利技术在化学水浴沉积法制备CIGS薄膜太阳能电池的缓冲层Zn(O,S)的过程中，通过改善在沉积过程中CIGS待成品的溶液扰动，采用静置的方式进行沉积生长，有利于减少CBD方法生长中带来的表面颗粒问题。而扰动CBD溶液通常会引入大颗粒/簇以吸附在Zn(O,S)薄膜上，导致结的质量降低，光浸泡效应，使器件性能变差。本专利技术有效地改善了上述缺陷。进一步确定，独立于沉积液配方，通过同时优化在沉积过程中CIGS待成品的放置方式和溶液扰动方式(通过设置CIGS衬底的取向和溶液静置/运动)，沉积缓冲层Zn(O,S)薄膜与衬底在静态溶液中倾斜可以最小化颗粒/簇的形成，从而在CIGS待成品上产生具有最佳器件性能的均匀和高质量的缓冲层。在最佳的方案中，采用“倾斜+静置”的沉积生长方式，所制备的Zn(O,S)薄膜具有最好的表面平整度，大幅度减小了表面颗粒度，Zn(O,S)薄膜质量最高，制备的CIGS薄膜太阳能电池的性能最好，电池效率是最高的。另外，专利技术人研究发现，在采用不同的沉积液配方(recipes)的制备条件下，本专利技术的方法均具有很好的适用性，尤其是采用“倾斜+静置”的沉积生长方式的适用性最广，经实验测试，这种方式在各类不同配方下均得到最好的电池性能。使用本专利技术的方法制备得到CIGS薄膜太阳能电池，还能够减弱光浸泡效应，尤其是采用“倾斜+静置”的沉积生长方式得到的CIGS薄膜太阳能电池，它的光浸泡效应(Light-soakingeffect)最小。总之，利用本专利技术的方法制备的Zn(O,S)薄膜来制备CIGS薄膜太阳能电池，显著减少了CBD方法生长中带来的表面颗粒，大大提高了CIGS薄膜太阳能电池的效率和稳定性，提升了电池的性能。附图说明图1为使用化学水浴沉积法制备缓冲层Zn(O,S)的水平、垂直、倾斜三种放置方式示意图；图2为使用化学水浴沉积法制备缓冲层Zn(O,S)的水平放置和摇动溶液的组合示意图；图3a至图3g为实例一中各种模式制备的Zn(O,S)薄膜SEM图像；图4为实例一中各种模式制备的基于Zn(Ac)2-TAA的方案制备的电池性能汇总；图5a至图5g为实例一中各种模式制备基于Zn(Ac)2-TAA的方案的电池光浸泡效应数据汇总；图6a至图6c为实例二中各种模式制备的基于ZnSO4-TU的方案的薄膜和电池性能汇总；图7为实例二中各种模式制备的基于ZnSO4-TU的方案的薄膜和电池性能汇总；图8a至图8d为实例三中各种模式制备的基于无络合剂的Zn-TAA的方案制备的薄膜和电池性能汇总；图9为实例三中各种模式制备的基于无络合剂的Zn-TAA的方案的薄膜和电池性能汇总。具体实施方式以下对本专利技术的实施方式作详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本专利技术的范围及其应用。在一种实施例中，一种改善CIGS薄膜太阳能电池的缓冲层Zn(O,S)质量的方法，其中，在使用化学水浴沉积法制备缓冲层Zn(O,S)的过程中，在静置的状态下，控制水浴加热的温度和时间，在浸入到所述沉积液中的CIGS待成品上沉积生长所述缓冲层Zn(O,S)。在不同的实施例中，浸入到所述沉积液中的CIGS待成品的放置方式可以为倾斜放置、水平放置、垂直放置中的任一种，最优选为倾斜放置。即，最佳的实施例为倾斜+静置的模式。如图1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种改善CIGS薄膜太阳能电池的缓冲层Zn(O,S)质量的方法，其特征在于,在使用化学水浴沉积法制备缓冲层Zn(O,S)的过程中，在静置的状态下，在浸入到所述沉积液中的CIGS待成品上沉积生长所述缓冲层Zn(O,S)。/n

【技术特征摘要】
1.一种改善CIGS薄膜太阳能电池的缓冲层Zn(O,S)质量的方法，其特征在于,在使用化学水浴沉积法制备缓冲层Zn(O,S)的过程中，在静置的状态下，在浸入到所述沉积液中的CIGS待成品上沉积生长所述缓冲层Zn(O,S)。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于,浸入到所述沉积液中的CIGS待成品的放置方式为倾斜放置、水平放置、垂直放置中的任一种，最优选为倾斜放置。


3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于,所述倾斜放置的倾斜角度在45-90°之间。


4.根据权利要求1至3任一项所述的方法，其特征在于,所述沉积液的配方包括有络合剂的Zn(AC)2-TAA配方、有络合剂的ZnSO4-TAA配方、无络合剂的Zn(AC)2-TAA配方、无络合剂的Zn(AC)2-TU配方、无络合剂的ZnSO4-TU配方、无络合剂的ZnSO4-TAA配方中的任一种。


5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于,所述络合剂为C6H8O7·H2O。


6.根据权利要求1至5任一项所述的方法，其特征在于,包括以下步骤：
步骤一、在衬底上沉积背电极Mo层；
步骤二、在Mo层上沉积CIGS光吸收层；
步骤三、配置氨水溶液，将步骤二获得的CIGS待成品放入配置好的氨水溶液中，将溶液加热到设定温度，进行刻蚀清洗处理，取出后去离子水清洗，用氮气吹干后...

【专利技术属性】
技术研发人员：李建民，吴肖，宫俊波，孔一帆，钮佳斌，肖旭东，
申请(专利权)人：香港中文大学，
类型：发明
国别省市：中国香港;81