非真空制作铜铟镓硒浆料的方法技术

本发明专利技术是有关于一种非真空制作铜铟镓硒浆料的方法，包括混合不同平均粒径且具有ＩＢ、ＩＩＩＡ及ＶＩＡ族元素的二个成份、三个成份或四个成份的粉末，形成原始混合粉末，额外添加ＶＩＡ族元素粉末并混合以形成最后混合粉末，添加溶剂并搅拌以形成所需的浆料。其中ＩＢ族元素包括铜，ＩＩＩＡ族元素包括铟或镓或铟镓混合材料，而ＶＩＡ族元素包括硒或硫或硒硫混合材料，额外添加的ＶＩＡ族元素粉末包括硒或硫或硒硫混合材料。并且本发明专利技术是选用具有第一平均粒径的粉末及具有第二平均粒径的粉末形成该浆料，且后者为前者的３０％以下，以降低光吸收层的空隙，增加致密度并提高光吸收特性及光电转换效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种铜铟镓硒浆料的调配方法，特别是涉及在非真空环境下不含界面 活性剂及接着剂且使用具有不同平均粒径的粉末的。
技术介绍
近年来，随着国际油价高涨及环保意识的抬头，绿色能源已成为新能源的主流，其 中太阳能电池又因是取自太阳的稳定辐射能，来源不会枯竭，因此更为各国所重视，无不挹 注大量研发经费及政策性补贴，以扶植本地的太阳能电池产业，使得全球太阳能产业的发 展非常快速。第一代太阳能模块包括单晶硅和多晶硅的太阳能模块，虽然光电转换效率高且量 产技术成熟，但因为材料成本高，且硅晶圆常因半导体工业的需求而货源不足，影响后续的 量产规模。因此，包含非晶硅薄膜、铜铟镓硒(CIGS)薄膜或铜铟镓硒(硫)(CIGSS)薄膜和 碲化镉薄膜的第二代的薄膜太阳能模块，在近几年已逐渐发展并成熟，其中又以铜铟镓硒 或铜铟镓硒(硫)太阳能电池的转换效率最高(单元电池可高达20%而模块约14% )，因 此特别受到重视。请参阅图1所示，是现有习用技术的铜铟镓硒或铜铟镓硒(硫)太阳能电池结构 的示意图。如图1所示，现有习用技术的铜铟镓硒太阳能电池结构包括基板10、第一导电 层20、铜铟镓硒或铜铟镓硒(硫)吸收层30、缓冲层40、绝缘层50以及第二导电层60，其 中基板10可为玻璃板、铝板、不绣钢板或塑胶板，第一导电层20—般包括金属钼，当作背面 电极，铜铟镓硒或铜铟镓硒(硫)吸收层30包括适当比例的铜、铟、镓及硒，当作ρ型薄膜， 为主要的光线吸收层，缓冲层40可包括硫化镉(CdS)，当作η型薄膜，绝缘层50包括氧化锌 (ZnO)，用以提供保护，第二导电层60包含氧化锌铝(Ζη0:Α1)，用以连接正面电极。上述铜铟镓硒或铜铟镓硒(硫)太阳能电池的制造方法主要依据铜铟镓硒或铜铟 镓硒(硫)吸收层的制造环境而分成真空工艺及非真空工艺。真空工艺包括溅镀法或蒸镀 法，缺点是投资成本较高且材料利用率较低，因此整体制作成本较高。非真空工艺包括印刷 法或电沉积法，缺点是技术仍不成熟，仍无较大面积的商品化产品。不过非真空工艺仍具有 制造设备简单且工艺条件容易达成的优点，因而具有相当的商业潜力。铜铟镓硒或铜铟镓硒(硫)吸收层的非真空工艺是先调配铜铟镓硒或铜铟镓硒 (硫)浆料或墨水(Ink)，用以涂布到钼层上。现有习用技术的铜铟镓硒或铜铟镓硒(硫)浆料调配是先以适当比例混合含混合 IB、IIIA及VIA族元素的氧化物以形成原始含铜铟镓硒或铜铟镓硒(硫)混合的氧化物粉 末，再添加适当比例的溶剂，并进行搅拌以形成原始铜铟镓硒或铜铟镓硒(硫)浆料，最后 添加接着剂(binder)或界面活性剂以提高铜铟镓硒或铜铟镓硒(硫)吸收层和钼背面电 极的接着性，并进行搅拌混合以形成最后铜铟镓硒或铜铟镓硒(硫)浆料。上述现有习用技术的缺点是，界面活性剂和接着剂可能会残留在最后的铜铟镓硒 或铜铟镓硒(硫)吸收层内，造成铜铟镓硒或铜铟镓硒(硫)吸收层的含碳量和含氧量偏高，影响铜铟镓硒或铜铟镓硒(硫)吸收层的光吸收特性，甚至影响光电转换效率。因此，需要一种不需要加接着剂、界面活性剂的铜铟镓硒(硫)浆料的调配方法，以改善上述现有 习用技术的问题。同时，选用单一平均粒径IB、IIIA及VIA族元素的二个成份、三个成份或 四个成份的纳米粉末会使颗粒和颗粒间的孔隙较大，降低膜的致密性，因此需要使用不同 平均粒径的纳米粉末改善上述问题，以增加涂布后膜的致密性。由此可见，上述现有的在方法与使用上，显然仍 存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。为了解决上述存在的问题，相关厂商莫不费尽 心思来谋求解决之道，但长久以来一直未见适用的设计被发展完成，而一般方法又没有适 切的方法能够解决上述问题，此显然是相关业者急欲解决的问题。因此如何能创设一种新 的，实属当前重要研发课题之一，亦成为当前业界极需改 进的目标。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，克服现有的存在的缺陷，而 提供一种新的，所要解决的技术问题是使其在调配铜铟镓 硒(硫)浆料时，除了使用原始正常比例的铜铟镓硒(硫)化合物以外，另外添加过量VIA 族元素的纳米粉末，不但可以补充VIA族元素的含量，而且也可以取代原来使用的界面活 性剂和接着剂，并藉由使用不同平均粒径的纳米粉末，使浆料涂布后膜的致密性提高，非常 适于实用。本专利技术的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本专利技术提 出的一种，用以在非真空环境下不需要界面活性剂及接着 剂而制作一铜铟镓硒浆料或一铜铟镓硒(硫)浆料，该铜铟镓硒浆料或该铜铟镓硒(硫) 浆料是用以涂布在一钼层上而形成一吸收层，该方法系包括以下步骤首先，依据一配方比 例，混合具不同平均粒径且含IB、IIIA及VIA族元素的二个成份、三个成份或四个成份的粉 末，以形成一原始混合粉末，且该IB族元素包括铜，该IIIA族元素包括铟或镓或铟镓混合 材料，该VIA族元素包括硒或硫或硒硫混合材料；接着，以一第一VIA族元素比例，再添加额 外的VIA族元素粉末至该原始混合粉末中，并进行混合以形成一最后混合粉末；以及最后， 添加溶剂至该最后混合粉末中并进行搅拌，藉以形成含有IB、IIIA及VIA族元素的一浆料， 且该浆料为该铜铟镓硒浆料或该铜铟镓硒(硫)浆料。本专利技术的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。前述的，其中所述的原始混合粉末的配方比例是 包括该IB、IIIA及VIA族元素的莫尔比例等于1.0 1.0 2.0。前述的，其中所述的平均粒径至少包括一第一平 均粒径及一第二平均粒径，且该第二平均粒径为该第一平均粒径的30%以下。前述的，其中所述的第一 VIA族元素比例是包括 该IB、IIIA及VIA族元素的莫尔比例等于1.0 1. 0 X，其中X为2. 0至4. 0之间。前述的，其中所述的额外的VIA族元素粉末包括 硒或硫或硒硫混合材料的至少其中之一。前述的，其中所述的溶剂包括去离子水、醇类、酮类或混合上述二种以上溶剂的至少其中之一。本专利技术与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。由以上可知，为达到上述目的，本专利技术提供了一种，其包括混合具有不同平均粒径且 含有IB、IIIA及VIA族元素的二个成份、三个成份或四个成份的粉末，形成原始混合粉末， 再额外添加VIA族元素粉末并进行混合，以形成最后混合粉末，接着添加溶剂并进行搅拌， 以形成所需的铜铟镓硒浆料或铜铟镓硒(硫)浆料，其中IB族元素包括铜，IIIA族元素包 括铟或镓或铟镓混合材料，而VIA族元素包括硒或硫或硒硫混合材料，且额外添加的VIA族 元素粉末包括硒或硫或硒硫混合材料，并可选用具有第一平均粒径的粉末及具有第二平均 粒径的粉末，且第二平均粒径为第一平均粒径的30%以下，以降低吸收层的空隙，增加致密 度，提高光吸收特性及光电转换效率。借由上述技术方案，本专利技术至少具有下列优点及 有益效果一、本专利技术不使用界面活性剂可以避免残留含碳和氧界面活性剂，避免降低太阳 能电池的效率。二、本专利技术使用不同平均粒径的纳米粉末，可以使浆料涂布后膜的致密性提高。综上所述，本专利技术在技术上有显著的进步，具有明显的积极效果，诚为一新颖、进 步、实用的新设计。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， 而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种非真空制作铜铟镓硒浆料的方法，其特征在于其是用以在非真空环境下不需要界面活性剂及接着剂而制作一铜铟镓硒浆料或一铜铟镓硒（硫）浆料，该铜铟镓硒浆料或该铜铟镓硒（硫）浆料是用以涂布在一钼层上而形成一吸收层，该方法系包括以下步骤：首先，依据一配方比例，混合具不同平均粒径且含ⅠＢ、ⅢＡ及ⅥＡ族元素的二个成份、三个成份或四个成份的粉末，以形成一原始混合粉末，且该ⅠＢ族元素包括铜，该ⅢＡ族元素包括铟或镓或铟镓混合材料，该ⅥＡ族元素包括硒或硫或硒硫混合材料；接着，以一第一ⅥＡ族元素比例，再添加额外的ⅥＡ族元素粉末至该原始混合粉末中，并进行混合以形成一最后混合粉末；以及最后，添加溶剂至该最后混合粉末中并进行搅拌，藉以形成含有ⅠＢ、ⅢＡ及ⅥＡ族元素的一浆料，且该浆料为该铜铟镓硒浆料或该铜铟镓硒（硫）浆料。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈文仁，林群福，
申请(专利权)人：昆山正富机械工业有限公司，
类型：发明
国别省市：32[中国|江苏]