制备CIS柔性薄膜太阳能电池的光吸收层的方法技术

制备CIS柔性薄膜太阳能电池的光吸收层的方法，涉及一种制备CIS柔性薄膜太阳能电池的光吸收层的方法。为了解决目前在聚酰亚胺表面化学镀镍的工艺不成熟，镀层结合强度不好，覆盖度差且采用钯活化造价高的问题。它包括：对聚酰亚胺薄膜除油；将除油后的聚酰亚胺薄膜粗化；将粗化后聚酰亚胺薄膜放入活化液中进行活化浸渍；然后再进行活化热处理；重复进行一次活化浸渍和活化热处理；将活化热处理后的聚酰亚胺薄膜还原；再将聚酰亚胺薄膜放入化学镀液中施镀；再采用电沉积法在聚酰亚胺薄膜表面沉积CuInSe2，沉积后的聚酰亚胺薄膜为CIS柔性薄膜太阳能电池的光吸收层。用于制备CIS柔性薄膜太阳能电池的光吸收层。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种制备CIS柔性薄膜太阳能电池的光吸收层的方法。
技术介绍
在全球常规能源资源短缺、环境污染严重的形势下，太阳能是一种取之不尽、用之不竭的緑色能源，为解决能源短缺和环境污染等问题提供了有效途径。在众多光伏材料中，铜铟硒(CuInSe2, CIS)由于具有可调的光学带隙、极高的光吸收率(6X IO5CnT1)、较强的抗辐射能力和良好的稳定性等特点，被普遍认为是最具发展潜カ的太阳能电池之一。CIS的制备方法有很多种，其中电沉积法因为其成本低，可大面积、连续、低温沉积等优点，成为研究热点。CuInSe2薄膜由于其优良的性能，已经成为第三代太阳能电池的首选材料。目前成熟的CIS薄膜太阳能电池都是采用玻璃基体，导致电池笨重且不易搬运，所以近年来对柔性基体的CIS薄膜太阳能电池研究日趋热烈。之前已经有人用金属薄片，如铜箔，钛薄片等，作为柔性基体制备了 CIS薄膜太阳能电池，但其热膨胀系数低，且卷曲后容易留下折痕，影响电池的性能。而且多数集中在真空法，成本昂贵且不利于大規模生产。化学镀具有独特的优势，它适应基体广、均镀和深镀能力好、生产方便，改变镀层成分和含量可实现多种功能。但在目前生产过程中，在聚酰亚胺表面化学镀镍的エ艺不成熟，镀层结合强度不好，覆盖度差。大多非金属材料表面化学镀都是采用钯活化，此种方法造价高，使化学镀エ艺的使用受到限制。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决目前在聚酰亚胺表面化学镀镍的エ艺不成熟，镀层结合强度不好，覆盖度差且采用钯活化造价高的问题，本专利技术提供一种制备CIS柔性薄膜太阳能电池的光吸收层的方法。本专利技术的制备CIS柔性薄膜太阳能电池的光吸收层的方法，它包括如下步骤步骤ー对聚酰亚胺薄膜除油将聚酰亚胺薄膜放入丙酮中浸溃5min后，再依次用洗衣粉水、自来水和蒸馏水清洗至表面无挂珠现象；步骤ニ 将步骤一中除油后的聚酰亚胺薄膜粗化将聚酰亚胺薄膜放入粗化液中进行粗化，粗化时间为10mirT20min，其中粗化液为NaOH溶液，NaOH溶液的温度为800C 90°C，浓度为 10g/L 50g/L ；步骤三将步骤ニ中粗化后聚酰亚胺薄膜放入活化液中进行超声波辅助活化浸溃30mirT40min;然后对活化浸溃后的聚酰亚胺薄膜进行200°C 230°C活化热处理30mirT40min ;其中活化液是按次磷酸钠的浓度为50g/L飞Og/L、硫酸镍的浓度为40g/L飞Og/L和柠檬酸钠的浓度为20g/L 30g/L，将次磷酸钠、硫酸镍和柠檬酸钠加入水中混合均匀而成的；步骤四重复步骤三一次，然后执行步骤五；步骤五将活化热处理后的聚酰亚胺薄膜放入次磷酸钠溶液中还原，直到聚酰亚胺薄膜表面全部出现金属光泽时停止还原，所述次磷酸钠溶液的温度为100°c，浓度为20g/L^30g/L ； 步骤六将步骤五中还原后的聚酰亚胺薄膜放入化学镀液中施镀30min，其中化学镀液是按次磷酸钠的浓度为30g/L 40g/L、硫酸镍的浓度为25g/L 30g/L、柠檬酸钠的浓度为10g/L 15g/L和醋酸钠的浓度为10g/L 15g/L，将次磷酸钠、硫酸镍、柠檬酸钠和醋酸钠加入水中混合均匀而成的；所述化学镀液的pH为4. 5 5，温度为85°C 95°C ；步骤七采用电沉积法在步骤六中施镀后的聚酰亚胺薄膜表面沉积CuInSe2，表面沉积CuInSe2后的聚酰亚胺薄膜为CIS柔性薄膜太阳能电池的光吸收层。本专利技术的优点在于，采用碱性粗化工艺实现对聚酰亚胺薄膜的粗化，效果良好；采用无钯活化工艺实现对聚酰亚胺薄膜活化，活性中心均匀、活性好；在活化后先进行还原，再采用酸性镀镍工艺实现聚酰亚胺薄膜的化学镀镍，镀层结合力良好，平均剪切强度可达49. 5MPa，最大拉伸强度可达7. 73MPa，聚酰亚胺薄膜表面化学沉积镍后的外观为半光亮，结合力好，覆盖度高，同时成本较低。附图说明图I为未经处理的聚酰亚胺薄膜的SEM图。图2为本专利技术的具体实施方式一中粗化后的聚酰亚胺薄膜的SEM图。图3为本专利技术的具体实施方式一中还原后聚酰亚胺薄膜的SEM图。图4为本专利技术的具体实施方式一中施镀后聚酰亚胺薄膜的SEM图。图5为本专利技术的具体实施方式一中施镀后聚酰亚胺薄膜的90°视角AFM图，横坐标分别表示施镀后聚酰亚胺薄膜表面的长度和宽度。图6为本专利技术的具体实施方式一中施镀后聚酰亚胺薄膜的45°视角AFM图，纵坐标表示施镀后聚酰亚胺薄膜的厚度。图7为本专利技术的具体实施方式一中采用步骤六的化学镀镍后的聚酰亚胺薄膜的剪切拉伸曲线示意图，纵坐标表示压强，横坐标为聚酰亚胺薄膜的长度。图8为本专利技术的具体实施方式一中采用步骤六的化学镀镍后的聚酰亚胺薄膜的对接拉伸曲线示意图，纵坐标表示压强，横坐标为聚酰亚胺薄膜的长度。图9为本专利技术的具体实施方式二中采用电沉积法在聚酰亚胺薄膜表面沉积CuInSe2后，形成CIS柔性薄膜太阳能电池的光吸收层的SEM图。图10为采用本专利技术的方法的聚酰亚胺薄膜的XRD示意图，2Theta表示X射线的入射角度的两倍。曲线A表示进行步骤三和步骤四活化热处理后的聚酰亚胺薄膜的XRD示意图，曲线B表示活化热处理前的聚酰亚胺薄膜的XRD示意图，曲线C表示化学镀镍后的聚酰亚胺薄膜的XRD示意图。具体实施例方式具体实施方式一本实施方式所述的制备CIS柔性薄膜太阳能电池的光吸收层的方法，制备CIS柔性薄膜太阳能电池的光吸收层的方法，它包括如下步骤步骤一对聚酰亚胺薄膜除油将聚酰亚胺薄膜放入丙酮中浸溃5min后，再依次用洗衣粉水、自来水和蒸馏水清洗至表面无挂珠现象；步骤二 将步骤一中除油后的聚酰亚胺薄膜粗化将聚酰亚胺薄膜放入粗化液中进行粗化，粗化时间为10mirT20min，其中粗化液为NaOH溶液，NaOH溶液的温度为800C 90°C，浓度为 10g/L 50g/L ；步骤三将步骤二中粗化后聚酰亚胺薄膜放入活化液中进行超声波辅助活化浸溃30mirT40min;然后对活化浸溃后的聚酰亚胺薄膜进行20(TC 230°C活化热处理30mirT40min ;其中活化液是按次磷酸钠的浓度为50g/L 60g/L、硫酸镍的浓度为40g/L飞Og/L和柠檬酸钠的浓度为20g/L 30g/L，将次磷酸钠、硫酸镍和柠檬酸钠加入水中混合均匀而成的；步骤四重复步骤三一次，然后执行步骤五；步骤五将活化热处理后的聚酰亚胺薄膜放入次磷酸钠溶液中还原，直到聚酰亚胺薄膜表面全部出现金属光泽时停止还原，所述次磷酸钠溶液的温度为100°c，浓度为 20g/L^30g/L ；步骤六将步骤五中还原后的聚酰亚胺薄膜放入化学镀液中施镀30min，其中化学镀液是按次磷酸钠的浓度为30g/L 40g/L、硫酸镍的浓度为25g/L 30g/L、柠檬酸钠的浓度为10g/L 15g/L和醋酸钠的浓度为10g/L 15g/L，将次磷酸钠、硫酸镍、柠檬酸钠和醋酸钠加入水中混合均匀而成的；所述化学镀液的pH为4. 5 5，温度为85°C 95°C ；步骤七采用电沉积法在步骤六中施镀后的聚酰亚胺薄膜表面沉积CuInSe2，表面沉积CuInSe2后的聚酰亚胺薄膜为CIS柔性薄膜太阳能电池的光吸收层。本实施方式中在调节化学镀液的pH时，用醋酸调节；聚酰亚胺薄膜(PI)是可以承受温度最高的一种高分子聚合物材料，在真空条本文档来自技高网...

【技术保护点】
制备CIS柔性薄膜太阳能电池的光吸收层的方法，其特征在于，它包括如下步骤：步骤一：对聚酰亚胺薄膜除油：将聚酰亚胺薄膜放入丙酮中浸渍5min后，再依次用洗衣粉水、自来水和蒸馏水清洗至表面无挂珠现象；步骤二：将步骤一中除油后的聚酰亚胺薄膜粗化：将聚酰亚胺薄膜放入粗化液中进行粗化，粗化时间为10min~20min，其中粗化液为NaOH溶液，NaOH溶液的温度为80℃~90℃，浓度为10g/L~50g/L；步骤三：将步骤二中粗化后聚酰亚胺薄膜放入活化液中进行超声波辅助活化浸渍30min~40min；然后对活化浸渍后的聚酰亚胺薄膜进行200℃~230℃活化热处理30min~40min；其中活化液是按次磷酸钠的浓度为50g/L~60g/L、硫酸镍的浓度为40g/L~50g/L和柠檬酸钠的浓度为20g/L~30g/L，将次磷酸钠、硫酸镍和柠檬酸钠加入水中混合均匀而成的；步骤四：重复步骤三一次，然后执行步骤五；步骤五：将活化热处理后的聚酰亚胺薄膜放入次磷酸钠溶液中还原，直到聚酰亚胺薄膜表面全部出现金属光泽时停止还原，所述次磷酸钠溶液的温度为100℃，浓度为20g/L~30g/L；步骤六：将步骤五中还原后的聚酰亚胺薄膜放入化学镀液中施镀30min，其中化学镀液是按次磷酸钠的浓度为30g/L~40g/L、硫酸镍的浓度为25g/L~30g/L、柠檬酸钠的浓度为10g/L~15g/L和醋酸钠的浓度为10g/L~15g/L，将次磷酸钠、硫酸镍、柠檬酸钠和醋酸钠加入水中混合均匀而成的；所述化学镀液的pH为4.5～5，温度为85℃～95℃；步骤七：采用电沉积法在步骤六中施镀后的聚酰亚胺薄膜表面沉积CuInSe2，表面沉积CuInSe2后的聚酰亚胺薄膜为CIS柔性薄膜太阳能电池的光吸收层。...

【技术特征摘要】
1.制备CIS柔性薄膜太阳能电池的光吸收层的方法，其特征在于，它包括如下步骤 步骤ー对聚酰亚胺薄膜除油将聚酰亚胺薄膜放入丙酮中浸溃5min后，再依次用洗衣粉水、自来水和蒸馏水清洗至表面无挂珠现象； 步骤ニ 将步骤一中除油后的聚酰亚胺薄膜粗化将聚酰亚胺薄膜放入粗化液中进行粗化，粗化时间为10mirT20min，其中粗化液为NaOH溶液，NaOH溶液的温度为80°C 90°C，浓度为10g/L 50g/L ； 步骤三将步骤ニ中粗化后聚酰亚胺薄膜放入活化液中进行超声波辅助活化浸溃30mirT40min ;然后对活化浸溃后的聚酰亚胺薄膜进行200 V ^230 V活化热处理30mirT40min ;其中活化液是按次磷酸钠的浓度为50g/L飞Og/L、硫酸镍的浓度为40g/L飞Og/L和柠檬酸钠的浓度为20g/L 30g/L，将次磷酸钠、硫酸镍和柠檬酸钠加入水中混合均匀而成的； 步骤四重复步骤三一次，然后执行步骤五； 步骤五将活化热处理后的聚酰亚胺薄膜放入次磷酸钠溶液中还原，直到聚酰亚胺薄膜表面全部出现金属光泽时停止还原，所述次磷酸钠溶液的温度为100°C，浓度为20g/L 30g/L ； 步骤六将步骤五中还原后的聚酰亚胺薄膜放入化学镀液中施镀30min，其中化学镀液是按次磷酸钠的浓度为30g/L 40g/L、硫酸镍的浓度为25g/L 30g/L、柠檬酸钠的浓度为10g/L 15g/L和醋酸钠的浓度为10g/L 15g/L，将次磷酸钠、硫酸镍、柠檬酸钠和醋酸钠加入水中混合均匀而成的；所述化学镀液的pH为4. 5 5，温度为85°C 95°C ； 步骤七采用电沉积法在步骤六中施镀后的聚酰亚胺薄膜表面沉积CuInSe2，表面沉积CuInSe2后的聚酰亚胺薄膜为CIS柔性薄膜太阳能电池的光吸收层。2.根据权利要求I所述的制备CIS柔性薄膜太阳能电池的光吸收层的方法，其特征在于，所述步骤ニ为将步骤一中除油后的聚酰亚胺薄膜粗化将聚酰亚胺薄膜放入粗化液中进行粗化，粗化时间为lOmin，其中粗化液为NaOH溶液，NaOH溶液的温度为80°C，浓度为10g/L。3.根据权利要求I所述的制备CIS柔性薄膜太阳能电池的光吸收层的方法，其特征在于，所述步骤三为将步骤ニ中粗化后聚酰亚胺薄膜放入活化液中进行超声波辅助活化浸溃30min ;然后对活化浸溃后的聚酰亚胺薄膜进行200°C活化热处理30min ;其中活化液是按次磷酸钠的浓度为50g/L、硫酸镍的浓度为40g/L和柠檬酸钠的浓度为20g/L，将次磷酸钠、硫酸镍和柠檬酸钠加入水中混合均匀而成的。4.根据权利要求I所述的制备CIS柔性薄膜太阳能电池的光吸收层的方法，其特征在于，所述步骤五为将活化热处理后的聚酰亚胺薄膜放入次磷酸钠溶液中还原，直到聚酰亚胺薄膜表面全部出现金属光泽时停止还原，所述次磷酸钠溶液的温度为100°C，浓度为20g/L。5.根据权利要求I所述的制备CIS柔性薄膜太阳能电池的光吸收层的方法，其特征在于，所述步骤六为 将步骤五中还原后的聚酰亚胺薄膜放入化学镀液中施镀30min，其中化学镀液是按次磷酸钠的浓度为30g/L、硫酸镍的浓度为25g/L、柠檬酸钠的浓度为10g/L和醋酸钠的浓度为10g/L，将次磷酸钠、硫酸镍、柠檬酸钠和醋酸钠加入水中混合均匀而成的；所述化学镀液的pH为4. 5 5，温度为90°C。6.根据权利要求I所述的制备CIS柔性薄膜太阳能电池的光吸收层的方法，其特征在于，所述步骤七中采用电沉积法在步骤六中施镀后的聚酰亚胺薄膜表面沉积CuInSe2的方法为调节电解液的PH至2 3，将步骤六中施镀后的聚酰亚胺薄膜浸入在电解液内，其中电解液按CuSO4的浓度为lmm0l/L l. 5mmol/L、柠檬酸钠的浓度为O. lmol/L^O. 3...

【专利技术属性】
技术研发人员：李丽波，国绍文，谢菁琛，刘波，
申请(专利权)人：哈尔滨理工大学，
类型：发明
国别省市：