本发明专利技术公开了一种关于柔性CIGS薄膜太阳电池中无镉缓冲层的制备方法，此方法是化学水浴沉积法，制备的无镉缓冲层为硫化锌薄膜。该法的优势在于工艺简单、制备面积大、成本低、设备简单、不要求真空系统、沉积温度较低，可生长出稳定性好、质量高的多晶或非晶半导体薄膜。更重要的是制备硫化锌的过程不存在环境污染。化学水浴法沉积硫化锌薄膜包括以下步骤：步骤一，在柔性衬底依次沉积阻挡层、背电极层和CIGS吸收层，形成样品；步骤二，配制好含有锌源、硫源、络合剂和缓冲剂的反应溶液；步骤三，将样品置于反应溶液中，搅拌加热开始进行制膜；步骤四，将样品干燥处理备用。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种关于柔性CIGS薄膜太阳电池中无镉缓冲层的制备方法。
技术介绍
柔性CIGS薄膜太阳电池中，缓冲层位于吸收层与窗口层之间的关键位置，对电池效率有非常关键的作用。目前实验室获得最高效率的CIGS薄膜太阳电池是采用硫化镉为缓冲层。然而由于镉是重金属，镉离子的环境污染问题限制了其进一步的开发应用。同时硫化镉薄膜的禁带宽度只有2.4eV，对电池吸收层短波响应有一定影响。因此开发无镉的柔性CIGS太阳电池成为了全球的热点。硫化锌是目前最有希望代替硫化镉的缓冲层材料，硫化锌比硫化镉的带隙略宽(其禁带宽度为3.5-3.8eV)，与CIGS吸收层有更好的光谱匹配性，更重要的是硫化锌不存在环境污染。基于目前CIGS太阳电池自下而上的器件组装工艺，缓冲层的制备是在CIGS吸收层之后，即硫化锌缓冲层需要在CIGS吸收层表面成膜。就样就限制了许多较成熟的薄膜制备工艺不能用于CIGS太阳电池缓冲层的制备。如磁控溅射、物理气相沉积等由于工艺过程中存在高能离子流或高温，这些过程会对CIGS吸收层薄膜产生严重的负面影响。因此在缓冲层制备中，最具优势的是化学水浴沉积法。该法不仅工艺简单、制备面积大、成本低、设备简单、不要求真空系统、沉积温度较低，可生长出稳定性好、质量高的多晶或非晶半导体薄膜，更重要的是制备硫化锌缓冲层 的过程是环境友好的。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供一种硫化锌薄膜制备的方法，制得高质量的缓冲层薄膜以保证整个柔性CIGS薄膜太阳电池的转化效率，包括如下步骤:步骤一，在柔性衬底上依次沉积阻挡层、背电极层和CIGS吸收层；步骤二，配制好含有锌源、硫源、络合剂和缓冲剂的溶液，形成反应溶液；步骤三，将样品置于反应溶液中，搅拌加热开始进行制膜；步骤四，将样品非沉积面擦拭掉，干燥后备用。在优选的实例中，步骤一中的柔性衬底为不锈钢衬底，阻挡层为铬，背电极层为钥。在优选的实例中，步骤二中的锌源为醋酸锌、硫酸锌、氯化锌和硝酸锌的其中之一，优选醋酸锌，浓度为0.015-0.040mol/L;硫源为硫脲、硫化钠及硫代乙酰胺的其中之一，优选硫脲，浓度为0.02-0.04mol/L ;络合剂为柠檬酸钠、酒石酸、氨水及水合肼的其中之一，优选柠檬酸钠和酒石酸，浓度分别为0.01-0.03mol/L、0.010-0.030mol/L ;缓冲盐溶液包括氨水、醋酸氨、氯化铵、硝酸氨及硫酸铵的至少其中之一，优选氨水；反应溶液的PH值为 9.5-10.5。在优选的实例中，步骤三中反应温度为75-85 °C，沉积时间为30-90min，搅拌采用磁力搅拌或超声振荡。在优选的实例中，步骤四中擦拭非沉积面的为稀酸，优选稀盐酸；干燥为高纯氮气干燥。在优选的实例中，由此方法制备出的硫化锌薄膜厚度为50_100nm。附图说明图1为本专利技术硫化锌薄膜制备方法的流程图。图2为本专利技术硫化锌薄膜制备的简易装置示意图(磁力搅拌控制)。其中，1-磁力搅拌控制与加热器；2_支架装置；3_酸度计；4_固定衬底的夹子；5_热电偶；6-衬底；7-支架；8_磁子；9_反应溶液；10_水。图3为本专利技术硫化锌薄膜制备的简易装置示意图(超声振荡控制)。其中，1-支架装置；2_酸度计；3-固定衬底的夹子；4-衬底；5_热电偶；6_反应溶液；7_超声发生器；8-水；9_水浴加热装置。具体实施例方式以下配合说明书附图对本专利技术的实施方式做更详细的说明。参阅附图1，为 本专利技术硫化锌薄膜制备方法的流程图。如图1，本专利技术的硫化锌缓冲层的制备，首先由步骤Si开始，即首先在清洗好的不锈钢衬底上依次沉积阻挡层、背电极层和CIGS吸收层。接着进行步骤S2，配制含有锌源、硫源、络合剂和缓冲剂的反应溶液，其中最优的各物质配比为:醋酸锌浓度为0.025mol/L，硫脲浓度为0.03mol/L，络合剂为柠檬酸钠0.02mol/L和酒石酸0.018mol/L，用氨水调节反应溶液pH值至9.5-10.5。在步骤S3中，将样品在烘箱中烘干，趁热迅速放入反应溶液中，开始对反应溶液进行加热，此过程需要超声或者磁力搅拌。30-90min后进行步骤S4，将非沉积面用稀盐酸擦拭，纯水洗净。最后在步骤S5中，再用高纯氮气将其吹干，以备以后后续工艺使用。权利要求1.硫化锌缓冲层的制备方法，是在柔性衬底(柔性衬底上附着阻挡层、背电极层及CIGS吸收层，以下简称样品)上形成硫化锌薄膜，其特征在于，该方法包括如下步骤 步骤一，在柔性衬底上依次沉积阻挡层、背电极层和CIGS吸收层； 步骤二，配制好含有锌源、硫源、络合剂和缓冲剂的溶液，形成反应溶液； 步骤三，将样品置于反应溶液中，搅拌加热开始进行制膜； 步骤四，将样品非沉积面擦拭掉，干燥后备用。2.根据权利要求书I所述的硫化锌缓冲层的制备方法，其特征在于步骤一中的柔性衬底为不锈钢衬底，阻挡层为铬，背电极层为钥。3.根据权利要求书I所述的硫化锌缓冲层的制备方法，其特征在于步骤二中的锌源为醋酸锌、硫酸锌、氯化锌和硝酸锌的其中之一，优选醋酸锌。4.根据权利要求书I所述的硫化锌缓冲层的制备方法，其特征在于步骤二中的硫源为硫脲、硫化钠及硫代乙酰胺的其中之一，优选硫脲。5.根据权利要求书I所述的硫化锌缓冲层的制备方法，其特征在于步骤二中的络合剂为柠檬酸钠、酒石酸、氨水及水合肼的其中之一，优选柠檬酸钠和酒石酸。6.根据权利要求书I所述的硫化锌缓冲层的制备方法，其特征在于步骤二中的缓冲盐溶液包括氨水、醋酸氨、氯化铵、硝酸氨及硫酸铵的至少其中之一，优选氨水。7.根据权利要求书I所述的硫化锌缓冲层的制备方法，其特征在于步骤二中的反应溶 pH 值为 9. 5-10. 5。8.根据权利要求书I所述的硫化锌缓冲层的制备方法，其特征在于步骤三中反应温度为75-85°C，沉积时间为30-90min，搅拌采用磁力搅拌或超声振荡。9.根据权利要求书I所述的硫化锌缓冲层的制备方法，其特征在于步骤四中擦拭非沉积面的为稀酸，优选稀盐酸；干燥为高纯氮气干燥。10.根据权利要求书I所述的硫化锌缓冲层的制备方法，其特征在于由此方法制备出的硫化锌薄膜厚度为50-100nm。全文摘要本专利技术公开了一种关于柔性CIGS薄膜太阳电池中无镉缓冲层的制备方法，此方法是化学水浴沉积法，制备的无镉缓冲层为硫化锌薄膜。该法的优势在于工艺简单、制备面积大、成本低、设备简单、不要求真空系统、沉积温度较低，可生长出稳定性好、质量高的多晶或非晶半导体薄膜。更重要的是制备硫化锌的过程不存在环境污染。化学水浴法沉积硫化锌薄膜包括以下步骤步骤一，在柔性衬底依次沉积阻挡层、背电极层和CIGS吸收层，形成样品；步骤二，配制好含有锌源、硫源、络合剂和缓冲剂的反应溶液；步骤三，将样品置于反应溶液中，搅拌加热开始进行制膜；步骤四，将样品干燥处理备用。文档编号C23C18/00GK103255396SQ20121003580公开日2013年8月21日 申请日期2012年2月17日 优先权日2012年2月17日专利技术者孙玉娣 申请人:任丘市永基光电太阳能有限公司本文档来自技高网...
【技术保护点】
硫化锌缓冲层的制备方法，是在柔性衬底(柔性衬底上附着阻挡层、背电极层及CIGS吸收层，以下简称样品)上形成硫化锌薄膜，其特征在于，该方法包括如下步骤：步骤一，在柔性衬底上依次沉积阻挡层、背电极层和CIGS吸收层；步骤二，配制好含有锌源、硫源、络合剂和缓冲剂的溶液，形成反应溶液；步骤三，将样品置于反应溶液中，搅拌加热开始进行制膜；步骤四，将样品非沉积面擦拭掉，干燥后备用。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：孙玉娣，
申请(专利权)人：任丘市永基光电太阳能有限公司，
类型：发明
国别省市：
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