專利名稱：無粘接劑及活性劑的銅銦鎵硒和/或硫光吸收預(yù)制層制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種銅銦鎵硒和/或硫光吸收預(yù)制層的制造方法，特別是一種用于非 真空下在鉬層上形成均勻光吸收預(yù)制層的無粘接劑及活性劑的銅銦鎵硒和/或硫光吸收 預(yù)制層制造方法。
背景技術(shù)：
近年來，隨國際油價高漲及環(huán)保意識的抬頭，綠色能源已成為新能源主流，其中太 陽能電池又因是取自太陽的穩(wěn)定輻射能，來源不會枯竭，因此更為各國所重視，無不傾注大 量研發(fā)經(jīng)費及政策性補(bǔ)貼，以扶植本地的太陽能電池產(chǎn)業(yè)，使得全球太陽能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展非 常快速。第一代太陽能模塊包括單晶硅和多晶硅的太陽能模塊，雖然光電轉(zhuǎn)換效率高且量 產(chǎn)技術(shù)成熟，但因為材料成本高，且硅晶圓常因半導(dǎo)體工業(yè)的需求而貨源不足，影響后續(xù)的 量產(chǎn)規(guī)模。因此，包含非晶硅薄膜、銅銦鎵硒(CIGS)薄膜或銅銦鎵硒(硫)(CIGSS)薄膜和 碲化鎘薄膜的第二代的薄膜太陽能模塊，在近幾年已逐漸發(fā)展并成熟，其中又以銅銦鎵硒 或銅銦鎵硒(硫)太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率最高(單元電池可高達(dá)20%，而模塊約14%)，因 此特別受到重視。參閱圖1，現(xiàn)有技術(shù)的銅銦鎵硒太陽能電池結(jié)構(gòu)包括基板10、第一導(dǎo)電層20、銅銦 鎵硒和/或硫吸收層30、緩沖層40、絕緣層50以及第二導(dǎo)電層60，其中基板10可為玻璃 板、鋁板、不銹鋼板或塑料板，第一導(dǎo)電層20 —般包括金屬鉬，作為背面電極，銅銦鎵硒和/ 或硫吸收層30包括適當(dāng)比例的銅、銦、鎵及硒，作為ρ型薄膜，為主要的光線吸收層，緩沖層 40包括硫化鎘(CdS)，作為η型薄膜，絕緣層50包括氧化鋅(ZnO)，用以提供保護(hù)，第二導(dǎo)電 層60包含氧化鋅鋁(Ζη0:Α1)，用以連接正面電極。上述銅銦鎵硒和/或硫太陽能電池的制造方法主要依據(jù)銅銦鎵硒和/或硫吸收層 的制造環(huán)境而分成真空制造方法及非真空制造方法。真空制造方法包括濺射法或蒸鍍法， 缺點是投資成本較高且材料利用率較低，因此整體制作成本較高。非真空制造方法包括印 刷法或電沉積法，缺點是技術(shù)還不成熟，無較大面積的商品化產(chǎn)品。不過非真空制造方法具 有制造設(shè)備簡單且工藝條件容易達(dá)成的優(yōu)點，而有相當(dāng)?shù)纳虡I(yè)潛力。銅銦鎵硒和/或硫吸收層的非真空制造方法是先調(diào)配銅銦鎵硒和/或硫漿料或墨 水(Ink)，用以涂布到鉬基板上。現(xiàn)有技術(shù)中，銅銦鎵硒和/或硫漿料調(diào)配是先以適當(dāng)比例混合含IB、IIIA及 VIA族元素的二成份、三成份或四成份的粉末以形成原始含銅銦鎵硒和/或硫的粉末，再 添加適當(dāng)比例的溶劑，并進(jìn)行攪拌以形成原始銅銦鎵硒和/或硫漿料，最后添加粘接劑 (binder)或界面活性劑以提高銅銦鎵硒和/或硫吸收層和鉬背面電極的粘接性，并進(jìn)行攪 拌混合以形成最后銅銦鎵硒和/或硫漿料。上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點是，粘接劑、界面活性劑可能會殘留在最后的銅銦鎵硒和/或硫吸收層內(nèi)，造成銅銦鎵硒和/或硫吸收層的含碳量和含氧量偏高，影響銅銦鎵硒和/或 硫吸收層的光吸收特性，甚至影響效率。因此，需要一種不添加粘接劑、界面活性劑的銅銦鎵硒和/或硫漿料調(diào)配方法，以 改善上述現(xiàn)有技術(shù)的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，克服現(xiàn)有的制作銅銦鎵硒和/或硫光吸收預(yù)制層所存在的缺 陷，而提供一種無粘接劑及活性劑的銅銦鎵硒和/或硫光吸收預(yù)制層制造方法。從而避免 殘留于光吸收層內(nèi)的粘接劑、界面活性劑，造成銅銦鎵硒和/或 硫吸收層的含碳量和含氧 量偏高，影響銅銦鎵硒和/或硫吸收層的光吸收特性及轉(zhuǎn)換效率本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題是采用以下的技術(shù)方案來實現(xiàn)的。依據(jù)本發(fā)明提 出的一種無粘接劑及活性劑的銅銦鎵硒和/或硫光吸收預(yù)制層制造方法，包括下列步驟(1)依據(jù)配方比例，調(diào)配含IB、IIIA及VIA族元素的二成份、三成份或四成份粉末 以形成第一和第二含銅銦鎵硒和/或硫混合粉末；(2)將第一含銅銦鎵硒和/或硫混合粉末以原始VIA元素比例，再添加額外VIA族 元素粉末至該原始混合粉末中，并進(jìn)行混合以形成第三含銅銦鎵硒和/或硫混合粉末；(3)將第二和第三含銅銦鎵硒和/或硫混合粉末添加易揮發(fā)溶劑以納米研磨機(jī)分 別研磨成第一和第二銅銦鎵硒和/或硫漿料。(4)將第一銅銦鎵硒和/或硫漿料涂布在鉬層上，形成第一銅銦鎵硒和/或硫?qū)樱?5)將第二銅銦鎵硒和/或硫漿料涂布在第一銅銦鎵硒和/或硫?qū)由闲纬傻诙~ 銦鎵硒和/或硫?qū)樱?6)軟烤使溶劑揮發(fā)形成銅銦鎵硒和/或硫光吸收預(yù)制層。本發(fā)明的目的以及解決其技術(shù)問題還可以采用以下的技術(shù)措施來進(jìn)一步實現(xiàn)。前述的無粘接劑及活性劑的銅銦鎵硒和/或硫光吸收預(yù)制層制造方法，其中所述 IB族元素包括銅。前述的無粘接劑及活性劑的銅銦鎵硒和/或硫光吸收預(yù)制層制造方法，其中所述 IIIA族元素包括銦或鎵或銦鎵混合材料。前述的無粘接劑及活性劑的銅銦鎵硒和/或硫光吸收預(yù)制層制造方法，其中所述 VI族元素可為硒或硫或硒硫混合材料。前述的無粘接劑及活性劑的銅銦鎵硒和/或硫光吸收預(yù)制層制造方法，其中所述 溶劑包括醇類、醚類、酮類或混合所述二種以上溶劑的至少其中之一。前述的無粘接劑及活性劑的銅銦鎵硒和/或硫光吸收預(yù)制層制造方法，其中 所述第一和第二含銅銦鎵硒和/或硫混合粉末的IB IIIA VI元素的摩爾比例= 1.0 1.0 2.0。前述的無粘接劑及活性劑的銅銦鎵硒和/或硫光吸收預(yù)制層制造方法，其中所述 第三含銅銦鎵硒和/或硫混合粉末的IB IIIA VI元素的摩爾比例=1.0 1.0 X， 其中X介于2. 0 4. 0。本發(fā)明主要利用調(diào)配銅銦鎵硒和/或硫漿料時，除了原始使用正常比例的銅銦鎵 硒和/或硫化合物以外，另外添加過量VIA族元素粉末，除可補(bǔ)充VIA族元素的含量外，也可以取代原使用的界面活性劑和粘接劑，將漿料涂布成兩層以上涂層可使含IB/IIIA/VIA的化合物易于進(jìn)行擴(kuò)散和反應(yīng)，生成黃銅礦結(jié)構(gòu)的銅銦鎵硒和/或硫的光吸收層。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有明顯的優(yōu)點和有益效果。借由上述技術(shù)方案，本發(fā)明 無粘接劑及活性劑的銅銦鎵硒和/或硫光吸收預(yù)制層制造方法可達(dá)到相當(dāng)?shù)募夹g(shù)進(jìn)步性 及實用性，并具有產(chǎn)業(yè)上的廣泛利用價值，其至少具有下列優(yōu)點1、不使用界面活性劑可避免殘留含碳和氧界面活性劑，避免降低太陽能電池效率。2、將漿料涂布成兩層以上涂層可使含IB/IIIA/VIA的化合物易于進(jìn)行擴(kuò)散和反 應(yīng)成黃銅礦結(jié)構(gòu)的銅銦鎵硒和/或硫的光吸收層。上述說明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段，而 可依照說明書的內(nèi)容予以實施，并且為讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點能夠更明 顯易懂，以下特舉較佳實施例，并配合附圖，詳細(xì)說明如下。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)的銅銦鎵硒太陽能電池結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明無粘接劑及活性劑的銅銦鎵硒和/或硫光吸收預(yù)制層制造方法步驟 圖。
具體實施例方式為更進(jìn)一步闡述本發(fā)明為達(dá)成預(yù)定發(fā)明目的所采取的技術(shù)手段及功效，以下結(jié)合 附圖及較佳實施例，對依據(jù)本發(fā)明提出的無粘接劑及活性劑的銅銦鎵硒和/或硫光吸收預(yù) 制層制造方法其具體實施方式
、結(jié)構(gòu)、特征及其功效，詳細(xì)說明如后。有關(guān)本發(fā)明的前述及其他技術(shù)內(nèi)容、特點及功效，在以下配合附圖的較佳實施例 的詳細(xì)說明中將可清楚的呈現(xiàn)。通過具體實施方式
的說明，當(dāng)可對本發(fā)明為達(dá)成預(yù)定目 的所采取的技術(shù)手段及功效得一更加深入且具體的了解，然而附圖僅是提供參考與說明之 用，并非用來對本發(fā)明加以限制。請參閱圖2所示，本發(fā)明較佳實施例的一種無粘接劑及活性劑的銅銦鎵硒和/或 硫光吸收預(yù)制層制造方法，包括下列步驟(1)依據(jù)配方比例，調(diào)配含IB、IIIA及VIA族元素的二成份、三成份或四成份粉末 以形成第一和第二含銅銦鎵硒和/或硫混合粉末；(2)將第一含銅銦鎵硒和/或硫混合粉末以原始VIA元素比例，再添加額外VIA族 元素粉末至該原始混合粉末中，并進(jìn)行混合以形成第三含銅銦鎵硒和/或硫混合粉末，使 最后涂布兩層以上涂層后的總VIA族元素比例提高至VIA/IB比例> 2。(3)將第二和第三含銅銦鎵硒和/或硫混合粉末添加易揮發(fā)溶劑以納米研磨機(jī)分 別研磨成第一和第二銅銦鎵硒和/或硫漿料。具體是，先使用1 5mm大尺度的氧化鋁或 氧化鋯研磨球和低溫易揮發(fā)溶劑進(jìn)行粗磨，再更換更小尺度0. 1 0. 5mm尺寸的氧化鋁或 氧化鋯研磨球和低溫易揮發(fā)溶劑一起研磨至500nm以下納米粉末漿料，混合完的二種以上 納米粉末漿料可直接作為涂布用的銅銦鎵硒和/或硫漿料。(4)將第一銅銦鎵硒和/或硫漿料涂布在鉬層上，形成第一銅銦鎵硒和/或硫?qū)樱?br> (5)將第二銅銦鎵硒和/或硫漿料涂布在第一銅銦鎵硒和/或硫?qū)由闲纬傻诙~銦鎵硒和/或硫?qū)樱?6)軟烤使溶劑揮發(fā)形成銅銦鎵硒和/或硫光吸收預(yù)制層。所述IB族元素包括銅。所述IIIA族元素包括銦或鎵或銦鎵混合材料。所述VI族元素可為硒或硫或硒硫混合材料。所述溶劑包括醇類、醚類、酮類或混合所述二種以上溶劑的至少其中之一。所述第一和第二含銅銦鎵硒和/或硫混合粉末的IB IIIA VI元素的摩爾比 例=1.0 1.0 2.0。即銅銦鎵硒和/或硫原始總配方比例所包含的IB、IIIA及VIA族 元素的比例為IB IIIA VI的摩爾比例=1.0 1.0 2.0。其中IIIA族元素為純銦、 純鎵或混合銦和鎵的材料，另VIA族元素為純硒、純硫或混合硒和硫的材料，額外添加VI族 元素粉末，會使最后銅銦鎵硒和/或硫混合預(yù)制層所包含的IB、IIIA及VIA族元素的比例 為IB IIIA VI的摩爾比例=1.0 1.0 X，且X為2. 0至4. 0之間，額外添加VIA族 元素的粉末的比例太低時，沒有粘接效果，含VIA族元素粉末的比例太高時，反而降低銅銦 鎵硒和/或硫吸收層對鉬層所產(chǎn)生的粘接力，因此含VIA族元素粉末的比例需控制于上述 的較佳范圍。具體涂布方法如下先將不含過量VIA元素的漿料涂布于含下電極的基板上，形 成較單層涂層薄的第一層涂層(例如原始單層會將涂層涂至約2 3μπι，若欲涂布三層， 則每層改成涂布約0. 7 1. 0 μ m)，再將含過量VIA元素的漿料涂布于含第一層涂層的基 板上，如有第三種以上不含過量VIA元素的漿料，再依次涂布于基板上，使最終涂層厚度和 原始單層涂層類似厚度，最后再進(jìn)行軟烤，使形成光吸收預(yù)制層，含兩層以上涂布層的銅銦 鎵硒和/或硫光吸收預(yù)制層，會比單層較厚預(yù)制層，在快速退火熱處理(RTA)快速長晶過程 中，VIA族元素較易在上下涂布層間擴(kuò)散以形成黃銅礦結(jié)構(gòu)，且附有粘接能力的銅銦鎵硒和 /或硫光吸收層，附著于下電極層上。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，雖 然本發(fā)明已以較佳實施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人 員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)，當(dāng)可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容作出些許更動或修飾 為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì) 對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
一種無粘接劑及活性劑的銅銦鎵硒和/或硫光吸收預(yù)制層制造方法，用以在非真空下在鉬層上形成均勻光吸收預(yù)制層，該方法包括(1)依據(jù)配方比例，調(diào)配含IB、IIIA及VIA族元素的二成份、三成份或四成份粉末以形成第一和第二含銅銦鎵硒和/或硫混合粉末；(2)將第一含銅銦鎵硒和/或硫混合粉末以原始VIA元素比例，再添加額外VIA族元素粉末至該原始混合粉末中，并進(jìn)行混合以形成第三含銅銦鎵硒和/或硫混合粉末；(3)將第二和第三含銅銦鎵硒和/或硫混合粉末添加易揮發(fā)溶劑以納米研磨機(jī)分別研磨成第一和第二銅銦鎵硒和/或硫漿料；(4)將第一銅銦鎵硒和/或硫漿料涂布在鉬層上，形成第一銅銦鎵硒和/或硫?qū)樱?5)將第二銅銦鎵硒和/或硫漿料涂布在第一銅銦鎵硒和/或硫?qū)由闲纬傻诙~銦鎵硒和/或硫?qū)樱?6)軟烤使溶劑揮發(fā)形成銅銦鎵硒和/或硫光吸收預(yù)制層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無粘接劑及活性劑的銅銦鎵硒和/或硫光吸收預(yù)制層制造方 法，其特征在于所述IB族元素包括銅。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無粘接劑及活性劑的銅銦鎵硒和/或硫光吸收預(yù)制層制造方 法，其特征在于所述IIIA族元素包括銦或鎵或銦鎵混合材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無粘接劑及活性劑的銅銦鎵硒和/或硫光吸收預(yù)制層制造方 法，其特征在于所述VI族元素可為硒或硫或硒硫混合材料。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無粘接劑及活性劑的銅銦鎵硒和/或硫光吸收預(yù)制層制造方 法，其特征在于所述溶劑包括醇類、醚類、酮類或混合所述二種以上溶劑的至少其中之一。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無粘接劑及活性劑的銅銦鎵硒和/或硫光吸收預(yù)制層制造方 法，其特征在于所述第一和第二含銅銦鎵硒和/或硫混合粉末的IB IIIA VI元素的摩 爾比例=1. O 1. O 2. O。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無粘接劑及活性劑的銅銦鎵硒和/或硫光吸收預(yù)制層制造方 法，其特征在于所述第三含銅銦鎵硒和/或硫混合粉末的IB IIIA VI元素的摩爾比例 =1.0 1.0 X，其中 X 介于 2. 0 4. 0。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種銅銦鎵硒和/或硫光吸收預(yù)制層的制造方法，特別是一種無粘接劑及活性劑的銅銦鎵硒和/或硫光吸收預(yù)制層制造方法(1)調(diào)配含IB、IIIA及VIA族元素的二成份、三成份或四成份，形成第一和第二混合粉末；(2)在第一混合粉末中添加VIA族元素粉末，成第三混合粉末；(3)將第二和第三混合粉末添加溶劑分別研磨成第一和第二漿料；(4、5)依序?qū)⒌谝粷{料、第二漿料涂布在鉬層上，形成第一銅銦鎵硒和/或硫?qū)雍偷诙~銦鎵硒和/或硫?qū)樱?6)軟烤形成銅銦鎵硒和/或硫光吸收預(yù)制層。不使用界面活性劑避免殘留碳和氧而降低太陽能電池效率。
文檔編號H01L31/18GK101820031SQ20101011149
公開日2010年9月1日 申請日期2010年2月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月11日
發(fā)明者林群福, 陳文仁 申請人:昆山正富機(jī)械工業(yè)有限公司