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专利号: 2013102412571
申请人: 天津理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 基本电气元件
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种铜铟镓硒太阳电池器件的制备方法,所述铜铟镓硒太阳电池器件为基于聚酰亚胺膜-苏打玻璃复合衬底的铜铟镓硒太阳电池,由玻璃、聚酰亚胺、钼背接触层、铜铟镓硒吸收层、硫化镉缓冲层、透明窗口层高阻本征氧化锌薄膜、透明窗口层低阻氧化锌铝薄膜和铝上电极组成并形成叠层结构,其中衬底由苏打玻璃及生长于其表面的聚酰亚胺膜构成,苏打玻璃的厚度为1.5-2mm,聚酰亚胺膜厚度为25-30μm;钼背接触层包括高阻层薄膜和低阻层薄膜,其中高阻层薄膜的厚度为80-120nm,低阻层薄膜的厚度为600-700nm;铜铟镓硒吸收层的化学分子式为CuIn1-xGaxSe2,式中x为0.25-0.35,导电类型为p型,薄膜厚度为

1.5-2μm;硫化镉缓冲层的的导电类型为n型,厚度为45-50nm;透明窗口层包括高阻本征氧化锌薄膜和低阻氧化锌铝薄膜,导电类型为n型,本征氧化锌薄膜的厚度为50-100nm,氧化锌铝薄膜的厚度为0.4-0.6μm;铝上电极薄膜的厚度为0.8-1.5μm;所述铜铟镓硒太阳电池器件的制备方法是,首先将聚酰亚胺胶涂于苏打玻璃表面,固化成聚酰亚胺膜-苏打玻璃复合衬底,其次在其表面依次制备钼背接触层、铜铟镓硒吸收层、硫化镉缓冲层、透明窗口层和上电极,在完整的铜铟镓硒太阳电池制备完成后,将其与苏打玻璃衬底分离,得到以聚酰亚胺膜为衬底的柔性铜铟镓硒太阳电池,其特征在于:所述聚酰亚胺膜-苏打玻璃复合衬底的制备方法,步骤如下:

1)对苏打玻璃进行表面清洗,清洗方法是:

首先将10cm×10cm的苏打玻璃放入重铬酸钾溶液中浸泡2h,重铬酸钾溶液由300克重铬酸钾、3升浓硫酸和300毫升去离子水配置而成,将苏打玻璃取出用去离子水冲洗后置于浓度为99.5w%的丙酮溶液中,放入超声波清洗机中清洗,超声波频率为20-30kHz,时间为

20-25min,然后将苏打玻璃从丙酮溶液中取出,用去离子水冲洗后置于浓度为99.7w%的酒精中,放入超声波清洗机中清洗超声波频率为20-30kHz,时间为20-25min,最后将苏打玻璃从酒精中取出,放入盛有去离子水的烧杯中,放入超声波清洗机中清洗3遍,超声波频率为20-30kHz,时间为20-25min;

2)将聚酰亚胺胶涂覆于苏打玻璃表面,采用匀胶工艺进行匀胶,工艺参数为:转速为

1300-1500r/min,时间为35-45s;

3)将匀胶后的样品放入烘箱内进行固化,即可得到聚酰亚胺膜-苏打玻璃复合衬底,所述固化工艺的升温保温程序为:烘箱温度升温至125-135℃,升温时间为10-15min,并在125-135℃下维持25-30min;将烘箱温度升温至150-160℃,升温时间为5-10min,并在150-160℃下维持10-15min;将烘箱温度升温至200-210℃,升温时间为5-10min,并在200-210℃下维持15-20min;将烘箱温度升温至250-260℃,升温时间为5-10min,并在250-260℃下维持15-20min;将烘箱温度升温至340-350℃,升温时间为5-10min,并在

340-350℃下维持10-15min,然后缓慢降温至18-25℃,即可得到聚酰亚胺膜-苏打玻璃复合衬底;

所述铜铟镓硒吸收层薄膜的制备方法,采用硒化炉薄膜制备系统和共蒸发改进型富铜一步法制备工艺,步骤如下:

-4

1)将待制备样品置于共蒸发系统中,在本底真空为3.0×10 Pa、衬底温度为

350-400℃下,共蒸发In、Ga、Se高Ga含量预制层,其中In蒸发源温度为820-850℃,Ga蒸发源温度为920-950℃,Se蒸发源温度为240-280℃,蒸发时间为2-3min,控制In/Ga的原子比例为0.3:0.7,(In+Ga)/Se的原子比例为2:3;

2)衬底温度为550-580℃下,共蒸发Cu、Se,其中Cu蒸发源温度为1120-1160℃,Se蒸发源温度为240-280℃,蒸发时间为2-3min,控制Cu/(In,Ga)的原子比例为3:2;

3)衬底温度为550-580℃,共蒸发Cu、In、Ga、Se,其中Cu蒸发源温度为1120-1160℃,In蒸发源温度为850-900℃,Ga蒸发源温度为880-920℃,Se蒸发源温度为240-280℃,蒸发时间为25-30min,控制In/Ga的原子比例为0.7:0.3,Cu/(In+Ga)的原子比例为4:5,(In+Ga)/Se的原子比例为2:3;

4)将衬底冷却,当蒸发Se的同时将衬底冷却到350℃时的衬底温度时,关闭Se蒸发源,再将衬底冷却至18-25℃即可。