太陽能電池吸收層的非真空塗布方法
2023-04-29 13:54:16 2
專利名稱：太陽能電池吸收層的非真空塗布方法
技術領域：
本發明涉及一種太陽能電池吸收層的塗布方法，尤其涉及一種非真空的常壓環境 下的塗布方法。
背景技術：
目前的太陽能電池包括單晶矽太陽能電池、多晶矽太陽能電池、非晶矽太陽能電 池、銅銦鎵硒太陽能電池、染料敏化太陽能電池等，其中銅銦鎵硒太陽能電池因為不需如矽 晶太陽電池依賴矽晶圓，也不需如染料敏化太陽能電池的特定且昂貴的光敏化染料，所需 的原料為銅、銦、鎵以及硒，因而具有低材料製造成本的優點，且光電轉換率可高達20% 30%，軟性塑料基板的光電轉換率可達14%，是相當具有發展潛力的太陽能電池。銅銦鎵硒太陽能電池主要包括銅銦鎵二硒層與硫化鋅層，分別當作P型層與η型 層，並在銅銦鎵二硒層與硫化鋅層的界面形成ρ-η接面，其中銅銦鎵二硒層是沉積在當作 背面極的鉬薄層上，而鉬薄層的底部為玻璃基板。目前商業化的銅銦鎵硒太陽能電池製程 主要是使用殼牌太陽能電池公司(Shell Solar, Inc.，SSI)所開發的一系列真空處理製程， 然而真空製程需要相當昂貴的真空設備且維修不易。現有技術中另有同步蒸鍍法(Coevaporation)與硒化法Gelenization)，用以 形成銅銦鎵二硒層。同步蒸鍍法使用分別包含銅、銦、鎵、硒的不同蒸鍍源，以蒸鍍方式， 同時加熱蒸鍍源，藉以在鉬薄層上蒸鍍出銅銦鎵二硒層，其中銅靶的加熱溫度為1300°C 1400°C，銦靶的加熱溫度為1000°C 1100°C，鎵靶的加熱溫度為1150°C 1250°C，硒靶的 加熱溫度為300°C 3500°C。同步蒸鍍法的缺點為操作控制困難，尤其是銅蒸鍍源的揮發 量不易控制。硒化法使用雙步驟法(Two-st印！Processing)，先將銅銦鎵濺鍍在基板上以形 成先驅質O^ecursor)薄膜，接著加入氫化硒，使氫化硒與先驅質薄膜發生反應而形成銅 銦鎵二硒層。但是硒化法的缺點為，控制組成的自由度不高，難以變化能隙的大小，且薄膜 的附著性較差。因此，同步蒸鍍法與硒化法目前皆屬實驗室階段，尚未達商業量產的階段。因此，需要一種能在常壓下形成高可靠度且高光轉換效率的銅銦鎵二硒層的方 法，以解決上述現有技術的缺點。
發明內容
本發明針對上述現有技術的缺點，提供一種太陽能電池吸收層的非真空塗布方 法，本發明所述的太陽能電池吸收層的非真空塗布方法，是在非真空的常壓環境下， 利用超音波振動混料機對銅銦鎵硒與混料液進行混合，以形成均勻混合的銅銦鎵硒塗料， 並藉多個超音波噴頭，將銅銦鎵硒塗料均勻塗布在以輸送裝置帶動的鉬薄層上，形成厚度 均勻的銅銦鎵硒塗料層，接著以紅外線加熱燈管對銅銦鎵硒塗料層進行烘乾處理，以去除 銅銦鎵硒塗料層中殘留的混料液，形成具吸收光能並轉換成電能的銅銦鎵硒吸收層，藉以 形成銅銦鎵硒太陽能電池。
本發明所述的吸收層的塗布方法不需真空環境，因此能大幅降低製造設備的成 本，並可在一般常壓環境下連續製造銅銦鎵硒太陽能電池，提高產品的可靠度與穩定性。因 此，本發明可解決上述現有技術的缺點。
圖1為本發明非真空塗布方法的塗布處理示意圖。圖2為本發明非真空塗布方法的烘乾處理示意圖。圖3為本發明非真空塗布方法的烘乾處理的溫度曲線圖。
具體實施例方式以下配合說明書附圖對本發明的實施方式做更詳細的說明，以使本領域技術人員 在研讀本說明書後能據以實施。本發明所述太陽能電池吸收層的非真空塗布方法包括塗布處理以及烘乾處理，用 以在玻璃基板的鉬薄層上形成銅銦鎵硒層。參閱圖1，為本發明非真空塗布方法的塗布處理示意圖。如圖1所示，本發明的塗 布處理是在非真空的常壓環境下，利用超音波振動混料機10對銅銦鎵硒混合物以及混料 液進行攪拌混合，以形成均勻的銅銦鎵硒塗料20。銅銦鎵硒混合物包含粉末狀或微粒狀的 銅銦鎵二硒(Cu (InGa) ，而混料液可為純水、去離子水、酒精或丙酮。銅銦鎵硒塗料20經輸送管線30輸送至多個超音波噴頭40，所述超音波噴頭40的 下方為具有鉬薄層60的玻璃基板50，其中鉬薄層60沉積在玻璃基板50上並朝向超音波噴 頭40。玻璃基板50由下方的輸送裝置90帶動而朝方向D前進，而所述超音波噴頭40的排 列是相隔開並對齊玻璃基板50的鉬薄層60，藉超音波振動噴灑效應對鉬薄層60進行多次 塗布。每個超音波噴頭40的噴塗量是由噴塗控制單元(圖中未顯示)控制，以便將銅銦鎵 硒塗料20均勻噴灑塗布在鉬薄層60上而形成厚度均一的銅銦鎵硒層70。接著參閱圖2，為本發明非真空塗布方法的烘乾處理示意圖。如圖2所示，本發明 的烘乾處理是在非真空的常壓環境下，利用多個紅外線加熱燈管100產生紅外線熱輻射， 朝方向H對銅銦鎵硒層70進行烘乾處理，以去除銅銦鎵硒層70中的殘餘混料液，形成具吸 收光能並轉換成電能的銅銦鎵硒吸收層，當作太陽能電池的主要光電轉換層，其中所述紅 外線加熱燈管100的排列是相隔開並對齊銅銦鎵硒層70，且銅銦鎵硒層70的厚度為1. 5 5um。參閱圖3，為本發明非真空塗布方法的烘乾處理的溫度曲線圖。如圖3所示，本發 明的烘乾處理包括加熱處理與冷卻處理，分別為加熱溫度曲線Sl與冷卻溫度曲線S2，其中 加熱溫度曲線Sl的加熱速率為2°C 10°C /分，而冷卻溫度曲線S2的冷卻速率為2°C IO0C /分，且烘乾處理的最高加熱溫度Tl為30°C 250°C。以上所述僅為用以解釋本發明的較佳實施例，並非企圖據以對本發明做任何形式 上的限制，因此，凡有在相同的創作精神下所作有關本發明的任何修飾或變更，皆仍應包括 在本發明意圖保護的範疇。
權利要求
1.一種太陽能電池吸收層的非真空塗布方法，用以在非真空的常壓環境下於一玻璃基 板的一鉬薄層上形成一銅銦鎵硒層，該玻璃基板與鉬薄層由一輸送裝置帶動而前進，其特 徵在於，該方法包括利用一超音波振動混料機對一銅銦鎵硒混合物以及一混料液進行攪拌混合，以形成均 勻的一銅銦鎵硒塗料；將該銅銦鎵硒塗料經一輸送管線而輸送至多個超音波噴頭，所述超音波噴頭位於該鉬 薄層的上方；所述超音波噴頭藉超音波振動噴灑效應而將該銅銦鎵硒塗料噴灑塗布至該鉬薄層上， 以形成一銅銦鎵硒層；以及利用多個紅外線加熱燈管產生紅外線熱輻射，對該銅銦鎵硒層進行烘乾處理，以去除 該銅銦鎵硒層中的殘餘混料液；其中該銅銦鎵硒層當作一太陽能電池的吸收層。
2.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，該銅銦鎵硒混合物包含粉末狀或微粒狀的銅銦鎵二硒。
3.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，該混料液可為純水、去離子水、酒精以及丙 酮的其中之一。
4.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，該超音波噴頭的噴塗量由一噴塗控制單元 控制。
5.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述超音波噴頭的排列為相隔開並對齊該玻璃基板的鉬薄層。
6.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述紅外線加熱燈管的排列為相隔開並對 齊該銅銦鎵硒層。
7.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，該銅銦鎵硒層的厚度為1.5 5um。
8.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，該烘乾處理包括一加熱處理與一冷卻處理， 該加熱處理具一加熱速率，該加熱速率為2°C 10°C /分，該冷卻處理具一冷卻速率，該冷 卻速率為2 10°C /分，且該烘乾處理的最高加熱溫度為30°C 250°C。
全文摘要
本發明公開了一種太陽能電池吸收層的非真空塗布方法，用以在非真空的常壓環境下，於玻璃基板的鉬薄層上形成銅銦鎵硒層，包括利用超音波振動混料機對銅銦鎵硒與混料液進行混合以形成均勻混合的銅銦鎵硒塗料，並藉多個超音波噴頭，將銅銦鎵硒塗料塗布在以輸送裝置帶動的鉬薄層上，接著以紅外線加熱燈管進行烘乾處理，以去除銅銦鎵硒塗料中的混料液，而形成供太陽能電池用的銅銦鎵硒吸收層，藉以吸收光能並轉換成電能。
文檔編號H01L31/0216GK102074615SQ20091022395
公開日2011年5月25日 申請日期2009年11月20日 優先權日2009年11月20日
發明者莊泉龍 申請人:正峰新能源股份有限公司