一種硝酸鹽體系兩步法制備銅銦硒光電薄膜的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于太陽能電池用光電薄膜制備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種硝酸鹽體系兩步法制備銅銦砸光電薄膜的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著社會和經(jīng)濟的發(fā)展，能源緊缺及消費能源帶來的污染已成為國內(nèi)社會發(fā)展中的突出問題，煤炭、石油等為不可再生資源，因此開發(fā)利用清潔可再生能源對保護環(huán)境、保證經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展和構(gòu)筑和諧社會都有重要的意義。光伏發(fā)電具有安全可靠、無噪聲、無污染、制約少、故障率低、維護簡便等優(yōu)點，可以利用太陽能這種清潔、安全和環(huán)保的可再生能源，因此近幾十年來太陽能電池的研究和開發(fā)日益受到重視。
[0003]銅銦砸薄膜太陽電池目前可以認為是最有發(fā)展前景的薄膜電池，這是因為其吸收層材料CuInSe2具有一系列的優(yōu)點:(I)在CuInSe2基礎(chǔ)上摻雜其它元素，如使Ga或Al部分取代In原子，用S部分取代Se即制備成Cu(Im—xGax)Se2，Cu(Im-xGax) (Se2-ySy)，Cu(Im—XA1X)(Se2-xSx)，其晶體結(jié)構(gòu)仍然是黃銅礦。改變其中Ga/(Ga+In)等的原子比，可以使其禁帶寬度在1.04?1.72eV之間變化，包含高效率吸收太陽光的帶隙范圍1.4?1.6eV; (2) CuInSe2、Cu(ImiGax)Se2是直接帶隙的半導(dǎo)體材料，對太陽光譜響應(yīng)特性非常大，它的吸收系數(shù)很高，光吸收率高達I?6 X 105cm—S因而電池中所需CuInSe2、Cu(Im—xGax)Se2薄膜厚度很小，約2μm，最適于太陽電池薄膜化；(3)化學(xué)計量比CuInSe2的光量子效率高；(4)高的光電轉(zhuǎn)換效率；(5)在較寬成分范圍內(nèi)電阻率都較??；(6)抗輻射能力強，沒有光致衰減效應(yīng)，因而使用壽命長；(7) Cu(Im-xGax)Se2系電池容易做成多結(jié)系統(tǒng)。在4個結(jié)電池中，從光線入射方向按禁帶寬度由大到小順序排列，這時的理論轉(zhuǎn)換效率極限可以超過50%。(8) P型CIGS材料的晶格結(jié)構(gòu)與電子親和力都能跟普通N型窗口材料(如CdS、ZnO)匹配。
[0004]目前處于先進水平的Cu(Im-xGax)Se2光伏吸收材料都是在真空條件下沉積制備的，主要有真空蒸鍍法和(銅銦合金膜)濺射一砸化法。CuInSe2基吸收層的生產(chǎn)需要采用沉積合金層的昂貴的真空技術(shù)。真空技術(shù)中操作復(fù)雜難度大，所得薄膜也不均勻。另外含有砸化的工藝中薄膜也不均勻，難以控制各組分的化學(xué)計量比，其中H2Se和Se的毒氣污染環(huán)境和危害操作人員。
[0005 ]與前面所述方法一樣，其它方法也有不同的缺陷。與本發(fā)明相關(guān)的還有如下文獻:[I] M.Valdes, M.Vazquez, A.Goossens, Electrodeposit1n of CuInSe2 andIn2Se3 on flat and nanoporous T1O2 substrates, Electrochimica Acta 54 (2008)524-529.主要描述了用電沉積法分別制備In2Se3和CuInSe2薄膜，并對其性能進行了表征。
[0006][2] Amol C.Badgujar, Sanjay R.Dhage, Shrikant V.Joshi, Processparameter impact on properties of sputtered large—area Mo bilayers for CIGSthin film solar cell applicat1ns, Thin Solid Films 589 (2015) 79-84.主要描述了用濺射法制備濺射CIGS，并研究了濺射工藝參數(shù)對其性能的影響。
[0007][3] Yin-Hsien Su, Tsung-Wei Chang, Wen-Hsi Lee，Bae-Heng Tseng,Characterizat1n of CuInSe2 thin films grown by photo-ass i stedelectrodeposit1n, Thin Solid Films 535 (2013) 343-347.主要描述光輔助電沉積法制備CuInSe2及其光電性能的研究。
[0008][4] Armin E.Zaghi， Marie Buffiere， Jaseok Koo， Guy Brammertz， MariaBatukj Christophe Verbist， Joke Hadermann， Woo Kyoung Kimj Marc Meuris， JefPoortmans, Jef Vleugels, Effect of selenium content of CuInSex alloynanopowder precursors on recrystallizat1n of printed CuInSe2 absorber layersduring selenizat1n heat treatment, Thin Solid Films 582 (2015) 11-17.主要描述砸化熱處理再結(jié)晶對CuInSex中砸含量的影響，并對其進行了性能表征和形成機理研究。
[0009][5] Chaehwan Jeongj Jin Hyeok Kimj Fabricat1n of CuInSe2 thin filmsolar cell with selenizat1n of double layered precursors from Cu2Se andIn2Se3 binary, Thin Solid Films 550 (2014) 660-664.主要描述了利用Cu2Se和In2Se3兩元砸化法制備CuInSe2。
[0010][6] Mengxi Wang, Sudip K.Batabyal， Hui Min Limj Zhenggang Li， YengMing Lamj Format1n of CuIn(SxSe1-x)2 microcrystals from CuInSe2 nanoparticlesby two step solvothermal method, Journal of Alloys and Compounds 618 (2015)522-526.主要描述了兩步溶劑熱法制備CuInSe2薄膜，并研究了 01111(3\361-\)2和01111362的結(jié)構(gòu)和性能差異。
[0011 ] [7] Jeng-Shin Ma，Subrata Das，Che-Yuan Yang, Fuh-Shan Chen，Chung-Hsin Lu， Hydrothermally-assisted selenizat1n of CuInSe2 thin films on copperfoils, Ceramics Internat1nal 40 (2014) 7555-7560.主要描述了采用水熱輔助砸化法制備CuInSe2相并進行了形貌及成分分析。
[0012][8] Jaseok Koo， Chae-ffoong Kimj Chaehwan Jeongj Woo Kyoung Kimj Rapidsynthesis of CuInSe2 from sputter-deposited bilayer In2Ses/Cu2Se precursors,Thin Solid Films 582 (2015) 79-84.主要描述了用分別派射法制備Cu2Se和In2Se3，然后兩元砸化制備CuInSe2。
[0013][9] A.Shanmugave I , K.Srinivasan , K.R.Murali , Pulseelectrode