柔性金屬基底CIGS太陽能電池擴散阻擋層和吸收層的制備及表征.pdf

1、柔性襯底銅銦鎵硒(CIGS)太陽電池具有很多優(yōu)點,它不但質(zhì)量輕、可彎曲,而且可采用繞帶式沉積,可以實現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn),顯著降低生產(chǎn)成本。以不銹鋼帶和銅帶作為柔性襯底,不僅價格低廉,而且能適應(yīng)高質(zhì)量器件的高溫制備環(huán)境。但是襯底中有害元素的擴散會降低電池的質(zhì)量,需在襯底和背電極之間制備一層擴散阻擋層。采用濺射后硒化法制備銅銦鎵硒薄膜,易實現(xiàn)大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn);后硒化采用固態(tài)硒顆粒作為硒源,安全、環(huán)保對設(shè)備要求低。但是現(xiàn)有固態(tài)硒源硒化裝置不能實現(xiàn)

2、柔性電池的連續(xù)化卷繞生產(chǎn)。因此本文的重點是研究可以低沉本制備用于不銹鋼和銅襯底的新型擴散阻擋層,同時研究了吸收層預(yù)制膜的制備工藝和采用固態(tài)源連續(xù)化硒化工藝,為產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。本文的主要研究內(nèi)容如下:
　　第一,選擇Ni、Ni-Mo合金和Ni/Ni-Mo多層膜三種不同材料作為擴散阻擋層,研究了Ni/Ni-Mo多層膜的制備方法,并采用 SEM、EDS等測試方法對比研究了三種不同材料作為擴散阻擋層的相關(guān)性能,結(jié)果表明,Ni/Ni

3、-Mo多層膜適合作為柔性金屬襯底CIGS太陽能電池的擴散阻擋層;且減小Ni子層的厚度并提高Ni-Mo子層中的Mo含量有利于提高多層膜的擴散阻擋作用。
　　第二,采用磁控濺射的方法制備了Cu-In合金預(yù)制膜,分析了濺射功率對預(yù)制膜沉積速率、表面形貌、成分和相結(jié)構(gòu)的影響。對濺射之后的預(yù)制膜在非真空快速升溫到280℃的條件下進行了合金化熱處理,保溫2min即可獲得理想的合金相結(jié)構(gòu)。
　　第三,針對柔性CIGS太陽能電池連續(xù)化卷繞生

4、產(chǎn)工藝的需要,自行設(shè)計制造了連續(xù)化處理預(yù)制膜形成CIGS吸收層的硒化爐和相應(yīng)高活性可控硒蒸汽供應(yīng)裝置。預(yù)制層隨柔性襯底在爐腔中行進的過程中依次完成升溫、硒化形成吸收層、冷卻的過程,高活性可控硒蒸汽的供應(yīng)裝置實現(xiàn)硒蒸汽的持續(xù)供應(yīng)和方便的可控性。
　　第四,使用所設(shè)計硒化設(shè)備,進行了硒化工藝的研究,首先對比了不同襯底對吸收層的影響,然后探索了高溫快速硒化工藝部分參數(shù)對吸收層的影響。表面沉積了Ni/Ni-Mo多層膜的不銹鋼襯底能適應(yīng)高溫