专利名称：太阳能电池吸收层的非真空涂布方法
技术领域：
本发明涉及一种太阳能电池吸收层的涂布方法，尤其涉及一种非真空的常压环境 下的涂布方法。
背景技术：
目前的太阳能电池包括单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池、非晶硅太阳能电 池、铜铟镓硒太阳能电池、染料敏化太阳能电池等，其中铜铟镓硒太阳能电池因为不需如硅 晶太阳电池依赖硅晶圆，也不需如染料敏化太阳能电池的特定且昂贵的光敏化染料，所需 的原料为铜、铟、镓以及硒，因而具有低材料制造成本的优点，且光电转换率可高达20% 30%，软性塑料基板的光电转换率可达14%，是相当具有发展潜力的太阳能电池。铜铟镓硒太阳能电池主要包括铜铟镓二硒层与硫化锌层，分别当作P型层与η型 层，并在铜铟镓二硒层与硫化锌层的界面形成ρ-η接面，其中铜铟镓二硒层是沉积在当作 背面极的钼薄层上，而钼薄层的底部为玻璃基板。目前商业化的铜铟镓硒太阳能电池制程 主要是使用壳牌太阳能电池公司(Shell Solar, Inc.，SSI)所开发的一系列真空处理制程， 然而真空制程需要相当昂贵的真空设备且维修不易。现有技术中另有同步蒸镀法(Coevaporation)与硒化法Gelenization)，用以 形成铜铟镓二硒层。同步蒸镀法使用分别包含铜、铟、镓、硒的不同蒸镀源，以蒸镀方式， 同时加热蒸镀源，藉以在钼薄层上蒸镀出铜铟镓二硒层，其中铜靶的加热温度为1300°C 1400°C，铟靶的加热温度为1000°C 1100°C，镓靶的加热温度为1150°C 1250°C，硒靶的 加热温度为300°C 3500°C。同步蒸镀法的缺点为操作控制困难，尤其是铜蒸镀源的挥发 量不易控制。硒化法使用双步骤法(Two-st印！Processing)，先将铜铟镓溅镀在基板上以形 成先驱质O^ecursor)薄膜，接着加入氢化硒，使氢化硒与先驱质薄膜发生反应而形成铜 铟镓二硒层。但是硒化法的缺点为，控制组成的自由度不高，难以变化能隙的大小，且薄膜 的附着性较差。因此，同步蒸镀法与硒化法目前皆属实验室阶段，尚未达商业量产的阶段。因此，需要一种能在常压下形成高可靠度且高光转换效率的铜铟镓二硒层的方 法，以解决上述现有技术的缺点。
发明内容
本发明针对上述现有技术的缺点，提供一种太阳能电池吸收层的非真空涂布方 法，本发明所述的太阳能电池吸收层的非真空涂布方法，是在非真空的常压环境下， 利用超音波振动混料机对铜铟镓硒与混料液进行混合，以形成均勻混合的铜铟镓硒涂料， 并藉多个超音波喷头，将铜铟镓硒涂料均勻涂布在以输送装置带动的钼薄层上，形成厚度 均勻的铜铟镓硒涂料层，接着以红外线加热灯管对铜铟镓硒涂料层进行烘干处理，以去除 铜铟镓硒涂料层中残留的混料液，形成具吸收光能并转换成电能的铜铟镓硒吸收层，藉以 形成铜铟镓硒太阳能电池。
本发明所述的吸收层的涂布方法不需真空环境，因此能大幅降低制造设备的成 本，并可在一般常压环境下连续制造铜铟镓硒太阳能电池，提高产品的可靠度与稳定性。因 此，本发明可解决上述现有技术的缺点。
图1为本发明非真空涂布方法的涂布处理示意图。图2为本发明非真空涂布方法的烘干处理示意图。图3为本发明非真空涂布方法的烘干处理的温度曲线图。
具体实施例方式以下配合说明书附图对本发明的实施方式做更详细的说明，以使本领域技术人员 在研读本说明书后能据以实施。本发明所述太阳能电池吸收层的非真空涂布方法包括涂布处理以及烘干处理，用 以在玻璃基板的钼薄层上形成铜铟镓硒层。参阅图1，为本发明非真空涂布方法的涂布处理示意图。如图1所示，本发明的涂 布处理是在非真空的常压环境下，利用超音波振动混料机10对铜铟镓硒混合物以及混料 液进行搅拌混合，以形成均勻的铜铟镓硒涂料20。铜铟镓硒混合物包含粉末状或微粒状的 铜铟镓二硒(Cu (InGa) ，而混料液可为纯水、去离子水、酒精或丙酮。铜铟镓硒涂料20经输送管线30输送至多个超音波喷头40，所述超音波喷头40的 下方为具有钼薄层60的玻璃基板50，其中钼薄层60沉积在玻璃基板50上并朝向超音波喷 头40。玻璃基板50由下方的输送装置90带动而朝方向D前进，而所述超音波喷头40的排 列是相隔开并对齐玻璃基板50的钼薄层60，藉超音波振动喷洒效应对钼薄层60进行多次 涂布。每个超音波喷头40的喷涂量是由喷涂控制单元(图中未显示)控制，以便将铜铟镓 硒涂料20均勻喷洒涂布在钼薄层60上而形成厚度均一的铜铟镓硒层70。接着参阅图2，为本发明非真空涂布方法的烘干处理示意图。如图2所示，本发明 的烘干处理是在非真空的常压环境下，利用多个红外线加热灯管100产生红外线热辐射， 朝方向H对铜铟镓硒层70进行烘干处理，以去除铜铟镓硒层70中的残余混料液，形成具吸 收光能并转换成电能的铜铟镓硒吸收层，当作太阳能电池的主要光电转换层，其中所述红 外线加热灯管100的排列是相隔开并对齐铜铟镓硒层70，且铜铟镓硒层70的厚度为1. 5 5um。参阅图3，为本发明非真空涂布方法的烘干处理的温度曲线图。如图3所示，本发 明的烘干处理包括加热处理与冷却处理，分别为加热温度曲线Sl与冷却温度曲线S2，其中 加热温度曲线Sl的加热速率为2°C 10°C /分，而冷却温度曲线S2的冷却速率为2°C IO0C /分，且烘干处理的最高加热温度Tl为30°C 250°C。以上所述仅为用以解释本发明的较佳实施例，并非企图据以对本发明做任何形式 上的限制，因此，凡有在相同的创作精神下所作有关本发明的任何修饰或变更，皆仍应包括 在本发明意图保护的范畴。
权利要求
1.一种太阳能电池吸收层的非真空涂布方法，用以在非真空的常压环境下于一玻璃基 板的一钼薄层上形成一铜铟镓硒层，该玻璃基板与钼薄层由一输送装置带动而前进，其特 征在于，该方法包括利用一超音波振动混料机对一铜铟镓硒混合物以及一混料液进行搅拌混合，以形成均 勻的一铜铟镓硒涂料；将该铜铟镓硒涂料经一输送管线而输送至多个超音波喷头，所述超音波喷头位于该钼 薄层的上方；所述超音波喷头藉超音波振动喷洒效应而将该铜铟镓硒涂料喷洒涂布至该钼薄层上， 以形成一铜铟镓硒层；以及利用多个红外线加热灯管产生红外线热辐射，对该铜铟镓硒层进行烘干处理，以去除 该铜铟镓硒层中的残余混料液；其中该铜铟镓硒层当作一太阳能电池的吸收层。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该铜铟镓硒混合物包含粉末状或微粒状的铜铟镓二硒。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该混料液可为纯水、去离子水、酒精以及丙 酮的其中之一。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该超音波喷头的喷涂量由一喷涂控制单元 控制。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述超音波喷头的排列为相隔开并对齐该玻璃基板的钼薄层。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述红外线加热灯管的排列为相隔开并对 齐该铜铟镓硒层。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该铜铟镓硒层的厚度为1.5 5um。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该烘干处理包括一加热处理与一冷却处理， 该加热处理具一加热速率，该加热速率为2°C 10°C /分，该冷却处理具一冷却速率，该冷 却速率为2 10°C /分，且该烘干处理的最高加热温度为30°C 250°C。
全文摘要
本发明公开了一种太阳能电池吸收层的非真空涂布方法，用以在非真空的常压环境下，于玻璃基板的钼薄层上形成铜铟镓硒层，包括利用超音波振动混料机对铜铟镓硒与混料液进行混合以形成均匀混合的铜铟镓硒涂料，并藉多个超音波喷头，将铜铟镓硒涂料涂布在以输送装置带动的钼薄层上，接着以红外线加热灯管进行烘干处理，以去除铜铟镓硒涂料中的混料液，而形成供太阳能电池用的铜铟镓硒吸收层，藉以吸收光能并转换成电能。
文档编号H01L31/0216GK102074615SQ20091022395
公开日2011年5月25日 申请日期2009年11月20日 优先权日2009年11月20日
发明者庄泉龙 申请人:正峰新能源股份有限公司