铜铟镓硫硒薄膜太阳电池光吸收层的非真空制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号(10)申请公布号CNCN103602982103602982A(43)申请公布日2014.02.26(21)申请号201310595944.3(22)申请日2013.11.21(71)申请人中国科学院上海硅酸盐研究所地址200050上海市长宁区定西路1295号(72)发明人黄富强谢宜桉王耀明(74)专利代理机构上海瀚桥专利代理事务所(普通合伙)31261代理人曹芳玲郑优丽(51)Int.Cl.C23C26/00(2006.01)H01L31/18(2006.01)H01L31/032(2006.01)权权利要求书1页利要求书1页说明书7页说明书7页附图1页附图1页(54)发明名称铜铟镓硫硒薄膜太阳电池光吸收层的非真空制备方法(57)摘要本发明涉及铜铟镓硫硒薄膜太阳电池光吸收层的非真空制备方法，包括：按照CuxInyGa1-ySzSe2-z中Cu、In、Ga的化学计量比，将含铜化合物、含铟化合物和含镓化合物溶于含有络合剂和含硫小分子试剂的有机醇溶液中，并加入一定的粘度调节剂和溶液调节剂，形成澄清透明且稳定的有机前驱体溶液，0.6≤x≤1，0≤y≤1，0≤z≤2，含铜化合物为氧化铜、氧化亚铜、氢氧化铜和乙酰丙酮铜中的至少一种，含铟化合物为氧化铟、氢氧化铟和乙酰丙酮铟中的至少一种，含镓化合物为氧化镓、氢氧化镓和乙酰丙酮镓中的至少一种；将有机前驱体溶液在基板的导电层上沉积前驱薄膜；以及将前驱薄膜在硫族元素气氛下经退火形成光吸收层。CN103602982ACN1036298ACN103602982A权利要求书1/1页1.一种铜铟镓硫硒薄膜太阳电池光吸收层的非真空制备方法，其特征在于，包括：（1）按照CuxInyGa1-ySzSe2-z中Cu、In、Ga的化学计量比，将含铜化合物、含铟化合物、和含镓化合物溶于含有络合剂和含硫小分子试剂的有机醇溶液中，并加入一定的粘度调节剂和溶液调节剂，形成澄清透明且稳定的有机前驱体溶液，其中0.6≤x≤1，0≤y≤1，0≤z≤2，所述含铜化合物为氧化铜、氧化亚铜、氢氧化铜和乙酰丙酮铜中的至少一种，所述含铟化合物为氧化铟、氢氧化铟和乙酰丙酮铟中的至少一种，所述含镓化合物为氧化镓、氢氧化镓和乙酰丙酮镓中的至少一种；（2）将所述有机前驱体溶液通过非真空溶液制膜工艺，在基板的导电层上沉积前驱薄膜并加热烘干；以及（3）将所述前驱薄膜在硫族元素气氛下经退火形成铜铟镓硫硒薄膜太阳电池光吸收层。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，0.6≤y≤1，0<z≤1.5。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，在所述有机前驱体溶液中，Cu的浓度为0.05～0.3mol/L。4.根据权利要求1至3中任一项所述的制备方法，其特征在于，在所述有机前驱体溶液中，Cu、S、络合剂的摩尔比为1：（5～80）：（2～20）。5.根据权利要求1至4中任一项所述的制备方法，其特征在于，在所述有机前驱体溶液中，所述粘度调节剂的浓度为0～0.05g/mL。6.根据权利要求1至5中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述络合剂为乙二胺、丁胺、己胺、乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、氨水、氨气、异丙醇胺、和三乙胺中的至少一种。7.根据权利要求1至6中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述含硫小分子试剂为硫脲、硫代乙酰胺、硫代乙酸、巯基乙酸、巯基丙酸、和二硫化碳中的至少一种。8.根据权利要求1至7中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述有机醇为甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、和正丁醇中的至少一种。9.根据权利要求1至8中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述粘度调节剂为乙二醇、丙二醇、丙三醇、聚乙烯吡咯烷酮、乙基纤维素、松节油透醇、曲拉通X-100、聚乙二醇-200、聚乙二醇-300、聚乙二醇-400、和聚乙二醇-600中的至少一种。10.根据权利要求1至9中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述溶液调节剂为：（a）硫族元素，包括硫、硒、和/或碲；（b）碱金属化合物，包括碱金属氢氧化物和/或碱金属卤化物；和/或（c）碱土金属化合物，包括碱土金属氧化物、碱土金属氢氧化物和/或碱土金属卤化物。11.根据权利要求1至10中任一项所述的制备方法，其特征在于，在所述步骤（2）中，所述非真空溶液制膜工艺为旋涂法、提拉法、丝网印刷法、喷雾热解法或手术刀法；所述基板为玻璃板、陶瓷板、不锈钢板或塑料板；所述加热烘干的温度为150～400℃。12.根据权利要求1至11中任一项所述的制备方法，其特征在于，在所述步骤（3）中，所述退火的温度为300～650℃，退火时间为20～90分钟；所述硫族元素气氛包括硫单质、硫化氢、硒单质、和硒化氢中的至少一种。2CN103602982A说明书1/7页铜铟镓硫硒