一种铜铟镓硒薄膜太阳能电池吸收层表面处理装置
阅读：651发布：2020-05-08
专利汇可以提供一种铜铟镓硒薄膜太阳能电池吸收层表面处理装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开一种 铜 铟镓硒 薄膜 太阳能 电池 吸收层 表面处理 装置，包括依次连通的第一清洗腔室、第一 风 刀干燥腔室、化学反应腔室、第二风刀干燥腔室、第二清洗腔室与加热干燥腔室，每个腔室内均设有用于运输衬底的输送辊道；第一清洗腔室内的输送辊道上方设有等离子 水 喷淋设备、输送辊道之间间隔设有滚刷清扫设备；第二风刀干燥腔室内的上部设有风刀吹干机；化学反应腔室内储存有化学溶解剂，用于对 太阳能电池 吸收层的硒化物与硫化物进行溶解；加热干燥腔室内设有烘干风机；该处理装置能够简单方便地对吸收层表面的颗粒与毛刺进行处理，优化吸收层表面形貌。，下面是一种铜铟镓硒薄膜太阳能电池吸收层表面处理装置专利的具体信息内容。
一种铜铟镓硒薄膜太阳能电池吸收层表面处理装置
技术领域
背景技术
[0002] 光伏发电已是当今社会中一种高效地清洁能源利用方式。截止到2018年底，全球累计光伏组件发电装机超过510GW，其中铜铟镓硒薄膜太阳电池占到了2.05GW，未来五年(2018-2022)年均复合增长率约为16.53%。在各种已经商业化的太阳能电池中，铜铟镓硒薄膜太阳能电池因其理论效率高、材料消耗少、生产能耗低等特点逐步扩大了其应用领域，尤其是在浮法玻璃上制备的薄膜电池，具有抗震性好、效率高和弱光性好等优势，能完美的契合了BIPV、屋顶发电、移动能源以及其他特殊领域等领域对太阳能电池的要求，在国家日益重视光伏发电应用的今天，必将得到广泛的应用。
[0003] 目前，业界针对玻璃衬底的铜铟镓硒薄膜太阳能吸收层的工业生产方法，主要为三步共蒸发法、电镀后硒化、共溅射硒化法、溅射后硒化法等。这些方法生长的铜铟镓硒薄膜太阳电池吸收层表面，往往会产生较多的细小颗粒，颗粒间接触会引入了较多的界面，并成为光生载流子的复合中心，降低电池的电流密度，影响铜铟镓硒薄膜太阳电池转换效率。
[0004] 现阶段，还没找到有效的方式完全去除铜铟镓硒吸收层表面上的细小颗粒，而不引入其他杂质或划痕的方法。为了改善铜铟镓硒吸收层表面效果，目前工业界主要采用的工艺流程为：首先、直接用DI水在制备好的铜铟镓硒薄膜吸收层基板膜面上进行低压喷淋，然后进行风干处理（不可带滚刷，避免刮伤膜面）；然后利用化学水浴法或蒸发法制备缓冲层，溅射法制备高阻层i-ZnO，形成太阳能电池PN结。这种直接用DI水直接喷淋的清洗方法只能去除铜铟镓硒表面膜层小颗粒和部分大颗粒，由于部分颗粒过大或过高形成毛刺的存在，制备的缓冲层必须达到一定厚度才能完全覆盖完铜铟镓硒吸收层所有表面颗粒，从而才能达到降低表面界面光生载流子复合几率，稳定电池效率的目的。
[0005] 目前，大多数企业采用CdS、ZnS、InxSy等化合物作为缓冲层材料，而这些材料的禁带宽度一般2 2.7ev，对蓝光有较强吸收系数。如制备的缓冲层较厚，将会减少蓝光进入~CIGS吸收层，影响光生载流子数量，降低电池的电流密度，影响铜铟镓硒薄膜太阳电池转换效率。
[0006] 为了更好的改善铜铟镓硒吸收层的表面性能，很多实验室采用氟化钾或氟化钠或氰化物形成是水溶液直接腐蚀铜铟镓硒吸收层表面，这种方法可钝化界面及晶界，促进贫Cu层形成, 降低复合，提高电池开压。但是这些物质本身活性强，都带有剧毒，不利于大规模的工业生产。
发明内容
[0007] 本发明的目的在于提供一种铜铟镓硒薄膜太阳能电池吸收层表面处理装置，该处理装置能够简单方便地对吸收层表面的颗粒与毛刺进行处理，优化吸收层表面形貌，不引入新的杂质及划痕，有助于减小CdS厚度，对降低串阻、降低寄生吸收有明显作用，有利于提高短路电流。
[0008] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种铜铟镓硒薄膜太阳能电池吸收层表面处理装置，包括依次连通的第一清洗腔室、第一风刀干燥腔室、化学反应腔室、第二风刀干燥腔室、第二清洗腔室与加热干燥腔室，每个腔室内均设有用于运输衬底的输送辊道；第一清洗腔室内的输送辊道上方设有等离子水喷淋设备、输送辊道之间间隔设有滚刷清扫设备；第一风刀干燥腔室内的上部设有风刀吹干机；化学反应腔室内储存有化学溶解剂，化学溶解剂用于对太阳能电池吸收层的硒化物与硫化物进行溶解；第二风刀干燥腔室与第一风刀干燥腔室结构相同；第二清洗腔室与第一清洗腔室结构相同；加热干燥腔室内设有烘干风机。
[0009] 本发明的有益效果是，制备好铜铟镓硒吸收层的衬底由第一清洗腔室开始依次向前输送，在第一清洗腔室内等离子水喷淋设备向吸收层直接进行喷淋清洗、滚刷清扫设备从底部去除衬底不易去除的颗粒与污渍；通过第一风刀干燥腔室时，风刀对衬底于吸收层表面残存的水迹进行风干，同时防止水汽进入化学反应腔室；衬底进入化学反应腔室后，化学溶解剂对吸收层表面的硒化物与硫化物进行溶解，能有效地去除吸收层表面的大颗粒和毛刺；第二风刀干燥腔室能够将第二清洗腔室与化学反应腔室进行隔离，防止水蒸汽进入化学反应腔室；第二清洗腔室同样利用等离子水喷淋与滚刷清扫对衬底与吸收层进行清洁，清洗掉膜面的部分残留化学物质以及衬底背面残留颗粒等；最后在加热干燥腔室内利用烘干风机将衬底与吸收层表面干燥烘干，完成对吸收层表面的处理；本发明装置处理后的吸收层能够减小表面颗粒数量，降低载流子复合中心，提高了电池的电流密度，提高电池转换效率；同时，削平吸收层表面颗粒和毛刺高度，改善铜铟镓硒薄膜太阳电池吸收层表面性能，减小了缓冲层沉积厚度，增加吸收层光谱响应，增加了光生载流子数量，提高太阳电池转换效率；且装置结构简单，使用方便，利于工业推广应用。附图说明
具体实施方式
[0011] 如图1所示，本发明提供一种铜铟镓硒薄膜太阳能电池吸收层表面处理装置，包括依次连通的第一清洗腔室1、第一风刀干燥腔室2、化学反应腔室3、第二风刀干燥腔室4、第二清洗腔室5与加热干燥腔室6，每个腔室内均设有用于运输衬底7的输送辊道8；第一清洗腔室1内的输送辊道上方设有等离子水喷淋设备9、输送辊道之间间隔设有滚刷清扫设备10；第一风刀干燥腔室2内的上部设有风刀吹干机11，作为优选的，风刀吹干机包含两个，一个竖直朝下吹风、另一个水平朝向第一清洗腔室1吹风；化学反应腔室3内储存有化学溶解剂12，化学溶解剂12用于对太阳能电池吸收层的硒化物与硫化物进行溶解；作为优选的，本实施例化学溶解剂可以采用摩尔比1:3～1:5的乙二胺和乙二硫醇化学溶液、或是10%～60%浓度的KCl溶液、或是20%～80%浓度的KCH3COO溶液，也可以采用其它溶解剂，本发明不对溶解剂做出限制，只要能够溶解硒化物与硫化物即可；第二风刀干燥腔室4与第一风刀干燥腔室2结构相同；第二清洗腔室5与第一清洗腔室1结构相同；加热干燥腔室6内设有烘干风机
13。
13。
[0012] 使用时，制备好铜铟镓硒吸收层14的衬底7由第一清洗腔室1开始依次向前输送，在第一清洗腔室1内等离子水喷淋设备9向吸收层14直接进行喷淋清洗、滚刷清扫设备10从底部去除衬底不易去除的颗粒与污渍；通过第一风刀干燥腔室2时，风刀对衬底于吸收层表面残存的水迹进行风干，同时防止水汽进入化学反应腔室；衬底进入化学反应腔室3后，化学溶解剂对吸收层表面的硒化物与硫化物进行溶解，能有效地去除吸收层表面的大颗粒和毛刺；第二风刀干燥腔室4能够将第二清洗腔室5与化学反应腔室3进行隔离，防止水蒸汽进入化学反应腔室3；第二清洗腔室5同样利用等离子水喷淋与滚刷清扫对衬底与吸收层进行清洁，清洗掉膜面的部分残留化学物质以及衬底背面残留颗粒等；最后在加热干燥腔室6内利用烘干风机13将衬底与吸收层表面干燥烘干，完成对吸收层表面的处理。对比图2与图3，本发明装置处理后的吸收层能够减小表面颗粒数量，降低载流子复合中心，提高了电池的电流密度，提高电池转换效率；同时，削平吸收层表面颗粒和毛刺高度，改善铜铟镓硒薄膜太阳电池吸收层表面性能，减小了缓冲层沉积厚度，增加吸收层光谱响应，增加了光生载流子数量，提高太阳电池转换效率；且装置结构简单，使用方便，利于工业推广应用。
[0013] 以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同替换、等效变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。
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