专利名称：一种用cd/dvd印刷复制线生产的cigs薄膜电池和制备工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用⑶/DVD印刷复制线生产的CIGS薄膜电池和制备工艺，应用于⑶/DVD印刷复制线工艺改造，并生产低成本CIGS薄膜电池。
背景技术：
我国光盘印刷复制业的发展受数字产业影响，现存的2000多头生产线中，有一半以上处于闲置状态。光盘印刷复制线拥有国际先进的光电设备，包括精良的注塑机、旋涂仪、磁控溅镀机、丝网印刷机。这些设备大多都是进口的专用设备。光盘市场萎缩之后，许多设备就浪费了。如果能将这些生产线改造一下，生产CIGS薄膜太阳能电池，则会带来巨大的经济效益。
制备CIGS薄膜太阳能电池有多种工艺，包括真空技术和非真空技术。真空技术较为主流的工艺是多源共蒸发法和溅镀后硒化法。多源共蒸发是在指真空腔中，高纯度的Cu、In、Ga、Se由独立的蒸发源蒸发、反应沉积在衬底上。此种方法沉积的薄膜质量较好、组件效率高，但设备复杂、成本高，蒸发过程中各元素沉积速率不容易控制，大面积生产均匀性不好，且产能低。溅射后硒化法是指在衬底上预先沉积CuInGa金属预置层，然后在Se蒸气或H2Se气氛中使其发生化学反应,最终获得CIGS薄膜。溅射后硒化法工艺繁琐、控制相对复杂,且原材料利用率不高,另外H2Se气体有剧毒。非真空技术主要有电化学沉积、丝网印刷、喷涂解热等方法，但要得到符合元素化学计量比的CIGS薄膜比较困难，并且容易出现二元或者一元多相结构。
CIGS是国际公认的第三代能电池最有前景的产品，但是由于其生产设备投资巨大、生产成本非常高而没有得到大面积应用。CD/DVD印刷复制线中的注塑技术、旋涂技术、溅镀技术和印刷技术在光电领域应用相当成熟。用现有的生产线改造形成CIGS生产能力，极大地减小设备投资、优化生产工艺、降低生产成本。发明内容
本发明的目的是提供一种用⑶/DVD印刷复制线生产的CIGS薄膜电池和制备工艺，用高分子材料作基片，注塑机注射压片，形成带有凹凸陷光结构塑料基片，在基片上用溅镀机溅镀一层A1/M0反射层，在A1/M0层上用旋涂法或者溅镀法制备CIGS吸收层，然后用溅镀法或者水浴法在吸收层上ZnS/CdS缓冲层，再用溅镀法溅镀ZnO、ZnO:Al窗口层和MgF2减反层,最后用丝网印刷机印上Al/Ag/Ni金属电极。
为实现上述目的，本发明的技术方案是:
1.一种用⑶/DVD印刷复制线生产的CIGS薄膜电池的制备工艺，包括注塑、溅镀、旋涂、切割、印刷，其特征是，对专用的CD/DVD印刷复制线进行工艺改造；
2.根据权利I所述的⑶/DVD印刷复制线生产的CIGS薄膜电池的制备工艺，其特征是，用注塑机注射压模形成带凹凸陷光结构高分子塑料基片；
3.根据权利I所述的⑶/DVD印刷复制线生产的CIGS薄膜电池的制备工艺，其特征是，用溅镀机在基片上磁控溅射一层Al/Mo反射层；
4.根据权利I所述的⑶/DVD印刷复制线生产的CIGS薄膜电池的制备工艺，其特征是，在A1/M0层上用旋涂法或者溅镀法制备CIGS吸收层；
5.根据权利I所述的⑶/DVD印刷复制线生产的CIGS薄膜电池的制备工艺，其特征是，用在吸收层上用水浴法或者溅镀法沉积ZnS/CdS缓冲层；
6.根据权利I所述的⑶/DVD印刷复制线生产的CIGS薄膜电池的制备工艺，其特征是，用溅镀机在吸收层上磁控溅射ZnO、ZOA窗口层和MgF2减反层；
7.根据权利I所述的⑶/DVD印刷复制线生产的CIGS薄膜电池的制备工艺，其特征是，用丝网印刷机印上Al/Ag/Ni金属电极。
8.一种用⑶/DVD印刷复制线生产的CIGS薄膜电池，其特征是，以高分子塑料为基片，Al/Mo为反射层，CIGS为吸收层，ZnS/CdS为缓冲层，ZnO、ZnOiAl为窗口层，MgF2为减反层，Al/Ag/Ni为顶端电极，用激光或者机械切割环形沟槽，形成环形串接电路。
9.根据权利8所述用⑶/DVD印刷复制线生产的CIGS薄膜电池，其特征是，以高分子聚合物塑料为基片，带有凹凸光坑/光槽的陷光结构，形状为圆形或者环形。
10.根据权利8所述用⑶/DVD印刷复制线生产的CIGS薄膜电池，其特征是，用激光或者机械切割环形沟槽，形成环形串接电路。
本发明的有益效果:
1.用现有⑶/DVD生产线改造来生产CIGS太阳能电池，极大地减少该类电池的巨大设备投资；
2.用改造后的⑶/DVD生产线，生产CIGS太阳能电池，在很大程度上降低了该类电池的生产制作成本；
3.采用⑶/DVD生产线改造后的工艺，可以连续成膜，生产效率高，成膜质量好，产业化前景广阔。
4.用改造后的⑶/DVD生产线，生产CIGS太阳能电池，盘活了国内大量的光电生产设备。
:
图1为改造后的CIGS生产流水线。其中:1注塑机位(压片)；2溅镀机位(镀铝/钥)；3旋涂仪位(或者溅镀机)(CIGS层)；4溅镀机位或者水浴沉积位(沉积ZnS/CdS)；5溅镀机位(镀ZnO) ；6溅镀机位(镀Ζ0Α) ；7溅镀机位(镀MgF2) ；8印刷机位(金属电极)；9切割机位(镭射切图)；10烘干(UV) ；11切割机位(机械切割)；12切割机位(机械切割)；
图2为改造后的CIGS生产工艺流程图。其中:1注射压模(压片)；2溅镀铝/钥；3旋涂或者溅镀CIGS层；4溅镀或者水浴ZnS/CdS ；5溅镀ZnO ；6溅镀ZOA ；7溅镀MgF2 ；8印刷金属电极；
图3为塑料基片CIGS常规尺寸和剖面图。其中:13盘面镀膜最小内径22mm，14盘面镀膜最大外径76mm (Φ 80mm), 15盘面镀膜最大外径116mm (Φ 120mm), 16Polymer高分子聚合物基片，17Μο/Α1反射膜，18CIGS吸收层，19ZnS/CdS缓冲层，20Zn0窗口层，21Z0A窗口层，221%&减反膜，23A1/Ag/Ni电极；
图4为塑料基片CIGS剖面和串接方式。其中:P1激光切割Mo反射层，P2机械切割吸收层，P3 机械切割 CIGS、ZnS, ZnO、Z0A、MgF2 ；
图5为塑料基片构造和凹凸坑点。其中:24岸台，25坑点；
图6为塑料基片坑点常规尺寸和激光切割环形沟槽。其中:26坑点宽度约0.5μπι，27坑点长度约0.8-3 μ m, 28坑点中心间距约1.6 μ m，29激光切割Mo层形成的环形沟槽；具体实施方式
:
注塑机位I制作高分子材料基片16:将高分子材料装入料站，用100°C温度进行烘干，抽料入注塑机，通过注射压模技术，制作出带有凹凸坑点25的塑料圆形/环形基片。基片规格图3中13、14、15 (可根据需求调整)。凹凸坑点25的尺寸规格包括坑点宽度26、坑点长度27、坑点中心间距28 (可根据需求调整)。凹凸坑点的作用有两个:(1)是进行光干扰，增强光的吸收率，提高电池的转换率；(2)是增强薄膜和基片的附着力。
溅镀机位2制备背电极Al/Mo薄膜17。靶材用纯度为99.99%的圆形金属铝靶，溅射速率:8000-10000A/min ;溅射真空度:0.13-1.3Pa ;溅射厚度为0.5-0.8 μ m。
激光切割机位9激光切割。在基片岸台24上切割Pl成若干个环形沟槽29。
旋涂仪位3制备CIGS吸收层18。(I)纳米前驱物混合粉末的制备:通过共沉淀的方法制备CuS和In2S3纳米混合粉末。将前驱物粉末在玛瑙研钵中研磨均匀后加入一定量的5%的乙基纤维素松油醇粘合剂，再研磨均匀后即为旋涂所用的前驱物墨水。(2)旋涂法制备预置薄膜:将配制好的前驱物墨水在台式旋涂仪上旋涂成膜。旋涂转速为3000r/min。(3)UV烘干处理。薄厚为1.5-2.0ym0也可以用CuInGaSe合金靶溅镀成膜。
溅镀机位4制备ZnS/CdS薄膜19:纯度为99.99 %硫化锌靶材，溅射气压在0.3-1.0Pa,薄膜厚度约0.05 μ m。也可以用水浴法制作ZnS/CdS缓冲层。
溅镀机位5制备ZnO薄膜20:纯度为99.99 %氧化锌靶材，薄膜厚度约0.05 μ m。
溅镀机位6制备ZOA薄膜21:用Ζη0/Α1203氧化物陶瓷靶靶材，利用磁控溅射在薄膜中Al3+对Zn2+的部分替换进行掺杂，形成ZOA薄膜。薄膜厚度约0.05-1.5 μ m。
溅镀机位7制备MgF2薄膜22:靶材用MgF2靶，溅射形成减反射薄膜，提高光吸收度。薄膜厚度约0.1 μ In。
印刷机位8制备Al/Ag电极23:用丝网印刷机上印刷Al/Ag电衆,形成金属电极。
以上综述了一种用⑶/DVD印刷复制线生产的CIGS薄膜电池和其制备工艺，依据本发明实施例的思想，在具体实施方式
及其应用范围上各技术人员或者工厂会有改变之处，但是，本说明书内容不应理解为对本发明的限制，凡依本发明设计思想所做的任何改变都在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种用⑶/DVD印刷复制线生产的CIGS薄膜电池的制备工艺，包括注塑、溅镀、旋涂、切割、印刷，其特征是，对专用的CD/DVD印刷复制线进行工艺改造；
2.根据权利I所述的⑶/DVD印刷复制线生产的CIGS薄膜电池的制备工艺，其特征是，用注塑机注射压模形成带凹凸陷光结构高分子塑料基片；
3.根据权利I所述的⑶/DVD印刷复制线生产的CIGS薄膜电池的制备工艺，其特征是，用溅镀机在基片上磁控溅射一层Al/Mo反射层；
4.根据权利I所述的⑶/DVD印刷复制线生产的CIGS薄膜电池的制备工艺，其特征是，在A1/M0层上用旋涂法或者溅镀法制备CIGS吸收层；
5.根据权利I所述的⑶/DVD印刷复制线生产的CIGS薄膜电池的制备工艺，其特征是，用在吸收层上用水浴法或者溅镀法沉积ZnS/CdS缓冲层；
6.根据权利I所述的⑶/DVD印刷复制线生产的CIGS薄膜电池的制备工艺，其特征是，用溅镀机在吸收层上磁控溅射ZnO、ZOA窗口层和MgF2减反层；
7.根据权利I所述的⑶/DVD印刷复制线生产的CIGS薄膜电池的制备工艺，其特征是，用丝网印刷机印上Al/Ag/Ni金属电极。
8.—种用CD/DVD印刷复制线生产的CIGS薄膜电池，其特征是，以高分子塑料为基片，Al/Mo为反射层，CIGS为吸收层，ZnS/CdS为缓冲层，ZnO、ZnO:Al为窗口层，MgF2为减反层，Al/Ag/Ni为顶端电极，用激光或者机械切割环形沟槽，形成环形串接电路。
9.根据权利8所述用CD/DVD印刷复制线生产的CIGS薄膜电池，其特征是，以高分子聚合物塑料为基片，带有凹凸光坑/光槽的陷光结构，形状为圆形或者环形。
10.根据权利8所述用CD/DVD印刷复制线生产的CIGS薄膜电池，其特征是，用激光或者机械切割环形沟槽，形成环形串接电路。
全文摘要
本发明公开了一种用CD/DVD印刷复制线生产的CIGS薄膜电池和制备工艺，通过对专用CD/DVD印刷复制生产线的工艺改造，生产一种以高分子材料为基片，高效、低成本的CIGS太阳能电池器件，这一发明盘活了国内大量的CD/DVD生产设备，极大地降低了该类CIGS电池投资成本和产品生产成本，促进CIGS薄膜电池产业化发展。
文档编号H01L31/18GK103137779SQ20111037881
公开日2013年6月5日 申请日期2011年11月23日 优先权日2011年11月23日
发明者袁国威 申请人:袁国威