一种微晶玻璃覆盖柔性薄膜太阳能电池样片的热处理方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及到利用光照射，热传递方式对半导体薄膜材料进行热处理的技术领域，特别是涉及利用红外光对柔性基板表面喷涂，匀涂而成的铜铟镓砸(CIGS)功能层材料进行热处理的实际应用。
【背景技术】
[0002]伴随能源危机，温室效应，环境污染问题对人类生存的影响日益加重，绿色能源的开发和应用研究刻不容缓。全世界范围内太阳能电池开发，研究和应用相关事业备受瞩目。其中以硅为基础原料的太阳能电池的研发工作开展较早，技术相对较为成熟，已经发展到应用阶段，但是因为硅太阳能电池板生产能耗大，污染性强，生产工序复杂，成本相对较高等实际问题的限制，使其应用推广受到制约。
[0003]另一方面，薄膜太阳能电池技术不断完善和发展，在克服了上述问题的同时，具备高效率，低成本，重量轻，易于产品化的特点。我们以铜，铟，镓，砸(Cu，In，Ga，Se)四种元素为原料配制溶液，在利用印刷式的喷涂方法制备太阳能电池。结合不锈钢膜衬底生产工艺成熟，低成本，钢膜形态的可塑性好等特点，展开了不锈钢衬底的薄膜太阳能电池的研究开发工作。
[0004]从喷涂到CIGS薄膜电池功能的实现，需要对喷涂后样片进行热处理。而热处理工艺，决定了 CIGS功能层的结晶性，同时也决定了太阳能电池器件，组件的光转换效率。实验室当中的热处理，通常是将样片放在加热板上面进行加热，而在工业产线设备范畴，卷对卷形式的热处理方式，通常是利用光辐射和热板加热方式的组合来共同完成。
[0005]虽然不锈钢薄膜具有上述优点，被认为是较理想的薄膜太阳能衬底材料，但是在生产工艺中，需要对功能层进行高温热处理，热板方式的热处理会导致不锈钢衬底产生形变，因此导致不锈钢衬底各处受热不均。在这里，热处理的热均匀性是保证晶体均一生成的重要前提。因此我们利用微晶玻璃覆盖太阳能电池样片，在不阻碍对样片进行光辐射加热的同时，既防止样片变形，又保证了样片在热板上面均匀受热，提高了结晶的均匀性，为制备高效率的柔性CIGS薄膜太阳能电池提供了一种方便，有效的方法。
【发明内容】
[0006]本实用性发明主要目的是解决柔性薄膜太阳能电池的功能材料，在高温加热过程中因为受热不均而产生形变，从而导致结晶生长不均匀的问题。本发明提供了一种简单，易控，并适合工业产线(热板+光照热处理)生产过程中控制衬底形变的方法。
[0007]本发明的特征步骤在于:
[0008]将CHOTT Nextrema?系列的微晶玻璃清洁过后，覆盖在预进行热处理的不锈钢膜(包含功能层)衬底上面。利用该玻璃的红外透过性和自身重力，无阻碍于红外加热过程同时，完成对衬底形变的矫正。
【附图说明】
[0009]图1是本发明中微晶玻璃覆盖样片示意图。
[0010]图2是利用本发明方法制备的器件。
[0011]图3器件效率测量结果。
【具体实施方式】
[0012]下面结合附图和实施例对本发明的具体实施，做进一步详细说明:
[0013]1利用喷涂方式，在30cm宽不锈钢钢膜表面喷涂CIGS薄膜。随后，钢膜以卷对卷的方式，通过加热区，进行300°C，5min的热板烘干处理。
[0014]2完成烘干的薄膜表面再次进行喷涂，烘干，重复进行。控制干膜厚度达到1200-1400nm。
[0015]3薄膜目标厚度达到后，将钢膜以卷对卷的方式，通过后处理加热区。同时开启加热板和红外光照加热，钢膜表面温度520°C，加热30min。
[0016]4钢膜在进入加热区前，将洁净的微晶玻璃覆盖在铜铟镓砸功能层表面。如图1所示。其中，1微晶玻璃；2铜铟镓砸层；3不锈钢衬底；4加热板；5红外光照。
[0017]5热处理结束后，将微晶玻璃取下。钢膜继续完成化学水浴沉积(CBD)，透明薄膜(TC0)溅射处理。
[0018]6在钢膜上取下2.5*2.5cm大小不锈钢样片，利用丝印方法，完成0.45cm2器件做成。如图2所示。
[0019]7在此基础之上制备的形变量较小的不锈钢衬底的铜铟镓砸薄膜电池。利用1-V测试系统测量器件的光转换效率。
[0020]8图3是经过微晶玻璃覆盖和不覆盖两种情况，器件效率的对比结果。从图中我们看到经过玻璃覆盖(形变量小)的样片效率分布较集中，且平均效率明显高于未覆盖状态的样片。
[0021]以上所述的具体实例，对本发明的目的，技术方案和促进效果进行了详细说明，所应理解的是仅为本发明的具体实例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的原则之内做作的任何改进，修改等，均包含在本发明的保护范围内。
【主权项】
1.一种利用SCHOTT Nextrema ?系列的微晶玻璃(glass-seramic)覆盖柔性薄膜太阳能样片实行热处理方法，其特征在于利用该微晶玻璃的无色，透明，对可见光，近红外光具有出色的透射率，表面光滑，热膨胀系数小，耐高温，化学性质稳定的特性，在完成对样片上表面红外加热的同时，还能够利用玻璃自身荷重(5_厚)，完成对柔性太阳能电池样片形变的矫正，从而促进样片整体结晶的均匀性，全面提高了样片的光转换效率。2.根据权利要求1所述，利用玻璃覆盖在样片表面，避免了因为加热空间内空气流动，而造成对样片表面温度分布不均的影响。但同时要注意因为覆盖微晶玻璃后，样片表面的温度与之前相比要有一定程度的变化，需要根据实际测量值为准。3.根据权利要求1所述的热处理方法，确保高红外透过性就要保证玻璃表面清洁性。同时又可避免微晶玻璃对样片表面功能层造成污染。4.根据权利要求1所述的热处理方法，同样适应于单纯的热板加热处理方式。实现均匀加热，保温，对样片实施变形矫正的作用。5.根据权利要求1所述的热处理方法，不但适用于卷对卷移动式加热板加热方式，同时也适用于固定加热板加热方式的热处理。6.根据权利要求1所述的热处理方法，适用于各种不同成分，规格(大小，厚度，形状)的玻璃覆盖式热处理。7.根据权利要求1所述的热处理方法，适用于100tC以下的微晶玻璃覆盖式热处理。8.根据权利要求1所述的热处理方法，适用于所处理的衬底(基板)包括:金属衬底，有机薄膜衬底，半导体衬底。衬底(基板)可以是柔性的，也可以是硬质的。因为硬质的衬底也存在高温形变问题，本方法同样可以起到一定的矫正变形作用。9.根据权利要求1所述的热处理方法，适用于各种材质有机，无机溶液，通过喷涂，匀涂，化学气相沉积(CVD)，物相沉积(PVD)，化学水浴沉积(CBD)，物理溅射方式形成的各种薄膜材料的加热处理。10.根据权利要求1所述的热处理方法，适用于将微晶玻璃加工成各种形状，样式的覆盖式热处理。比如说将将微晶玻璃做成框状，槽状等形式进行覆盖热处理。11.根据权利要求1所述的热处理方法，适用于利用可见光进行加热的热处理。适用于各个温度段的加热处理。
【专利摘要】本发明涉及到利用光照，热传递方式对半导体材料进行热处理的技术领域,尤其是涉及在红外光照加热环境下，对柔性衬底的铜铟镓硒(CIGS)功能层材料进行热处理的实际应用。在工业化产线，经常是利用红外加热和热板加热的组合方式，对不锈钢膜衬底的薄膜电池材料实施热处理。在加热过程中：将微晶玻璃覆盖在柔性太阳能电池样片上面，不但保证了红外光照加热，还避免了因外界空气流动而导致样片表面温度分布不均的情况。因为玻璃的自身荷重，使柔性样片与下方加热板全面接触，从而减少铜铟镓硒吸收层因受热不均而产生的形变和因形变而造成结晶不均的情况。微晶玻璃的覆盖，提升了结晶性，促进光吸收，增加了载流子的扩散距离，从而提高了器件的光转换效率。
【IPC分类】H01L31/0749, H01L31/032, H01L31/18
【公开号】CN105118893
【申请号】CN201510547402
【发明人】冯宗宝, 钱磊, 刘德昂, 章婷, 杨一行, 曹蔚然, 谢承智
【申请人】苏州瑞晟纳米科技有限公司
【公开日】2015年12月2日
【申请日】2015年8月31日