專利名稱：一種用cd/dvd印刷復(fù)制線生產(chǎn)的cigs薄膜電池和制備工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用⑶/DVD印刷復(fù)制線生產(chǎn)的CIGS薄膜電池和制備工藝，應(yīng)用于⑶/DVD印刷復(fù)制線工藝改造，并生產(chǎn)低成本CIGS薄膜電池。
背景技術(shù)：
我國光盤印刷復(fù)制業(yè)的發(fā)展受數(shù)字產(chǎn)業(yè)影響，現(xiàn)存的2000多頭生產(chǎn)線中，有一半以上處于閑置狀態(tài)。光盤印刷復(fù)制線擁有國際先進的光電設(shè)備，包括精良的注塑機、旋涂儀、磁控濺鍍機、絲網(wǎng)印刷機。這些設(shè)備大多都是進口的專用設(shè)備。光盤市場萎縮之后，許多設(shè)備就浪費了。如果能將這些生產(chǎn)線改造一下，生產(chǎn)CIGS薄膜太陽能電池，則會帶來巨大的經(jīng)濟效益。
制備CIGS薄膜太陽能電池有多種工藝，包括真空技術(shù)和非真空技術(shù)。真空技術(shù)較為主流的工藝是多源共蒸發(fā)法和濺鍍后硒化法。多源共蒸發(fā)是在指真空腔中，高純度的Cu、In、Ga、Se由獨立的蒸發(fā)源蒸發(fā)、反應(yīng)沉積在襯底上。此種方法沉積的薄膜質(zhì)量較好、組件效率高，但設(shè)備復(fù)雜、成本高，蒸發(fā)過程中各元素沉積速率不容易控制，大面積生產(chǎn)均勻性不好，且產(chǎn)能低。濺射后硒化法是指在襯底上預(yù)先沉積CuInGa金屬預(yù)置層，然后在Se蒸氣或H2Se氣氛中使其發(fā)生化學(xué)反應(yīng),最終獲得CIGS薄膜。濺射后硒化法工藝繁瑣、控制相對復(fù)雜,且原材料利用率不高,另外H2Se氣體有劇毒。非真空技術(shù)主要有電化學(xué)沉積、絲網(wǎng)印刷、噴涂解熱等方法，但要得到符合元素化學(xué)計量比的CIGS薄膜比較困難，并且容易出現(xiàn)二元或者一元多相結(jié)構(gòu)。
CIGS是國際公認的第三代能電池最有前景的產(chǎn)品，但是由于其生產(chǎn)設(shè)備投資巨大、生產(chǎn)成本非常高而沒有得到大面積應(yīng)用。CD/DVD印刷復(fù)制線中的注塑技術(shù)、旋涂技術(shù)、濺鍍技術(shù)和印刷技術(shù)在光電領(lǐng)域應(yīng)用相當成熟。用現(xiàn)有的生產(chǎn)線改造形成CIGS生產(chǎn)能力，極大地減小設(shè)備投資、優(yōu)化生產(chǎn)工藝、降低生產(chǎn)成本。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種用⑶/DVD印刷復(fù)制線生產(chǎn)的CIGS薄膜電池和制備工藝，用高分子材料作基片，注塑機注射壓片，形成帶有凹凸陷光結(jié)構(gòu)塑料基片，在基片上用濺鍍機濺鍍一層A1/M0反射層，在A1/M0層上用旋涂法或者濺鍍法制備CIGS吸收層，然后用濺鍍法或者水浴法在吸收層上ZnS/CdS緩沖層，再用濺鍍法濺鍍ZnO、ZnO:Al窗口層和MgF2減反層,最后用絲網(wǎng)印刷機印上Al/Ag/Ni金屬電極。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是:
1.一種用⑶/DVD印刷復(fù)制線生產(chǎn)的CIGS薄膜電池的制備工藝，包括注塑、濺鍍、旋涂、切割、印刷，其特征是，對專用的CD/DVD印刷復(fù)制線進行工藝改造；
2.根據(jù)權(quán)利I所述的⑶/DVD印刷復(fù)制線生產(chǎn)的CIGS薄膜電池的制備工藝，其特征是，用注塑機注射壓模形成帶凹凸陷光結(jié)構(gòu)高分子塑料基片；
3.根據(jù)權(quán)利I所述的⑶/DVD印刷復(fù)制線生產(chǎn)的CIGS薄膜電池的制備工藝，其特征是，用濺鍍機在基片上磁控濺射一層Al/Mo反射層；
4.根據(jù)權(quán)利I所述的⑶/DVD印刷復(fù)制線生產(chǎn)的CIGS薄膜電池的制備工藝，其特征是，在A1/M0層上用旋涂法或者濺鍍法制備CIGS吸收層；
5.根據(jù)權(quán)利I所述的⑶/DVD印刷復(fù)制線生產(chǎn)的CIGS薄膜電池的制備工藝，其特征是，用在吸收層上用水浴法或者濺鍍法沉積ZnS/CdS緩沖層；
6.根據(jù)權(quán)利I所述的⑶/DVD印刷復(fù)制線生產(chǎn)的CIGS薄膜電池的制備工藝，其特征是，用濺鍍機在吸收層上磁控濺射ZnO、ZOA窗口層和MgF2減反層；
7.根據(jù)權(quán)利I所述的⑶/DVD印刷復(fù)制線生產(chǎn)的CIGS薄膜電池的制備工藝，其特征是，用絲網(wǎng)印刷機印上Al/Ag/Ni金屬電極。
8.一種用⑶/DVD印刷復(fù)制線生產(chǎn)的CIGS薄膜電池，其特征是，以高分子塑料為基片，Al/Mo為反射層，CIGS為吸收層，ZnS/CdS為緩沖層，ZnO、ZnOiAl為窗口層，MgF2為減反層，Al/Ag/Ni為頂端電極，用激光或者機械切割環(huán)形溝槽，形成環(huán)形串接電路。
9.根據(jù)權(quán)利8所述用⑶/DVD印刷復(fù)制線生產(chǎn)的CIGS薄膜電池，其特征是，以高分子聚合物塑料為基片，帶有凹凸光坑/光槽的陷光結(jié)構(gòu)，形狀為圓形或者環(huán)形。
10.根據(jù)權(quán)利8所述用⑶/DVD印刷復(fù)制線生產(chǎn)的CIGS薄膜電池，其特征是，用激光或者機械切割環(huán)形溝槽，形成環(huán)形串接電路。
本發(fā)明的有益效果:
1.用現(xiàn)有⑶/DVD生產(chǎn)線改造來生產(chǎn)CIGS太陽能電池，極大地減少該類電池的巨大設(shè)備投資；
2.用改造后的⑶/DVD生產(chǎn)線，生產(chǎn)CIGS太陽能電池，在很大程度上降低了該類電池的生產(chǎn)制作成本；
3.采用⑶/DVD生產(chǎn)線改造后的工藝，可以連續(xù)成膜，生產(chǎn)效率高，成膜質(zhì)量好，產(chǎn)業(yè)化前景廣闊。
4.用改造后的⑶/DVD生產(chǎn)線，生產(chǎn)CIGS太陽能電池，盤活了國內(nèi)大量的光電生產(chǎn)設(shè)備。


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圖1為改造后的CIGS生產(chǎn)流水線。其中:1注塑機位(壓片)；2濺鍍機位(鍍鋁/鑰)；3旋涂儀位(或者濺鍍機)(CIGS層)；4濺鍍機位或者水浴沉積位(沉積ZnS/CdS)；5濺鍍機位(鍍ZnO) ；6濺鍍機位(鍍Ζ0Α) ；7濺鍍機位(鍍MgF2) ；8印刷機位(金屬電極)；9切割機位(鐳射切圖)；10烘干(UV) ；11切割機位(機械切割)；12切割機位(機械切割)；
圖2為改造后的CIGS生產(chǎn)工藝流程圖。其中:1注射壓模(壓片)；2濺鍍鋁/鑰；3旋涂或者濺鍍CIGS層；4濺鍍或者水浴ZnS/CdS ；5濺鍍ZnO ；6濺鍍ZOA ；7濺鍍MgF2 ；8印刷金屬電極；
圖3為塑料基片CIGS常規(guī)尺寸和剖面圖。其中:13盤面鍍膜最小內(nèi)徑22mm，14盤面鍍膜最大外徑76mm (Φ 80mm), 15盤面鍍膜最大外徑116mm (Φ 120mm), 16Polymer高分子聚合物基片，17Μο/Α1反射膜，18CIGS吸收層，19ZnS/CdS緩沖層，20Zn0窗口層，21Z0A窗口層，221%&減反膜，23A1/Ag/Ni電極；
圖4為塑料基片CIGS剖面和串接方式。其中:P1激光切割Mo反射層，P2機械切割吸收層，P3 機械切割 CIGS、ZnS, ZnO、Z0A、MgF2 ；
圖5為塑料基片構(gòu)造和凹凸坑點。其中:24岸臺，25坑點；
圖6為塑料基片坑點常規(guī)尺寸和激光切割環(huán)形溝槽。其中:26坑點寬度約0.5μπι，27坑點長度約0.8-3 μ m, 28坑點中心間距約1.6 μ m，29激光切割Mo層形成的環(huán)形溝槽；具體實施方式
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注塑機位I制作高分子材料基片16:將高分子材料裝入料站，用100°C溫度進行烘干，抽料入注塑機，通過注射壓模技術(shù)，制作出帶有凹凸坑點25的塑料圓形/環(huán)形基片?；?guī)格圖3中13、14、15 (可根據(jù)需求調(diào)整)。凹凸坑點25的尺寸規(guī)格包括坑點寬度26、坑點長度27、坑點中心間距28 (可根據(jù)需求調(diào)整)。凹凸坑點的作用有兩個:(1)是進行光干擾，增強光的吸收率，提高電池的轉(zhuǎn)換率；(2)是增強薄膜和基片的附著力。
濺鍍機位2制備背電極Al/Mo薄膜17。靶材用純度為99.99%的圓形金屬鋁靶，濺射速率:8000-10000A/min ;濺射真空度:0.13-1.3Pa ;濺射厚度為0.5-0.8 μ m。
激光切割機位9激光切割。在基片岸臺24上切割Pl成若干個環(huán)形溝槽29。
旋涂儀位3制備CIGS吸收層18。(I)納米前驅(qū)物混合粉末的制備:通過共沉淀的方法制備CuS和In2S3納米混合粉末。將前驅(qū)物粉末在瑪瑙研缽中研磨均勻后加入一定量的5%的乙基纖維素松油醇粘合劑，再研磨均勻后即為旋涂所用的前驅(qū)物墨水。(2)旋涂法制備預(yù)置薄膜:將配制好的前驅(qū)物墨水在臺式旋涂儀上旋涂成膜。旋涂轉(zhuǎn)速為3000r/min。(3)UV烘干處理。薄厚為1.5-2.0ym0也可以用CuInGaSe合金靶濺鍍成膜。
濺鍍機位4制備ZnS/CdS薄膜19:純度為99.99 %硫化鋅靶材，濺射氣壓在0.3-1.0Pa,薄膜厚度約0.05 μ m。也可以用水浴法制作ZnS/CdS緩沖層。
濺鍍機位5制備ZnO薄膜20:純度為99.99 %氧化鋅靶材，薄膜厚度約0.05 μ m。
濺鍍機位6制備ZOA薄膜21:用Ζη0/Α1203氧化物陶瓷靶靶材，利用磁控濺射在薄膜中Al3+對Zn2+的部分替換進行摻雜，形成ZOA薄膜。薄膜厚度約0.05-1.5 μ m。
濺鍍機位7制備MgF2薄膜22:靶材用MgF2靶，濺射形成減反射薄膜，提高光吸收度。薄膜厚度約0.1 μ In。
印刷機位8制備Al/Ag電極23:用絲網(wǎng)印刷機上印刷Al/Ag電衆(zhòng),形成金屬電極。
以上綜述了一種用⑶/DVD印刷復(fù)制線生產(chǎn)的CIGS薄膜電池和其制備工藝，依據(jù)本發(fā)明實施例的思想，在具體實施方式
及其應(yīng)用范圍上各技術(shù)人員或者工廠會有改變之處，但是，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對本發(fā)明的限制，凡依本發(fā)明設(shè)計思想所做的任何改變都在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用⑶/DVD印刷復(fù)制線生產(chǎn)的CIGS薄膜電池的制備工藝，包括注塑、濺鍍、旋涂、切割、印刷，其特征是，對專用的CD/DVD印刷復(fù)制線進行工藝改造；
2.根據(jù)權(quán)利I所述的⑶/DVD印刷復(fù)制線生產(chǎn)的CIGS薄膜電池的制備工藝，其特征是，用注塑機注射壓模形成帶凹凸陷光結(jié)構(gòu)高分子塑料基片；
3.根據(jù)權(quán)利I所述的⑶/DVD印刷復(fù)制線生產(chǎn)的CIGS薄膜電池的制備工藝，其特征是，用濺鍍機在基片上磁控濺射一層Al/Mo反射層；
4.根據(jù)權(quán)利I所述的⑶/DVD印刷復(fù)制線生產(chǎn)的CIGS薄膜電池的制備工藝，其特征是，在A1/M0層上用旋涂法或者濺鍍法制備CIGS吸收層；
5.根據(jù)權(quán)利I所述的⑶/DVD印刷復(fù)制線生產(chǎn)的CIGS薄膜電池的制備工藝，其特征是，用在吸收層上用水浴法或者濺鍍法沉積ZnS/CdS緩沖層；
6.根據(jù)權(quán)利I所述的⑶/DVD印刷復(fù)制線生產(chǎn)的CIGS薄膜電池的制備工藝，其特征是，用濺鍍機在吸收層上磁控濺射ZnO、ZOA窗口層和MgF2減反層；
7.根據(jù)權(quán)利I所述的⑶/DVD印刷復(fù)制線生產(chǎn)的CIGS薄膜電池的制備工藝，其特征是，用絲網(wǎng)印刷機印上Al/Ag/Ni金屬電極。
8.—種用CD/DVD印刷復(fù)制線生產(chǎn)的CIGS薄膜電池，其特征是，以高分子塑料為基片，Al/Mo為反射層，CIGS為吸收層，ZnS/CdS為緩沖層，ZnO、ZnO:Al為窗口層，MgF2為減反層，Al/Ag/Ni為頂端電極，用激光或者機械切割環(huán)形溝槽，形成環(huán)形串接電路。
9.根據(jù)權(quán)利8所述用CD/DVD印刷復(fù)制線生產(chǎn)的CIGS薄膜電池，其特征是，以高分子聚合物塑料為基片，帶有凹凸光坑/光槽的陷光結(jié)構(gòu)，形狀為圓形或者環(huán)形。
10.根據(jù)權(quán)利8所述用CD/DVD印刷復(fù)制線生產(chǎn)的CIGS薄膜電池，其特征是，用激光或者機械切割環(huán)形溝槽，形成環(huán)形串接電路。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用CD/DVD印刷復(fù)制線生產(chǎn)的CIGS薄膜電池和制備工藝，通過對專用CD/DVD印刷復(fù)制生產(chǎn)線的工藝改造，生產(chǎn)一種以高分子材料為基片，高效、低成本的CIGS太陽能電池器件，這一發(fā)明盤活了國內(nèi)大量的CD/DVD生產(chǎn)設(shè)備，極大地降低了該類CIGS電池投資成本和產(chǎn)品生產(chǎn)成本，促進CIGS薄膜電池產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。
文檔編號H01L31/18GK103137779SQ20111037881
公開日2013年6月5日 申請日期2011年11月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月23日
發(fā)明者袁國威 申請人:袁國威