專利名稱：非真空制作銅銦鎵硒漿料的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種銅銦鎵硒漿料的調(diào)配方法，特別是涉及在非真空環(huán)境下不含界面 活性劑及接著劑且使用具有不同平均粒徑的粉末的非真空制作銅銦鎵硒漿料的方法。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，隨著國(guó)際油價(jià)高漲及環(huán)保意識(shí)的抬頭，綠色能源已成為新能源的主流，其 中太陽(yáng)能電池又因是取自太陽(yáng)的穩(wěn)定輻射能，來(lái)源不會(huì)枯竭，因此更為各國(guó)所重視，無(wú)不挹 注大量研發(fā)經(jīng)費(fèi)及政策性補(bǔ)貼，以扶植本地的太陽(yáng)能電池產(chǎn)業(yè)，使得全球太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)的發(fā) 展非?？焖?。第一代太陽(yáng)能模塊包括單晶硅和多晶硅的太陽(yáng)能模塊，雖然光電轉(zhuǎn)換效率高且量 產(chǎn)技術(shù)成熟，但因?yàn)椴牧铣杀靖撸夜杈A常因半導(dǎo)體工業(yè)的需求而貨源不足，影響后續(xù)的 量產(chǎn)規(guī)模。因此，包含非晶硅薄膜、銅銦鎵硒(CIGS)薄膜或銅銦鎵硒(硫)(CIGSS)薄膜和 碲化鎘薄膜的第二代的薄膜太陽(yáng)能模塊，在近幾年已逐漸發(fā)展并成熟，其中又以銅銦鎵硒 或銅銦鎵硒(硫)太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)換效率最高(單元電池可高達(dá)20%而模塊約14% )，因 此特別受到重視。請(qǐng)參閱圖1所示，是現(xiàn)有習(xí)用技術(shù)的銅銦鎵硒或銅銦鎵硒(硫)太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu) 的示意圖。如圖1所示，現(xiàn)有習(xí)用技術(shù)的銅銦鎵硒太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)包括基板10、第一導(dǎo)電 層20、銅銦鎵硒或銅銦鎵硒(硫)吸收層30、緩沖層40、絕緣層50以及第二導(dǎo)電層60，其 中基板10可為玻璃板、鋁板、不繡鋼板或塑膠板，第一導(dǎo)電層20—般包括金屬鉬，當(dāng)作背面 電極，銅銦鎵硒或銅銦鎵硒(硫)吸收層30包括適當(dāng)比例的銅、銦、鎵及硒，當(dāng)作ρ型薄膜， 為主要的光線吸收層，緩沖層40可包括硫化鎘(CdS)，當(dāng)作η型薄膜，絕緣層50包括氧化鋅 (ZnO)，用以提供保護(hù)，第二導(dǎo)電層60包含氧化鋅鋁(Ζη0:Α1)，用以連接正面電極。上述銅銦鎵硒或銅銦鎵硒(硫)太陽(yáng)能電池的制造方法主要依據(jù)銅銦鎵硒或銅銦 鎵硒(硫)吸收層的制造環(huán)境而分成真空工藝及非真空工藝。真空工藝包括濺鍍法或蒸鍍 法，缺點(diǎn)是投資成本較高且材料利用率較低，因此整體制作成本較高。非真空工藝包括印刷 法或電沉積法，缺點(diǎn)是技術(shù)仍不成熟，仍無(wú)較大面積的商品化產(chǎn)品。不過(guò)非真空工藝仍具有 制造設(shè)備簡(jiǎn)單且工藝條件容易達(dá)成的優(yōu)點(diǎn)，因而具有相當(dāng)?shù)纳虡I(yè)潛力。銅銦鎵硒或銅銦鎵硒(硫)吸收層的非真空工藝是先調(diào)配銅銦鎵硒或銅銦鎵硒 (硫)漿料或墨水(Ink)，用以涂布到鉬層上?，F(xiàn)有習(xí)用技術(shù)的銅銦鎵硒或銅銦鎵硒(硫)漿料調(diào)配是先以適當(dāng)比例混合含混合 IB、IIIA及VIA族元素的氧化物以形成原始含銅銦鎵硒或銅銦鎵硒(硫)混合的氧化物粉 末，再添加適當(dāng)比例的溶劑，并進(jìn)行攪拌以形成原始銅銦鎵硒或銅銦鎵硒(硫)漿料，最后 添加接著劑(binder)或界面活性劑以提高銅銦鎵硒或銅銦鎵硒(硫)吸收層和鉬背面電 極的接著性，并進(jìn)行攪拌混合以形成最后銅銦鎵硒或銅銦鎵硒(硫)漿料。上述現(xiàn)有習(xí)用技術(shù)的缺點(diǎn)是，界面活性劑和接著劑可能會(huì)殘留在最后的銅銦鎵硒 或銅銦鎵硒(硫)吸收層內(nèi)，造成銅銦鎵硒或銅銦鎵硒(硫)吸收層的含碳量和含氧量偏高，影響銅銦鎵硒或銅銦鎵硒(硫)吸收層的光吸收特性，甚至影響光電轉(zhuǎn)換效率。因此，需要一種不需要加接著劑、界面活性劑的銅銦鎵硒(硫)漿料的調(diào)配方法，以改善上述現(xiàn)有 習(xí)用技術(shù)的問(wèn)題。同時(shí)，選用單一平均粒徑IB、IIIA及VIA族元素的二個(gè)成份、三個(gè)成份或 四個(gè)成份的納米粉末會(huì)使顆粒和顆粒間的孔隙較大，降低膜的致密性，因此需要使用不同 平均粒徑的納米粉末改善上述問(wèn)題，以增加涂布后膜的致密性。由此可見(jiàn)，上述現(xiàn)有的非真空制作銅銦鎵硒漿料的方法在方法與使用上，顯然仍 存在有不便與缺陷，而亟待加以進(jìn)一步改進(jìn)。為了解決上述存在的問(wèn)題，相關(guān)廠商莫不費(fèi)盡 心思來(lái)謀求解決之道，但長(zhǎng)久以來(lái)一直未見(jiàn)適用的設(shè)計(jì)被發(fā)展完成，而一般方法又沒(méi)有適 切的方法能夠解決上述問(wèn)題，此顯然是相關(guān)業(yè)者急欲解決的問(wèn)題。因此如何能創(chuàng)設(shè)一種新 的非真空制作銅銦鎵硒漿料的方法，實(shí)屬當(dāng)前重要研發(fā)課題之一，亦成為當(dāng)前業(yè)界極需改 進(jìn)的目標(biāo)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，克服現(xiàn)有的非真空制作銅銦鎵硒漿料的方法存在的缺陷，而 提供一種新的非真空制作銅銦鎵硒漿料的方法，所要解決的技術(shù)問(wèn)題是使其在調(diào)配銅銦鎵 硒(硫)漿料時(shí)，除了使用原始正常比例的銅銦鎵硒(硫)化合物以外，另外添加過(guò)量VIA 族元素的納米粉末，不但可以補(bǔ)充VIA族元素的含量，而且也可以取代原來(lái)使用的界面活 性劑和接著劑，并藉由使用不同平均粒徑的納米粉末，使?jié){料涂布后膜的致密性提高，非常 適于實(shí)用。本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問(wèn)題是采用以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的。依據(jù)本發(fā)明提 出的一種非真空制作銅銦鎵硒漿料的方法，用以在非真空環(huán)境下不需要界面活性劑及接著 劑而制作一銅銦鎵硒漿料或一銅銦鎵硒(硫)漿料，該銅銦鎵硒漿料或該銅銦鎵硒(硫) 漿料是用以涂布在一鉬層上而形成一吸收層，該方法系包括以下步驟首先，依據(jù)一配方比 例，混合具不同平均粒徑且含IB、IIIA及VIA族元素的二個(gè)成份、三個(gè)成份或四個(gè)成份的粉 末，以形成一原始混合粉末，且該IB族元素包括銅，該IIIA族元素包括銦或鎵或銦鎵混合 材料，該VIA族元素包括硒或硫或硒硫混合材料；接著，以一第一VIA族元素比例，再添加額 外的VIA族元素粉末至該原始混合粉末中，并進(jìn)行混合以形成一最后混合粉末；以及最后， 添加溶劑至該最后混合粉末中并進(jìn)行攪拌，藉以形成含有IB、IIIA及VIA族元素的一漿料， 且該漿料為該銅銦鎵硒漿料或該銅銦鎵硒(硫)漿料。本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問(wèn)題還可采用以下技術(shù)措施進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)。前述的非真空制作銅銦鎵硒漿料的方法，其中所述的原始混合粉末的配方比例是 包括該IB、IIIA及VIA族元素的莫爾比例等于1.0 1.0 2.0。前述的非真空制作銅銦鎵硒漿料的方法，其中所述的平均粒徑至少包括一第一平 均粒徑及一第二平均粒徑，且該第二平均粒徑為該第一平均粒徑的30%以下。前述的非真空制作銅銦鎵硒漿料的方法，其中所述的第一 VIA族元素比例是包括 該IB、IIIA及VIA族元素的莫爾比例等于1.0 1. 0 X，其中X為2. 0至4. 0之間。前述的非真空制作銅銦鎵硒漿料的方法，其中所述的額外的VIA族元素粉末包括 硒或硫或硒硫混合材料的至少其中之一。前述的非真空制作銅銦鎵硒漿料的方法，其中所述的溶劑包括去離子水、醇類、酮類或混合上述二種以上溶劑的至少其中之一。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有明顯的優(yōu)點(diǎn)和有益效果。由以上可知，為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種非真空制作銅銦鎵硒漿料的方法，其包括混合具有不同平均粒徑且 含有IB、IIIA及VIA族元素的二個(gè)成份、三個(gè)成份或四個(gè)成份的粉末，形成原始混合粉末， 再額外添加VIA族元素粉末并進(jìn)行混合，以形成最后混合粉末，接著添加溶劑并進(jìn)行攪拌， 以形成所需的銅銦鎵硒漿料或銅銦鎵硒(硫)漿料，其中IB族元素包括銅，IIIA族元素包 括銦或鎵或銦鎵混合材料，而VIA族元素包括硒或硫或硒硫混合材料，且額外添加的VIA族 元素粉末包括硒或硫或硒硫混合材料，并可選用具有第一平均粒徑的粉末及具有第二平均 粒徑的粉末，且第二平均粒徑為第一平均粒徑的30%以下，以降低吸收層的空隙，增加致密 度，提高光吸收特性及光電轉(zhuǎn)換效率。借由上述技術(shù)方案，本發(fā)明非真空制作銅銦鎵硒漿料的方法至少具有下列優(yōu)點(diǎn)及 有益效果一、本發(fā)明不使用界面活性劑可以避免殘留含碳和氧界面活性劑，避免降低太陽(yáng) 能電池的效率。二、本發(fā)明使用不同平均粒徑的納米粉末，可以使?jié){料涂布后膜的致密性提高。綜上所述，本發(fā)明在技術(shù)上有顯著的進(jìn)步，具有明顯的積極效果，誠(chéng)為一新穎、進(jìn) 步、實(shí)用的新設(shè)計(jì)。上述說(shuō)明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段， 而可依照說(shuō)明書的內(nèi)容予以實(shí)施，并且為了讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠 更明顯易懂，以下特舉較佳實(shí)施例，并配合附圖，詳細(xì)說(shuō)明如下。


圖1是現(xiàn)有習(xí)用技術(shù)的銅銦鎵硒或銅銦鎵硒(硫)太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)的示意圖。圖2是本發(fā)明非真空制作銅銦鎵硒漿料的方法的示意圖。SlO 混合具不同平均粒徑且含有IB、IIIA及VIA族元素的二個(gè)成份、三成個(gè)份或 四個(gè)成份的粉末S20 額外添加VIA族元素粉末并混合S30 添加溶劑并攪拌形成銅銦鎵硒或銅銦鎵硒(硫)漿料
具體實(shí)施例方式為更進(jìn)一步闡述本發(fā)明為達(dá)成預(yù)定發(fā)明目的所采取的技術(shù)手段及功效，以下結(jié)合 附圖及較佳實(shí)施例，對(duì)依據(jù)本發(fā)明提出的非真空制作銅銦鎵硒漿料的方法其具體實(shí)施方 式、方法、步驟、特征及其功效，詳細(xì)說(shuō)明如后。有關(guān)本發(fā)明的前述及其他技術(shù)內(nèi)容、特點(diǎn)及功效，在以下配合參考圖式的較佳實(shí) 施例的詳細(xì)說(shuō)明中將可清楚呈現(xiàn)。通過(guò)具體實(shí)施方式
的說(shuō)明，當(dāng)可對(duì)本發(fā)明為達(dá)成預(yù)定目 的所采取的技術(shù)手段及功效獲得一更加深入且具體的了解，然而所附圖式僅是提供參考與 說(shuō)明之用，并非用來(lái)對(duì)本發(fā)明加以限制。本發(fā)明的方法是在非真空環(huán)境下不需要界面活性劑及接著劑而制作銅銦鎵硒漿 料或銅銦鎵硒(硫)漿料，可涂布在鉬層上而形成銅銦鎵硒太陽(yáng)電池的吸收層，用以進(jìn)行光吸收及光電轉(zhuǎn)換。請(qǐng)參閱圖2所示，是本發(fā)明非真空制作銅銦鎵硒漿料的方法的示意圖。如圖2所示，本發(fā)明的非真空制作銅銦鎵硒漿料的方法由步驟SlO開(kāi)始，首先在步驟SlO中，依據(jù)配 方比例，混合具不同的平均粒徑且含IB、IIIA及VIA族元素的二個(gè)成份、三個(gè)成份或四個(gè)成 份的粉末，以形成原始混合粉末。上述配方比例所包含的IB、IIIA及VIA族元素的比例，是以莫耳比例表示成 1.0 1.0 2.0，其中IB族元素包括銅，IIIA族元素可為銦或鎵或銦鎵混合材料，另外， VIA族元素可為硒或硫或硒硫混合材料。因此，原始混合粉末可包含銅、銦、鎵及硒，或可包 含銅、銦、鎵、硒及硫。上述包含IB、IIIA及VIA族元素的粉末的平均粒徑至少包括第一平均粒徑及第 二平均粒徑，且第一平均粒徑介于5-500nm范圍內(nèi)，第二平均粒徑為第一平均粒徑的30% 以下，藉以降低粉末之間的空隙。例如，選取第一平均粒徑為IOOnm時(shí)，則第二平均粒徑為 30nm以下。可使混合粉末中有不同平均粒徑的納米顆粒，當(dāng)不同粒徑納米粉末堆疊時(shí)，形成 較密的堆積，提高最后漿料涂布成膜后膜的致密性。接著在步驟S20中，以第一 VIA族元素比例，再添加額外的VIA族元素納米粉末至 原始含銅銦鎵硒(硫)的混合粉末中，使原始混合粉末中的VIA族元素比例提高至VIA/IB 族元素的比例> 2，并進(jìn)行混合以形成最后混合粉末。額外的VIA族元素粉末可包括硒或硫 或硒硫混合材料的至少其中之一。第一 VIA族元素的比例是使最后混合粉末所包含的IB、IIIA及VIA族元素的比例 以莫耳比例表示成1.0 1.0 X，其中X為2.0至4.0之間。當(dāng)含VIA族元素的粉末的比 例太低時(shí)，對(duì)鉬層沒(méi)有接著效果，而當(dāng)含VIA族元素粉末的比例太高時(shí)，反而會(huì)降低對(duì)鉬層 的接著力，因此含VIA族元素粉末的比例需控制在上述的較佳范圍。最后在步驟S30中，添加溶劑并進(jìn)行攪拌，藉以形成含有IB、IIIA及VIA族元素的 漿料，該漿料可包含銅、銦、鎵及硒，或可包含銅、銦、鎵、硒及硫，因此，該漿料可稱為銅銦鎵 硒漿料或銅銦鎵硒(硫)漿料，不過(guò)一般習(xí)慣稱為銅銦鎵硒漿料。所添加的溶劑可包括去 離子水、醇類、酮類或混合所述二種以上溶劑的至少其中之一。本發(fā)明的特點(diǎn)在于，可在非真空環(huán)境下，添加額外的VIA族元素粉末以取代界面 活性劑及接著劑，而制作銅銦鎵硒漿料或銅銦鎵硒(硫)漿料，藉以增強(qiáng)對(duì)鉬層的接著力， 并可降低后續(xù)吸收層中的含碳量與含氧量，保持吸收層的光吸收特性及轉(zhuǎn)換效率。本發(fā)明的另一特點(diǎn)在于，利用不同平均粒徑的粉末，制作銅銦鎵硒漿料或銅銦鎵 硒(硫)漿料，用以涂布在鉬層上而形成吸收層，可降低吸收層中的空隙，增加致密度并提 高光吸收特性及光電轉(zhuǎn)換效率。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上的限制，雖 然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人 員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)，當(dāng)可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容作出些許更動(dòng)或修飾 為等同變化的等效實(shí)施例，但凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì) 以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
一種非真空制作銅銦鎵硒漿料的方法，其特征在于其是用以在非真空環(huán)境下不需要界面活性劑及接著劑而制作一銅銦鎵硒漿料或一銅銦鎵硒(硫)漿料，該銅銦鎵硒漿料或該銅銦鎵硒(硫)漿料是用以涂布在一鉬層上而形成一吸收層，該方法系包括以下步驟首先，依據(jù)一配方比例，混合具不同平均粒徑且含IB、IIIA及VIA族元素的二個(gè)成份、三個(gè)成份或四個(gè)成份的粉末，以形成一原始混合粉末，且該IB族元素包括銅，該IIIA族元素包括銦或鎵或銦鎵混合材料，該VIA族元素包括硒或硫或硒硫混合材料；接著，以一第一VIA族元素比例，再添加額外的VIA族元素粉末至該原始混合粉末中，并進(jìn)行混合以形成一最后混合粉末；以及最后，添加溶劑至該最后混合粉末中并進(jìn)行攪拌，藉以形成含有IB、IIIA及VIA族元素的一漿料，且該漿料為該銅銦鎵硒漿料或該銅銦鎵硒(硫)漿料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非真空制作銅銦鎵硒漿料的方法，其特征在于其中所述的原 始混合粉末的配方比例是包括該IB、IIIA及VIA族元素的莫爾比例等于1.0 1. 0 2. 0。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非真空制作銅銦鎵硒漿料的方法，其特征在于其中所述的平 均粒徑至少包括一第一平均粒徑及一第二平均粒徑，且該第二平均粒徑為該第一平均粒徑 的30%以下。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非真空制作銅銦鎵硒漿料的方法，其特征在于其中所述的第 一 VIA族元素比例是包括該IB、IIIA及VIA族元素的莫爾比例等于1.0 1. 0 X，其中X 為2.0至4.0之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非真空制作銅銦鎵硒漿料的方法，其特征在于其中所述的額 外的VIA族元素粉末包括硒或硫或硒硫混合材料的至少其中之一。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非真空制作銅銦鎵硒漿料的方法，其特征在于其中所述的溶 劑包括去離子水、醇類、酮類或混合上述二種以上溶劑的至少其中之一。
全文摘要
本發(fā)明是有關(guān)于一種非真空制作銅銦鎵硒漿料的方法，包括混合不同平均粒徑且具有IB、IIIA及VIA族元素的二個(gè)成份、三個(gè)成份或四個(gè)成份的粉末，形成原始混合粉末，額外添加VIA族元素粉末并混合以形成最后混合粉末，添加溶劑并攪拌以形成所需的漿料。其中IB族元素包括銅，IIIA族元素包括銦或鎵或銦鎵混合材料，而VIA族元素包括硒或硫或硒硫混合材料，額外添加的VIA族元素粉末包括硒或硫或硒硫混合材料。并且本發(fā)明是選用具有第一平均粒徑的粉末及具有第二平均粒徑的粉末形成該漿料，且后者為前者的30％以下，以降低光吸收層的空隙，增加致密度并提高光吸收特性及光電轉(zhuǎn)換效率。
文檔編號(hào)H01L31/18GK101820026SQ20101011148
公開(kāi)日2010年9月1日 申請(qǐng)日期2010年2月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月11日
發(fā)明者林群福, 陳文仁 申請(qǐng)人:昆山正富機(jī)械工業(yè)有限公司