CN102039264A - 非真空铜铟镓硒薄膜密实方法 - Google Patents

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Abstract

一种非真空铜铟镓硒薄膜密实方法，在非真空下，针对经软烤后包含有铜铟镓硒吸收层的基板，利用至少一气压缸提供气压产生动力以推动连结在气压缸上的连动支架，用连动支架上的滚轮施加压力而下压在铜铟镓硒吸收层上，并来回移动基板而让滚轮对铜铟镓硒吸收层进行均匀滚压以薄膜密实化铟镓硒吸收层，且滚轮的压力及直径需在适当范围内，以达到最佳的均匀滚压效果，滚轮外部需涂布刚性材料层以保护滚轮的轮面，因而经薄膜密实化的铜铟镓硒吸收层具有较高的转换效率，解决铜铟镓硒吸收层因具有较多晶界所引起的低转换效率问题。

Description

非真空铜铟镓硒薄膜密实方法
技术领域
本发明涉及一种铜铟镓硒薄膜密实方法，尤其涉及在非真空下的铜铟镓硒薄膜密实方法。
背景技术
近年来，随国际油价高涨以及环保意识的抬头，绿色能源已是世界各国无不投入大量资源全力开发的领域，尤其是洁净的太阳能电池。在众多太阳能电池中，硅太阳能电池虽具有较佳光电转换效率且制造技术成熟，但是因上游原材料的硅晶圆供应量不足，使得终端硅太阳能电池的量产规模受到相当大的限制。因此，没有上游原料问题的薄膜太阳能模块已逐渐受到重视并朝向商品化大量生产发展，包括非晶硅薄膜、铜铟镓硒(CIGS)薄膜和碲化镉薄膜的薄膜太阳能模块，其中铜铟镓硒的转换效率最高，比如单元电池(Cell)的转换效率可达20％而模块的转换效率也可达14％，因此特别受到重视。
现有技术中制造铜铟镓硒太阳能电池的方法，针对铜铟镓硒吸收层的制造方式，主要可分为真空制程和非真空制程。在真空制程中，主要是使用溅镀法或蒸镀法，但是真空制程需较昂贵的处理设备且材料利用率也较低，因而使得整体制作成本较高。对于非真空制程，比如印刷法或电沈积法，因大面积太阳能电池的量产技术仍不成熟，属于实验室开发阶段，所以市面上仍无较大面积的商品化产品问世。
目前，非真空制程的主要问题在于，在利用具铜铟镓硒材料的铜铟镓硒浆料或墨水沈积成为吸收层时，吸收层的致密性不足，导致铜铟镓硒颗粒不易长大，因此铜铟镓硒颗粒的晶界相对较多，使落在晶界的光线无法成功转换成可利用的电能，因而造成转换效率不易提升。
发明内容
本发明的主要目的在提供一种非真空铜铟镓硒薄膜密实方法，用于解决现有技术中铜铟镓硒吸收层因具有较多晶界所引起的低转换效率问题。
为了达到上述目的，提供一种非真空铜铟镓硒薄膜密实方法，包括：
在非真空下利用至少一气压缸提供气压而产生动力，以推动连结在气压缸上的连动支架，该连动支架连结滚轮，而该滚轮受连动支架的推动而向下移动以压合位于该滚轮底下的基板，该基板的上表面具有铜铟镓硒吸收层；以及
来回移动基板，使滚轮对铜铟镓硒吸收层进行均匀滚压，以薄膜密实化该铜铟镓硒吸收层；
其中该铜铟镓硒吸收层为利用包含铜铟镓硒材料的铜铟镓硒浆料或墨水而沈积形成，并经软烤烘干处理，该滚轮为陶瓷滚轮，或该滚轮的外部经热处理以增加刚性，或涂布刚性材料层，以保护滚轮的轮面。
该至少一气压缸所提供的气压为0.2至3kg/cm2。
该滚轮具有一直径，且该直径为0.5至10cm。
该刚性材料层包括阳极镀铬、钨，或被陶瓷材料包覆。
该陶瓷材料包括碳化硅、金刚石或类钻石材料。
本发明的有益效果是滚轮外部需涂布刚性材料层以保护滚轮的轮面，因而经薄膜密实化的铜铟镓硒吸收层具有较高的转换效率，从而改善了铜铟镓硒吸收层因具有较多晶界所引起的低转换效率问题。
附图说明
图1为本发明非真空铜铟镓硒薄膜密实方法的示意图。
具体实施方式
以下配合图式对本发明的实施方式做更详细的说明，使熟悉本领域的技术人员在研读本说明书后能据以实施。
参考图1，本发明非真空铜铟镓硒薄膜密实方法的示意图。如图1所示，本发明的非真空铜铟镓硒薄膜密实方法，在非真空下，利用至少一气压缸10提供气压产生动力，以推动连结在气压缸上的连动支架20，而连动支架20进一步带动所连结的滚轮30，使滚轮30向下压合位于滚轮30底下的基板40。基板40的上表面具有铜铟镓硒(CIGS)吸收层50，因此至少一滚轮30会压在铜铟镓硒吸收层50上。
铜铟镓硒吸收层50可为利用包含铜铟镓硒材料的铜铟镓硒浆料或墨水而沉积形成，且经软烤烘干处理，质地较为松散而不致密。
接着，调整气压缸10压力，使达到适当下压力，然后启动气压缸，使连动支架20下压于表面具有铜铟镓硒(CIGS)吸收层50的基板40上。来回移动基板40，使滚轮30在基板40上均匀滚压，进而使铜铟镓硒吸收层50达到薄膜密实化，以增加铜铟镓硒吸收层50的致密性，改善铜铟镓硒吸收层50中因过多晶界而降低转换效率的问题。
滚轮30施加在铜铟镓硒吸收层50上的压力需在适当的范围，不可过大，否则压力太大会压破铜铟镓硒吸收层50底下的基板40，因此气压缸10提供的气压具有最大值，大约为3kg/cm2。另一方面，如果气压缸10提供的气压太小，则无法推动连动支架20，此时连动支架20无法上升和下降，所以滚轮30不能施加压力在铜铟镓硒吸收层50上，因此气压缸10提供的气压具有最小值，大约为0.2kg/cm2。
滚轮30的直径需在适当范围内，如果直径太大易造成对铜铟镓硒吸收层50的滚压不均匀，而如果直径太小，则需布置更多组滚轮才能将铜铟镓硒吸收层50均匀滚压。本发明滚轮30的直径可在0.5～10cm的范围内，藉以同时达到滚压均匀以及所需的密实程度。
为增加滚轮30表面耐磨损，可将滚轮面作热处理以增加刚性，避免玻璃破碎后伤及表面。此外，滚轮30的外部也可涂布刚性材料层，以保护滚轮的轮面，避免轮面受到坚硬异物或碎片的损坏而影响对铜铟镓硒吸收层50的滚压，其中刚性材料层可包括阳极镀铬或钨。另外，滚轮30的外部也可包覆陶瓷材料，如碳化硅、类钻或金刚石。另一方式是，直接使用陶瓷滚轮，以提高滚轮面的刚性，避免玻璃等坚硬异物或碎片的损坏。
上述本发明的特点在于，不需真空环境，而直接利用滚轮对基板上的铜铟镓硒吸收层进行均匀滚压，以提高铜铟镓硒吸收层的密实程度，并解决铜铟镓硒吸收层因具有较多晶界所引起的低转换效率问题。
以上所述仅为用以解释本发明的较佳实施例，并非企图据以对本发明做任何形式上的限制，因此，凡有在相同的发明精神下所作有关本发明的任何修饰或变更，皆仍应包括在本发明意图保护的范畴。

Claims (5)

1.一种非真空铜铟镓硒薄膜密实方法，其特征在于，包括：
在非真空下利用至少一气压缸提供气压而产生动力，以推动连结在气压缸上的连动支架，该连动支架连结滚轮，而该滚轮受连动支架的推动而向下移动以压合位于该滚轮底下的基板，该基板的上表面具有铜铟镓硒吸收层；以及
来回移动基板，使滚轮对铜铟镓硒吸收层进行均匀滚压，以薄膜密实化该铜铟镓硒吸收层；
其中该铜铟镓硒吸收层为利用包含铜铟镓硒材料的铜铟镓硒浆料或墨水而沈积形成，并经软烤烘干处理，该滚轮为陶瓷滚轮，或该滚轮的外部经热处理以增加刚性，或涂布刚性材料层，以保护滚轮的轮面。
2.如权利要求1所述的非真空铜铟镓硒薄膜密实方法，其特征在于，该至少一气压缸所提供的气压为0.2至3kg/cm2。
3.如权利要求1所述的非真空铜铟镓硒薄膜密实方法，其特征在于，该滚轮具有一直径，且该直径为0.5至10cm。
4.如权利要求1所述的非真空铜铟镓硒薄膜密实方法，其特征在于，该刚性材料层包括阳极镀铬、钨，或被陶瓷材料包覆。
5.如权利要求4所述的非真空铜铟镓硒薄膜密实方法，其特征在于，该陶瓷材料包括碳化硅、金刚石或类钻石材料。
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