Zhengzhou Chengyue Scientific Instrument Co., Ltd
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Esta es la base de todo el proceso. Por lo general, hay dos caminos:
Uso directo de polvo de una sola sustancia o aleación de cobre, in, ga, se comprado comercialmente. Estos polvos requieren una alta pureza (generalmente superior al 99,99%) y un tamaño de partícula adecuado (generalmente en el orden de micras o submicrones).
Síntesis propia del polvo precursor del cigs: a través del método de coprecipitación, el método de aleación de molienda de bolas y otros métodos, se sintetiza de antemano el polvo se IC con una relación Estequiometría específica (cuinga). Este método puede controlar mejor la uniformidad de los componentes de la película final.
Este es uno de los enlaces técnicos más críticos. El polvo precursor se mezcla con disolventes y aditivos específicos y se muele en un tamaño estable, uniforme y adecuado para el recubrimiento.
Disolvente: los disolventes comunes incluyen:
Agua desionizada: el costo Zui es bajo y Zui es respetuoso con el medio ambiente.
Disolvente orgánico: como etanol, alcohol isopropósico, etc., la velocidad de volatilización es rápida y fácil de secar.
Adhesivos: añadir pequeñas cantidades (como 1 - 5% en peso) de adhesivos orgánicos o inorgánicos (como etilcelulosa, resina acrílica, etc.) para aumentar la adherencia del tamaño y evitar que la película seca se desprenda o se agriete del sustrato.
Dispersante: añadir dispersantes (como aceite de pescado, aceite de ricino, etc.) para evitar que las partículas en polvo se aglomeren en el tamaño y garantizar una composición uniforme.
Agente nivelante: mejorar la planitud de la superficie de la película recubierta.
Proceso: después de mezclar los componentes anteriores en una cierta proporción, Póngalos en un molino de bolas o un molino planetario para moler durante horas a decenas de horas hasta que se obtenga un tamaño muy uniforme y estable.
Selección del sustrato: el sustrato común de Zui es el vidrio de calcio sódico cubierto con electrodos traseros de molibdeno (mo). Las capas de mo generalmente se preparan a través del chorro de magnetrón como contacto trasero y electrodo de la película delgada cigs.
Limpieza del sustrato: limpiar el sustrato a su vez en una máquina de limpieza ultrasónica con cetona, etanol, agua desionizada, etc., eliminando contaminantes superficiales, grasas y partículas para garantizar una buena humectabilidad y adherencia del lodo.
El tamaño preparado se deposita en el sustrato de Mo a través de una tecnología de recubrimiento específica. Los métodos comunes son:
Impresión en pantalla: método común de zui. El raspado de la pulpa sobre el sustrato a través de la versión de malla de alambre permite controlar con precisión el patrón y el espesor de la película.
Recubrimiento de espátula: el equipo es simple, adecuado para recubrimiento grande y continuo.
Impresión por inyección de tinta: una tecnología sin contacto y digital que permite patrones finos, pero con altos requisitos de eficiencia y tamaño.
Después del recubrimiento, se forma una película precursora húmeda que contiene una gran cantidad de materia orgánica.
Secado: a temperaturas relativamente bajas (por ejemplo, 100 - 200 ° c), colocar la muestra recubierta en una placa caliente o en un horno para que el disolvente en el purín se volatilice lentamente. Este proceso requiere controlar la tasa de calentamiento para evitar grietas o "descamación" de la película debido al secado rápido.
Precombustión / desembalaje: en una atmósfera inerte (como nitrógeno, argón) o reductora (como una mezcla de nitrógeno e hidrógeno), la temperatura se eleva a unos 300 - 400 ° c, lo que permite la descomposición térmica de aditivos como adhesivos orgánicos y dispersantes en la pulpa y la eliminación de Wan por volatilización total. Este paso es crucial y, si quedan residuos de materia orgánica, afectará seriamente la calidad de la selenización posterior y el rendimiento del dispositivo final.
Este es el paso central de todo el proceso, con el objetivo de que la película precursora produzca reacciones químicas y crecimiento de granos, formando una capa absorbente cigs con estructura de chalcopyrita y buena cristalización.
Ambiente de selenización: las muestras pregrabadas se someten a un tratamiento térmico en una atmósfera que contiene vapor de selenio (se).
Fuente de selenio:
Fuente sólida de selenio: coloque la muestra en un tubo cerrado de cuarzo con polvo de selenio simple, Selle o continúe introduciendo gas inerte después de bombear el vacío y luego caliente.
Fuente de selenio gaseoso: como el gas h¿ se, pero el gas es altamente tóxico, Ji tiene altos requisitos de equipo y seguridad y ahora se utiliza menos.
Vapor de selenio: en un horno tubular, se calienta el selenio primario por separado con una fuente de evaporación para producir vapor de selenio y se transporta a la superficie de la muestra con gas inerte (como n85qi) como gas portador.
Sistema de tratamiento térmico:
Calentamiento: calentamiento a una cierta velocidad hasta la temperatura de selenio, generalmente entre 500 ° C y 600 ° c.
Aislamiento térmico: aislamiento térmico durante un período de tiempo a temperatura de selenio (generalmente 10 - 60 minutos) para que los elementos se difundan completamente, reaccionen y crezcan los granos.
Enfriamiento: después de la reacción, enfriar con el horno o controlar la tasa de enfriamiento a temperatura ambiente.
En este proceso, el cobre, el in y el GA en el precursor reaccionan con el vapor se para producir cristales cigs con actividad fotoeléctrica. El control preciso de la temperatura, el tiempo y la presión parcial de selenio es la clave para obtener películas cigs de alto rendimiento.
Después de la selenización, se obtuvo la capa absorbente cigs. Posteriormente, es necesario completar la preparación de todo el dispositivo de acuerdo con el proceso estándar de células solares cigs:
Depósito de capa tampón: una fina capa de CDS (unos 50 nm) suele depositarse a través de un baño químico de agua (cbd) o utilizando alternativas libres de cadmio (como zns, in₃ s).
Depósito de la capa de ventana: el ZNo intrínseco (i - zno) y el óxido de zinc dopado con aluminio (azo) se depositan como capas de ventana conductoras transparentes mediante pulverización o depósito químico orgánico metálico en fase de vapor (mocvd).
Preparación de electrodos: fabricación de líneas de rejilla de colectores ni / al en azo por evaporación térmica o pulverización.
División y encapsulamiento: dividir una gran área de células en una sola célula y laminar y encapsular para formar un módulo de células solares completo.
Ventajas:
Bajo costo: el costo de inversión y operación del equipo es mucho menor que el método de evaporación al vacío.
Alta tasa de utilización de materiales: la tasa de utilización de materiales por el método de recubrimiento de pulpa puede superar el 90%.
Fácil de grandes áreas: la impresión de malla de alambre y otras tecnologías son muy adecuadas para la producción a gran escala y a gran escala.
Componentes flexibles: fácil de controlar con precisión la relación Estequiometría de la película ajustando la fórmula del tamaño.
Desafíos:
Residuos de materia orgánica: si el proceso de precotización no se controla adecuadamente, los residuos de materia orgánica formarán impurezas de carbono, lo que dará lugar a un aumento de la resistencia de la serie del dispositivo y una disminución del rendimiento.
Densidad de la película: en comparación con el método de vacío, la película preparada por el método de polvo puede ser más propensa a producir poros y afectar la estabilidad y eficiencia del dispositivo.
Tamaño y calidad del grano: por lo general, el tamaño del grano es menor que el método de vacío y hay más límites de grano, lo que puede conducir a un aumento de la composición.
Reproducibilidad: la uniformidad del tamaño y la estabilidad del proceso de recubrimiento requieren una alta reproducibilidad entre lotes.
El método de recubrimiento en polvo es una tecnología potencial de preparación de películas cigs de bajo costo con ji. Su proceso tecnológico es claro, y el núcleo radica en la uniformidad del tamaño, el control de defectos en el proceso de secado y precotización y la optimización de la calidad cristalina en el proceso de selenio. Aunque actualmente su eficiencia de conversión suele ser ligeramente inferior a la del método de evaporación al vacío superior, sigue siendo una de las direcciones importantes de la industrialización de la tecnología fotovoltaica cigs debido a sus enormes ventajas en el control de costos y la producción a gran escala.