Zhengzhou Chengyue Scientific Instrument Co., Ltd
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C'est la base de tout le processus. Il y a généralement deux chemins:
On utilise directement des poudres monomères ou alliées de Cu, in, GA, se achetées commercialement. Ces poudres doivent avoir une grande pureté (généralement > 99,99%) et une taille de particules appropriée (généralement de l'ordre micrométrique ou submicronique).
Auto - synthèse de poudre de précurseur CIGS: une poudre de (cuinga) se₂ avec un rapport stoechiométrique spécifique a été synthétisée au préalable par des méthodes telles que la co - précipitation, l'alliage par broyage à billes, etc. Cette méthode permet de mieux contrôler l'homogénéité des composants du film final.
C’est l’un des maillons techniques les plus critiques. La poudre de précurseur est mélangée avec des solvants et des additifs spécifiques et broyée dans une pâte stable, homogène et adaptée à l'enrobage.
Solvants: les solvants couramment utilisés sont:
Eau désionisée: le coût est faible et le zui est respectueux de l'environnement.
Solvants organiques: tels que l'éthanol, l'isopropanol, etc., se volatilisent rapidement et se dessèchent facilement.
Liant: ajouter une petite quantité (par exemple 1 - 5% en poids) de liant organique ou inorganique (par exemple, éthylcellulose, résine acrylique, etc.) pour augmenter l'adhérence de la pâte et empêcher le film séché de tomber ou de se fissurer du substrat.
Dispersant: ajout d'un Dispersant (par exemple, huile de poisson, huile de ricin, etc.) pour empêcher l'agglomération des particules de poudre dans la pâte, assurant une composition homogène.
Agent de nivellement: améliore la planéité de la surface de la couche de film après revêtement.
Processus: après avoir mélangé les composants ci - dessus dans une certaine proportion, mettre dans un broyeur à boulets ou un broyeur à planètes pour le broyage pendant plusieurs heures à plusieurs dizaines d'heures jusqu'à obtenir une pâte très homogène et stable.
Sélection du substrat: zui le substrat couramment utilisé est un verre sodocalcique recouvert d'une contre - électrode en molybdène (Mo). La couche de mo est généralement préparée par Pulvérisation magnétron en tant que contre - contact et électrode du film mince CIGS.
Nettoyage du substrat: utilisez de l'acétone, de l'éthanol, de l'eau désionisée, etc. pour nettoyer le substrat à son tour dans un nettoyeur à ultrasons et éliminer les contaminants de surface, les graisses et les particules pour assurer une bonne mouillabilité et adhérence de la boue.
La pâte formulée est déposée sur un substrat Mo par une technique d'enrobage spécifique. Les méthodes couramment utilisées sont:
Sérigraphie: méthode couramment utilisée par zui. Le grattage de la pâte sur le substrat par sérigraphie permet un contrôle précis du motif et de l'épaisseur du film.
Revêtement au grattoir: l'équipement est simple et convient à un revêtement continu sur de grandes surfaces.
Impression jet d'encre: une technologie numérique sans contact qui permet d'obtenir des motifs fins, mais avec des exigences élevées en termes d'efficacité et de pâte.
Ce qui se forme après l'enduction est un film de précurseur humide contenant une quantité importante de matière organique.
Séchage: l'échantillon enduit est placé dans une plaque chauffante ou un four à une température relativement basse (par exemple 100 - 200 ° c) de sorte que le solvant dans la bouillie se volatilise lentement. Ce processus nécessite un contrôle du taux de réchauffement pour éviter que le film ne se fissure ou ne « croûte» en raison du séchage rapide.
Pré - cuisson / gommage: sous atmosphère inerte (par example azote, argon) ou réductrice (par example mélange azote - hydrogène), la température est portée à environ 300 - 400°C pour permettre la décomposition thermique des additifs tels que liants organiques, dispersants, etc. dans le Slurry et leur élimination par volatilisation totale. Cette étape est cruciale et, si la matière organique reste, elle peut sérieusement affecter la qualité de la séléniation ultérieure et les performances du dispositif final.
Il s'agit de l'étape la plus centrale de l'ensemble du processus, dans le but de faire réagir chimiquement le film précurseur et la croissance des grains pour former une couche absorbante CIGS bien cristallisée avec une structure Chalcopyrite.
Environnement sélénié: les échantillons précuits sont soumis à un traitement thermique dans une atmosphère contenant de la vapeur de sélénium (se).
Source de sélénium:
Source de sélénium à l'état solide: l'échantillon est placé avec la poudre de sélénium monolithique dans un tube de quartz hermétiquement fermé, scellé ou constamment dans un gaz inerte après l'extraction, puis chauffé.
Source de sélénium gazeux: Comme le gaz h₂se, mais ce gaz est très toxique, a des exigences élevées en matière d'équipement et de sécurité et est maintenant moins utilisé.
Vapeur de sélénium: dans un four tubulaire, le sélénium monomère est chauffé individuellement à l'aide d'une source d'évaporation, produisant de la vapeur de sélénium qui est transportée à la surface de l'échantillon avec un gaz inerte tel que le n₂ comme gaz porteur.
Système de traitement thermique:
Montée en température: montée en température à une certaine vitesse jusqu'à la température de séléniation, généralement entre 500°c et 600°c.
Conservation de la chaleur: maintenir au chaud à la température de séléniation pendant un certain temps (généralement 10 - 60 minutes) pour permettre aux éléments de diffuser pleinement, de réagir et de faire croître les grains.
Refroidissement: après la fin de la réaction, refroidir avec le four ou contrôler la vitesse de refroidissement jusqu'à la température ambiante.
Dans ce processus, Cu, in, GA dans le précurseur réagit avec la vapeur de se pour produire des cristaux CIGS photoactifs. Le contrôle précis de la température de sélénisation, du temps et de la pression partielle de sélénium est essentiel pour obtenir un film CIGS haute performance.
Après sélénisation, on obtient une couche absorbante CIGS. La préparation de l'ensemble du dispositif doit ensuite être réalisée selon le procédé des cellules solaires CIGS Standard:
Dépôt de couche tampon: une couche mince de CDs (environ 50 nm) est généralement déposée par bain - Marie chimique (CBD) ou en utilisant des substituts sans cadmium (par exemple ZnS, in₂s₃).
Dépôt de couche de fenêtre: le ZnO intrinsèque (I - ZnO) et l'oxyde de zinc dopé à l'aluminium (azo) sont déposés comme couches de fenêtre conductrices transparentes par des méthodes telles que la pulvérisation cathodique ou le dépôt chimique en phase vapeur organométallique (MOCVD).
Préparation des électrodes: on réalise des lignes de grille collecteur ni / Al sur Azo par évaporation thermique ou pulvérisation.
Rayures et Packaging: découpez de grandes zones de panneaux en cellules individuelles et faites un Packaging laminé pour former un module solaire complet.
Avantages:
Faible coût: les coûts d'investissement et d'exploitation de l'équipement sont bien inférieurs à ceux de la méthode d'évaporation sous vide.
Haute utilisation des matériaux: l'utilisation des matériaux par la méthode de revêtement de boue peut dépasser 90%.
Facilité de grande surface: des techniques telles que la sérigraphie sont idéales pour la production à grande échelle et sur de grandes surfaces.
Flexibilité des composants: il est facile de contrôler avec précision le rapport stoechiométrique du film en ajustant la formulation de la pâte.
Le défi:
Résidus organiques: si le processus de préchauffage n'est pas contrôlé correctement, les résidus organiques formeront des impuretés de carbone, ce qui entraînera une augmentation de la résistance en série du dispositif et une diminution des performances.
Compacité du film: par rapport à la méthode sous vide, le film préparé par la méthode de la poudre peut être plus susceptible de créer des pores, ce qui affecte la stabilité et l'efficacité du dispositif.
Taille et qualité des grains: généralement, la taille des grains est inférieure à la méthode sous vide, il y a plus de joints de grains, ce qui peut entraîner une augmentation de la recombinaison.
Reproductibilité: l'homogénéité de la pâte, la stabilité du processus de revêtement exigent une reproductibilité élevée entre les lots.
La méthode de revêtement en poudre est une technologie de préparation de film CIGS à faible coût avec un potentiel Ji. Ses processus technologiques sont clairs et son cœur réside dans l'homogénéité de la pâte, le contrôle des défauts lors du précuisson sec et l'optimisation de la qualité cristalline lors de la sélénisation. Bien que son efficacité de conversion soit actuellement généralement légèrement inférieure à celle de la méthode d'évaporation sous vide de pointe, elle reste l'une des directions importantes de l'industrialisation de la technologie photovoltaïque CIGS en raison de ses énormes avantages en matière de contrôle des coûts et de production de masse.