분말 코팅 법제 예비 CIGS 박막의 상세 공정

1단계: 전구체 분말 제조

이것은 전체 공예의 기초이다.일반적으로 두 가지 경로가 있습니다.

1. 상업적으로 구입한 Cu, In, Ga, Se의 단질 또는 합금 분말을 직접 사용합니다.이 분말은 고순도 (일반적으로 > 99.99%) 와 적당한 입경 (일반적으로 마이크로미터급 또는 아마이크로미터급) 이 필요하다.

2. CIGS 전구체 분말 자체 합성: 공침전법, 구마합금화법 등을 통해 특정 화학계량비를 가진(CuInGa) Se₂분말을 미리 합성한다.이런 방법은 최종 박막의 성분 균일성을 더욱 잘 통제할 수 있다.

2단계: 펄프 제조

이것은 가장 중요한 기술 부분 중의 하나이다.전구체 가루를 특정 용매 및 첨가제와 혼합하여 안정적이고 균일하며 코팅에 적합한 펄프로 연마한다.

• 용매: 일반적으로 사용되는 용매는 다음과 같습니다.

• 이온제거수: 원가가 낮고 친환경적이다.

• 유기용제: 례를 들면 에탄올, 이소프로필알코올 등은 휘발속도가 빠르고 건조하기 쉽다.

• 접착제: 펄프의 접착성을 높이고 건조된 필름이 기저에서 떨어지거나 갈라지는 것을 방지하기 위해 1-5 wt% 의 유기 또는 무기 접착제 (예: 에틸 섬유소, 아크릴 수지 등) 를 소량 첨가합니다.

• 분산제: 분산제 (예를 들어 어유, 아주까리 기름 등) 를 첨가하여 분말 입자가 펄프에 뭉치는 것을 방지하고 성분이 균일하게 확보한다.

• 유평제: 코팅 후의 막층 표면의 평평도를 개선한다.

• 과정: 상기 성분을 일정한 비율로 혼합한 후 연마기나 행성 연마기에 넣어 고도가 균일하고 안정적인 펄프를 얻을 때까지 몇 시간에서 수십 시간 동안 연마한다.

3단계: 기본 준비 및 청소

• 기저 선택: zui가 자주 사용하는 기저는 몰리브덴 (Mo) 등 전극을 덮은 나트륨 칼슘 유리입니다.모층은 일반적으로 CIGS 박막의 백접촉과 전극으로 자기 제어 사출을 통해 제조된다.

• 기저청소: 아세톤, 에탄올, 이온제거수 등을 사용하여 초음파세척기에서 차례대로 기저를 세척하고 표면오염물, 유지와 립자를 제거하여 장재의 량호한 윤습성과 부착력을 확보한다.

4단계: 펄프 코팅 / 인쇄

조제된 펄프를 특정 코팅 기술을 통해 Mo 베이스에 퇴적합니다.일반적인 방법은 다음과 같습니다.

• 실크스크린 인쇄: zui가 자주 사용하는 방법.실크스크린 버전을 통해 펄프를 기저에 긁어 인쇄하면 박막의 도안과 두께를 정확하게 제어할 수 있다.

• 스크레이퍼 도포: 설비가 간단하여 대면적, 연속적인 코팅에 적합하다.

• 잉크젯 인쇄: 정교한 패턴을 구현할 수 있는 무접촉, 디지털화 기술이지만 효율과 펄프 요구가 높다.

코팅 후 형성된 것은 습윤하고 대량의 유기물을 함유한 전구체 박막이다.

5단계: 건조와 예열

1. 건조: 상대적으로 낮은 온도(예: 100-200°C)에서 코팅된 시료를 열판이나 건조기에 넣어 펄프의 용제를 천천히 휘발시킨다.이 과정은 박막이 빠르게 건조되어 균열이 생기거나 껍질이 생기는 것을 피하기 위해 온도 상승 속도를 조절해야 한다.

2. 예열/배교: 질소, 아르곤과 같은 불활성 분위기 또는 환원성 분위기 (예: 질소 수소 혼합 가스) 에서 온도를 약 300-400 ° C로 높여 펄프의 유기 접착제, 분산제 등 첨가제를 열분해하고 wan 전체 휘발 제거한다.이 단계는 매우 중요하며 유기물이 잔류하면 후속 셀레늄화 품질과 최종 부품의 성능에 심각한 영향을 미칠 수 있습니다.

6단계: 셀렌화 및 열처리

이는 전체 공정에서 가장 핵심적인 절차로서 전구체박막에 화학반응과 결정립자가 생장하여 황동광구조를 갖고있고 결정이 량호한 CIGS흡수층을 형성하는데 목적이 있다.

• 셀레늄화 환경: 예열된 시료를 셀레늄(Se) 증기가 함유된 분위기에 넣어 열처리한다.

• 셀렌 소스:

• 고체 셀레늄 소스: 시료를 단질 셀레늄 가루와 함께 밀폐된 석영관에 넣고 진공을 뽑은 후 밀봉하거나 지속적으로 불활성 기체에 통하게 한 후 가열한다.

• 기체 상태의 셀레늄 소스: 예를 들어 H₂Se 기체, 그러나 이 기체는 맹독, 설비와 안전에 대한 요구 ji가 높으며, 현재 이미 비교적 적게 사용되고 있다.

• 셀레늄 증기: 파이프식 난로에서 증발원을 사용하여 단질 셀레늄을 단독으로 가열하여 셀레늄 증기를 생성하고 N₂와 같은 불활성 기체를 적재로 샘플 표면에 수송한다.

• 열처리 제도:

• 온도 상승: 일정한 속도로 셀레늄화 온도로 올라가며, 보통 500°C~600°C 사이이다.

• 보온: 셀렌화 온도에서 일정 시간 (보통 10-60 분) 보온하여 원소를 충분히 확산, 반응 및 결정 입자를 성장시킵니다.

• 냉각: 반응이 끝난 후, 난로에 따라 냉각하거나 냉각 속도를 실온으로 제어한다.

이 과정에서 전구체의 Cu, In, Ga는 Se 증기와 반응해 광전 활성을 가진 CIGS 결정체를 생성한다.셀레늄화 온도, 시간 및 셀레늄 분압을 정확하게 제어하는 것이 고성능 CIGS 필름을 얻는 열쇠입니다.

7단계: 후처리 및 부품 완료

셀레늄화를 거쳐 CIGS 흡수층을 얻었다.그런 다음 표준 CIGS 태양 전지의 공정에 따라 전체 부품의 제조를 완료해야합니다.

1. 완충층 침적: 일반적으로 화학 수욕 침적 (CBD) 을 통해 얇은 CdS (약 50nm) 또는 ZnS, In₂S 와 같은 카드뮴이 없는 대체물을 사용합니다.

2. 창층 퇴적: 사출 또는 금속 유기화학 기상 퇴적(MOCVD) 등의 방법으로 본징 ZnO(i-ZnO)와 알루미늄 산화아연(AZO)을 섞어 투명 전도성 창층으로 퇴적한다.

3. 전극 제조: 열 증발 또는 사출을 통해 AZO에서 Ni/Al 집전극 그리드를 만듭니다.

4. 스크래치와 패키지: 대면적의 전지편을 단일전지로 분할하고 층압포장을 진행하여 완전한 태양에네르기전지모듈을 형성한다.

기술적 이점 및 당면 과제

• 이점:

• 저비용: 설비투자와 운행원가는 진공증발법보다 훨씬 낮다.

• 고재료 이용률: 펄프 코팅법 재료 이용률은 90% 를 넘을 수 있다.

• 대면적화가 쉽다: 실크스크린 인쇄 등 기술은 대규모, 대면적 생산에 매우 적합하다.

• 구성 유연성: 펄프 조제법을 조정하여 박막의 화학 계량비를 정확하게 제어하기 쉽다.

• 과제:

• 유기물 잔류: 예열 과정이 잘못 통제되면 유기물 잔류는 탄소 불순물을 형성하여 부품의 직렬 저항이 커지고 성능이 떨어진다.

• 박막 치밀성: 진공법에 비해 분말법에 의해 준비된 박막은 공극이 생기기 쉬워 부품의 안정성과 효율에 영향을 줄 수 있다.

• 결정의 크기와 질량: 일반적으로 결정의 크기는 진공법보다 작고 결정계가 비교적 많아 복합증가를 초래할수 있다.

• 재현성: 펄프의 균일성, 코팅 공정의 안정성은 배치 간의 재현성에 대한 요구가 매우 높다.

요약

분말 코팅법은 ji 잠재력이 있는 저비용 CIGS 박막 제조 기술이다.그 공정 절차가 뚜렷하고 핵심은 펄프 재료의 균일성, 건조 예열 과정 중의 결함 통제 및 셀렌화 과정 중의 결정 품질 최적화에 있다.비록 현재 그 전환 효율은 일반적으로 최고의 진공 증발법보다 약간 낮지만, 비용 통제와 대규모 생산 방면의 거대한 우세 때문에, 그것은 여전히 CIGS 태양광 기술 산업화의 중요한 방향 중의 하나이다