تفاصيل عملية إعداد CIGS رقيقة من مسحوق الطلاء

الخطوة الأولى : إعداد مسحوق السلائف

هذا هو أساس العملية برمتها . هناك عادة طريقتان :

1. مباشرة باستخدام عنصر أو مسحوق سبائك النحاس ، في ، جا ، س التي تم شراؤها تجاريا . هذه المساحيق تتطلب نقاء عالية ( عادة أكثر من 99 ، 99 ٪ ) ومناسبة حجم الجسيمات ( عادة في ميكرون أو submicron ) .

2. الذاتي تجميع CIGS السلائف مسحوق ( cuinga ) س ₂ مسحوق مع نسبة محددة استوكيومتري تم توليفها من قبل coprecipitation الكرة طحن السبك . هذه الطريقة يمكن التحكم في تكوين التوحيد النهائي الفيلم .

الخطوة الثانية : إعداد الطين

هذا هو واحد من أهم الروابط التقنية . السلائف مسحوق مختلطة مع بعض المذيبات والمواد المضافة ، وطحن في مستقر ، موحدة ، مناسبة لطلاء الطين .

• المذيبات : المذيبات المستخدمة عادة ما تشمل :

• ديونيزيد المياه : منخفضة التكلفة زوي ، زوي صديقة للبيئة .

• المذيبات العضوية : مثل الإيثانول ، كحولالأيسوبروبيل ، وهلم جرا ، متقلبة بسرعة وسهلة التجفيف .

• الموثق : إضافة كمية صغيرة ( على سبيل المثال ، 1-5 WT ٪ ) من العضوية أو غير العضوية بيندر ( على سبيل المثال ، إيثيل السليلوز ، راتنج الأكريليك ، وما إلى ذلك ) من أجل زيادة الالتصاق من الطين ، ومنع تجفيف الفيلم من السقوط أو تكسير من الركيزة .

• مشتتة : إضافة مشتتة ( مثل زيت السمك ، زيت الخروع ، الخ . )

• الاستواء وكيل : تحسين التسطيح من طلاء الفيلم .

• العملية : خلط المكونات المذكورة أعلاه في نسبة معينة ، ووضعها في مطحنة الكرة أو الكواكب مطحنة الكرة لعدة ساعات إلى عدة عشرات من ساعة طحن ، حتى الحصول على درجة عالية من التوحيد والاستقرار الطين .

الخطوة 3 : إعداد وتنظيف الركيزة

• اختيار الركيزة : الركيزة المشتركة زوي هو الصوديوم والكالسيوم الزجاج مغطى مو الكهربائي . مو طبقة عادة ما تكون ملفقة من قبل المغنطرون الاخرق ، كما ظهر الاتصال الكهربائي CIGS الأفلام .

• قاعدة التنظيف : استخدام الأسيتون والإيثانول ، ديونيزيد المياه ، وما إلى ذلك في آلة التنظيف بالموجات فوق الصوتية تنظيف قاعدة بدوره ، وإزالة الملوثات السطحية ، الشحوم والجسيمات ، لضمان أن الطين جيدة التبلل و التصاق .

الخطوة الرابعة : لصق الطلاء / الطباعة

أعد الطين المودعة على مو الركيزة من خلال طلاء محددة التكنولوجيا . الأساليب الشائعة هي :

• طباعة الشاشة الحريرية : تستخدم عادة طريقة زوي . من خلال الشاشة نسخة من الطين على الركيزة ، يمكنك التحكم بدقة نمط سماكة الفيلم .

• مكشطة طلاء : معدات بسيطة ، مناسبة لأنّ كبيرة ، طلاء المستمر .

• النافثة للحبر الطباعة : عدم الاتصال ، والتكنولوجيا الرقمية التي يمكن تحقيق أنماط غرامة ، ولكن يتطلب كفاءة عالية وحجم .

بعد طلاء ، طبقة رقيقة من الرطب السلائف التي تحتوي على كمية كبيرة من المواد العضوية هي المشكلة .

الخطوة 5 : التجفيف و preburning

1. التجفيف : في درجات حرارة منخفضة نسبيا ( على سبيل المثال ، 100-200 ° C ) ، وضع العينة المغلفة في لوحة الساخن أو الفرن ، مما تسبب في بطء تبخر المذيبات في الطين . هذه العملية تحتاج إلى التحكم في معدل ارتفاع درجة الحرارة لتجنب الفيلم بسبب التجفيف السريع من الشقوق أو " تقشير " .

2. ما قبل الحرق / التفريغ : في جو خامل ( مثل النيتروجين والأرجون ) أو الحد من الغلاف الجوي ( مثل خليط من النيتروجين والهيدروجين ) ، درجة الحرارة ترتفع إلى حوالي 300-400 درجة مئوية ، مما يجعل من الطين العضوية بيندر ، مشتتة ، وغيرها من إضافات التحلل الحراري ، وان تطاير إزالة . هذه الخطوة الحاسمة ، إذا كانت المواد العضوية المتبقية ، يمكن أن تؤثر تأثيرا خطيرا على نوعية سيلينيد اللاحقة وأداء الجهاز النهائي .

الخطوة 6 : السيلينيوم والمعالجة الحرارية

هذه هي الخطوة الأساسية في العملية برمتها ، والهدف من ذلك هو جعل السلائف رقيقة تنتج تفاعل كيميائي و نمو الحبوب ، وتشكيل هيكل كالكوبايرايت ، تبلور جيدة CIGS امتصاص طبقة .

• السيلينيوم البيئة : قبل حرق العينة في جو يحتوي على السيلينيوم ( SE ) بخار المعالجة الحرارية .

• مصدر السيلينيوم

• الحالة الصلبة مصدر السيلينيوم : وضع العينة في أنبوب الكوارتز مختومة جنبا إلى جنب مع عنصر السيلينيوم مسحوق ، ثم فراغ مختومة أو باستمرار إدخال غاز خامل ، ثم يسخن .

• غاز السيلينيوم المصدر : على سبيل المثال ، h ₂ س الغاز ، ولكن هذا الغاز هو سامة للغاية ، وارتفاع متطلبات السلامة والمعدات جي ، هو الآن أقل استخداما .

• السيلينيوم بخار : في فرن أنبوبي ، عنصر السيلينيوم يتم تسخينها بشكل منفصل من قبل مصدر التبخر لإنتاج بخار السيلينيوم ، غاز خامل ( على سبيل المثال ، ن ₂ ) يستخدم الناقل الغاز ونقلها إلى سطح العينة .

• نظام المعالجة الحرارية :

• ارتفاع درجة الحرارة : ارتفاع درجة الحرارة إلى درجة حرارة السيلينيوم بمعدل معين ، عادة ما بين 500 درجة مئوية و 600 درجة مئوية .

• الحفاظ على الحرارة : الحفاظ على الحرارة لفترة من الوقت ( عادة 10-60 دقيقة ) في درجة حرارة السيلينيوم ، مما يجعل عنصر منتشر بما فيه الكفاية ، رد فعل ، و نمو الحبوب .

• التبريد : التبريد في الفرن أو التحكم في معدل التبريد إلى درجة حرارة الغرفة بعد الانتهاء من رد الفعل .

في هذه العملية ، النحاس ، في ، جا في السلائف تتفاعل مع بخار SE لتشكيل CIGS كريستال مع النشاط الكهروضوئي . دقة التحكم في درجة الحرارة والوقت السيلينيوم السيلينيوم الضغط الجزئي هو المفتاح للحصول على عالية الأداء CIGS الأفلام .

الخطوة 7 : الانتهاء من تجهيز الجهاز

بعد السيلينيوم ، CIGS امتصاص طبقة تم الحصول عليها . بعد ذلك ، من الضروري الانتهاء من إعداد الجهاز كله وفقا لمعيار CIGS عملية الخلايا الشمسية :

1. طبقة عازلة ترسب : عادة عن طريق حمام الكيميائية ترسب ( CBD ) طبقة رقيقة من الأقراص المدمجة ( حوالي 50 نانومتر ) أو باستخدام بدائل خالية من الكادميوم ( مثل ZnS ، في ₂ s ₃ ) .

2. نافذة طبقة ترسب أكسيد الزنك أكسيد الزنك ( i-zno الجوهرية ) و آل مخدر أكسيد الزنك ( الآزو ) شفافة موصل نافذة طبقة من الاخرق أو المعادن العضوية ترسيب الأبخرة الكيميائية ( MOCVD ) .

3. إعداد : ني / آل جامع بوابة خط على الآزو بواسطة التبخر الحراري أو الاخرق .

4. تقطيع وتغليف : تقسيم مساحة كبيرة من الخلايا في خلية واحدة ، تغليف مغلفة ، وتشكيل كامل الخلايا الشمسية وحدة .

المزايا التقنية والتحديات

• ميزة

• منخفضة التكلفة : الاستثمار في المعدات وتكاليف التشغيل أقل بكثير من فراغ التبخر .

• ارتفاع معدل استخدام المواد : معدل استخدام المواد طلاء الطين يمكن أن تتجاوز 90 ٪ .

• من السهل على مساحة كبيرة : طباعة الشاشة وغيرها من التكنولوجيات هي مناسبة جدا على نطاق واسع ، مساحة كبيرة من الإنتاج .

• تكوين مرنة : من السهل ضبط حجم الصيغة بدقة السيطرة على استوكيومتري نسبة الفيلم .

• التحديات

• بقايا المواد العضوية : إذا لم يتم التحكم بشكل صحيح في عملية ما قبل الحرق ، بقايا المواد العضوية يمكن أن تشكل شوائب الكربون ، مما يؤدي إلى زيادة المقاومة سلسلة من الأجهزة ، وانخفاض الأداء .

• فيلم الاكتناز : بالمقارنة مع طريقة فراغ ، فيلم أعدته مسحوق طريقة يمكن أن تنتج المسام بسهولة أكبر ، مما يؤثر على استقرار وكفاءة الجهاز .

• حجم الحبوب و الجودة : عادة حجم الحبوب أقل من فراغ الأسلوب ، وهناك العديد من الحدود الحبوب ، والتي قد تؤدي إلى زيادة في التركيب .

• التكرار : التوحيد من الطين ، واستقرار عملية الطلاء تتطلب الكثير من التكرار بين دفعات .

ملخص

مسحوق الطلاء هو نوع من انخفاض تكلفة إعداد تقنية CIGS الفيلم . العملية التكنولوجية هي واضحة ، جوهر يكمن في التوحيد من الطين ، ومراقبة العيوب في عملية التجفيف قبل التكليس ، وتحسين نوعية البلورة في السيلينيوم العملية . على الرغم من أن كفاءة التحويل هو عادة أقل قليلا من أعلى فراغ التبخر ، فإنه لا يزال واحدا من أهم الاتجاهات في تصنيع CIGS الضوئية بسبب مزاياه في مراقبة التكاليف والإنتاج الضخم .