[發明專利]制備五元化合物半導體CZTSSe的方法和薄膜太陽能電池

無效

• 申請號: 201280012301.5
• 申請日: 2012-02-22
• 公開（公告）號: CN103403851A
• 公開（公告）日: 2013-11-20
• 發明（設計）人: S.約斯特;J.帕爾姆
• 申請（專利權）人: 法國圣戈班玻璃廠
• 主分類號: H01L21/36
• 分類號: H01L21/36;H01L21/02
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 劉維升;林森

1.制備由Cu₂ZnSn(S,Se)₄類型的五元鋅黃錫礦/亞錫酸鹽構成的化合物半導體的方法，該方法包含下面的步驟：

-制備至少一個前體疊層(11)，所述前體疊層由第一前體層(5)和第二前體層(6)組成，其中在第一階段中，通過將金屬銅、鋅和錫沉積到基體(12)上制備第一前體層(5)，和在第二階段中，通過將硫屬元素硫和/或硒沉積到第一前體層(5)上制備第二前體層(6)，

-在工藝室(13)中熱處理該至少一個前體疊層(11)，使得第一前體層(5)的金屬和第二前體層(6)的至少一種硫屬元素反應性地轉化為化合物半導體(2)，

-在所述至少一個前體疊層(11)的熱處理過程中將至少一種工藝氣體供入到工藝室(13)中，其中，如果第二前體層(6)中含有選自硫和硒的硫屬元素，則工藝氣體中含有相應的其它硫屬元素和/或含相應的其它硫屬元素的化合物，或者，如果第二前體層(6)中含有兩種硫屬元素硫和硒，則工藝氣體中含有硫和/或硒和/或含硫化合物和/或含硒化合物。

2.根據權利要求1的方法，其中硫深度分布由化合物半導體(2)的表面(9)到與基體(12)的界面(10)如此構成，使得

-硫含量在表面(9)具有最大值，朝向界面(10)降低，并在界面(10)具有最小值；或

-硫含量在表面(9)具有最小值，朝向界面(10)增加，并在界面(10)具有最大值；或

-硫含量在表面(9)具有第一最大值，朝向界面(10)降低至最小值，接著再次增加，并在界面(10)具有第二最大值；或

-硫含量在表面(9)具有第一最小值，朝向界面(10)增加至最大值，接著再次降低，并在界面(10)具有第二最小值。

3.根據權利要求2的方法，其中如此構成硫深度分布，使得硫含量的相對變化至少在部分深度分布上為至少10%。

4.根據權利要求1-3之一的方法，其中

-由金屬銅、鋅和錫的單個層組成的疊層連續沉積若干次，和/或

-由硫屬元素硫和硒的單個層組成的疊層連續沉積若干次。

5.根據權利要求1-4之一的方法，其中前體疊層(11)連續沉積若干次。

6.根據權利要求1-5之一的方法，其中在一個或多個后續的時間間隔期間供入所述至少一種工藝氣體，其中所述后續的時間間隔分別比在其中進行熱處理的第一時間間隔要短。

7.根據權利要求1-6之一的方法，其中如此構成第一前體層(5)，使得

-銅含量小于鋅和錫的結合含量，和

-鋅含量大于錫含量。

8.根據權利要求1-7之一的方法，其中如此構成所述兩個前體層(5、6)，使得硫屬元素總含量與金屬總含量之比大于或等于1。

9.薄膜太陽能電池，帶有布置在基體(12)上的由化合物半導體構成的吸收體(2)，所述化合物半導體由Cu₂ZnSn(S,Se)₄類型的五元鋅黃錫礦/亞錫酸鹽構成，其中所述化合物半導體(2)從化合物半導體(2)的表面(9)到與基體(12)的界面(10)具有可預先規定的硫深度分布，其中如此構成硫深度分布，使得

-硫含量在表面(9)具有最大值，朝向界面(10)降低，并在界面(10)具有最小值；或

-硫含量在表面(9)具有最小值，朝向界面(10)增加，并在界面(10)具有最大值；或

-硫含量在表面(9)具有第一最大值，朝向界面(10)降低至最小值，接著再次增加，并在界面(10)具有第二最大值；或

-硫含量在表面(9)具有第一最小值，朝向界面(10)增加至最大值，接著再次降低，并在界面(10)具有第二最小值。

10.根據權利要求1-8之一的用于制備由Cu₂ZnSn(S,Se)₄類型的五元鋅黃錫礦/亞錫酸鹽構成的化合物半導體的方法用于制備薄膜太陽能電池或薄膜太陽能模塊的吸收體（2）的用途。