[發明專利]新的化合物半導體及其用途

有效

• 申請號: 201280023369.3
• 申請日: 2012-05-11
• 公開（公告）號: CN103562127A
• 公開（公告）日: 2014-02-05
• 發明（設計）人: 樸哲凞;金兌訓;樸德熙;高京門
• 申請（專利權）人: LG化學株式會社
• 主分類號: C01B19/00
• 分類號: C01B19/00;C01G15/00;C01G51/00;C01G30/00;H01L35/16;H01L31/032
• 代理公司: 北京鴻元知識產權代理有限公司 11327
• 代理人: 李靜;黃麗娟

技術領域

本公開內容涉及一種可用于太陽能電池或用作熱電材料的新型化合物半導體材料，以及該材料的制備方法和用途。

本申請要求在韓國于2011年5月13日提交的韓國專利申請No.10-2011-0045348、于2011年5月13日提交的韓國專利申請No.10-2011-0045349、于2011年5月25日提交的韓國專利申請No.10-2011-0049609和于2012年5月11日提交的韓國專利申請No.10-2012-0050460的優先權，這些專利申請的全部內容通過引用并入本說明書中。

背景技術

化合物半導體并非例如硅和鍺的單一元素，而是含有兩種或更多種復合元素用作半導體的化合物。多種化合物半導體已經被開發出并使用于許多領域中。例如，化合物半導體可以用于利用Peltier效應的熱電轉換裝置、利用光電轉換效應的發光裝置(如發光二極管和激光二極管)或者太陽能電池等。

在這些用途中，熱電轉換裝置可以應用于熱電轉換發電或熱電轉換冷卻等。此處，在熱電轉換發電中，利用向熱電轉換裝置施加溫度差所產生的溫差電動勢來進行熱能向電能的轉換。

熱電轉換裝置的能量轉換效率取決于熱電轉換材料的性能指標ZT。此處，ZT根據Seebeck系數、電導率、熱導率等來確定。更詳細而言，ZT與Seebeck系數的平方和電導率成正比，與熱導率成反比。因此，為了增強熱電轉換裝置的能量轉換效率，需要開發出具有高Seebeck系數、高電導率或低熱導率的熱電轉換材料。

同時，太陽能電池由于其無需太陽光線以外的能源而具有環境友好的性質，因此作為未來替代能源正在被積極地研究。太陽能電池通常可以分類為：利用單一硅元素的硅太陽能電池，利用化合物半導體的化合物半導體太陽能電池，以及堆疊有至少兩個具有不同帶隙能的太陽能電池的串聯太陽能電池。

在這些太陽能電池中，化合物半導體太陽能電池在吸收太陽光線并產生電子-空穴對的光吸收層中使用化合物半導體，并且特別可以使用III-V族中的化合物半導體如GaAs、InP、GaAlAs和GaInAs，II-VI族中的化合物半導體如CdS、CdTe和ZnS，以及由CuInSe2表示的I-III-VI族中的化合物半導體。

太陽能電池的光吸收層要求優異的長期電、光穩定性和較高的光電轉換效率，并且易于通過改變組成或摻雜而對帶隙能或傳導率進行控制。另外，例如生產成本和產量的條件也應滿足實際應用的需要。然而，許多常規的化合物半導體無法同時滿足所有這些條件。

發明內容

技術問題

本公開內容旨在解決現有技術中的問題，因此，本公開內容的目的在于提供一種新型化合物半導體材料、該化合物半導體材料的制備方法以及使用該化合物半導體材料的熱電轉換裝置或太陽能電池，所述化合物半導體材料可以以多種方式用于熱電轉換裝置的熱電轉換材料、太陽能電池等。

本公開內容的其它目的和優勢將從下面的描述中得到理解，并通過本公開內容的實施方案而變得顯而易見。另外，應該理解，本公開內容的目的和優勢可以通過所附權利要求書中限定的組分或其組合而加以實現。

技術方案

一方面，在對化合物半導體進行反復研究后，本公開內容的發明人成功地合成了由化學式1表示的化合物半導體，并發現該化合物可以用于熱電轉換裝置的熱電轉換材料或太陽能電池的光吸收層。

化學式1

In_xM_yCo_4-m-aA_mSb_12-n-z-bX_nQ_z

其中，M為選自Ca、Sr、Ba、Ti、V、Cr、Mn、Cu、Zn、Ag、Cd、Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb和Lu中的至少一種，A為選自Fe、Ni、Ru、Rh、Pd、Ir和Pt中的至少一種，X為選自Si、Ga、Ge和Sn中的至少一種，Q為選自O、S、Se和Te中的至少一種，0<x<1，0≤y<1，0≤m≤1，0≤a≤1，0≤n<9，0≤z≤4，0≤b≤3，0<n+z+b。

優選地，在化學式1中，0<x+y≤1。

還優選地，在化學式1中，0<n+z+b≤9。

還優選地，在化學式1中，0<x≤0.5。

還優選地，在化學式1中，0<z≤2。