[發明專利]利用低熔點助熔劑的太陽能電池用銅銦鎵硒系薄膜的制作方法及據此方法制作的銅銦鎵硒系薄膜

有效

• 申請號: 201380000852.4
• 申請日: 2013-01-31
• 公開（公告）號: CN104094412B
• 公開（公告）日: 2016-11-30
• 發明（設計）人: 魚英柱;尹慶勛;安世鎮;郭智惠;尹載浩;趙雅拉;申基植;安承奎;趙俊植;柳鎮洙;樸相炫;樸柱炯
• 申請（專利權）人: 韓國能源技術研究院
• 主分類號: H01L31/032
• 分類號: H01L31/032;H01L21/02
• 代理公司: 北京冠和權律師事務所 11399
• 代理人: 龔建華

技術領域

本發明涉及一種太陽電池用銅銦鎵硒系薄膜的制作方法，尤其涉及一種用非真空涂覆法制作銅銦鎵硒系薄膜時，形成前驅體薄膜的步驟中，使用熔點比以前硒化熱處理時的溫度相對低的助熔劑，從而降低最終熱處理溫度，也能夠充分進行結晶生長的銅銦鎵硒系薄膜的制作方法及據此方法制作的銅銦鎵硒系薄膜。

背景技術

太陽能電池根據作為光吸收層的使用的物質，分為多樣的種類，目前使用最廣泛的是利用硅的硅太陽能電池。然而最近硅供應不足，價格爆漲，對薄膜式太陽能電池的關注日益增加。薄膜式太陽能電池制作成很薄的厚度，因此材料消耗更少，且重量輕，因此應用范圍十分廣泛。對作為這種薄膜式太陽能電池的材料使用的非晶硅與碲化鎘（CdTe）、銅銦硒（CIS）或銅銦鎵硒（CIGS）的研究十分活躍。

銅銦硒系薄膜或銅銦鎵硒系薄膜是Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ族化合物半導體中之一，并且在實驗室制作的薄膜太陽能電池中，具有最高的轉換率（20.3%）。尤其能夠制作成10微米以下的厚度，且長期使用時性能也穩定，從而作為能夠替代硅的低廉高效率的太陽能電池，頗受矚目。

銅銦鎵硒系薄膜是為了改善銅銦硒系薄膜的較低的開路電壓而用Ga替代部分In或用Se替代S而開發的材料。銅銦鎵硒系太陽能電池利用數微米厚度的薄膜制作太陽能電池，并且該制作方法主要有采用真空蒸鍍的方法與、非真空涂覆前驅體物質后進行熱處理的方法。

非真空狀態下涂覆前驅體物質而成的銅銦鎵硒系薄膜，微孔多、致密性差，因此需要進行硒化熱處理。硒化熱處理時有助于銅銦鎵硒系薄膜內結晶生長的CuSe的熔點是500℃以上，因此需要在500℃以上的條件下進行。因此，存在銅銦鎵硒系薄膜的制作費用上升的問題。

與上述背景技術有關的內容可參照韓國授權專利第10-1030780號、第10-1039667號等。

發明內容

本發明的目的在于在非真空條件下制作太陽能電池用銅銦鎵硒系薄膜時，形成包括低熔點助熔劑的前驅體薄膜，即使用比以前低的溫度進行硒化熱處理，也能夠充分進行薄膜內結晶生長，從而最終提高包含該薄膜的太陽能電池的效率。

為實現上述目的，本發明的利用低熔點助熔劑的太陽能電池用銅銦鎵硒系薄膜的制作方法，包括：制作銅銦鎵硒系納米顆粒的步驟a；含有上述銅銦鎵硒系納米顆粒與熔點為30-400℃范圍的助熔劑的漿料的制作步驟b；在基板上非真空涂覆上述漿料而形成銅銦鎵硒系前驅體薄膜的步驟c；干燥上述銅銦鎵硒系前驅體薄膜的步驟d；利用硒（Se）蒸汽將上述銅銦鎵硒系前驅體薄膜進行硒化熱處理的步驟e。

上述銅銦鎵硒系納米顆?？梢允沁x自：包含選自Cu-Se、In-Se、Ga-Se、Cu-S、In-S及Ga-S粒子組成的組中的任意一個的二元納米顆粒；包含選自Cu-In-Se、Cu-In-S、Cu-Ga-S及Cu-Ga-Se粒子組成的組中的任意一個的三元納米顆粒；Cu-In-Ga-Se四元納米顆粒；包含選自Cu-In-Ga-Se-（S、Se）及Cu-In-Al-Ga-（S、Se）組成的組中的任意一個的五元納米顆粒；Cu-In-Al-Ga-Se-S六元納米顆粒；包含選自Cu-Zn-Sn-（Se、S）及Cu-In-Ga-Zn-Sn-（Se、S）粒子組成的組中的任意一個的銅鋅錫硫系納米顆粒；以及包含選自Cu、In、Ga、Al、Zn、Sn、S及Se元素粉末組成的組中的任意一個的納米顆粒。

上述步驟a可采用低溫膠體法、溶劑熱合成法、微波法及超聲波合成法中任意一種方法。

上述步驟b中的漿料可以混合上述銅銦鎵硒系納米顆粒、上述助熔劑、溶劑、絡合劑、交聯劑制作。

上述助熔劑可以是選自硫酰胺、硒酸鈉(十水物)、亞硒酸鈉及氨基磺酸組成的組中的任意一個。

上述步驟c可采用噴涂法、超聲波噴涂法、旋轉涂覆法、刮刀涂布法、絲網印刷法及噴墨印刷法中的任意一種。

上述步驟d中，可在60-300℃溫度下干燥2-10分鐘，并且2-10次重復上述干燥。

上述步驟e中，可在250-450℃范圍下，硒化熱處理30-120分鐘。

為實現上述目的本發明的另一利用低熔點助熔劑的太陽能電池用銅銦鎵硒系薄膜的制作方法，包括：含有熔點為30-400℃范圍的助熔劑的銅銦鎵硒系前驅體溶液的制作步驟l；在基板上非真空涂覆含有上述助熔劑的銅銦鎵硒系前驅體溶液而形成銅銦鎵硒系前驅體薄膜的步驟m；干燥上述銅銦鎵硒系前驅體薄膜的步驟n；利用硒蒸汽將上述銅銦鎵硒系前驅體薄膜進行硒化熱處理的步驟o。