[發(fā)明專利]用于制備太陽能電池的光吸收層的前體及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201580047842.5
• 申請日: 2015-10-27
• 公開（公告）號(hào): CN106796962B
• 公開（公告）日: 2019-01-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 尹錫喜;樸銀珠;李豪燮;尹錫炫
• 申請（專利權(quán)）人: 株式會(huì)社LG化學(xué)
• 主分類號(hào): H01L31/0216
• 分類號(hào): H01L31/0216;H01L31/04;H01L31/18;C09D11/00
• 代理公司: 北京集佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 顧晉偉;趙丹

本發(fā)明公開了用于制備太陽能電池的光吸收層的前體及其制造方法，所述前體包含：(a)聚集相復(fù)合體，其包括包含銅(Cu)?錫(Sn)雙金屬的第一相和包含含鋅(Zn)硫?qū)倩锏牡诙啵蛘甙ò珻u?Sn雙金屬的第一相、包含含Zn硫?qū)倩锏牡诙嗪桶珻u硫?qū)倩锏牡谌啵换蛘?b)核?殼結(jié)構(gòu)納米顆粒，其包括包含Cu?Sn雙金屬納米顆粒的核和包含含Zn硫?qū)倩锘蚝琙n硫?qū)倩锖秃珻u硫?qū)倩锏臍ぃ换蛘?c)其混合物。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請要求于2014年11月5日向韓國知識(shí)產(chǎn)權(quán)局提交的韓國專利申請No.10-2014-0152663和2015年5月13日向韓國知識(shí)產(chǎn)權(quán)局提交的韓國專利申請No.10-2015-0066497的權(quán)益，其公開內(nèi)容通過引用整體并入本文。

本發(fā)明涉及用于制備太陽能電池的光吸收層的前體及其制備方法。

背景技術(shù)

從其發(fā)展的早期階段開始就已經(jīng)使用以高成本形成的光吸收層以及作為半導(dǎo)體材料的硅(Si)來制造太陽能電池。為了更經(jīng)濟(jì)地制造工業(yè)上可行的太陽能電池，已經(jīng)開發(fā)了利用廉價(jià)的光吸收材料(例如銅銦鎵(二)硒(CIGS)或Cu(In，Ga)(S，Se)₂)的薄膜太陽能電池結(jié)構(gòu)。這樣的CIGS基太陽能電池通常包括背面電極層、n型結(jié)部件和p型光吸收層。含有這類CIGS層的太陽能電池的功率轉(zhuǎn)換效率大于19％。然而，雖然CIGS基薄膜太陽能電池具有潛能，但是銦(In)的供應(yīng)不足及成本是使用CIGS基光吸收層的薄膜太陽能電池的廣泛適用性和可行性的主要障礙。因此，迫切需要開發(fā)使用無銦(In)或低銦(In)且低成本的普遍元素的太陽能電池。

因此，作為CIGS基光吸收層的替代物，含有極廉價(jià)元素銅(Cu)、鋅(Zn)、錫(Sn)、硫(S)或硒(Se)的CZTS(Cu₂ZnSn(S，Se)₄)基太陽能電池近來受到極大關(guān)注。有利地，CZTS具有約1.0eV至約1.5eV的直接帶隙和10⁴cm^-1或更高的吸收系數(shù)，其儲(chǔ)量相對(duì)高，且CZTS使用價(jià)格便宜的Sn和Zn。

1996年首次報(bào)道了CZTS異質(zhì)結(jié)PV電池，但CZTS基太陽能電池在技術(shù)上不如CIGS基太陽能電池先進(jìn)，并且CZTS基太陽能電池的光電效率為10％或更低，這遠(yuǎn)低于CIGS基太陽能電池。CZTS的薄膜通過濺射、混合濺射、脈沖激光沉積、噴霧熱解、電沉積/熱硫化、電子束加工、Cu/Zn/Sn/熱硫化和溶膠-凝膠法制造。

同時(shí)，PCT/US/2010-035792公開了通過對(duì)使用包含CZTS/Se納米顆粒的墨的基底進(jìn)行熱處理來形成薄膜。通常，當(dāng)使用CZTS/Se納米顆粒形成CZTS薄膜時(shí)，由于先前形成的小晶體而難以在隨后的形成薄膜的過程中增大晶體尺寸。因此，當(dāng)各晶粒小時(shí)，界面擴(kuò)展并且在界面處發(fā)生電子損失。因此，效率不可避免地劣化。

因此，薄膜中使用的納米顆粒應(yīng)包括Cu、Zn和Sn，并且不應(yīng)是CZTS晶型。然而，不利地，由單一金屬元素構(gòu)成的金屬納米顆粒可能易被氧化，并且隨后需要使用大量Se在高溫下除去氧化物的附加工藝。此外，當(dāng)分別合成包含各自金屬的硫?qū)倩锊⒃谥苽淠倪^程中組合使用或與金屬納米顆粒組合使用時(shí)，不均勻的金屬組成比可能造成問題并且具有不同相的金屬納米顆粒之間的混合不充分可能導(dǎo)致在薄膜中形成次生相。

因此，越來越需要開發(fā)用于薄膜太陽能電池的技術(shù)，所述薄膜太陽能電池包括對(duì)氧化穩(wěn)定的高效光吸收層，包括足夠量的第VI族元素，具有總體更均勻的組成，使薄膜中次生相的形成最小化并且具有增加的膜密度。

發(fā)明內(nèi)容

技術(shù)問題

因此，進(jìn)行本發(fā)明以解決尚未解決的上述問題和其他技術(shù)問題。