[發明專利]用于光伏吸收劑膜的核-殼納米粒子

在審

• 申請號: 201811338634.2
• 申請日: 2014-12-05
• 公開（公告）號: CN109599323A
• 公開（公告）日: 2019-04-09
• 發明（設計）人: 克里斯托弗·紐曼
• 申請（專利權）人: 納米技術有限公司
• 主分類號: H01L21/02
• 分類號: H01L21/02;H01L31/032;H01L31/0384;H01L31/0749;H01L31/18;C09D11/52;B82Y40/00;B82Y30/00
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 吳勝周

一種制備CIGS?型核?殼納米粒子的方法產生核?殼納米粒子，所述核?殼納米粒子可以包含四元或三元金屬硫屬化物核。所述核可以基本上被二元金屬硫屬化物殼包圍。核?殼納米粒子可以經由液相沉積而沉積在PV電池接觸(例如，鉬電極)上。然后沉積的粒子可以被熔化或熔融成為用于光伏器件中的薄吸收劑膜。

本申請是國際申請日為2014年12月5日、國際申請號為PCT/GB2014/053628、進入中國國家階段的申請號為201480066247.1且發明名稱為“用于光伏吸收劑膜的核-殼納米粒子”的中國發明申請的分案申請。

相關申請的交叉引用：

本申請要求于2013年12月6日提交的美國臨時申請號61/912,916的權益。

關于聯邦資助研究或開發的聲明：不適用

發明背景

1.發明領域

本發明總體上涉及半導體納米粒子。更具體地，它涉及制備用于基于銅銦鎵聯硒化物/二硫化物(CIGS)的薄膜光伏器件的核-殼納米粒子的方法。

2.對相關技術的描述，包括根據37CFR 1.97和1.98公開的信息

為了獲得廣泛的接受，光伏電池(PV電池，也已知為太陽能電池或PV器件)一般需要以與使用化石燃料生成的電力的成本可競爭的成本產生電力。太陽能電池應當優選地具有低的材料和制造成本，并結合以增加的光電轉換效率。薄膜具有固有地低的材料成本，因為在薄的(～2-4μm)活性層中材料的量很小。因此，已經進行了相當大的努力去開發高效薄膜太陽能電池。在被研究的眾多薄材料中，基于黃銅礦的器件(Cu(In和/或Ga)(Se和，任選地S)₂，在本文中統稱為CIGS)已經顯示極大的希望并且已經受到相當大的關注。基于CIGS材料的光伏器件是高效的，因為CuInS₂(1.5eV)和CuInSe₂(1.1eV)的帶隙與太陽光譜匹配良好。

盡管CIGS材料廉價，但用于CIGS薄膜的常規制造方法涉及昂貴的氣相或蒸發技術。一種較低成本的解決方案是通過使用液相沉積技術將CIGS組分的粒子沉積到襯底上，然后將所述粒子熔化或熔融成為薄膜來形成薄膜。理想地，納米粒子聚結形成大晶粒的(large grained)薄膜。可以使用組分金屬的氧化物粒子來進行液相沉積，接著用H₂還原，并利用含硒氣體(例如，H₂Se)進行反應燒結。備選地，可以使用預制的CIGS粒子進行液相沉積。

CIGS-型粒子(即，CIGS或類似的材料)優選地擁有某些允許它們形成大晶粒的薄膜的特性。例如，納米粒子優選是小的并且具有與相同材料的較大粒子不同的物理、電子和光學特性。這樣的較小粒子一般更緊密地堆積，這促進了粒子在熔化期間的聚結。此外，納米粒子優選地具有窄的粒度分布。窄的粒度分布促進了均一的熔化溫度，這是因為納米粒子熔點與粒度直接相關。并且均一的熔化產生平坦的且高質量的膜(良好的電氣性能)。