[發明專利]用于無機薄膜太陽能電池的p型半導體層的制備方法

在審

• 申請號: 202110018910.2
• 申請日: 2021-01-07
• 公開（公告）號: CN114068737A
• 公開（公告）日: 2022-02-18
• 發明（設計）人: 金鎮赫;李秉勛;賈比材;李棟敏;張浚成;曹恩愛
• 申請（專利權）人: 全南大學校產學協力團
• 主分類號: H01L31/032
• 分類號: H01L31/032;H01L31/0445;H01L31/18
• 代理公司: 北京鍾維聯合知識產權代理有限公司 11579
• 代理人: 羅銀燕

本發明涉及利用真空濺射蒸鍍法的無機薄膜太陽能電池及其制備方法，更具體地，涉及能夠提高以吸收層周知的p型化合物半導體層的質量并縮短工序時間的用于無機薄膜太陽能電池的p型化合物半導體層的制備方法及包括通過上述方法制備的p型化合物半導體層的無機薄膜太陽能電池。

技術領域

本發明涉及利用真空濺射蒸鍍法的無機薄膜太陽能電池及其制備方法，更具體地，涉及能夠提高以吸收層周知的p型化合物半導體層的質量并縮短工序時間的用于無機薄膜太陽能電池的p型化合物半導體層的制備方法及包括通過上述方法制備的p型化合物半導體層的無機太陽能電池。

背景技術

太陽能電池根據用作光吸收層的物質而分為很多種類，目前使用非常廣泛的是利用硅的硅太陽能電池。但是，近來，隨著硅的供應不足而導致價格飛漲，從而對薄膜型太陽能電池的關注也日益增加。

薄膜型太陽能電池以薄厚度制備，材料的消耗量少，重量輕，因此應用范圍很廣泛。無機薄膜太陽能電池由多層結構形成，其中由p型化合物薄膜型半導體制備的以吸收層(absorber layer)周知的活性化層通過光生作用(photo-generation)起到生成電荷(carrier)的中樞性的作用，當吸收充分的光子時，能夠生成大量的電荷，從而提高太陽能電池元件的轉化效率。

如上所述，在用于制備以作為化合物半導體的一種的CZT(CuZnSn)為基礎的太陽能電池的光吸收層的常規方法中，首先對由Cu、Zn、Sn形成的金屬前體進行蒸鍍后，利用硫(S)或硒(Se)元素進行熱處理。如上所述的光吸收層可以為CZTS(CuZnSnS)、CZTSe(CuZnSnSe)、CZTSS(CuZnSnSSe)太陽能電池光吸收層。

在此情況下，在對由Cu、Zn、Sn形成的金屬前體進行蒸鍍的過程中，通常使用濺射(Sputtering)方法按照順序蒸鍍Cu、Zn、Sn的單位膜。但是，當按照這種順序進行蒸鍍時，由于Sn的結晶化，會使金屬前體膜形成非常粗糙的表面，因此，在利用硫或硒元素進行熱處理后，也不會改善粗糙度，從而會出現因局部位置的成分比不均勻以及吸收層之后的工序中串聯電阻減少的問題而使太陽能電池效率的改善受限。

為了克服上述問題，具有利用CuS、ZnS、SnS靶(target)來蒸鍍前體的方法，但該方法具有如下的問題：蒸鍍速度降低，因硫或硒引起蒸鍍機的污染及腐蝕，并且，示出相對較低的表面粗糙度改善特性。

即，這是因為吸收層是通過選擇性地合成銅、鋅、錫、鎵、銦、硫、硒的物質來制備，薄膜的質量可根據合成時工序而不同。尤其，由于高溫的熱處理特性，薄膜無法密集地合成，會產生空孔或無法形成完全的相，其結果會給太陽能電池的特性帶來不好的影響。

因此，需要開發通過改善工序來提高合成的薄膜的質量，從而能夠改善太陽能電池的電特性的新型技術。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻0001：韓國專利公開號第10-2011-0001814號

發明內容

本發明人通過大量的研究結果開發出可以改善無機薄膜太陽能電池的吸收層的膜質來提高太陽能電池的電特性的技術，從而完成本發明。

由此，本發明的目的在于，提供如下的用于無機薄膜太陽能電池的p型化合物半導體層的制備方法及通過該方法制備的用于無機薄膜太陽能電池的p型化合物半導體層：能夠通過共同濺射及預熱處理形成沒有空孔并且結晶性高的薄膜。

本發明的另一目的在于，提供如下的無機薄膜太陽能電池：包括改善膜質的用于無機薄膜太陽能電池的p型化合物半導體，由此可提高電特性。

本發明的目的并不限定于以上所提及的目的，雖然沒有明示，但本發明的目的還包含本發明所屬技術領域的普通技術人員能夠通過后述的發明的詳細說明的記載中認知的本發明的目的。