黄铜矿类光吸收层的形成方法技术

本发明专利技术涉及一种形成黄铜矿类太阳能电池的光吸收层的方法，其特征在于，包括：形成包含黄铜矿类化合物的前体的薄膜的步骤；以及对所述薄膜照射光的步骤，所述黄铜矿类化合物前体吸收光能而晶化。本发明专利技术在形成黄铜矿类光吸收层的过程中不是进行加热而是利用光，从而具有能够在不产生由于热而造成基板损伤的问题的情况下形成黄铜矿类光吸收层的效果。此外，由于在形成黄铜矿类光吸收层的过程中不是进行加热而是利用光，所以不存在钼背面电极被加热而形成MoSe2的问题。进而，通过先照射对薄膜穿透得深的长波长范围的光，然后再照射对薄膜穿透得浅的短波长范围的光，从而具有能够从薄膜的下方起依次形成黄铜矿类光吸收层的效果。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】黄铜矿类光吸收层的形成方法
本专利技术涉及一种形成太阳能电池的光吸收层的方法，更具体地说，涉及一种形成黄铜矿类太阳能电池的光吸收层的方法。
技术介绍
近年来，由于严重的环境污染问题和化石能源的枯竭，开发下一代清洁能源的重要性与日俱增。其中，太阳能电池作为将太阳能直接转化为电能的装置，公害少，资源无限，具有半永久性的寿命，因此有望成为解决未来能源问题的能源。太阳能电池根据用作光吸收层的物质来划分为多个种类，目前使用最多的是利用了硅的硅太阳能电池。但是，随着近年来由于硅的供应不足而导致硅的价格暴涨，人们开始逐渐关注利用化合物半导体的太阳能电池。特别是，化合物半导体能够制造成厚度薄的薄膜型太阳能电池，材料的消耗量少且重量轻，因此其应用范围很广。通常，以CuInSe2为代表的I-III-VI2族黄铜矿(Chalcopyrite)类化合物半导体具有直接跃迁型能隙，光吸收系数为1×105cm-1，在半导体中是最高的，因此即使用厚度为1～2μm的薄膜也能够制造高效率的太阳能电池，具有光电稳定性长期非常优秀的特性。由于这些特性，黄铜矿类化合物半导体作为能够代替目前使用的高价的晶体硅太阳能电池而颠覆性地提高太阳能发电的经济性的廉价、高效率的太阳能电池材料而受到关注。另一方面，CuInSe2的带隙为1.04eV，因此为了与作为理想的带隙范围的1.2～1.4eV匹配，有时也会将部分铟(In)置换为镓(Ga)、部分硒(Se)置换为硫(S)，作为参考，CuGaSe2的带隙为1.6eV，CuGaS2的带隙为2.5eV。将部分In置换为Ga、部分Se置换为S的五元类化合物标记为CIGSS[Cu(InxGa1-x)(SeyS1-y)2]，有时也典型地将它们标记为CIS类或CIGS类。作为形成CIGS类光吸收层的方法有同时蒸发法。同时蒸发法是利用热蒸发源使作为单位元素的铜(Cu)、铟(In)、镓(Ga)以及硒(Se)同时蒸发而在高温的基板直接形成CIGS类薄膜的方法。因为独立地使用各蒸发源，所以容易控制元素的组成，因此其特点是能够制造性能优异的CIGS类光吸收层，目前为止示出最高的效率的CIGS太阳能电池就是通过该方法制作的。不同于此，也在开发如下方法，该方法通过溅射或其它蒸镀方法来形成由构成CIGS类薄膜的前体物质构成的薄膜，并在Se或H2Se气体环境中进行热处理或硒化热处理。近年来，为了克服上述的方法需要高价的真空工序的缺点，正在活跃地开展对如下非真空方式的研究，即，制造包含CIGS前体物质或CIGS类化合物纳米粒子的膏或墨水，将其涂敷于基板并进行热处理。另一方面，近年来对于在CIGS类光吸收层中将In和Ga置换为Zn和Sn而在原料费、环境问题方面有利的、由1-2-4-6族元素构成的CZTS类(Cu2ZnSn(Se1-xSx)4)太阳能电池的研究也在活跃地进行，制造CZTS类太阳能电池的光吸收层的方法也与制造CIGS类光吸收层的方法基本相同。以下，将CIS类化合物、CIGS类化合物以及CZTS类化合物统称为黄铜矿类化合物。在上述的所有黄铜矿类光吸收层的制造过程中都需要进行加热或热处理，但是这样的热会损伤基板特别是近年来受到广泛关注的柔性基板而成为问题。此外，近年来使用钼作为背面电极的黄铜矿类太阳能电池居多，在黄铜矿类光吸收层形成在基板上的钼背面电极上的情况下，由于过度的热处理而在钼背面电极与光吸收层之间的界面产生过量的MoSe2而使太阳能电池的效率降低的情况频发。
技术实现思路
专利技术要解决的课题本专利技术是为了解决上述的现有技术的问题而完成的，其目的在于，提供一种形成黄铜矿类光吸收层的方法，该方法在形成黄铜矿类太阳能电池的光吸收层的过程中不使用热而使用光，从而不存在由热造成的问题。用于解决课题的方案为了达到上述目的，本专利技术提供一种黄铜矿类光吸收层的形成方法，是形成黄铜矿类太阳能电池的光吸收层的方法，其特征在于，包括：形成包含黄铜矿类化合物的前体的薄膜的步骤；以及对所述薄膜照射光的步骤，所述黄铜矿类前体吸收光能而晶化。在本说明书中，“光”指的是相当于红外线、可见光以及紫外线的波长范围的电磁波。本专利技术提供一种形成黄铜矿类太阳能电池的光吸收层的方法，其特征在于，包括：使构成黄铜矿类化合物的元素同时蒸发来形成黄铜矿类前体薄膜的步骤；以及对所述黄铜矿类前体薄膜照射光的步骤，所述黄铜矿类前体薄膜吸收光能而晶化。在本专利技术中，在使构成黄铜矿类化合物的元素蒸发来进行蒸镀的过程中不对基板进行加热，从而先形成黄铜矿类前体薄膜，然后对黄铜矿类前体薄膜照射光来形成黄铜矿类光吸收层，由此能够解决基板受到热冲击的问题。本专利技术提供一种形成黄铜矿类太阳能电池的光吸收层的方法，其特征在于，包括：通过溅射来形成包含黄铜矿类化合物的前体的黄铜矿类前体薄膜的步骤；以及对所述黄铜矿类前体薄膜照射光的步骤，所述黄铜矿类化合物的前体吸收光能而晶化。本专利技术提供一种形成黄铜矿类太阳能电池的光吸收层的方法，其特征在于，包括：在非真空状态下涂敷包含黄铜矿类化合物的前体的溶液或膏的步骤；以及对所述涂敷的溶液或膏照射光的步骤，所述前体吸收光能而晶化。本专利技术的专利技术人为了解决由于在制造黄铜矿类光吸收层的过程中进行加热而在基板产生损伤、在与钼背面电极的界面形成MoSe2的问题，专利技术了代替热而使用光的方法。根据本专利技术，并不是像以往的热处理过程那样对设备内部整体进行加热，而只有黄铜矿类化合物前体或黄铜矿类前体薄膜吸收光能而形成黄铜矿类化合物。为此，在本专利技术中，在照射光的步骤中，可以同时照射波长范围不同的2种以上的光或者依次照射波长范围不同的光，在依次照射不同波长的光的情况下，优选从波长相对长的光开始依次进行照射。可以同时或依次照射多种波长的光，使得前体薄膜等容易吸收光能，在依次进行照射的情况下，优选先照射穿透力强的长波长的光，然后再照射穿透力弱的短波长的光。此外，在本专利技术中，照射光的步骤可以在Se或H2Se气体环境中进行，在该情况下，照射光的步骤将代替硒化热处理工序。专利技术效果像上述那样构成的本专利技术通过在形成黄铜矿类光吸收层的过程中只对黄铜矿类化合物前体或前体薄膜照射光，从而具有如下效果，即，能够在不存在由于热而造成基板损伤的问题的情况下形成黄铜矿类光吸收层。此外，通过在形成黄铜矿类光吸收层过程中只对黄铜矿类化合物前体或前体薄膜照射光，从而不存在钼背面电极被加热而形成MoSe2的问题。进而，通过先照射对薄膜穿透得深的长波长范围的光，然后再照射对薄膜穿透得浅的短波长范围的光，从而具有能够从薄膜的下方起依次致密地形成黄铜矿类光吸收层的效果。附图说明图1是对通过非真空工序形成的CIGS前体层的表面进行拍摄的显微镜照片。图2是对通过非真空工序形成的CIGS前体层的剖面进行拍摄的显微镜照片。图3是拍摄了对通过非真空工序形成的CIGS前体层照射短波长的光的结果的表面照片。图4是拍摄了对通过非真空工序形成的CIGS前体层照射短波长的光的结果的剖面照片。图5是拍摄了对通过非真空工序形成的CIGS前体层依次照射长波长的光和短波长的光的结果的表面照片。图6是拍摄了对通过非真空工序形成的CIGS前体层依次照射长波长的光和短波长的光的结果的剖面照片。具体实施方式本专利技术的特征在于，在形成黄铜矿类太阳能电池的光吸收层的过程中进本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种黄铜矿类光吸收层的形成方法，用于形成黄铜矿类太阳能电池的光吸收层，其特征在于，包括：形成包含黄铜矿类化合物的前体的薄膜的步骤；以及对所述薄膜照射光的步骤，所述黄铜矿类化合物的前体吸收光能而晶化。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.04.02 KR 10-2013-00357531.一种黄铜矿类光吸收层的形成方法，用于形成黄铜矿类太阳能电池的光吸收层，其特征在于，包括：在钼背面电极上形成包含黄铜矿类化合物的前体的薄膜的步骤；以及对所述薄膜照射光的步骤，所述黄铜矿类化合物的前体吸收光能而晶化，其中在所述照射光的步骤中依次照射波长范围不同的2种以上的光，其中从波长相对长的光开始依次进行照射。2.一种黄铜矿类光吸收层的形成方法，用于形成黄铜矿类太阳能电池的光吸收层，其特征在于，包括：使构成黄铜矿类化合物的元素同时蒸发来在钼背面电极上形成黄铜矿类前体薄膜的步骤；以及对所述黄铜矿类前体薄膜照射光的步骤，所述黄铜矿类前体薄膜吸收光能而晶化，其中在所述照射光的步骤中依次照射波长范围不同的2种以上的光，其中从波长相对长的光开始依次进行照射。3.一种黄铜矿类光吸收层的形成方法，用于形成黄铜矿类太阳能电池的光吸收...

【专利技术属性】
技术研发人员：鱼英柱，尹庆勋，安世镇，郭智惠，尹载浩，赵阿拉，申基植，安承奎，赵俊植，柳镇洙，朴相炫，朴柱炯，
申请(专利权)人：韩国ENERGY技术硏究院，
类型：发明
国别省市：韩国;KR