太阳能电池用光吸收层及其制备方法技术

公开了一种具有增强的日光吸收作用的太阳能电池用光吸收层，该光吸收层包括互相层合的ＣｕＧａＳｅ↓［２］、ＣｕＩｎ↓［１－ｘ］Ｇａ↓［ｘ］Ｓｅ↓［２］和ＣｕＩｎＳｅ↓［２］。还公开了该光吸收层的制备方法。该方法包括以下步骤：通过金属有机化学气相沉积，由含有Ｉｎ和Ｓｅ的单独前体在基底上形成ＩｎＳｅ薄膜；通过金属有机化学气相沉积，使用Ｃｕ前体在ＩｎＳｅ薄膜上形成Ｃｕ↓［２］Ｓｅ薄膜；通过金属有机化学气相沉积，使用含有Ｇａ和Ｓｅ的单独前体在Ｃｕ↓［２］Ｓｅ薄膜上形成ＣｕＧａＳｅ↓［２］薄膜；以及通过金属有机化学气相沉积，使用含有Ｉｎ和Ｓｅ的单独前体以及Ｃｕ前体在ＣｕＧａＳｅ↓［２］薄膜上形成ＣｕＧａＳｅ↓［２］／ＣｕＩｎＳｅ↓［２］多层薄膜结构。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及太阳能电池用光吸收层以及该光吸收层的制备方法。特别 是，本专利技术涉及具有增强的日光吸收作用的光吸收层以及该光吸收层的制备方法，该光吸收层含有通过金属有机化学气相沉积(MOCVD)层合的 CuInSe2、 CuGaSe2和CuIn!.xGaxSe2薄膜。
技术介绍
包括CuInSe2(以下简称作"CIS")和CuIni-xGaxSe2(以下简称作"CIGS") 的三层薄膜是许多研究已经积极开始着手的化合物半导体。与常规的使用硅的太阳能电池不同，CIS基薄膜太阳能电池的厚度可以 制成不超过IO微米，且甚至长期使用后仍显示优良的稳定性。另外，实验 证明，与常规的太阳能电池相比，CIS基薄膜太阳能电池的最大转换效率达 到19.8%。因此，CIS基薄膜太阳能电池在低价格和高效率方面已经吸引了 取代硅太阳能电池的商业兴趣。为了成功的商业化，最近已经报道了各种形成CIS薄膜的方法。例如， 由本申请人提交的韩国专利申请No. 2004-29221详细描述了一种形成CIS薄 膜的方法。根据该方法，首先，使用2作为前体通过金属有 机化学气相沉积在基底上形成InSe薄膜，使用(hfac)Cu(DMB)作为前体通过 金属有机化学气相沉积在InSe薄膜上形成Cu2Se薄膜，且然后使用 2作为前体通过金属有机化学气相沉积在Cu2Se薄膜上形成 CuInSe2薄膜。另外，使用2作为前体通过金属有机化学气 相沉积在CuInSe2薄膜上形成CuIni.xGaxSe2薄膜。如上所述，CIS基薄膜太阳能电池显示出接近20%的高能量转换效率，但是该电池应该形成为多层结构以进一步提高效率。日光含有大量不可见的紫外线和红外线以及光子能为约1.7eV(g卩，波长为700nm的红光)至3.1eV (即，波长为400nm的紫光)的可见光。因此，在制造用于吸收各种能量的 入射光的高效率太阳能电池时，需要将CIS基薄膜形成为多层结构的技术。 为了有效地将全光谱日光转变为电能，应该在多层结构中设置具有不同 带隙能的光吸收层。已知使用CIS太阳能电池的理论能量转换效率对于2层 太阳能电池为42%，对于3层太阳能电池为49%，对于4层太阳能电池为 53%，且对于5层或5层以上的太阳能电池的最大值为68%。以这种方式， 可以通过连续或者间断地改变光吸收层的组分来制作称作"串联电池 (tandem cell)"的电池。CIS基化合物薄膜是多原子材料。当CIS基化合物 薄膜形成为多层结构时，组成原子在上下层之间的界面扩散，失去了薄膜的 原有特性。因此，制备高质量串联电池存在相当大的困难。
技术实现思路
因此，针对上述现有技术的问题提出了本专利技术，并且本专利技术的目的在于 提供一种太阳能电池用光吸收层，该光吸收层包括多个层合的CIS基化合物 薄膜作为多原子薄膜，其中，所述薄膜的组成原子基本上不在薄膜的上下层 之间的界面扩散。本专利技术的另一个目的是提供该光吸收层的制备方法。根据本专利技术的一个实施方式，提供了一种太阳能电池用光吸收层的制备方法，该方法包括以下步骤通过金属有机化学气相沉积，由含有第m族元素(以下叫做"B"或"C"， B的原子序数大于C) (B)和第IV族元素(以 下叫做"X")的单独前体在基底上形成结构式为BX的化合物薄膜(步骤l); 通过金属有机化学气相沉积，将来自含有第I族金属元素(以下叫做"A") 的前体的金属供给所述结构式为BX的化合物薄膜，形成结构式为A2X的化 合物薄膜(步骤2);通过金属有机化学气相沉积，使用含有第III族元素(C)和第W族元素(X)的单独前体在所述结构式为A2X的化合物薄膜上形成结 构式为ACX2的化合物薄膜(步骤3);以及，通过金属有机化学气相沉积，使用含有第m族元素(B)和第vi族元素(x)的单独前体在所述结构式为ACX2的化合物薄膜上形成结构式为ABX2的化合物薄膜，由此形成结构式 为ACX2/ABX2的多层薄膜结构(步骤4)。在步骤2中，第I族元素(A) 的用量大于形成结构式为A2X的化合物薄膜的最佳化学计量当量比，使得元 素(A)在步骤4中形成结构式为ABX2的化合物薄膜时得到补充。由此所制备的太阳能电池用光吸收层具有结构式为ACX2/ABX2的多层 薄膜结构，该光吸收层包括基底；由第I族元素(以下叫做"A")、第III 族元素(以下叫做"B"或"C"， B的原子序数大于C) (C)和第VI族元素 (以下叫做"X")构成的结构式为ACX2的化合物薄膜(第一层)；和由第 I族元素(A)、第III族元素(B)和第VI族元素(X)构成的结构式为ABX2 的化合物薄膜(第二层)。根据本专利技术的另一个实施方式，提供了一种太阳能电池用光吸收层的制 备方法，该方法包括以下步骤通过金属有机化学气相沉积，由含有第III族 元素(以下叫做"B"或"C"， B的原子序数大于C) (B)和第IV族元素(以 下叫做"X")的单独前体在基底上形成结构式为BX的化合物薄膜(步骤1); 通过金属有机化学气相沉积，将来自含有第I族金属元素(以下叫做"A") 的前体的金属供给所述结构式为BX的化合物薄膜，形成结构式为A2X的化 合物薄膜(步骤2);通过金属有机化学气相沉积，使用含有第III族元素(C) 和第VI族元素(X)的单独前体在所述结构式为A2X的化合物薄膜上形成结 构式为ACX2的化合物薄膜(步骤3);通过金属有机化学气相沉积，使用含 有第III族元素(B)和第VI族元素(X)的单独前体在所述结构式为ACX2 的化合物薄膜上形成结构式为ABX2的化合物薄膜，由此形成结构式为ACX2/ABX2的多层薄膜结构(步骤4);以及，将来自含有第I族金属元素 (A)的前体的金属供给结构式为ACX2/ABX2的化合物薄膜，以向该薄膜补 充元素(A)，并且通过金属有机化学气相沉积，使用含有第III族元素(B) 和第VI族元素(X)的单独前体完全形成结构式为ACX2/ABX2的多层薄膜结 构(步骤5)。此时，在步骤2中，第I族元素(A)以形成结构式为A2X的 化合物薄膜的最佳化学计量当量比来使用。由此制备的太阳能电池用光吸收层具有结构式为ACX2/ABX2的多层薄 膜结构，该光吸收层包括基底；由第I族元素(以下叫做"A")、第III族 元素(以下叫做"B"或"C"， B的原子序数大于C) (C)和第VI族元素(以 下叫做"X")构成的结构式为ACX2的化合物薄膜(第一层)；和由第I族 元素(A)、第III族元素(B)和第VI族元素(X)构成的结构式为ABX2的 化合物薄膜(第二层)。本专利技术实施方式的方法还可以包括下面的步骤通过金属有机化学气相沉积，使用含有第m族元素(c)和第vi族元素(x)的单独前体，在步骤5中形成的结构式为ACX2/ABX2的多层薄膜结构上形成结构式为 ACX2/A(B,C)X2的多层薄膜结构(步骤6)。由此制备的太阳能电池用光吸收 层具有结构式为ACX2/A(B,C)X2的多层薄膜结构，该光吸收层包括基底；由第i族元素(以下叫做"a")、第ni族元素(以下叫做"B"或"C"， B的原子序数大于C) (C)和第W族元素(以下叫做"X")构成的结构式为 ACX2的化合物薄膜(第一层)；和由第I族元素(A)、第III族元素(B)与 (C)本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种太阳能电池用光吸收层的制备方法，该方法包括以下步骤：步骤１：通过金属有机化学气相沉积，由含有第Ⅲ族元素（以下叫做“Ｂ”或“Ｃ”，Ｂ的原子序数大于Ｃ）（Ｂ）和第Ⅳ族元素（以下叫做“Ｘ”）的单独前体在基底上形成结构式为ＢＸ的化合物薄 膜；步骤２：通过金属有机化学气相沉积，将来自含有第Ⅰ族金属元素（以下叫做“Ａ”）的前体的金属供给所述结构式为ＢＸ的化合物薄膜，形成结构式为Ａ↓［２］Ｘ的化合物薄膜；步骤３：通过金属有机化学气相沉积，使用含有第Ⅲ族元素（Ｃ）和 第Ⅵ族元素（Ｘ）的单独前体在所述结构式为Ａ↓［２］Ｘ的化合物薄膜上形成结构式为ＡＣＸ↓［２］的化合物薄膜；以及步骤４：通过金属有机化学气相沉积，使用含有第Ⅲ族元素（Ｂ）和第Ⅵ族元素（Ｘ）的单独前体在所述结构式为ＡＣＸ↓［２］的化合物 薄膜上形成结构式为ＡＢＸ↓［２］的化合物薄膜，由此形成结构式为ＡＣＸ↓［２］／ＡＢＸ↓［２］的多层薄膜结构。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔寅焕，
申请(专利权)人：银太阳科技发展公司，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]