本发明专利技术以低成本提供具有高光电转换效率的光电转换半导体层。光电转换半导体层(30X)通过吸收光产生电流，并且由其中多个片状粒子(31)仅在平面方向上设置的粒子层或其烧结体形成，或者由其中多个片状粒子(31)在平面方向和厚度方向上设置的粒子层或其烧结体形成。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及光电转换半导体层、其制备方法、使用所述光电转换半导体层的光电转换装置、以及太阳能电池。
技术介绍
在多种应用，如太阳能电池等中使用具有下电极(背电极)、光电转换半导体层和上电极的层叠结构的光电转换装置，所述光电转换半导体层通过吸收光产生电流。大部分传统的太阳能电池是使用块状单晶Si、多晶Si或薄膜非晶Si的Si基电池。然而，进来，对于不依赖于Si的基于化合物半导体的太阳能电池进行了研究和开发。已知两类基于化合物半导体的太阳能电池，一类是块状体系，如GaAs体系等，并且其另一类是薄膜体系，如由 Ib族元素、IIIb族元素和VIb族元素形成的CIS(Cu-In-Se)体系、CIGS(Cu-In-Ga-Se)等。 CIS体系或CIGS体系具有高光吸收率且已经报道了高能量转换效率。对于制备CIGS层的方法，已知三步方法、硒化方法等。然而，这些方法使用真空成膜，需要很高的制备成本和巨大的设备投资。因此，作为能够在低成本下制备CIGS层的非真空方法，提出了其中将含有Cu、In, Ga和％的粒子涂布并烧结的方法。“用于薄膜太阳能电池的得自纳米粒子的Cu(In，Ga) Se2吸收层(Nanoparticle derived Cu (In, Ga) Se2 absorber layer for thin film solar cells)，，，S. Ahn 等，胶体与表面A :物理化学问题和工程问题(Colloids and Surface A =Physicochemical and Engineering Aspects)，第313-314卷，第171-174页，2008 (非专利文献1)，以及“热处理对于 Cu (In，Ga) Se2 纳米粒子性质的景多响(Effects of heat treatments on the properties of Cu (In, Ga)Se2nanoparticles) S. Ahn 等，太阳能材料与太阳能电池(Solar Energy Materials and Solar Cells)，第 91 卷，第 19 期，第 1836-1841 页，2007 (非专利文献 2) 提议了一种方法，其中将球形粒子涂布在基板上并将其在大约500°C的高温下烧结以结晶化所述粒子。这些文献讨论了通过快速热处理(RTP)减少加热时间。美国专利申请公布号 20050183768、非专利文献2以及“来自硒化纳米粒子前体的CIS和CIGS层(CIS and CIGS layers from selenized nanoparticle precursors)，，，M. Kaelin等，固体薄月莫(Thin Solid Films)，第431-432卷，第58-62页，2003 (非专利文献幻中提出了一种方法，其中将一种或多种含有CuUn和( 的球形氧化物或合金粒子涂布在基板上并在％气体的存在下在大约 500°C的高温下热处理以将所述粒子硒化并使其结晶。上述每种方法基本上都需要在大约500°C下的高温热处理过程，并且用于高温热处理过程的设备昂贵，导致高成本负担。此外，当考虑使用连续带状挠性基板的连续处理 (辊至辊法)时，甚至非专利文献1和2中描述的RTP也需要至少5分钟用于热处理。与半导体装置辊至辊法的典型传送速度比较，约5分钟的热处理时间非常长，并且烧结炉的长度不切实际地长。因此，优选的是CIGS层在尽可能低的温度下形成。在“单晶粒层太阳能电池(Monograinlayer solar cells) ”，Μ· Altosaar 等，固体薄膜(Thin Solid Films)，第 431-432 卷，第 466-469 页，2003(非专利文献 4)，“CIS 单晶粒层 能电池技术白勺 ——iPMM (Further developments in CIS monograin layer solar cells technology)，，，M. Altosaar 等，太阳能材料与太阳能电池(Solar Energy Materials and Solar Cells)，第 87 卷，第 1-4 期，第 25-32 页，2005 (非专利文献 5)，以及"Cu3Au (001) 和Cua83Pdai7(OOl)的初始脱合金的原位X射线衍射研究(In-situ X-ray diffraction study of the initial dealloying of Cu3Au(001) and Cua83Pd0.17 (001)) "F. U. Renner 等， 固体薄膜(Thin Solid Films)，第515卷，第14期，第5574-5580页，2007(非专利文献6) 中提议了一种方法，其中将球形CIGS粒子涂布在基板上并在其后未进行高温热处理过程。 在这种方法中，因为该方法不包括烧结过程，粒子形状保持原状。在非专利文献4至6中， CIGS层是其中多个球形粒子仅在平面方向设置的单粒子层。非专利文献4至6中描述的CIGS层是球形粒子的粒子层，在所述CIGS层与电极之间具有较小的接触面积，所以难以实现可以与通过真空成膜形成的CIGS层相比拟的光电转换效率。例如，非专利文献6报道了当将非光接收区如电极除外时9. 5%的转换效率。 当换算为标准转换效率时其等于5. %。5. 7%的值小于通过真空成膜形成的CIGS层的光电转换效率的一半，这证明该转换效率是不实用的水平。“胶态 CuGaSe2, CuInSe2 和 Cu (InGa) Se2 纳米粒子的合成”，J. Tang 等，Chem. Mater.，第20卷，第6906-6910页，2008 (非专利文献7)描述了一种合成片状CIGS粒子的方法。它仅报道了粒子合成，既没有描述使用该粒子作为光电转换层的材料，也没有描述形成光电转换层的特定方法。考虑到上述情形开发了本专利技术，并且本专利技术的目的是提供一种光电转换半导体层和制备该层的方法，所述光电转换半导体层可以比通过真空成膜制备光电转换半导体层的成本更低的成本被制备，并且具有比非专利文献4至6中所描述的光电转换效率更高的光电转换效率。换言之，本专利技术的目的是提供一种光电转换半导体层以及制备该层的方法，所述光电转换半导体层可以比通过真空成膜形成光电转换半导体层的成本更低的成本被制备， 而不需要超过250°c的高温处理作为必要的处理，并且具有比非专利文献4至6中所描述的光电转换效率更高的光电转换效率。
技术实现思路
本专利技术的光电转换半导体层是通过吸收光产生电流的半导体层，所述半导体层包含其中多个片状粒子仅在平面方向(plate direction)上设置的粒子层或其烧结体，或者其中多个片状粒子在平面方向和厚度方向上设置的粒子层或其烧结体。本专利技术的第一光电转换半导体层制备方法是制备如上所述的本专利技术的光电转换半导体层的方法，所述方法包括以下步骤在基板上涂布涂料，所述涂料包含多个片状粒子，或者包含多个片状粒子和分散介质。本专利技术的第二光电转换半导体层制备方法是制备如上所述的本专利技术的光电转换半导体层的方法，所述方法包括以下步骤在基板上涂布涂料，所述涂料包含多个片状粒子和分散介质；以及移除分散介本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种通过吸收光而产生电流的光电转换半导体层，所述光电转换半导体层包括：其中仅在平面方向上设置多个片状粒子的粒子层或其烧结体；或其中在平面方向和厚度方向上设置多个片状粒子的粒子层或其烧结体。
【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：佐藤忠伸，菊池信，
申请(专利权)人：富士胶片株式会社，
类型：发明
国别省市：JP
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