本发明专利技术公开了一种用以形成硫化物半导体膜的浆料成分以及此浆料成分的制作方法。此浆料成分包含一溶剂、多个金属硫化物纳米粒子及至少一种选自金属离子及金属络合物离子所构成组合的离子。金属离子及/或金属络合物离子分布于金属硫化物纳米粒子表面并用以将金属硫化物纳米粒子分散于溶剂中。金属硫化物纳米粒子、金属离子及金属络合物离子所包含的金属是选自由周期表第I、II、III及IV族元素所构成的组合，并且包含一硫化物半导体材料的所有金属元素。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种半导体膜浆料的配方及形成方法，特别是涉及硫化物半导体膜浆料的配方及形成方法。
技术介绍
由于近年来地球上能源短缺的问题，太阳能电池已渐引起人们关注。太阳能电池可以简单区分为硅晶太阳能电池及薄膜太阳能电池。硅晶太阳能电池因为工艺技术成熟及转换效率较高成为目前市场的主流。但是，由于硅晶太阳能电池的材料及生产成本高昂，目前尚无法普及于市场。相对地，薄膜太阳能电池通常是将光吸收层制作于非晶硅的基板上， 例如是玻璃基板。相较于硅晶太阳能电池所使用的硅晶圆基板，玻璃基板价格便宜且没有短缺的问题。所以，薄膜太阳能电池已被视为未来取代硅晶太阳能电池的产品。薄膜太阳能电池可以根据其吸收层的材料种类，更进一步区分为非晶硅、多晶硅、 締镉(Cadmium Telluride,CdTe)、铜铟嫁锡(Copper indium gallium selenide,CIGS)、染料及其它有机薄膜太阳能电池等等。其中，CIGS薄膜太阳能电池目前的转换效率已经可以达到20%，和硅晶太阳能电池的转换效率相去不远。此外，一种具有和CIGS相似晶格结构的四元化合物半导体材料，铜锌锡硫 (Cu2ZnSn(S，Se)4, CZTS)薄膜太阳能电池，则由于其材料皆属于地球上丰富、易于取得且不具毒性的元素，成为近来炙手可热的新型薄膜太阳能电池材料。目前制备CZTS薄膜的方法，通常是利用真空设备进行薄膜沉积。例如，日本Ito 和Nakazawa曾使用原子 束派镀(atom beam sputtering)于不锈钢基板上制备CZTS薄膜。 Friedl Meier等人则使用热蒸镀法制备CZTS薄膜，并且制作出转换效率为2. 3%的CZTS薄膜太阳能电池。Katagiri等人则使用RF共溅镀加上蒸汽硫化，或者是电子束蒸镀前驱物再硫化的方式制作CZTS薄膜，其所制作出的CZTS薄膜太阳能电池转换效率为6. 77%。如上所述，现有技术制作CZTS薄膜太阳能电池的方法多是属于需要使用真空设备的方式。然而，真空设备的价格相当昂贵，其费用会提高CZTS薄膜太阳能电池的制作成本。所以，若是可以使用溶液工艺取代真空工艺，将可以有效地降低CZTS薄膜太阳能电池的制造成本。
技术实现思路
本专利技术提供一种浆料成分，此浆料成分包含一溶剂、多个金属硫化物纳米粒子，以及金属离子及金属络合物离子至少其中之一。金属离子及/或金属络合物离子分布于多个金属硫化物纳米粒子的表面，并用以使多个金属硫化物纳米粒子分散于溶剂中。其中，金属硫化物纳米粒子、金属离子及金属络合物离子所包含的金属是选自由周期表第1、I1、III 及IV族元素所构成的组合，并且包含一硫化物半导体材料的所有金属元素。本专利技术更提供一种用以形成浆料的方法，此方法包含形成金属硫化物纳米粒子、 形成包含金属离子及金属络合物离子至少其中之一的一溶液、混合此溶液与金属硫化物纳米粒子，以及在前述混合后的溶液中未包含一硫化物半导体材料的所有金属元素时，重复以上步骤至少其中之一及重复上述混合步骤，俾以使混合后的溶液中包含此硫化物半导体材料的所有金属元素。其中，金属硫化物纳米粒子、金属离子及金属络合物离子的金属是选自周期表第1、I1、III或IV族所构成组合的金属。附图说明图1所示为根据本专利申请案实施例的硫化物半导体膜的浆料的制备方法流程图。图2所示为电双层理论的示意图。图3所示为实例一的悬浮状金属硫化物纳米粒子的放大示意图。图4所示为实例一的浆料中多个被电双层包围的金属硫化物纳米粒子的放大示意图。图5所示为根据本专利申请案实施例的硫化物半导体膜的制作方法流程图。图6到图10所示为分别使用实例一到实例 三的浆料，及实例六到实例七的浆料做为前驱物溶液，所制作的CZTS膜的XRD分析图。图11所示为根据本专利申请案实施例的太阳能电池的制作方法流程图。图12所示为根据图11所示方法制作的太阳能电池的正视图。图13所示为使用实例七的CZTS浆料所制作的太阳能电池的J-V图。其中，附图标记说明如下1200基板1210钥层1210下电极1220硫化物半导体膜1230缓冲层1240上电极1250金属接点1260抗反射膜210纳米粒子220溶剂230带负电荷表面240带正电荷离子250固定层260扩散层270电双层310硫化锡纳米粒子320带负电荷表面330铜-硫代乙酰胺离子340锌离子410硫化锡纳米粒子420溶剂430带负电荷表面440铜-硫代乙酰胺离子450锌离子具体实施方式名词定义以下名词定义是用以辅助说明本专利申请案的内容，而非限制本专利技术的范围。“硫族元素(chalcogen) ”指周期表上第VIA族的元素,特别是指硫(sulfur)及硒 (selenium)。“硫化物(chalcogenide compound) ”指含有周期表上第VIA族元素的化合物。“硫化物半导体膜(chalcogenide semiconductor film) ”，广义地说，指二兀 (binary)、三元(ternary)及四元(quaternary)硫化物半导体材料。二元硫化物化合物半导体材料例如是包含IVA-VIA族化合物半导体材料。三元硫化物化合物半导体材料例如是包含IB-1IIA-VIA族(简称1-1I1-VI族)半导体材料。四元硫化物半导体材料例如是包含IB-1IB-1VA-VIA(简称1-11-1V-VI族)化合物半导体材料。“ IV-VI族化合物半导体材料”指包含周期表上第IVA族元素及第VIA族元素的化合物半导体，例如是硫化锡(tin sulfide, SnS)。“1-1I1-VI族化合物半导体材料”指包含周期表上第IB族、第IIIA族及第VIA族的化合物半导体材料，例如是铜铟硒(copper indium selenide,CIS)或铜铟镓硒(copper indium gallium selenide, CIGS)。“1-11-1V-VI族化合物半导体材料”指包含周期表上第IB族、第IIB族、第IVA族及第VIA族的化合物半导体材料，例如是铜锌锡硫(Cu2ZnSn (S，Se)4, CZTS)。“CIS”，广义地说，包含1-1I1-VI族化合物半导体材料，其中特别是指包含化学式为CuIn (SexSh) 2，0<χ<1的铜铟硒/硫化合物。“CIS”更包含非整数摩尔比的铜铟硒/硫化合物，例如是 CuIn(Sea65Sa35)2t5“CZTS”，广义地说，指1-11-1V-VI族化合物半导体材料，其中特别是指包含化学式为 Cua(Zn1^bSnb) (Se1^Sc)2，其中，0〈a〈l, 0〈b〈l, O = c = I 的铜锌锡硫 / 硒(copper zinc tin sulfide/selenide)化合物。“CZTS”更包含非整数摩尔比的铜锌锡硫/硒化合物,例如是Cuh94Zna63Snh3S415此外，1-11-1V-VI族化合物半导体材料更包含1-11-1V-1V-VI族化合物半导体材料，例如是铜锌锡锗硫(copper zinc tin germanium sulfide)化合物, 以及1-11-1V-1V-V1-VI族化合物半导体材料，例如是铜铟锡锗硫/硒(copper zinc tin germani本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种浆料成分，其特征在于，包含有：一溶剂；多个金属硫化物纳米粒子；以及至少一种选自金属离子与金属络合物离子所构成组合的离子，其分布于所述金属硫化物纳米粒子的表面，并用以使所述金属硫化物纳米粒子分散于所述溶剂中；其中，所述金属硫化物纳米粒子、所述金属离子及所述金属络合物离子所包含的金属是选自由周期表第I、II、III及IV族元素所构成的组合，并且包含一硫化物半导体材料的所有金属元素。
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：廖曰淳，杨丰瑜，丁晴，
申请(专利权)人：旺能光电股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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