本發明專利技術公開了一種形成硫化物半導體膜的方法及一種包含此硫化物半導體膜的太陽能電池的制作方法。形成硫化物半導體膜的方法包含涂布一層前驅物溶液于一基板上，以及進行一回火工藝，使此層前驅物溶液形成硫化物半導體膜。其中，此前驅物溶液包含溶劑、金屬硫化物納米粒子，以及金屬離子及金屬絡合物離子至少其中之一，且金屬離子及/或金屬絡合物離子是分布于金屬硫化物納米粒子的表面。金屬硫化物納米粒子、金屬離子及金屬絡合物離子所包括的金屬是選自周期表第I、II、III及IV族元素且包含此硫化物半導體材料的所有金屬元素。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種以溶液工藝形成半導體膜的方法，特別是涉及形成硫化物半導體膜及包含此硫化物半導體膜的太陽能電池的方法。
技術介紹
由于近年來地球上能源短缺的問題，太陽能電池已漸引起人們關注。太陽能電池可以簡單區分為硅晶太陽能電池及薄膜太陽能電池。硅晶太陽能電池因為工藝技術成熟及轉換效率較高成為目前市場的主流。但是，由于硅晶太陽能電池的材料及生產成本高昂，目前尚無法普及于市場。相對地，薄膜太陽能電池通常是將光吸收層制作于非晶硅的基板上， 例如是玻璃基板。相較于硅晶太陽能電池所使用的硅晶圓基板，玻璃基板價格便宜且沒有短缺的問題。所以，薄膜太陽能電池已被視為未來取代硅晶太陽能電池的產品。薄膜太陽能電池可以根據其吸收層的材料種類，更進一步區分為非晶硅、多晶硅、 締鎘(Cadmium Telluride,CdTe)、銅銦嫁錫(Copper indium gallium selenide,CIGS)、染料及其它有機薄膜太陽能電池等等。其中，CIGS薄膜太陽能電池目前的轉換效率已經可以達到20%，和硅晶太陽能電池的轉換效率相去不遠。此外，一種具有和CIGS相似晶格結構的四元化合物半導體材料，銅鋅錫硫 (Cu2ZnSn(S，Se)4, CZTS)薄膜太陽能電池，則由于其材料皆屬于地球上豐富、易于取得且不具毒性的元素，成為近來炙手可熱的新型薄膜太陽能電池材料。目前制備CZTS薄膜的方法，通常是利用真空設備進行薄膜沉積。例如，日本Ito 和Nakazawa曾使用原子束派鍍(atom beam sputtering)于不銹鋼基板上制備CZTS薄膜。 Friedl Meier等人則使用熱蒸鍍法制備CZTS薄膜，并且制作出轉換效率為2. 3%的CZTS 薄膜太陽能電池。Katagiri等人則使用RF共派鍍加上蒸汽硫化,或者是電子束蒸鍍前驅物再硫化的方式制作CZTS薄膜，其所制作出的CZTS薄膜太陽能電池轉換效 率為6. 77%。如上所述，現有技術制作CZTS薄膜太陽能電池的方法多是屬于需要使用真空設備的方式。然而，真空設備的價格相當昂貴，其費用會提高CZTS薄膜太陽能電池的制作成本。所以，若是可以使用溶液工藝取代真空工藝，將可以有效地降低CZTS薄膜太陽能電池的制造成本。
技術實現思路
本專利技術提供一種形成硫化物半導體膜的方法，包含涂布一層前驅物溶液于一基板上，以及進行一回火工藝，使此層前驅物溶液形成硫化物半導體膜。此前驅物溶液包含溶劑、金屬硫化物納米粒子，以及金屬離子及金屬絡合物離子至少其中之一，且金屬離子及/ 或金屬絡合物離子是分布于金屬硫化物納米粒子的表面。金屬硫化物納米粒子、金屬離子及金屬絡合物離子所包括的金屬是選自周期表第1、I1、III及IV族元素且包含此硫化物半導體材料的所有金屬元素。本專利技術更提供一種形成太陽能電池的方法，包含形成一下電極于一基板上、形成一硫化物半導體膜于下電極上、形成一半導體層于硫化物半導體膜上，以及形成一上電極于半導體層上。此硫化物半導體膜由涂布一層前驅物溶液于一基板上制成。其中，此前驅物溶液包含溶劑、金屬硫化物納米粒子，以及金屬離子及金屬絡合物離子至少其中之一，且金屬離子及/或金屬絡合物離子是分布于金屬硫化物納米粒子的表面。附圖說明圖1所示為根據本專利申請案實施例的硫化物半導體膜的漿料的制備方法流程圖。圖2所示為電雙層理論的示意圖。圖3所示為實例一的懸浮狀金屬硫化物納米粒子的放大示意圖。圖4所示為實例一的漿料中多個被電雙層包圍的金屬硫化物納米粒子的放大示意圖。圖5所示為根據本專利申請案實施例的硫化物半導體膜的制作方法流程圖。圖6到圖10所示為分別使用實例一到實例三的漿料，及實例六到實例七的漿料做為前驅物溶液，所制作的CZTS膜的XRD分析圖。圖11所示為根據本專利申請案實施例的太陽能電池的制作方法流程圖。圖12所示為根據圖11所示方法制作的太陽能電池的正視圖。圖13所示為使用實例七的CZTS漿料所制作的太陽能電池的J-V圖。 其中，附圖標記說明如下1200基板1210鑰層1210下電極1220硫化物半導體膜1230緩沖層1240上電極1250金屬接點1260抗反射膜210納米粒子220溶劑230帶負電荷表面240帶正電荷離子250固定層260擴散層270電雙層310硫化錫納米粒子320帶負電荷表面330銅-硫代乙酰胺離子340鋅離子410硫化錫納米粒子420溶劑430帶負電荷表面440銅-硫代乙酰胺離子450鋅離子具體實施方式名詞定義以下名詞定義是用以輔助說明本專利申請案的內容，而非限制本專利技術的范圍。“硫族元素(chalcogen) ”指周期表上第VIA族的元素,特別是指硫(sulfur)及硒 (selenium)?！傲蚧?chalcogenide compound) ”指含有周期表上第VIA族元素的化合物?！傲蚧锇雽w膜(chalcogenide semiconductor film) ”，廣義地說，指二兀 (binary)、三元(ternary)及四元(quaternary)硫化物半導體材料。二元硫化物化合物半導體材料例如是包含IVA-VIA族化合物半導體材料。三元硫化物化合物半導體材料例如是包含IB-1IIA-VIA族(簡稱1-1I1-VI族)半導體材料。四元硫化物半導體材料例如是包含IB-1IB-1VA-VIA(簡稱1-11-1V-VI族)化合物半導體材料?！?IV-VI族化合物半導體材料”指包含周期表上第IVA族元素及第VIA族元素的化合物半導體，例如是硫化錫(tin sulfide, SnS)?！?-1I1-VI族化合物半導體材料”指包含周期表上第IB族、第IIIA族及第VIA族的化合物半導體材料，例如是銅銦硒(copper indium selenide,CIS)或銅銦鎵硒(copper indium gallium selenide, CIGS)?！?-11-1V-VI族化合物半導體材料”指包含周期表上第IB族、第IIB族、第IVA族及第VIA族的化合物半導體材料，例如是銅鋅錫硫(Cu2ZnSn (S，Se) 4，CZTS)?！癈IS”，廣義地說，包含1-1I1-VI族化合物半導體材料，其中特別是指包含化學式為CuIn (SexSh) 2，0<χ<1的銅銦硒/硫化合物?！癈IS”更包含非整數摩爾比的銅銦硒/硫化合物，例如是 CuIn(Sea65Sa35)2t5“CZTS”，廣義地說，指1-11-1V-VI族化合物半導體材料，其中特別是指包含化學式為 Cua(Zn1^bSnb) (Se1^Sc)2，其中，0〈a〈l, 0〈b〈l, O = c = I 的銅鋅錫硫 / 硒(copper zinc tin sulfide/selenide)化合物?！癈ZTS”更包含非整數摩爾比的銅鋅錫硫/硒化合物,例如是Cuh94Zna63Snh3S415此外，1-11-1V-VI族化合物半導體材料更包含1-11-1V-1V-VI族化合物半導體材料，例如是銅鋅錫鍺硫(copper zinc tin germanium sulfide)化合物, 以及1-11-1V-1V-V1-VI族化合物半導體材料，例如是銅銦錫鍺硫/硒(copper zinc tin germanium s本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種形成硫化物半導體膜的方法，其特征在于，包含有：涂布一層前驅物溶液于一基板上，此前驅物溶液包含一溶劑、金屬硫化物納米粒子，以及金屬離子及金屬絡合物離子至少其中之一，其中，所述金屬離子及/或所述金屬絡合物離子是分布于所述金屬硫化物納米粒子的表面；以及進行一回火工藝，使所述層前驅物溶液形成所述硫化物半導體膜；其中，金屬硫化物納米粒子、金屬離子及金屬絡合物離子所包含的金屬是選自由周期表第I、II、III及IV族所構成的組合且包含所述硫化物半導體材料的所有金屬元素。
【技術特征摘要】
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【專利技術屬性】
技術研發人員：廖曰淳，楊豐瑜，丁晴，
申請(專利權)人：旺能光電股份有限公司，
類型：發明
國別省市：
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