專利名稱：化合物半導(dǎo)體薄膜制作用油墨、使用該油墨獲得的化合物半導(dǎo)體薄膜、具備該化合物半導(dǎo) ...的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及例如在太陽能電池的制造中使用的化合物半導(dǎo)體薄膜制作用油墨、使用該油墨獲得的化合物半導(dǎo)體薄膜、具備該化合物半導(dǎo)體薄膜的太陽能電池以及該太陽能電池的制造方法。
背景技術(shù)：
太陽能電池是利用光電動勢效應(yīng)而將光能轉(zhuǎn)換成電能的裝置，從防止地球溫室化和枯竭資源替代對策等的觀點出發(fā)，近年來備受關(guān)注。太陽能電池根據(jù)作為最重要的構(gòu)成要素的光吸收層的材料的種類，大致分為硅系(單晶、多晶、非晶型、它們的復(fù)合體)、化合物半導(dǎo)體系(CIS化合物、CZTS化合物、II1-V族化合物、I1-VI族化合物)、有機半導(dǎo)體系以及色素增感系。其中，由于CIS (CuInSe)化合物太陽能電池具有光吸收層的光吸收系數(shù)大、制造工序相對少、耐放射性能高、在實驗室中具有超過19%的光電轉(zhuǎn)換效率等優(yōu)異的特性，因而作為承擔(dān)節(jié)省資源和溫室化抑制能源的部分任務(wù)的新一代太陽能電池而備受期待。另外，由于CZTS (CuZnSnS)化合物太陽能電池不使用稀有金屬，因而作為低成本的未來型太陽能電池而備受期待。目前，作為CIS化合物太陽能電池或CZTS化合物太陽能電池的最重要構(gòu)成要素的光吸收層主要通過蒸鍍、濺射等真空工藝來形成。但是，在真空工藝中，由于需要昂貴的真空設(shè)備，制造工序也復(fù)雜，因此具有發(fā)電成本高的缺點。另外，在大面積地制膜時，還具有難以保持面內(nèi)各元素的分布均勻性的缺點。為了謀求化合物太陽能電池的進一步普及，必須進一步降低發(fā)電成本。最近，提出了通過稱為印刷工序的低成本制膜方法來形成CIS層或CZTS層的方法(例如參照日本特開 2009-076842 號公報、以及 Guo et al.，J. Am. Chem. Soc.，131 (2009) 11672-11673.)。根據(jù)該方法，由于不需要昂貴的真空裝置，工序也變得簡單，因此有發(fā)電成本大幅度降低的可能。另外，還預(yù)料到面內(nèi)各元素的分布變得均勻，轉(zhuǎn)換效率提高。但是，該方法是不使用粘合劑、通過退火工藝僅將納米粒子實施結(jié)晶化的方法。其結(jié)果是，具有在涂布過程中納米粒子易于凝聚、在結(jié)晶化后的光吸收層中存在很多空隙、串聯(lián)電阻增高、轉(zhuǎn)換效率降低的問題。另外，由于沒有粘合劑，因此還具有表面粗糙度大、表面存在很多缺陷、轉(zhuǎn)換效率降低的問題。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的技術(shù)問題本發(fā)明是鑒于上述事實而作出的，其目的在于提供使低成本的太陽能電池的制造成為可能的化合物半導(dǎo)體 薄膜制作用油墨、其制造方法、使用該油墨獲得的化合物半導(dǎo)體薄膜、具備該化合物半導(dǎo)體薄膜的太陽能電池以及其制造方法。
用于解決技術(shù)問題的手段根據(jù)本發(fā)明的第I方式，提供一種化合物半導(dǎo)體薄膜形成用油墨，其特征在于，其是使含有含S原子或Se原子的化合物的粘合劑和金屬化合物粒子分散在有機溶劑中而成的。根據(jù)本發(fā)明的第2方式，提供一種化合物半導(dǎo)體薄膜，其特征在于，其是將第I方式的化合物半導(dǎo)體薄膜形成用油墨進行涂布或印刷并實施熱處理而形成的。根據(jù)本發(fā)明的第2方式，提供一種太陽能電池，其特征在于，具備由第2方式的化合物半導(dǎo)體薄膜構(gòu)成的光吸收層。根據(jù)本發(fā)明的第2方式，提供一種太陽能電池的制造方法，其特征在于，具備下述工序在形成于基板上的電極上涂布或印刷第I方式的化合物半導(dǎo)體薄膜形成用油墨以形成化合物半導(dǎo)體涂膜的工序；和對所述化合物半導(dǎo)體涂膜實施熱處理以形成由化合物半導(dǎo)體薄膜構(gòu)成的光吸收層的工序。


圖1為示意地表示本發(fā)明第3實施方式的太陽能電池的構(gòu)成的縱側(cè)剖面圖。圖2A為表不實施例的CIS層剖面的利用電子掃描顯微鏡的觀察結(jié)果的圖。圖2B為比較例的CIS層剖面的利用電子掃描顯微鏡的觀察結(jié)果的圖。
具體實施例方式以下，參照

本發(fā)明的實施方式。
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首先，對本發(fā)明的第I實施方式進行說明。本發(fā)明的第I實施方式的化合物半導(dǎo)體薄膜制作用油墨是使含有含S原子或Se原子的化合物的粘合劑和金屬化合物粒子分散在有機溶劑中而成的。通過在化合物半導(dǎo)體薄膜制作用油墨中使用這樣的粘合劑，可以防止化合物半導(dǎo)體薄膜制作用油墨的涂布過程中的金屬化合物粒子的凝聚，可以利用粘合劑將金屬化合物粒子間的間隙填埋，可以減少結(jié)晶化后的化合物半導(dǎo)體薄膜的間隙。另外，通過粘合劑的表面平滑化效果，所形成的化合物半導(dǎo)體薄膜的表面變得平坦，還可以減少缺陷數(shù)。進而，含有含S原子或Se原子的化合物的粘合劑由于與金屬化合物粒子、特別是CIS粒子或CZTS粒子的相容性良好，因此S原子或Se原子還具有促進CIS或CZTS的結(jié)晶成長的效果，可獲得致密的結(jié)晶層。作為含有含S原子或Se原子的化合物的粘合劑，可以使用下述化學(xué)式所示的物質(zhì)。
權(quán)利要求
1.一種化合物半導(dǎo)體薄膜形成用油墨，其特征在于，其是使含有含S原子或Se原子的化合物的粘合劑和金屬化合物粒子分散在有機溶劑中而成的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的化合物半導(dǎo)體薄膜形成用油墨，其特征在于，所述含S原子或Se原子的化合物用下述化學(xué)式表示，
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的化合物半導(dǎo)體薄膜形成用油墨，其特征在于，所述金屬化合物粒子的平均粒徑為Inm以上且200nm以下。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的化合物半導(dǎo)體薄膜形成用油墨，其特征在于，所述金屬化合物粒子含有至少I個VIB族元素。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的化合物半導(dǎo)體薄膜形成用油墨，其特征在于，所述金屬化合物粒子為選自 CuInxGahSe2 粒子、AgInxGahSe2 粒子、CuInxGah (SeyS^y) 2 粒子、Cu2ZnSn(SxSe1^x) 4 粒子及 CuAl (SexS1-X) 2 粒子中的 I 種， 其中，CuInxGahSe2 中的 x滿足I, AgInxGa1^Se2 中的 x滿足I,CuInxGah (SeyS^y) 2 中的 x 滿足 0 < x <1、y 滿足I, Cu2ZnSn (SxSe^x) 4 中的 x滿足0彡X彡1，CuAl (SexSh) 2中的X滿足0彡x彡I。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的化合物半導(dǎo)體薄膜形成用油墨，其特征在于，所述金屬化合物粒子為選自CivxSepySy粒子、(InxGah) 2 (Se1^ySy) 3粒子及InxGahSehySy粒子中的至少I種，其中，Cu2_xSei_ySy 中的 X 滿足 0<x<l、y 滿足 0 彡 y 彡 I，( InxGa1^x)2( Se1^ySy)3 中的 x滿足l、y滿足0彡y彡LInxGahSehSy中的X滿足l、y滿足0彡y彡I。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的化合物半導(dǎo)體薄膜形成用油墨，其特征在于，所述金屬化合物粒子為Cu2_xSe粒子和In2 (SexSh) 3粒子的混合物， 其中，Cu2_xSe中的X滿足0彡X彡1，In2 (SexS1-X)S中的x滿足0彡x彡I。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的化合物半導(dǎo)體薄膜形成用油墨，其特征在于，所述金屬化合物粒子為選自Cu2_xSn2_y (Se1=Sz) 2粒子及Cu2_xZn2_y (Se1=Sz) 2粒子中的至少I種， 其中，Cu2_xSn2_y(Sei_zSz)2中的X滿足0彡X ( 2、y滿足0彡y ( 2、z滿足0彡z ( 1，Cu2_xZn2_y (Se1^Sz) 2中的x滿足0彡x彡2、y滿足0彡y彡2、z滿足0彡z彡I。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的化合物半導(dǎo)體薄膜形成用油墨，其特征在于，所述金屬化合物粒子為選自CivxSehySy粒子、Zn2_xSe1_xSx粒子及SrvxSehySy粒子中的至少I種， 其中，Cu2_xSei_ySy中的X滿足0<x<l、y滿足0彡y彡1，Zn2_xSei_xSx中的x滿足0^ X ^1、y 滿足I, Sria^Se^ySy 中的 x 滿足 0 < x <1、y 滿足I。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的化合物半導(dǎo)體薄膜形成用油墨，其特征在于，所述含有含S原子或Se原子的化合物的粘合劑和金屬化合物粒子的混合物的S/(S+Se)摩爾比為0. 05 0.9。
11.一種化合物半導(dǎo)體薄膜，其特征在于，其是將權(quán)利要求1 10中任一項所述的化合物半導(dǎo)體薄膜形成用油墨進行涂布或印刷并實施熱處理而形成的。
12.—種太陽能電池，其特征在于，其具備由權(quán)利要求11所述的化合物半導(dǎo)體薄膜構(gòu)成的光吸收層。
13.—種太陽能電池的制造方法，其特征在于，具備下述工序 在形成于基板上的電極上涂布或印刷權(quán)利要求1 10中任一項所述的化合物半導(dǎo)體薄膜形成用油墨以形成化合物半導(dǎo)體涂膜的工序；和 對所述化合物半導(dǎo)體涂膜實施熱處理以形成由化合物半導(dǎo)體薄膜構(gòu)成的光吸收層的工序。
全文摘要
本發(fā)明公開了使含有含S原子或Se原子的化合物的粘合劑和金屬化合物粒子分散在有機溶劑中而成的化合物半導(dǎo)體薄膜形成用油墨。通過涂布或印刷該化合物半導(dǎo)體薄膜形成用油墨并實施熱處理，可以形成化合物半導(dǎo)體薄膜，可以構(gòu)成具備該化合物半導(dǎo)體薄膜作為光吸收層的太陽能電池。
文檔編號H01L21/368GK103069572SQ20118003971
公開日2013年4月24日 申請日期2011年8月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月17日
發(fā)明者張毅聞, 山田明 申請人:凸版印刷株式會社