CN103459310B - 化合物半导体及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可用于太阳能电池或用作热电材料的新型化合物半导体，及其应用。所述化合物半导体可由以下化学式表示：InxCo4-aSb12-zQz，其中，Q是选自由以下各项组成的组的至少一种：O、S、Se和Te，0<x≤0.5，0<a≤1，0≤z≤4。
Description
相关专利申请的交叉引用
本申请要求2011年5月13日提交的韩国申请No.10-2011-0045348、2011年5月13日提交的韩国申请No.10-2011-0045349、2011年5月25日提交的韩国申请No.10-2011-0049609和2012年5月11日提交的韩国申请No.10-2012-0050260的优先权，这些申请的全部内容通过引用的方式并入本申请中。
技术领域
本发明涉及一种可用于太阳能电池或者可作为热电材料的新型化合物半导体，及其制备方法和应用。
背景技术
化合物半导体不是诸如硅和锗的单一元素，而是含有两种或更多种复合元素、可用作半导体的化合物。现已发展出各种各样的化合物半导体并且应用于多个领域。例如，化合物半导体可应用于使用珀尔帖效应（Peltiereffect）热电转换装置、使用光电转换效应的诸如发光二极管和激光二极管的发光装置、太阳能电池等等。
其中，热电转换装置可应用于热电转换生成、热电转换冷却等等。这里，在热电转换生成过程中，通过向热电转换装置施加温度差产生热电动势用于将热能转换为电能。
热电转换装置的能量转换效率取决于热电转换材料的性能指标ZT。这里，ZT是根据塞贝克系数、电导率、热导率等确定的。更具体地讲，ZT与塞贝克系数和电导率的平方成正比，与热导率成反比。因此，为了提高热电转换装置的能量转换效率，需要开发一种具有高塞贝克系数、高电导率、或低热导率的热电转换材料。
同时，由于太阳能电池不需要太阳光线以外的其他能源，因而是一种环保材料，因此被积极地研究作为一种未来的可替代能源。太阳能电池一般分为使用单一硅元素的硅太阳能电池、使用化合物半导体材料的化合物半导体太阳能电池、以及其中堆叠有至少两个具有不同带隙能量的太阳能电池的串接太阳能电池。
其中，化合物半导体太阳能电池在光吸收层中使用吸收太阳光线并产生电子-空穴对的化合物半导体材料，并且可以具体地使用例如GaAs、InP、GaAlAs和GaInAs等III-V族的化合物半导体材料，例如CdS、CdTe和ZnS等II-VI族的化合物半导体材料，以及以CuInSe2为代表的I-III-VI族的化合物半导体材料。
所述太阳能电池的光吸收层需要出色的长期电气稳定性和长期光稳定性、高光电转换效率，以及通过改变或掺杂成分而易于控制的带隙能量或电导率。此外，如生产成本和成品率等条件也应该满足实际应用。然而，许多常规的化合物半导体无法一次性满足所有的这些条件。
发明内容
技术问题
本发明旨在解决现有技术的问题，因此，本发明的目的是：提供一种能够以多种方式用于热电转换装置、太阳能电池等的热电转换材料的新型化合物半导体，及其制备方法，以及使用所述化合物半导体的热电转换装置或太阳能电池。
从以下描述可以理解本发明的其他目的和优点，并且本发明的其他目的和优点通过本发明的实施例将变得显而易见。此外，可以理解的是，本发明的目的和优点可以通过所附权利要求书中的部件或它们的组合来实现。
技术方案
一方面，经过反复研究化合物半导体，本发明的发明人已经成功地合成了一种由化学式1表示的化合物半导体，并且发现，这种化合物可被用于热电转换装置的热电转换材料或太阳能电池的光吸收层。
化学式1
InxCo4-aSb12-zQz
在化学式1中，Q是选自由以下各项组成的组的至少一种：O、S、Se和Te，0<x≤0.5，0<a≤1，并且0≤z≤4。
优选地，在化学式1中，Q是Te。
还优选地，在化学式1中，0<x≤0.4。
更优选地，在化学式1中，0<x≤0.25。
还优选地，在化学式1中，0<a≤0.5。
还优选地，在化学式1中，0<z≤4。
更优选地，在化学式1中，0<z≤2.5。
最优选地，在化学式1中，0<z≤1.5。
另一方面，本发明还提供一种由化学式1表示的化合物半导体的制备方法，所述方法包括：混合In、Co和Sb；并且对混合步骤中形成的混合物进行热处理。
优选地，在混合步骤中形成的混合物进一步包含选自O、S、Se、Te及其氧化物组成的组合中的至少一个。
优选地，在化合物半导体的制备方法中，所述热处理步骤在400℃至800℃进行。
优选地，所述热处理步骤包括至少两个热处理阶段。
另一方面，本发明还提供了一种包括上述化合物半导体的热电转换装置。
另一方面，本发明还提供了一种包括上述化合物半导体的太阳能电池。
有益效果
根据本发明，提供了一种新型化合物半导体材料。
一方面，这种新型化合物半导体可替代传统的化合物半导体，或可以用作除传统化合物半导体以外的另一种材料。
另外，在本发明的一个方面，由于所述化合物半导体具有良好的热电转换性能，所以它可被用于热电转换装置。具体地，根据本发明的化合物半导体可被用作热电转换装置的热电转换材料。
此外，在本发明的另一方面，所述化合物半导体可被用于太阳能电池。具体地，本发明的化合物半导体可用作太阳能电池的光吸收层。
而且，在本发明的另一方面，所述化合物半导体可被用于选择性通过红外线的红外窗口或红外传感器、磁性装置、存储器等。
附图说明
参照实施例附图，从以下实施例的描述中，本发明的其他目的和内容将变得显而易见，附图中：
图1是表示根据本发明的实施例和比较例中随着所述化合物半导体的温度变化而改变的电导率值的示意图；以及
图2是表示根据本发明的实施例和比较例中随着所述化合物半导体的温度变化而改变的功率因数值的示意图。
具体实施方式
在下文中，将参照附图详细描述本发明的优选实施例。在描述之前，应该理解的是，对说明书和所附权利要求书中使用的术语的解释不应该限于一般意义和词典意义，而是在发明人允许定义术语的原则的基础上，根据本发明中的技术内容所对应的意义和概念进行解释。
因此，本文所作出的描述只是出于说明的目的的一个优选实施例，并不是为了限制本发明的范围，因此，应该理解的是，在不脱离本发明精神和范围的情况下可以进行其他等同形式和修改。
本发明提供了一种由下述化学式1表示的新型化合物半导体。
化学式1
InxCo4-aSb12-zQz
在化学式1中，Q是选自由以下各项组成的组的至少一种：O、S、Se和Te，0<x≤0.5，0<a≤1，0≤z≤4。
优选地，在化学式1中，Q是Te。
还优选地，在化学式1中，0<x≤0.4。
更优选地，在化学式1中，0<x≤0.25。
还优选地，在化学式1中，0<a≤0.5。
优选地，在化学式1中，0<z≤4。
更优选地，在化学式1中，0<z≤2.5。
最优选地，在化学式1中，0<z≤1.5。
同时，由化学式1表示的所述化合物半导体可部分地包括第二相，并且第二相的量可以根据热处理条件的变化而变化。
根据本发明的所述化合物半导体可通过以下方式来制备：形成包含In、Co和Sb的混合物；并且对所述混合物进行热处理。
优选地，在形成混合物步骤中，所述混合物可进一步包含选自O、S、Se、Te及其氧化物组成的组中的至少一个。
同时，每一种用于中的材料可为粉末状，但是，本发明并不限定材料的具体形式。
还优选地，热处理步骤可在真空中或诸如Ar、He、N2等气体中进行，部分地含有氢或者不含有氢。
此时，热处理的温度可以是400℃至800℃。优选地，所述热处理的温度可以是450℃至700℃。更优选地，所述热处理的温度可以是500℃至650℃。
同时，所述热处理的步骤可包括至少两个热处理阶段。例如，在第一温度对形成混合物的步骤（即，混合材料的步骤）中获得的混合物进行第一热处理，然后，可在第二温度对混合物进行第二热处理。
这里，在进行混合材料的混合物生成的步骤期间，可进行一些热处理阶段。
例如，所述热处理阶段可包括第一热处理阶段、第二热处理阶段和第三热处理（烧结）阶段的三个热处理阶段。此外，第一热处理阶段可在400℃至600℃的温度范围内进行，第二和第三热处理阶段可在600℃至800℃的温度范围内进行。第一热处理阶段可在混合物形成步骤期间进行，而第二和第三热处理阶段可以在混合物形成步骤之后按顺序进行。
根据本发明的热电转换装置可包括上述化合物半导体。换句话讲，根据本发明的化合物半导体可用作热电转换装置用的热电转换材料。特别地，根据本发明的化合物半导体具有作为所述热电转换材料的性能指标的很大的ZT值。此外，由于低热导率、高塞贝克系数和高电导率，所述化合物半导体具有优异的热电转换性能。因此，根据本发明的化合物半导体可取代传统的热电转换材料，或者可用于除常规化合物半导体以外的热电转换装置。
此外，根据本发明的太阳能电池可包括上述化合物半导体。换句话讲，根据本发明的化合物半导体可用于太阳能电池，特别是用作所述太阳能电池的光吸收层。
所述太阳能电池可以被制造成以下结构：从太阳光入射的一侧按顺序地层压前表面透明电极、缓冲层、光吸收层、后表面电极和基板。位于太阳能电池最下部的基板可由玻璃构成，而位于整个太阳能电池表面的后表面电极可由诸如Mo等沉积金属构成。
随后，根据本发明的所述化合物半导体可通过电子束沉积法、溶胶-凝胶法、或PLD（脉冲激光沉积）等方法层压在后表面电极上，以形成光吸收层。用于缓冲作为前表面透明电极的ZnO层与光吸收层之间的晶格常数和带隙的差异的缓冲层可存在于所述光吸收层上。所述缓冲层可以通过CBD（化学浴沉积）等方法，沉积诸如CdS等材料构成。接着，所述前表面透明电极可通过溅镀等方法形成在所述缓冲层上，作为ZnO膜或ZnO和ITO层压板。
根据本发明的太阳能电池，可通过各种各样的方式进行修改。例如，可制造串联太阳能电池，所述串联太阳能电池由使用根据本发明的化合物半导体作为光吸收层的太阳能电池层叠而成。此外，按照上述方式进行层压的太阳能电池可以采用使用硅或其他公知的化合物半导体的太阳能电池。
此外，还可以改变根据本发明的化合物半导体的带隙，并且层叠多个使用具有不同能带隙的化合物半导体作为光吸收层的太阳能电池。根据本发明的化合物半导体的带隙，可通过改变化合物的成分，尤其是Te，的构成比来进行调整。
此外，根据本发明的所述化合物半导体，可应用于选择性通过红外线的红外窗口或红外传感器。
在下文中，将对本发明的实施例进行详细说明。然而，本发明的实施例中可以采取一些其他形式，而且本发明的范围不应当被理解为仅限于以下实例。为了向本发明所属的本领域的技术人员更充分地解释本发明，提供了本发明的实施例。
实施例
将In、Co、Sb和Te制备为试剂，用研钵进行混合来制备成分为In0.25Co3.88Sb11Te的球粒状混合物。将上述混合的材料放入石英管进行真空密封，然后在650℃加热36个小时。将温度升高到650℃所用时间为1小时30分钟，然后可以得到In0.25Co3.88Sb11Te粉末。
将上述制备的复合材料的一部分形成为直径4毫米、长度15毫米的圆柱体。此后，通过使用CIP（冷等静压），将200MPa的压力施加在所述圆柱体上。随后，将所得产物放入石英管中，真空烧结12小时。
对于烧结的圆柱体，通过使用ZEM-3（Ulvac,Inc）以规定的温度间隔测定电导率（σ）。测量结果如图1的实例所示。此外，通过使用ZEM-3（Ulvac,Inc）测量塞贝克系数（S），并且使用测量得到的值计算功率系数（PF）值。计算结果如图2的实例所示。其中，PF可以表示为S2σ。
比较例
将In、Co、Sb和Te制备为试剂，用研钵进行混合来制备成分为In0.25Co4Sb12的球粒状混合物。在H2（1.94%）和N2气体中将所述混合物在675℃加热36个小时。将温度升高到675℃所用时间为1小时30分钟。
将上述制备的复合材料的一部分形成为直径4毫米、长度15毫米的圆柱体。此后，通过使用CIP（冷等静压），将200MPa的压力施加在所述圆柱体上。随后，将所得产物放入石英管中，真空烧结12小时。
对于烧结的圆柱体，通过使用ZEM-3（Ulvac,Inc）以规定的温度间隔测定电导率（σ）。测量结果如图1的实例所示。此外，通过使用ZEM-3（Ulvac,Inc）测量塞贝克系数（S），并且使用测量得到的值计算功率系数（PF）值。计算结果如图2的实例所示。
首先，参照图1所示的结果，可以发现：相比于根据比较例的、由In0.25Co4Sb12表示的化合物半导体，根据本发明的实例的、由In0.25Co4Sb12表示的化合物半导体在整个温度测量区域中具有非常高的电导率。
此外，如果参照图2的结果检查每一种试剂的功率因数值，根据比较例的化合物半导体表现出功率因数值随着温度的升高而逐渐减小，但是根据本发明的实例的化合物半导体表现出功率因数值随着温度的升高而逐渐增大。特别地，在根据本发明的实例的化合物半导体的情况下，可以发现，相比于根据比较例的化合物半导体，其功率因数值在超过约550K的高温区域相对地高很多。
综上所述，可以得出：相比于根据比较例的化合物半导体，根据本发明的化合物在高温区域具有更高的电导率和更高的功率因数值。因此，可以认为根据本发明的实施例的化合物半导体具有优异的热电转换功能，所以作为热电转换材料是非常有用的。
以上已经对本发明进行了详细地描述。然而，应该理解的是：由于在该详细说明的基础上，本发明精神和范围内的各种改变和修改对本领域技术人员来说是显而易见的，因此在说明本发明的优选实施例时，仅仅以说明的方式给出详细描述和具体实例。
Claims (8)
1.一种化合物半导体，由以下的化学式1表示：
化学式1
InxCo4-aSb12-zQz
其中，在化学式1中，Q是选自由以下各项组成的组的至少一种：O、S、Se和Te,0＜x≤0.5,0＜a≤1并且0＜z≤4。
2.根据权利要求1所述的化合物半导体，其中，在化学式1中，0＜x≤0.4。
3.根据权利要求1所述的化合物半导体，其中，在化学式1中，0＜a≤0.5。
4.一种化合物半导体的制备方法，包括：
形成包含In、Co、Sb和选自由以下各项组成的组的至少一种：O、S、Se和Te的混合物；并且
对所述混合物进行热处理，由此制备如权利要求1所述的化合物半导体。
5.根据权利要求4所述的化合物半导体的制备方法，其中，所述热处理步骤在400℃至800℃进行。
6.根据权利要求4所述的化合物半导体的制备方法，其中，所述热处理步骤包括至少两个热处理阶段。
7.一种热电转换装置，包括如权利要求1至3的任一项所述的化合物半导体。
8.一种太阳能电池，包括如权利要求1至3的任一项所述的化合物半导体。
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Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1624947A (zh) * | 2003-10-07 | 2005-06-08 | 株式会社东芝 | 热电材料和使用热电材料的热电组件 |
| CN101397612A (zh) * | 2008-10-21 | 2009-04-01 | 同济大学 | 一种方钴矿基热电块体材料的制备方法 |
| CN101946323A (zh) * | 2008-08-29 | 2011-01-12 | Lg化学株式会社 | 新型化合物半导体及其制备方法,以及使用该新型化合物半导体的太阳能电池和热电转换元件 |
Family Cites Families (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6069312A (en) * | 1994-01-28 | 2000-05-30 | California Institute Of Technology | Thermoelectric materials with filled skutterudite structure for thermoelectric devices |
| JP2003173826A (ja) * | 2001-12-05 | 2003-06-20 | Mitsubishi Paper Mills Ltd | 半導体電極の作製方法、並びにそれを用いた光電変換素子 |
| CN100452466C (zh) * | 2003-09-12 | 2009-01-14 | 密歇根州州立大学托管委员会 | 热电材料及其制备方法、热电元件以及从热能生成电流的方法 |
| US7462217B2 (en) * | 2003-12-08 | 2008-12-09 | E.I. Du Pont De Nemours And Company | Method of preparation for the high performance thermoelectric material indium-cobalt-antimony |
| WO2005104255A2 (en) * | 2004-04-14 | 2005-11-03 | E.I. Dupont De Nemours And Company | High performance thermoelectric materials and their method of preparation |
| US7648552B2 (en) * | 2004-07-23 | 2010-01-19 | Gm Global Technology Operations, Inc. | Filled skutterudites for advanced thermoelectric applications |
| EP1938343A4 (en) * | 2005-10-17 | 2010-07-28 | Agency Science Tech & Res | NEW PHASE CHANGE MATERIAL |
| JP5355095B2 (ja) * | 2006-02-16 | 2013-11-27 | ブリガム・ヤング・ユニバーシティ | 超高純度の金属酸化物、混合金属酸化物、金属、および合金の均一なナノ粒子の製造 |
| KR100910173B1 (ko) * | 2007-09-10 | 2009-07-30 | 충주대학교 산학협력단 | ＣｏＳｂ３ 스커테루다이트계 열전재료 및 그 제조방법 |
| US10508324B2 (en) | 2008-01-23 | 2019-12-17 | Furukawa Co., Ltd. | Thermoelectric conversion material and thermoelectric conversion module |
| JP2009253301A (ja) * | 2008-04-04 | 2009-10-29 | Samsung Electronics Co Ltd | ジカルコゲナイド熱電材料 |
| US20120060928A1 (en) * | 2009-05-21 | 2012-03-15 | E.I. Du Pont De Nemours And Company | Processes for preparing copper tin sulfide and copper zinc tin sulfide films |
| KR101042574B1 (ko) * | 2009-08-11 | 2011-06-20 | 충주대학교 산학협력단 | Ｉｎ－Ｃｏ－Ｎｉ－Ｓｂ 계 스커테루다이트 열전재료 및 그 제조방법 |
| KR101042575B1 (ko) * | 2009-08-11 | 2011-06-20 | 충주대학교 산학협력단 | Ｉｎ－Ｃｏ－Ｆｅ－Ｓｂ 계 스커테루다이트 열전재료 및 그 제조방법 |
| EP2708498B1 (en) * | 2011-05-13 | 2017-08-16 | LG Chem, Ltd. | Novel compound semiconductor and usage for same |
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Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1624947A (zh) * | 2003-10-07 | 2005-06-08 | 株式会社东芝 | 热电材料和使用热电材料的热电组件 |
| CN101946323A (zh) * | 2008-08-29 | 2011-01-12 | Lg化学株式会社 | 新型化合物半导体及其制备方法,以及使用该新型化合物半导体的太阳能电池和热电转换元件 |
| CN101397612A (zh) * | 2008-10-21 | 2009-04-01 | 同济大学 | 一种方钴矿基热电块体材料的制备方法 |
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