ES2869193T3 - Método de fabricación de un precursor aglomerado para fabricar una capa de absorción de luz - Google Patents

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Abstract

Método de fabricación de un precursor agregado para fabricar una capa de absorción de luz, comprendiendo el método: preparar una primera disolución que comprende un compuesto de azufre y/o selenio, una segunda disolución que comprende una sal de indio o una sal de indio y una sal de galio y una tercera disolución que comprende una sal de cobre; mezclar y hacer reaccionar la primera disolución y la segunda disolución para sintetizar partículas de calcogenuro que contienen indio y/o galio; y mezclar la tercera disolución con la disolución que comprende las partículas de calcogenuro que contienen indio y/o galio de la etapa de mezclar y hacer reaccionar para sintetizar y purificar un precursor agregado para fabricar una capa de absorción de luz que comprende una primera fase que comprende calcogenuro que contiene cobre y una segunda fase que comprende calcogenuro que contiene indio y/o galio, en el que, cuando las partículas de calcogenuro que contienen indio y/o galio de la etapa de mezclar se mezclan con la tercera disolución, también se mezcla una cuarta disolución que comprende un compuesto de azufre y/o selenio.

Description

DESCRIPCIÓN
Método de fabricación de un precursor aglomerado para fabricar una capa de absorción de luz
Campo técnico
La presente invención se refiere a un método de fabricación de un precursor agregado para fabricar una capa de absorción de luz.
Técnica anterior
Recientemente, las personas se preocupan más por los problemas medioambientales y el agotamiento de los recursos naturales y, de este modo, está aumentado el interés por las células solares como fuente de energía alternativa que no provoca contaminación medioambiental. Las células solares se clasifican en células solares de silicio, células solares de compuesto de tipo película delgada, células solares de tipo estratificado y similares. Entre estas células solares, las células solares semiconductoras de silicio se han estudiado más ampliamente.
Entre estas células solares, recientemente, las células solares de compuesto de tipo película delgada se estudian y desarrollan de manera activa.
Entre los semiconductores de compuesto de tipo película delgada, Cu(In-i-xGax)(SeyS1-y) (CI(G)S), que es un compuesto del grupo I-III-VI incluido en compuestos ternarios, tiene una banda de energía prohibida de tipo transición directa de 1 eV o más y un elevado coeficiente de absorción de luz. Además, Cu(In1-xGax)(SeyS1-y) (CI(G)S) es electroópticamente estable. Por tanto, Cu(In1-xGax)(SeyS1-y) (CI(G)S) es un material ideal como capa de absorción de luz de células solares.
Las células solares basadas en CI(G)S se fabrican formando una capa de absorción de luz que tiene un grosor de varios micrómetros. Como métodos de fabricación de la capa de absorción de luz, se introdujeron un método de deposición a vacío que no necesita ningún precursor, un método de pulverización iónica que forma una película delgada de CI(G)S mediante tratamiento térmico después de formar una película delgada con un precursor y un método de electrodeposición. Recientemente, se introdujo un método de recubrimiento con tinta. Según el método de recubrimiento con tinta, sin vacío, se recubre un material precursor y, a continuación, se somete a tratamiento térmico el material recubierto. Entre estos métodos de fabricación de capas de absorción de luz, se llevan a cabo de manera activa estudios sobre el método de recubrimiento con tinta puesto que, al usar el método de recubrimiento con tinta, pueden reducirse los costes del procedimiento y puede fabricarse de manera uniforme un gran área. Los precursores usados en el método de recubrimiento con tinta pueden ser diversos compuestos o metales, tales como compuestos de calcogenuro de metal, partículas de metal bimetálicas, sales de metal, óxidos de metal o similares.
En particular, cuando se usa un compuesto de calcogenuro de metal como precursor, se usan partículas monofásicas de CuInSe2 sintetizadas o de un compuesto mixto de Cu-Se e In-Se. Cuando se usan las partículas mixtas, puede formarse una capa de recubrimiento que tiene una composición parcialmente no uniforme. Cuando se usan las partículas monofásicas de CuInSe2, es necesario un periodo de reacción largo para el crecimiento de las partículas. Por tanto, existe la gran necesidad de desarrollar una tecnología para un precursor que pueda formar una capa de absorción de luz altamente eficiente que tenga una composición completamente más uniforme, que sea estable frente a la oxidación y que tenga una densidad de película aumentada.
El documento US 2007/163639 A1 divulga métodos y dispositivos para la impresión de una capa de precursor semiconductora a partir de partículas de microescamas.
El documento US 2012/100661 A1 divulga una tinta que contiene nanopartículas para la formación de una película delgada de una célula solar y su método de preparación.
Divulgación
Problema técnico
Por tanto, la presente invención se ha realizado para resolver los problemas anteriores y otros problemas técnicos que aún no se han resuelto.
Como resultado de una variedad de estudios intensivos y diversos experimentos, los inventores de la presente invención desarrollaron un precursor agregado que incluye una primera fase que incluye un calcogenuro que contiene cobre (Cu) y una segunda fase que incluye un calcogenuro que contiene indio (In) y/o galio (Ga), de tal manera que se incluyen todos los elementos constituyentes que forman una capa de absorción de luz, y se confirmó que, cuando se fabrica una película delgada usando el precursor agregado, la película delgada tiene una composición completamente uniforme y es estable frente a la oxidación, y se aumenta la cantidad de un elemento del grupo VI incluido en la película delgada debido al S o Se incluido en el precursor, completándose de ese modo la presente invención.
Solución técnica
Según un aspecto de la presente divulgación, se proporciona un precursor para fabricar una capa de absorción de luz que incluye una primera fase que incluye un calcogenuro que contiene cobre (Cu) y una segunda fase que incluye un calcogenuro que contiene indio (In) y/o galio (Ga) como precursor agregado, en el que el 30% o más de los precursores agregados basándose en el peso total de los precursores se dividen en agregados de partículas que incluyen primeras fases y/o segundas fases, o partículas independientes que tienen primeras fases o segundas fases en un disolvente de tinta para fabricar la capa de absorción de luz en un disolvente de tinta para fabricar la capa de absorción de luz.
El término “precursor agregado”, tal como se usa en la presente invención, significa un tipo de precursor en el que se agregan de manera uniforme partículas independientes de tal manera que se incluyen dos o más fases. El término “agregado de partículas” significa un tipo de partícula independiente agregada con una pequeña cantidad en un intervalo más pequeño que el precursor agregado como porción separada del precursor agregado. Además, el término “partícula independiente” significa una única partícula.
Por tanto, el precursor agregado, el agregado de partículas y las partículas independientes tienen conceptos diferentes en la presente invención.
En una realización específica, los diámetros de las partículas independientes en las que se basan todas las constituciones pueden ser de 1 nanómetro a 100 nanómetros, particularmente de 5 nanómetros a 100 nanómetros.
Además, el diámetro del agregado de partículas en el que se agregan las partículas independientes en una pequeña cantidad y que significa ampliamente todo tipo de dos o más partículas agregadas en una pequeña cantidad puede ser de 2 nanómetros a 200 nanómetros en el intervalo más amplio. El diámetro del precursor agregado a partir del que se origina el agregado de partículas puede ser de 10 nanómetros a 500 nanómetros, particularmente de 15 nanómetros a 300 nanómetros en un intervalo más amplio que el agregado de partículas.
Mientras tanto, el “calcogenuro” de la presente invención significa un elemento del grupo VI, por ejemplo, un material que incluye azufre (S) y/o selenio (Se). En una realización específica, el calcogenuro que contiene cobre (Cu) puede ser al menos uno seleccionado del grupo que consiste en CuyS (0,5<y<2,0) y CuySe (0,5<y<2,0) y el calcogenuro de indio (In) y/o galio (Ga) puede ser al menos uno seleccionado del grupo que consiste en (Inx(Ga)1-x)mSen (0<x<1 y 0,5<n/m<2,5) y (Inx(Ga)1-x)mSn (0<x<1 y 0,5<n/m<2,5).
Tal como se describió anteriormente, cuando el precursor agregado incluye dos o más tipos de fases, la razón de composición del elemento de calcogenuro puede ser de 0,5 mol a 3 mol basándose en 1 mol de una mezcla de cobre (Cu), indio (In) y galio (Ga), con respecto a la cantidad total del precursor agregado.
Fuera de este intervalo, cuando la razón de composición del elemento de calcogenuro es inferior a 0,5 mol, el elemento del grupo VI no se proporciona suficientemente y, de este modo, puede formarse una película en la que el elemento del grupo VI es parcialmente deficiente. Por el contrario, cuando la razón de composición del elemento de calcogenuro supera 3 mol, el elemento del grupo VI se distribuye de manera no uniforme en una película delgada y, de este modo, la película puede crecer de manera no uniforme.
Además, una razón de composición de cobre (Cu) puede ser de 0,7 a 1,2 basándose en 1 mol de una mezcla de In y Ga con respecto a la cantidad total del precursor agregado.
Fuera de este intervalo, cuando la razón de composición de cobre (Cu) supera 1,2 mol, la primera fase que incluye el calcogenuro que contiene cobre (Cu) existe en una cantidad relativamente grande y, de este modo, las partículas pueden crecer fácilmente pero pueden generarse impurezas de Cu. Por el contrario, cuando la razón de composición de cobre (Cu) es inferior a 0,7 mol, la primera fase que incluye el calcogenuro que contiene cobre (Cu) es deficiente y, por tanto, los diámetros de las partículas son pequeños y la formación de una película delgada de CI(G)S de tipo p no es fácil y, por consiguiente, los rendimientos son bajos.
Tal como se describió anteriormente, en el disolvente de tinta para fabricar la capa de absorción de luz, una determinada cantidad o más del precursor agregado según la presente divulgación se divide en el agregado de partículas que incluyen la primera fase y/o la segunda fase o en partículas independientes que tienen una primera fase o una segunda fase.
Tal como se describió anteriormente, cuando algunos agregados de partículas separados del precursor agregado existen en un estado distribuido de manera uniforme, los agregados de partículas separados pueden distribuirse de manera más uniforme que el precursor agregado. Por tanto, cuando se recubre una tinta para fabricar una película delgada, pueden mejorarse las propiedades de recubrimiento. Además, en comparación con una tinta fabricada usando nanopartículas que incluyen una primera fase o nanopartículas que incluyen una segunda fase dispersas por separado en un disolvente, una tinta fabricada usando el precursor agregado tiene una composición más uniforme. Además, en comparación con una tinta fabricada usando partículas monofásicas que incluyen todos los elementos que forman una capa de absorción de luz, al usar una tinta fabricada usando los precursores agregados, puede hacerse crecer de manera suave una película delgada de CI(G)S.
El disolvente de tinta anterior para fabricar la capa de absorción de luz se describirá por separado más adelante.
Los métodos de fabricación del precursor agregado para fabricar la capa de absorción de luz pueden dividirse ampliamente en dos métodos.
Como primer ejemplo, un método de fabricación del precursor agregado que incluye azufre (S) y/o selenio (Se) incluye:
(i) preparar una primera disolución que incluye un agente reductor;
(ii) preparar una segunda disolución que incluye un compuesto de azufre (S) y/o selenio (Se), una tercera disolución que incluye una sal de indio (In) y/o una sal de galio (Ga) y una cuarta disolución que incluye una sal de cobre (Cu);
(iii) mezclar la primera disolución y la segunda disolución para fabricar una mezcla;
(iv) mezclar y hacer reaccionar la tercera disolución con la mezcla de la etapa de mezclar para sintetizar partículas de calcogenuro que contienen indio (In) y/o galio (Ga); y
(v) mezclar la cuarta disolución con la disolución que incluye las partículas de calcogenuro que contienen indio (In) y/o galio (Ga) de la etapa de mezclar y hacer reaccionar para sintetizar una primera fase que incluye un calcogenuro que contiene cobre (Cu) y una segunda fase que incluye un calcogenuro que contiene indio (In) y/o galio (Ga) para sintetizar el precursor agregado para fabricar una capa de absorción de luz.
Además, como método de fabricación de un precursor agregado que incluye azufre (S) y/o selenio (Se), para obtener un elemento del grupo VI más suficiente, se fabrica una mezcla mezclando una quinta disolución que incluye un agente reductor y una sexta disolución que incluye un compuesto de azufre (S) y/o selenio (Se), independientemente de la etapa (i) a la etapa (iii), antes de la etapa (v), y la mezcla se mezcla con la disolución que incluye partículas de calcogenuro que contienen indio (In) y/o galio (Ga) y la cuarta disolución de la etapa (v) para fabricar un precursor agregado.
Independientemente de los métodos de fabricación, el método de fabricación del precursor agregado según la presente invención se lleva a cabo mediante procedimientos secuenciales en un reactor y, de este modo, el precursor agregado tiene las características únicas descritas anteriormente y puede tener una composición más uniforme en comparación con un precursor fabricado sintetizando por separado las nanopartículas que incluyen la primera fase y las nanopartículas que incluyen la segunda fase y, a continuación, mezclando las nanopartículas que incluyen la primera fase o las nanopartículas que incluyen la segunda fase. Además, en comparación con el uso de partículas monofásicas de CuInS(Se)2, pueden acortarse los tiempos necesarios para el crecimiento y la reacción de las partículas.
Especialmente, cuando la mezcla se mezcló con la tercera disolución en la etapa (iv) y se mezclan la disolución que incluye las partículas de calcogenuro que contienen indio (In) y/o galio (Ga) de la etapa (iv) y la cuarta disolución, agitando una disolución mientras se añadía lentamente la tercera disolución y la cuarta disolución gota a gota, puede obtenerse un precursor agregado que tiene una composición y un tamaño uniformes.
Como realización específica, en ambos casos, para mejorar la dispersabilidad de un precursor agregado y para obtener una distribución de composición uniforme, cuando la cuarta disolución se mezcla con la disolución que incluye las partículas de calcogenuro que contienen indio (In) y/o galio (Ga) de la etapa (v), o se mezclan una mezcla de la quinta disolución y la sexta disolución, la disolución que incluye las partículas de calcogenuro que contienen indio (In) y/o galio (Ga), y la cuarta disolución, puede añadirse además un aditivo.
El aditivo no está específicamente limitado siempre que el aditivo pueda usarse como agente de dispersión y, por ejemplo, puede ser al menos uno seleccionado del grupo que consiste en polivinilpirrolidona (PVP), poli(alcohol vinílico) y etilcelulosa.
En una realización específica, el agente reductor incluido en la primera disolución puede ser un agente reductor orgánico y/o un agente reductor inorgánico y, particularmente, uno seleccionado del grupo que consiste en LiBH4 , NaBH4 , KBH4, Ca(BH4)2 , Mg(BH4)2 , LiB(Et)3H, NaBH3(CN), NaBH(OAc)3, hidrazina, ácido ascórbico y trietanolamina.
Por consiguiente, el método de fabricación del precursor agregado se realiza mediante un procedimiento de disolución en lugar del procedimiento a vacío anterior y, de este modo, pueden reducirse los costes del procedimiento.
En una realización específica, los disolventes para la primera disolución a la sexta disolución pueden ser cada uno independientemente al menos uno seleccionado del grupo que consiste en agua, alcoholes, ácidos acéticos, dietilenglicol (DEG), oleilamina, etilenglicol, trietilenglicol, dimetilsulfóxido, dimetilformamida y N-metil-2-pirrolidona (NMP). Los disolventes de alcohol pueden ser metanol, etanol, propanol, butanol, pentanol, hexanol, heptanol y octanol, que tienen de 1 a 8 carbonos.
En una realización específica, como fuente del grupo VI incluida en la segunda disolución, el compuesto de azufre (S) puede ser al menos uno seleccionado del grupo que consiste en, por ejemplo, polvo de azufre (S), H2S, Na2S, K2S, CaS, (CH3)2S, H2SO4 e hidratos del mismo, tiourea y tioacetamida, y el compuesto de selenio (Se) puede ser al menos uno seleccionado del grupo que consiste en, por ejemplo, polvo de Se, H2Se, Na2Se, K2Se, CaSe, (CH3)2Se, SeO2, SeCl4 , H2SeO3, H2SeO4 e hidratos del mismo, selenourea y ácido selenoso.
En una realización específica, las sales incluidas en la tercera disolución y la cuarta disolución pueden ser al menos una seleccionada del grupo que consiste en cloruros, bromuros, yoduros, nitratos, nitritos, sulfatos, acetatos, sulfitos, acetilacetonato e hidróxidos.
Mientras tanto, como otro ejemplo, un método de fabricación del precursor agregado que incluye azufre (S) y/o selenio (Se) incluye:
(i) preparar una primera disolución que incluye un compuesto de azufre (S) y/o selenio (Se), una segunda disolución que incluye una sal de indio (In) o una sal de indio (In) y una sal de galio (Ga) y una tercera disolución que incluye una sal de cobre (Cu);
(ii) mezclar y hacer reaccionar la primera disolución y la segunda disolución para sintetizar partículas de calcogenuro que contienen indio (In) y/o galio (Ga); y
(iii) mezclar la tercera disolución con la disolución que incluye las partículas de calcogenuro que contienen indio (In) y/o galio (Ga) de la etapa (ii) para sintetizar y purificar un precursor agregado para fabricar una capa de absorción de luz que incluye la primera fase que incluye el calcogenuro que contiene cobre (Cu) y la segunda fase que incluye el calcogenuro que contiene indio (In) y/o galio (Ga).
Por consiguiente, el método de fabricación del precursor agregado se lleva a cabo mediante un procedimiento de disolución en lugar de un procedimiento a vacío y, de este modo, pueden reducirse los costes del procedimiento.
El segundo método de fabricación del precursor agregado es similar al primer método de fabricación del precursor agregado en que, para obtener una cantidad suficiente del elemento del grupo VI, cuando la tercera disolución se mezcla con la disolución que incluye las partículas de calcogenuro que contienen indio (In) y/o galio (Ga) de la etapa (iii), se fabrica un precursor agregado mezclando la cuarta disolución que incluye el compuesto de azufre (S) y/o selenio (Se) además de la primera disolución de la etapa (i).
Independientemente de los métodos de fabricación, el método de fabricación del precursor agregado según la presente invención se lleva a cabo mediante procedimientos secuenciales en un reactor y, de este modo, el precursor agregado tiene las características únicas descritas anteriormente y puede tener una composición más uniforme en comparación con un precursor fabricado sintetizando por separado las nanopartículas que incluyen la primera fase y las nanopartículas que incluyen la segunda fase y, a continuación, mezclando las nanopartículas que incluyen la primera fase o las nanopartículas que incluyen la segunda fase. Además, en comparación con el uso de partículas monofásicas de CuInS(Se)2, pueden acortarse los tiempos necesarios para el crecimiento y la reacción de las partículas.
Además, cuando se mezclan la primera disolución y la segunda disolución, y la tercera disolución se mezcla con la disolución que incluye las partículas de calcogenuro que contienen indio (In) y/o galio (Ga) de la etapa (ii), agitando una mezcla mientras se añade lentamente la segunda disolución y la tercera disolución gota a gota, puede obtenerse un precursor agregado que tiene una composición y un tamaño uniformes.
Como realización específica, en ambos casos, para mejorar la dispersabilidad de un precursor agregado y para obtener una distribución de composición uniforme, cuando la tercera disolución se mezcla con la disolución que incluye las partículas de calcogenuro que contienen indio (In) y/o galio (Ga) de la etapa (iii), o se mezclan la disolución que incluye las partículas de calcogenuro que contienen indio (In) y/o galio (Ga), la tercera disolución y la cuarta disolución, y puede añadirse además un aditivo.
En este caso, los ejemplos concretos del aditivo son los mismos que los descritos anteriormente.
Además, los otros tipos de disolventes y sales del compuesto de azufre (S), el compuesto de selenio (Se) y la primera disolución a la cuarta disolución son los mismos que los descritos anteriormente.
La presente divulgación también proporciona un método de fabricación de una película delgada usando la composición de tinta.
Un método de fabricación de la película delgada según la presente divulgación incluye:
(i) dispersar un precursor agregado para fabricar una capa de absorción de luz que incluye una primera fase que incluye un calcogenuro que contiene cobre (Cu) y una segunda fase que incluye un calcogenuro que contiene indio (In) y/o galio (Ga) en un disolvente para fabricar una tinta;
(ii) recubrir la tinta sobre una base dotada de un electrodo; y
(iii) secar y, a continuación, someter a tratamiento térmico la tinta recubierta sobre la base dotada de un electrodo. Como realización específica, el disolvente de la etapa (i) no está particularmente limitado siempre que el disolvente sea un disolvente orgánico general, y puede ser un disolvente orgánico seleccionado de entre alcanos, alquenos, alquinos, compuestos aromáticos, cetonas, nitrilos, éteres, ésteres, haluros orgánicos, alcoholes, aminas, tioles, ácidos carboxílicos, fosfinas, fosfitos, fosfatos, sulfóxidos y amidas, o una mezcla de al menos un disolvente orgánico seleccionado de los mismos.
En particular, los alcoholes pueden ser al menos un disolvente mixto seleccionado de entre etanol, 1-propanol, 2-propanol, 1-pentanol, 2-pentanol, 1-hexanol, 2-hexanol, 3-hexanol, heptanol, octanol, etilenglicol (EG), monoetil éter de dietilenglicol (DEGMEE), monometil éter de etilenglicol (EGMME), monoetil éter de etilenglicol (EGMEE), dimetil éter de etilenglicol (EGDME), dietil éter de etilenglicol (EGDEE), monopropil éter de etilenglicol (EGMPE), monobutil éter de etilenglicol (EGMBE), 2-metil-1-propanol, ciclopentanol, ciclohexanol, propil éter de propilenglicol (PGPE), dimetil éter de dietilenglicol (DEGDME), 1,2-propanodiol (1,2-PD), 1,3-propanodiol (1,3-PD), 1,4-butanodiol (1,4-BD), 1,3-butanodiol (1,3-BD), a-terpineol, dietilenglicol (DEG), glicerol, 2-(etilamino)etanol, 2-(metilamino)etanol y 2-amino-2-metil-1-propanol.
Las aminas pueden ser al menos un disolvente mixto seleccionado de entre trietilamina, dibutilamina, dipropilamina, butilamina, etanolamina, dietilentriamina (DETA), trietilentetramina (TETA), trietanolamina, 2-aminoetilpiperazina, 2-hidroxietilpiperazina, dibutilamina y tris(2-aminoetil)amina.
Los tioles pueden ser al menos un disolvente mixto seleccionado de entre 1,2-etanoditiol, pentanotiol, hexanotiol y mercaptoetanol.
Los alcanos pueden ser al menos un disolvente mixto seleccionado de entre hexano, heptano y octano.
Los compuestos aromáticos pueden ser al menos un disolvente mixto seleccionado de entre tolueno, xileno, nitrobenceno y piridina.
Los haluros orgánicos pueden ser al menos un disolvente mixto seleccionado de entre cloroformo, cloruro de metileno, tetraclorometano, dicloroetano y clorobenceno.
Los nitrilos pueden ser acetonitrilo.
Las cetonas pueden ser al menos un disolvente mixto seleccionado de entre acetona, ciclohexanona, ciclopentanona y acetilacetona.
Los éteres pueden ser al menos un disolvente mixto seleccionado de entre etil éter, tetrahidrofurano y 1,4-dioxano. Los sulfóxidos pueden ser al menos un disolvente mixto seleccionado de entre dimetilsulfóxido (DMSO) y sulfolano. Las amidas pueden ser al menos un disolvente mixto seleccionado de entre dimetilformamida (DMF) y n-metil-2-pirrolidona (NMP).
Los ésteres pueden ser al menos un disolvente mixto seleccionado de entre lactato de etilo, y-butirolactona y acetoacetato de etilo.
Los ácidos carboxílicos pueden ser al menos un disolvente mixto seleccionado de entre ácido propiónico, ácido hexanoico, ácido meso-2,3-dimercaptosuccínico, ácido tioláctico y ácido tioglicólico.
Sin embargo, los disolventes sólo se proporcionan como ejemplo, y las realizaciones de la presente invención no se limitan a los mismos.
En algunos casos, la tinta de la etapa (i) puede incluir además un aditivo.
El aditivo puede ser, por ejemplo, al menos uno seleccionado del grupo que consiste en un dispersante, un tensioactivo, un polímero, un aglutinante, un agente de reticulación, un agente emulsionante, un agente antiespumante, un agente secante, una carga, un agente de relleno, un agente espesante, un agente acondicionador de película, un antioxidante, un fluidizante, un agente de nivelación y un inhibidor de la corrosión. En particular, el aditivo puede ser al menos uno seleccionado del grupo que consiste en polivinilpirrolidona (PVP), poli(alcohol vinílico), Anti-terra 204, Anti-terra 205, etilcelulosa y DispersBYKllO.
El recubrimiento de la etapa (ii) puede ser uno cualquiera seleccionado del grupo que consiste en recubrimiento en húmedo, recubrimiento por pulverización, recubrimiento por centrifugación, recubrimiento por rasqueta, impresión por contacto, impresión inversa por alimentación superior, impresión inversa por alimentación inferior, impresión inversa por alimentación por boquilla, impresión por huecograbado, impresión por microhuecograbado, impresión inversa por microhuecograbado, recubrimiento por rodillo, recubrimiento por extrusión, recubrimiento capilar, impresión por inyección de tinta, deposición por inyección y deposición por pulverización.
El tratamiento térmico de la etapa (iii) puede llevarse a cabo a una temperatura de 400 a 900°C.
Mientras tanto, puede incluirse un procedimiento de selenización para preparar la película delgada de una célula solar que tenga una densidad mucho mayor. El procedimiento de selenización puede llevarse a cabo mediante una variedad de métodos.
Como primer ejemplo, pueden lograrse los efectos obtenidos a partir del procedimiento de selenización mediante la fabricación de una tinta dispersando S y/o Se en un tipo de partícula en un disolvente con el precursor agregado para fabricar la capa de absorción de luz en etapa (i) y combinando el tratamiento térmico de la etapa (iii).
Como segundo ejemplo, pueden lograrse los efectos obtenidos a partir del procedimiento de selenización mediante el tratamiento térmico de la etapa (iii) en presencia de S o Se.
En particular, puede estar presente S o Se suministrando H2S o H2Se en un estado gaseoso o suministrando Se o S en un estado gaseoso mediante calentamiento.
Como tercer ejemplo, después de la etapa (ii), puede apilarse S o Se sobre la base recubierta, seguido de realizar la etapa (iii). En particular, el procedimiento de apilamiento puede realizarse mediante un procedimiento de disolución o un método de deposición.
La presente divulgación también proporciona una película delgada fabricada según el método anterior.
El grosor de la película delgada puede ser de 0,5 a 5,0 |im, más particularmente de 0,5 a 3,0 |im.
Cuando el grosor de la película delgada es inferior a 0,5 |im, la densidad y la cantidad de la capa de absorción de luz son insuficientes y, por tanto, no puede obtenerse la eficiencia fotoeléctrica deseada. Por otro lado, cuando el grosor de la película delgada supera 5,0 |im, aumenta las distancias de movimiento de los portadores y, por consiguiente, existe una probabilidad creciente de recombinación, que da como resultado una eficiencia reducida.
Además, la presente divulgación proporciona una célula solar de película delgada fabricada usando la película delgada.
En la técnica se conoce un método de fabricación de una célula solar de película delgada y, por tanto, en el presente documento se omitirá una descripción detallada del mismo.
Breve descripción de los dibujos
Los anteriores y otros objetos, características y ventajas de la presente invención se entenderán con mayor claridad a partir de la siguiente descripción detallada tomada en conjunto con el dibujo adjunto, en el que:
la figura 1 es una imagen de microscopía electrónica de barrido (SEM) de polvo de In2Se3-CuSe formado según el ejemplo 1;
la figura 2 es un gráfico de difracción de rayos X (XRD) de polvo de In2Se3-CuSe formado según el ejemplo 1; la figura 3 es una imagen de microscopía electrónica de barrido (SEM) de polvo de In2Se3-CuSe formado según el ejemplo 2;
la figura 4 es un gráfico de difracción de rayos X (XRD) de polvo de In2Se3-CuSe formado según el ejemplo 2; la figura 5 es una imagen de microscopía electrónica de barrido (SEM) de polvo de In2Se3-CuSe formado según el ejemplo 3;
la figura 6 es un gráfico de difracción de rayos X (XRD) de polvo de In2Se3-CuSe formado según el ejemplo 3; la figura 7 es una imagen de microscopía electrónica de barrido (SEM) de polvo de In0,7Ga0,3Sei,5-CuSe formado según el ejemplo 4;
la figura 8 es un gráfico de difracción de rayos X (XRD) de polvo de Ino,7Gao,3Se-i,5-CuSe formado según el ejemplo 4; la figura 9 es una imagen de microscopía electrónica de barrido (SEM) de polvo de In2S3-sulfuro de Cu (CuS) formado según el ejemplo 5;
la figura 10 es una imagen de microscopía electrónica de barrido (SEM) de polvo de (In,Ga)2Se3-CuSe formado según el ejemplo 6;
la figura 11 es un gráfico de difracción de rayos X (XRD) de polvo de (In,Ga)2Se3-CuSe formado según el ejemplo 6; la figura 12 es una imagen de microscopía electrónica de barrido (SEM) de polvo de In2Se3-CuSe formado según el ejemplo 7;
la figura 13 es un gráfico de difracción de rayos X (XRD) de polvo de In2Se3-CuSe formado según el ejemplo 7; la figura 14 es una imagen de microscopía electrónica de barrido (SEM) de polvo de CuInSe2 formado según el ejemplo comparativo 1;
la figura 15 es un gráfico de XRD de polvo de CuInSe2 formado según el ejemplo comparativo 1;
la figura 16 es una imagen de SEM de una película delgada fabricada según el ejemplo 8;
la figura 17 es un gráfico de XRD de una película delgada fabricada según el ejemplo 8;
la figura 18 es una imagen de SEM de una película delgada fabricada según el ejemplo 9;
la figura 19 es un gráfico de XRD de una película delgada fabricada según el ejemplo 9;
la figura 20 es una imagen de SEM de una película delgada fabricada según el ejemplo 10;
la figura 21 es un gráfico de XRD de una película delgada fabricada según el ejemplo 10;
la figura 22 es una imagen de SEM de una película delgada fabricada según el ejemplo 11;
la figura 23 es un gráfico de XRD de una película delgada fabricada según el ejemplo 11;
la figura 24 es una imagen de SEM de una película delgada fabricada según el ejemplo comparativo 2;
la figura 25 es un gráfico de XRD de una película delgada fabricada según el ejemplo comparativo 2; y
la figura 26 es un gráfico que muestra las características de IV de una célula solar de película delgada fabricada según el ejemplo 15.
Mejor modo
A continuación, se describirá la presente invención con más detalle con referencia a los siguientes ejemplos. Estos ejemplos se proporcionan sólo como ilustración de la presente invención.
<Ejemplo 1> (ejemplo de referencia)
Síntesis de partículas de In2Se3-CuSe
Bajo una atmósfera de nitrógeno, después de mezclar 1,974 g de NaBH4 en 100 ml de agua destilada, se añadieron a la misma 1,974 g de polvo de Se y, a continuación, se añadieron adicionalmente 100 ml de agua destilada. Después de confirmar la formación de una disolución incolora y transparente, se agitó adicionalmente la disolución durante 15 minutos. Posteriormente, se añadió a la misma una disolución producida disolviendo 2,212 g de InCh en 50 ml de agua destilada. Se agitó adicionalmente la mezcla resultante durante 10 minutos y, a continuación, se añadieron lentamente a la misma 50 ml de agua destilada en la que se disolvieron 1,705 g de CuCh. Se agitó adicionalmente la mezcla resultante durante 1 hora y, a continuación, se centrifugó. Como resultado, se obtuvo un polvo que tenía una composición de CuInSe2,5 en un rendimiento del 99%. Se analizó el polvo usando ICP. Como resultado, se confirmó que la composición de CuInSe2,5 del polvo tiene una razón de Cu:In:Se de 22,18:22,56:55,26 en % en moles. Como resultado del análisis mediante XRD de las partículas, se observaron fases cristalinas de CuSe y se confirmó que estaban mezcladas fases amorfas de In2Se3 y fases cristalinas superiores de CuSe. Los resultados del análisis mediante SEM-EDX y XRD de las partículas se ilustran en las figuras 1 y 2.
<Ejemplo 2> (ejemplo de referencia)
Síntesis de partículas de In2Se3-CuSe
Bajo una atmósfera de nitrógeno, después de mezclar 1,90 g de NaBH4 en 150 ml de agua destilada, se añadieron gota a gota 3,224 g de H2SeO3 disueltos en 60 ml de agua destilada. Después de confirmar la formación de una disolución incolora y transparente, se añadió a la misma una disolución producida disolviendo 2,212 g de InCh en 35 ml de agua destilada y, a continuación, se agitó durante 5 minutos. Posteriormente, se añadieron a la misma 40 ml de agua destilada en la que se disolvieron 1,705 g de CuCh*2H2O. Se agitó adicionalmente la mezcla resultante durante un día y, a continuación, se centrifugó. Como resultado, se obtuvo un polvo que tenía una composición de CuInSe2,5 en un rendimiento del 99%. Se analizó el polvo usando ICP. Como resultado, se confirmó que la composición de CuInSe2,5 del polvo tiene una razón de Cu:In:Se de 2,42:22,20:56,38 en % en moles. Como resultado del análisis mediante XRD de las partículas, se observaron fases cristalinas de CuSe y se confirmó que estaban mezcladas fases amorfas de In2Se3 y fases cristalinas superiores de CuSe. Los resultados del análisis mediante SEM-EDX y XRD de las partículas se ilustran en las figuras 3 y 4.
<Ejemplo 3>
Síntesis de partículas de In2Se3-CuSe
Bajo una atmósfera de nitrógeno, se añadieron 1,135 g de NaBH4 a 50 ml de agua destilada y se disolvieron en la misma. Posteriormente, se añadió a la misma una disolución producida disolviendo 1,935 g de H2SeO3 en 30 ml de agua destilada. Después de confirmar la formación de una disolución incolora y transparente, se añadió a la misma una disolución producida disolviendo 2,212 g de InCh en 50 ml de agua destilada y, a continuación, se agitó adicionalmente durante 3,5 horas, dando como resultado la formación de partículas de In2Se3. Bajo una atmósfera de nitrógeno, después de disolver 0,757 g de NaBH4 en 50 ml de agua destilada en otro matraz y, a continuación, se añadió a la misma una disolución producida disolviendo 1,290 g de H2SeO3 en 20 ml de agua destilada. Se agitó la mezcla resultante hasta que se observó una disolución transparente. A esta disolución transparente, se le añadió la disolución de In2Se3 fabricada anteriormente. Posteriormente, se añadió a la misma una disolución producida disolviendo 1,705 g de CuCh*2H2O en 50 ml de agua destilada y, a continuación, se agitó durante 1 día. Se purificó la disolución resultante mediante centrifugación y, a continuación, se secó a vacío, dando como resultado partículas que tenían una composición de CuInSe2,5. Se analizaron las partículas usando ICP. Como resultado, se confirmó que las partículas con composición de CuInSe2,5 tienen la siguiente composición: Cu:In:Se de 21,80:21,89:56,31 en % en moles. Además, como resultado del análisis mediante XRD, se observó que las partículas tenían una fase cristalina de CuSe y estaban en un estado mixto de In2Se3 amorfo y CuSe que tenía cristalinidad superior. Los resultados de SEM-EDX y XRD de las partículas se ilustran en las figuras 5 y 6.
<Ejemplo 4>
Síntesis de partículas de In0,7Ga0,3Se-i,5-CuSe
Bajo una atmósfera de nitrógeno, se añadieron 2,270 g de NaBH4 a 100 ml de agua destilada y se disolvieron en la misma. Posteriormente, se añadió a la misma una disolución producida disolviendo 3,869 g de H2SeO3 en 60 ml de agua destilada. Después de confirmar la formación de una disolución incolora y transparente, se añadió a la misma una disolución producida disolviendo 3,097 g de InCh y 2,703 g de Gah en 100 ml de agua destilada y, a continuación, se agitó adicionalmente durante 1 día, dando como resultado la formación de partículas de In0,7Ga0,3Se-i,5. Bajo una atmósfera de nitrógeno, después de disolver 1,665 g de NaBH4 en 100 ml de agua destilada en otro matraz y, a continuación, se añadió a la misma una disolución producida disolviendo 2,837 g de H2SeO3 en 40 ml de agua destilada. Se agitó la mezcla resultante hasta que se observó una disolución transparente. A esta disolución transparente, se le añadió la disolución de In0,7Ga0,3Se-i,5 fabricada anteriormente. Posteriormente, se añadió a la misma una disolución producida disolviendo 3,410 g de CuCh*2H2O en 100 ml de agua destilada y, a continuación, se agitó durante cinco horas. Se purificó la disolución resultante mediante centrifugación y, a continuación, se secó a vacío, dando como resultado partículas que tenían una composición de CuIn0,7Ga0,3Se2,5. Se analizaron las partículas usando ICP. Como resultado, se confirmó que las partículas con composición de CuIn0,7Ga0,3Se2,5 tienen la siguiente composición: Cu:In:Ga:Se:Na:B de 20,07:14,19:5,88:55,885:3,73:0,26 en % en moles. Además, como resultado del análisis mediante XRD, se observó que las partículas tenían una fase cristalina de CuSe y estaban en un estado mixto de (In,Ga)2Se3 amorfo y CuSe que tenía cristalinidad superior. Los resultados de SEM-EDX y XRD de las partículas se ilustran en las figuras 7 y 8.
<Ejemplo 5>
Síntesis de partículas de In2S3-CuS
Bajo una atmósfera de nitrógeno, se disolvieron 3,603 g de Na2S*9H2O en 60 ml de agua destilada y, a continuación, se añadió a la misma una disolución producida disolviendo 2,212 g de InCh en 40 ml de agua destilada. Se agitó adicionalmente la disolución resultante durante una hora. A la disolución, se le añadió una disolución producida disolviendo 2,402 g de Na2S*9H2O en 50 ml de agua destilada y, a continuación, se agitó durante diez minutos. Posteriormente, se añadió a la misma una disolución producida disolviendo 1,705 g de CuCh*2H2O en 50 ml de agua destilada y, a continuación, se agitó adicionalmente durante tres horas. Se purificó la disolución resultante mediante centrifugación y, a continuación, se secó a vacío. Como resultado, se obtuvieron partículas que incluyen Cu e In en la siguiente razón: Cu:In de 2,64:3,10. Los resultados de SEM-EDX de las partículas se ilustran en la figura 9.
<Ejemplo 6>
Síntesis de partículas de (In,Ga)2Se3-CuSe
Bajo una atmósfera de nitrógeno, se añadieron 1,135 g de NaBH4 a 50 ml de agua destilada y se disolvieron en la misma. Posteriormente, se añadió a la misma una disolución producida disolviendo 1,935 g de H2SeO3 en 30 ml de agua destilada. Después de confirmar la formación de una disolución incolora y transparente, se añadió a la misma una disolución producida disolviendo 1,548 g de InCh y 1,351 g de Gah en 50 ml de agua destilada y, a continuación, se agitó adicionalmente durante 1 día, dando como resultado la formación de partículas de In0,7Ga0,3Se-i,5. Bajo una atmósfera de nitrógeno, después de disolver 0,666 g de NaBH4 en 50 ml de agua destilada en otro matraz y, a continuación, se añadió a la misma una disolución producida disolviendo 1,135 g de H2SeO3 en 20 ml de agua destilada. Se agitó la mezcla resultante hasta que se observó una disolución transparente. A esta disolución transparente, se le añadió la disolución de (In,Ga)2Se3 fabricada anteriormente. Posteriormente, se añadió a la misma una disolución producida disolviendo 1,364 g de CuCh*2H2O en 50 ml de agua destilada y, a continuación, se agitó durante seis horas. Se purificó la disolución resultante mediante centrifugación y, a continuación, se secó a vacío, dando como resultado partículas que tenían una composición de Cu0,8-iIn0,74Ga0,26Se2,5. Se analizaron las partículas usando ICP. Como resultado, se confirmó que las partículas con composición de Cu0,8-iIn0,74Ga0,26Se2,5 tienen la siguiente composición: Cu:In:Ga:Se:Na:B de 17,62:16,18:5,61:56,22:4,16:0,22 en % en moles. Además, como resultado del análisis mediante XRD, se observó que las partículas tenían una fase cristalina de CuSe y estaban en un estado mixto de (In,Ga)2Se3 amorfo y CuSe que tenía cristalinidad superior. Los resultados de SEM-EDX y XRD de las partículas se ilustran en las figuras 10 y 11.
<Ejemplo 7>
Síntesis de partículas de In2Se3-CuSe
Bajo una atmósfera de nitrógeno, se añadieron 1,248 g de NaBH4 a 50 ml de agua destilada y se disolvieron en la misma. Posteriormente, se añadió a la misma una disolución producida disolviendo 2,128 g de H2SeO3 en 30 ml de agua destilada. Después de confirmar la formación de una disolución incolora y transparente, se añadió a la misma una disolución producida disolviendo 2,212 g de InCh en 50 ml de agua destilada y, a continuación, se agitó adicionalmente durante 1 día, dando como resultado la formación de partículas de In2Se3. Bajo una atmósfera de nitrógeno, después de disolver 0,832 g de NaBH4 en 50 ml de agua destilada en otro matraz y, a continuación, se añadió a la misma una disolución producida disolviendo 1,419 g de H2SeO3 en 20 ml de agua destilada. Se agitó la mezcla resultante hasta que se observó una disolución transparente. A esta disolución transparente, se le añadió la disolución de In2Se3 fabricada anteriormente. Posteriormente, se añadieron a la misma una disolución producida disolviendo 1,705 g de CuCh*2H2O en 50 ml de agua destilada y una disolución producida disolviendo 0,111 g de polivinilpirrolidona en 20 ml de agua destilada y, a continuación, se agitó durante cinco horas. Se purificó la disolución resultante mediante centrifugación y, a continuación, se secó a vacío, dando como resultado partículas que tenían una composición de CuInSe2,5. Se analizaron las partículas usando ICP. Como resultado, se confirmó que las partículas con composición de CuInSe2,5 tienen la siguiente composición: Cu:In:Se:Na:B de 19,49:19,97:48,81:3,75:7,98 en % en moles. Además, como resultado del análisis mediante XRD, se observó que las partículas tenían una fase cristalina de CuSe y estaban en un estado mixto de In2Se3 amorfo y CuSe que tenía cristalinidad superior. Los resultados de SEM-EDX y XRD de las partículas se ilustran en las figuras 12 y 13.
<Ejemplo comparativo 1>
Se añadieron 8 mmol de CuCl, 10 mmol de InCh y 20 mmol de polvo de Se a 100 ml de oleilamina y, a continuación, se agitaron durante cuatro horas mientras se calentaba hasta 80°C bajo succión a vacío. Posteriormente, se hizo reaccionar la mezcla resultante durante cuatro horas a 240°C bajo una atmósfera de nitrógeno y, a continuación, se enfrió. Se purificó el reactante resultante mediante centrifugación usando hexano y etanol. Como resultado, se obtuvieron nanopartículas que tenían una composición de CuInSe2. Los resultados de SEM-EDX y XRD de las partículas se ilustran en las figuras 14 y 15.
<Ejemplo 8>
Fabricación de película delgada
Se añadieron partículas que tenían una composición de CuIn0,7Ga0,3Se2,5 fabricadas según el ejemplo 4 a un disolvente mixto que incluía etanol, monometil éter de etilenglicol, acetilacetona, propil éter de propilenglicol, ciclohexanona, etanolamina, 1,2-propanodiol, monoetil éter de dietilenglicol, glicerol y dodecilsulfato de sodio y, a continuación, se dispersaron en una concentración del 21% para fabricar una tinta. Se enfrió la tinta obtenida sobre vidrio recubierto con una película delgada de Mo y, a continuación, se secó hasta 200°C. Se sometió el vidrio recubierto a tratamiento térmico a 550°C bajo una atmósfera que contenía Se, dando como resultado una película delgada de CIGS. Los resultados de SEM-EDX y XRD de la película delgada resultante se ilustran en las figuras 16 y 17.
<Ejemplo 9>
Fabricación de película delgada
Se añadieron las partículas que tenían una composición de CuIno,7Gao,3Se2,5 fabricadas según el ejemplo 4 y se mezclaron partículas de CuSe en una razón del 24% y el 1,2%. Se añadió la mezcla resultante a un disolvente mixto que incluía monometil éter de etilenglicol, propil éter de propilenglicol, etanolamina, 1,2-propanodiol y monoetil éter de dietilenglicol y, a continuación, se dispersaron para fabricar una tinta. Se enfrió la tinta obtenida sobre vidrio recubierto con una película delgada de Mo y, a continuación, se secó hasta 200°C. Se sometió el vidrio recubierto a tratamiento térmico a 550°C bajo una atmósfera que contenía Se, dando como resultado una película delgada de CIGS. Los resultados de SEM-EDX y XRD de la película delgada resultante se ilustran en las figuras 18 y 19.
<Ejemplo 10>
Fabricación de película delgada
Se añadieron las partículas que tenían una composición de Cuo,sIno,7Go,3Se2,5 fabricadas según el ejemplo 6 y se mezclaron nanopartículas de Cuo,87Se. Se añadió la mezcla resultante a un disolvente mixto que incluía monometil éter de etilenglicol, propil éter de propilenglicol, etanolamina, 1,2-propanodiol y monoetil éter de dietilenglicol y, a continuación, se dispersaron para fabricar una tinta. Se enfrió la tinta obtenida sobre vidrio recubierto con una película delgada de Mo y, a continuación, se secó hasta 2oo°C. Se sometió el vidrio recubierto a tratamiento térmico a 55o°C bajo una atmósfera que contenía Se, dando como resultado una película delgada de CIGS. Los resultados de SEM-e Dx y XRD de la película delgada resultante se ilustran en las figuras 2o y 21.
<Ejemplo 11>
Fabricación de película delgada
Se añadieron partículas que tenían una composición de CuInSe2,5 fabricadas según el ejemplo 7 a un disolvente mixto que incluía etanol, monometil éter de etilenglicol, acetilacetona, propil éter de propilenglicol y ciclohexanona y, a continuación, se dispersaron en una concentración del 2o% para fabricar una tinta. Se enfrió la tinta obtenida sobre vidrio recubierto con una película delgada de Mo y, a continuación, se secó hasta 16o°C. Se prensó el vidrio recubierto con una presión de 3oo bar y, a continuación, se sometió a tratamiento térmico a 55o°C bajo una atmósfera que contenía Se, dando como resultado una película delgada de CIS. Los resultados de SEM-EDX y XRD de la película delgada resultante se ilustran en las figuras 22 y 23.
<Ejemplo comparativo 2>
Fabricación de película delgada
Se añadieron partículas que tenían una composición de CuInSe2 fabricadas según el ejemplo comparativo 1 a un disolvente mixto que incluía etanol, monometil éter de etilenglicol, acetilacetona, propil éter de propilenglicol, ciclohexanona y, a continuación, se dispersaron en una concentración del 2o% para fabricar una tinta. Se enfrió la tinta obtenida sobre vidrio recubierto con una película delgada de Mo y, a continuación, se secó hasta 16o°C. Posteriormente, se prensó el vidrio recubierto a una presión de 3oo bar y, a continuación, se sometió a tratamiento térmico a 55o°C bajo una atmósfera que contenía Se, dando como resultado una película delgada de CIS. Los resultados de SEM-EDX y XRD de la película delgada resultante se ilustran en las figuras 24 y 25. Tal como se muestra en la figura 24, se confirmó que la película delgada fabricada usando las partículas de CuInSe2 tenía muchos de huecos y el crecimiento de partículas era lento.
<Ejemplo 12>
Fabricación de célula solar que tiene película delgada
Se fabricó una capa amortiguadora de CdS sobre una película delgada de CIGS fabricada según el ejemplo 8 usando un método de CBD. Posteriormente, se depositaron secuencialmente ZnO y Al:ZnO sobre la película delgada de CIGS mediante pulverización iónica y, a continuación, se depositó un electrodo de Al sobre la película delgada de CIGS depositada mediante un haz de electrones para fabricar una célula. La célula resultante mostró las siguientes características: Jsc=24,86 mA/cm2, Voc=o,23 V, FF=36,55%, y Eff=2,o9%.
<Ejemplo 13>
Fabricación de célula solar que tiene película delgada
Se fabricó una capa amortiguadora de CdS sobre una película delgada de CIGS fabricada según el ejemplo 9 usando un método de CBD. Posteriormente, se depositaron secuencialmente ZnO y Al:ZnO sobre la película delgada de CIGS mediante pulverización iónica y, a continuación, se depositó un electrodo de Al sobre la película delgada de CIGS depositada mediante un haz de electrones para fabricar una célula. La célula resultante mostró las siguientes características: Jsc=29,33 mA/cm2, Voc=0,42 V, FF= 42,0% y Eff= 5,20%.
<Ejemplo 14>
Fabricación de célula solar que tiene película delgada
Se fabricó una capa amortiguadora de CdS sobre una película delgada de CIGS fabricada según el ejemplo 9 usando un método de CBD. Posteriormente, se depositaron secuencialmente ZnO y Al:ZnO sobre la película delgada de CIGS mediante pulverización iónica y, a continuación, se depositó un electrodo de Ag sobre la película delgada de CIGS depositada mediante serigrafía para fabricar una célula. La célula resultante mostró las siguientes características: Jsc=34,07 mA/cm2, Voc=0,30 V, FF=34,28% y Eff= 3,48%.
<Ejemplo 15>
Fabricación de célula solar que tiene película delgada
Se fabricó una capa amortiguadora de CdS sobre una película delgada de CIGS fabricada según el ejemplo 10 usando un método de CBD. Posteriormente, se depositaron secuencialmente ZnO y Al:ZnO sobre la película delgada de CIGS mediante pulverización iónica y, a continuación, se depositó un electrodo de Al sobre la película delgada de CIGS depositada mediante un haz de electrones para fabricar una célula. La célula resultante mostró las siguientes características: Jsc=26,87 mA/cm2, Voc=0,43 V, FF=49,01% y Eff= 5,61%. En la figura 26 se ilustra un gráfico que muestra las características de corriente-voltaje de una célula solar que usa la película delgada.
<Ejemplo 16>
Fabricación de célula solar que tiene película delgada
Se fabricó una capa amortiguadora de CdS sobre una película delgada de CIS fabricada según el ejemplo 11 usando un método de CBD. Posteriormente, se depositaron secuencialmente ZnO y Al:ZnO sobre la película delgada de CIS mediante pulverización y, a continuación, se depositó un electrodo de Al sobre la película delgada de CIS depositada mediante un haz de electrones para fabricar una célula. La célula resultante mostró las siguientes características: Jsc=28,37 mA/cm2, Voc = 0,23 V, FF = 34,08% y Eff= 2,19%.
<Ejemplo comparativo 3>
Fabricación de célula solar que tiene película delgada
Se fabricó una capa amortiguadora de CdS sobre una película delgada de CIS fabricada según el ejemplo comparativo 2 usando un método de CBD. Posteriormente, se depositaron secuencialmente ZnO y Al:ZnO sobre la película delgada de CIS mediante pulverización y, a continuación, se depositó un electrodo de Al sobre la película delgada de CIS depositada mediante un haz de electrones para fabricar una célula. La célula resultante mostró las siguientes características: Jsc=13,45 mA/cm2, Voc = 0,18 V, FF = 26,63% y Eff= 0,6%.
<Ejemplo experimental 1>
Se analizaron las composiciones de las partículas fabricadas según los ejemplos 1 a 7 y el ejemplo comparativo 1. Los resultados se resumen en la tabla 1 a continuación. Se midieron las eficiencias fotoeléctricas de las células solares con película delgada, basadas en las partículas anteriores, fabricadas según los ejemplos 12 a 16 y el ejemplo comparativo 3. Los resultados se resumen en la tabla 2 a continuación.
[Tabla 1]
Figure imgf000012_0001
Figure imgf000013_0001
* Ejemplo de referencia
[Tabla 2]
Figure imgf000013_0002
En la tabla 2, Jsc, que es una variable que determina la eficiencia de cada célula solar, representa la densidad de corriente, Voc indica una tensión a circuito abierto medida a corriente de salida nula, la eficiencia fotoeléctrica significa una tasa de salida de la célula según la irradiación de luz incidente sobre una placa de célula solar y el factor de llenado (FF) representa un valor obtenido al dividir un valor obtenido mediante la multiplicación de los valores de densidad de corriente y tensión en un punto de máxima potencia entre un valor obtenido mediante la multiplicación de Voc y J sc.
Haciendo referencia a la tabla 2 y la figura 26, las películas delgadas de CI(G)S fabricadas usando el precursor agregado fabricado según la presente invención mostraron una mejora en la intensidad de corriente, la tensión a circuito abierto y la eficiencia fotoeléctrica, en comparación con las películas delgadas de CI(G)S fabricadas usando partículas monofásicas del CuInS(Se)2 anterior. Especialmente, la intensidad de corriente y la tensión a circuito abierto de las películas delgadas de CI(G)S fabricadas usando el precursor agregado fabricado según la presente invención fueron extremadamente superiores.
Aplicabilidad industrial
Tal como se describió anteriormente, cuando se fabrica una película delgada usando un precursor agregado que incluye una primera fase que incluye un calcogenuro que contiene cobre (Cu) y una segunda fase que incluye un calcogenuro que contiene indio (In) y/o galio (Ga) según la presente invención fabricado en un reactor mediante un procedimiento secuencial, la película delgada tiene una composición completamente uniforme y es estable frente a la oxidación. Además, el precursor incluye S o Se y, por tanto, se aumenta la cantidad de un elemento del grupo VI en una película delgada final y, por consiguiente, puede fabricarse una película delgada de calidad superior.

Claims (1)

  1. REIVINDICACIONES
    Método de fabricación de un precursor agregado para fabricar una capa de absorción de luz, comprendiendo el método:
    preparar una primera disolución que comprende un compuesto de azufre y/o selenio, una segunda disolución que comprende una sal de indio o una sal de indio y una sal de galio y una tercera disolución que comprende una sal de cobre;
    mezclar y hacer reaccionar la primera disolución y la segunda disolución para sintetizar partículas de calcogenuro que contienen indio y/o galio; y
    mezclar la tercera disolución con la disolución que comprende las partículas de calcogenuro que contienen indio y/o galio de la etapa de mezclar y hacer reaccionar para sintetizar y purificar un precursor agregado para fabricar una capa de absorción de luz que comprende una primera fase que comprende calcogenuro que contiene cobre y una segunda fase que comprende calcogenuro que contiene indio y/o galio, en el que, cuando las partículas de calcogenuro que contienen indio y/o galio de la etapa de mezclar se mezclan con la tercera disolución, también se mezcla una cuarta disolución que comprende un compuesto de azufre y/o selenio.
    Método según la reivindicación 1, que comprende además mezclar una disolución que comprende un agente reductor con la primera disolución antes de mezclar y hacer reaccionar la primera disolución y la segunda disolución.
    Método según la reivindicación 2, en el que el agente reductor es un agente reductor orgánico y/o agente reductor inorgánico.
    Método según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que, cuando se mezclan la disolución que comprende las partículas de calcogenuro que contienen indio y/o galio, la tercera disolución y la cuarta disolución, se añade además un aditivo.
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