KR20070015510A - 분말 입자의 처리 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 분말 입자와 황은 용기에 넣고, 상기 분말 입자와 일정 양의 황으로 이루어진 용기 내용물을 가열하고, 가열한 후 일정한 온도로 일정 시간 동안 유지시키는 것을 특징으로 하는 Cu(In,Ga)Se2 화합물로 이루어진 분말 입자의 처리 방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한 배면 접촉부, 단일입자 막, 하나 이상의 반도체 층 및 전면 접촉부를 포함하는 단일입자 막형 태양 전지에 관한 것이다. 상기 전지는 단일입자 막이 본 발명의 방법에 따라 처리된 분말 입자를 함유하는 것을 특징으로 한다.
태양전지, 단일입자막, 분말입자
Description
본 발명은 분말 입자의 처리 방법에 관한 것이다.
본 발명의 방법은 특히 Cu(In,Ga)Se2 화합물로 이루어진 분말 입자의 차리에 적당하다.
이러한 분말은 태양 전지에 사용되는 단일입자 막을 제조하는데 적절하다.
본 발명은 Cu(In,Ga)Se2 분말의 특성을 개선시켜 이를 태양 전지에 사용하기 위한 방법을 개발하는 목적에 기초를 두고 있다.
또한, 본 발명의 목적은 최고의 가능 효율성 요소를 갖는 단일입자 막형 태양 전지를 제조하는데 있다.
본 발명의 방법에 의하면, 상기의 목적은 분말 입자와 황은 용기에 넣고, 상기 분말 입자와 황으로 이루어진 용기 내용물을 가열하고, 가열한 후 일정 온도로 유지시키는 방법인 본 발명 Cu(In,Ga)Se2 화합물로 이루어진 분말 입자의 처리 방법에 의하여 따라 성취된다.
본 발명에 따른 방법의 용도는, 본 발명에 따른 방법으로 처리되지 않은 분말이 사용된 태양 전지 보다 본 발명의 방법에 의하여 처리된 분말이 사용된 태양 전지가 보다 큰 효율성 요소를 갖는 놀랄만한 효과를 가져오는 것이다.
분말 입자의 광전기적 특성의 현저한 개선에 대한 가능한 설명은 다음과 같다:
Cu(In,Ga)Se2 화합물로 이루어진 입자중에 화학양론적 함량 이하의 Se 함량을 갖는 영역이 존재할 수 있는 가능성이 존재한다. 이러한 영역에 있어, Cu, Ga 또는 In으로 이루어진 이질적인 상의 침착이 화학양론적 Cu(In,Ga)Se2로 이루어진 상으로부터 발생할 수 있고, 이질적 상은 분말 입자의 표면위에 침작하는 경향이 있다.
이질적 상의 금속성 성질로 인하여, 예를 들어, 태양 전지의 p-n 접합부에서 단학이 발생할 수 있다.
본 발명의 방법에 의하면, 분말 입자의 표면위에 형성되는 이질적 상이 마찬가지로 태양 전지에 사용되는 (In,Ga)Se2로 변환되는 동안 황화가 발행한다.
상기의 설명은 본 발명에 따라 처리된 분말이 사용된 태양 전지에서 현저히 증진된 개방회로 전압이 측정된다는 사실에 의해 지지된다.
본 발명 방법의 바람직한 실시 태양에 있어, 분말 입자는 2-영역 앰풀에 충진되는데, 이들 중 한 영역에 분말 입자를 충진하고, 다른 하나에는 황을 충진한다.
이어서, 분말 입자를, 바람직하게는 400 내지 600 ℃(752 내지 1112 ℉)의 온도까지 가열한다.
황은 바람직하게는 100 ℃(212 ℉) 이상의 온도까지 가열한다.
이어서, 분말 입자 및 황은 1 내지 50 시간 동안 적절한 온도로 유지한다.
본 발명 방법의 다른 바람직한 이용형은, 분말 입자와 황으로 이루어진 혼합물을 앰풀에 충진하는 것이다.
이어서, 상기 혼합물을 300 내지 600 ℃(572 내지 1112 ℉)의 온도까지 가열하고, 이 온도로 5 분 내지 4 시간 동안 유지한다. 특히 유익한 온도 범위는 380 내지 410 ℃(716 내지 770 ℉)이다.
본 발명의 범위내에서, 다른 단일입자 막형 태양 전지와 비교하여 특히 고 효율성 요소를 특징으로 하는 유익한 단일입자 막형 태양 전지가 마찬가지로 생성된다.
태양 전지는 배면 접촉부, 단일입자 막, 하나 이상의 반도체 층 및 전면 접촉부를 포함하고, 단일입자 막이 본 발명에 따라 처리된 분말 입자를 함유하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따라 처리된 입자의 유익한 특성으로 인하여, 이 태양 전지는 고 효율성 인자를 나타낸다.
본 발명에 따른 방법의 바람직한 이용형을 하기에서 상세하게 설명한다.
본 발명 방법의 이용형에 있어, Cu(In,Ga)Se2 화합물로 이루어진 분말 입자 및 황을 소위 2-영역 앰풀에 충진하는데, 2-영역 앰풀 중 한 영역에 분말 입자를 충진하고, 다른 한 영역에는 황을 충진한다.
2-영역 앰풀은 양쪽 말단이 폐쇄되었거나, 폐쇄할 수 있고, 중간이 죄어진 튜브로 이루어진다. 따라서, 상기 앰풀의 모양은 모래시계 형상을 하고 있다. 본 발명의 방법에서 2-영역 앰풀은 수평을 뉘여져 사용되고, 내부에 채워지는 물질과 반응하지 않는 재료로 제조되어야 한다. 따라서, 예를 들어, 상기 앰풀은 수정 글래스로 제조된다.
전형적인 충진양은 분말 입자 10 g과 황 2g으로 이루어진다.
2-영역 앰풀을 진공화시키고, 한 영역에 있는 황을 약 100 ℃(212 ℉)의 온도까지 가열한다. 이로부터 기상 S2가 형성되어 앰풀 전체를 통해 퍼지게 된다.
2-영역 앰풀의 다른 영역에 있는 분말 입자를 400 내지 600 ℃(752 내지 1112 ℉)의 온도까지 가열한다.
분말 입자를 함유한 앰풀 영역에서의 황 증기 압력은 이 영역에서 보편적인 온도가 변함에 따라 다양할 수 있다. 이는 0.13 내지 133 Pa는 되어야 한다.
이어서, 분말 입자와 황을 1 내지 50 시간 동안 적절한 온도로 유지한다. 이 동안, 상기에서 설명한 바와 같이, 분말 입자의 표면위에 형성될 수 있는 Cu, In 또는 Ga로 이루어진 이질적인 상이 Cu(In,Ga)Se2 화합물로 전환될 것이다.
이러한 과정이 끝난 후, 앰풀을 냉각하고, 황화된 분말 입자를 제거할 수 있다.
분말 입자를 530 ℃(986 ℉) 까지 가열하고, 황을 107 ℃(224.6 ℉) 까지 가열하는 처리 방법에 의하여 분말 입자의 광전자 특성을 개선시켜 특히 우수한 결과를 얻었다. 이러한 온도에서, 2-영역 앰풀 중 분말 입자를 함유한 영역에서 1.33 Pa의 황 증기 압력이 확립되었다. 처리 시간은 18 시간이었다.
본 발명 방법의 또다른 이용형에 있어, 분말 입자와 황으로 이루어진 혼합물을 상기와 마찬가지로 수정 글래스로 제조된 앰풀에 충진한다. 상기 혼합물은 전형적으로 50 부피%의 분말과 50 부피%의 황으로 이루어진다.
앰풀을 진공화시키고, 혼합물을 300 내지 600 ℃(572 내지 1112 ℉), 바람직하게는 380 내지 410 ℃(716 내지 770 ℉)의 온도까지 가열한다. 이 온도에서, 황은 액상으로 고상으로 존재하는 분말 입자의 주위를 균일하게 둘러싼다. 따라서, 분말 입자는 액체 황속에서 소위 말하는 "보일링"된다.
이 이용형에 있어서, 혼합물을 가열 단계 이후에 확립된 온도로 유지하는 기간은 5 분 내지 4 시간이다.
이 기간 동안, 입자의 표면위에 형성될 수 있는 Cu, In 또는 Ga로 이루어진 이질적 상이 재차 Cu(In,Ga)Se2 화합물로 전환될 것이다.
혼합물을 410 ℃(770 ℉)에서 5 분 동안 처리한 후, 380 ℃(716 ℉)에서 30 분 동안 처리하여 얻어진 바와 같이 입자의 광전자 특성을 개선함으로써 특히 우수한 결과를 얻었다.
도면을 중심으로, 본 발명에 따른 방법에 의해 처리된 CuInSe2 화합물로 이루어진 분말을 사용한 태양 전지에 대해 수행한 몇가지 분석이 제공될 것이다.
도면은 하기와 같다:
도 1a는 분석 트랙을 이용하여 제1 분말 입자의 이미지를 도시한 도이고,
도 1b는 분석 트랙을 따라 제1 분말 입자의 화학 조성을 도시한 그래프이고,
도 2a는 분석 트랙을 이용하여 제2 분말 입자의 이미지를 도시한 도이고,
도 2b는 분석 트랙을 따라 제2 분말 입자의 화학 조성을 도시한 그래프이고,
도 3a는 분석 트랙을 이용하여 제3 분말 입자의 이미지를 도시한 도이고,
도 3b는 분석 트랙을 따라 제3 분말 입자의 화학 조성을 도시한 그래프이고,
도 4a는 분석 트랙을 이용하여 제4 분말 입자의 이미지를 도시한 도이고,
도 4b는 분석 트랙을 따라 제4 분말 입자의 화학 조성을 도시한 그래프이고
도 5a는 제5 분말 입자의 이미지이고,
도 5b는 제5 분말 입자의 Se 함량 분석을 나타낸 도이고,
도 5c는 제5 분말 입자의 S 함량 분석을 나타낸 도이고,
도 6은 또 다른 분말 입자의 이미지이고,
도 7은 또 다른 분말 입자의 이미지이고,
도 8은 또 다른 분말 입자의 이미지이고,
도 9는 또 다른 분말 입자의 이미지이고,
도 10은 또 다른 분말 입자의 이미지이고,
도 11은 처리 온도에 대한 함수로서 태양 전지의 특징적 수치의 개수를 나타낸 그래프이고,
도 12는 처리 기간에 대한 함수로서 태양 전지의 특징적 수치의 개수를 나타낸 그래프이다.
처리 전이어서 어떠한 Ga도 함유하지 않은 CuInSe2 화합물로 이루어진 분말 입자로 분석을 수행하였다.
도 1a는 410 ℃(770 ℉)에서 15 분 동안, 이어서 액상 S2에서 380 ℃(716 ℉)에서 30 분 동안 "보일링" 한 분말 입자의 광학 현미경 이미지를 나타낸다. 분석 트랙 또한 도에 도시하였다.
상기의 분석 트랙에 따른 화학 조성을 분석하였다. 이러한 분석 결과를 도 1b에 그래프로서 도시하였다. 수평축은 분석이 수행되는 분말 입자의 단부로부터의 거리를 지시하고, 수직축은 분말 입자 중 해당 위치에서 나타나는 원소의 중량%를 지시한다.
도 1b에서는, 분말 입자의 단부로부터 약 55 ㎛의 거리 이하에서, 분말 입자의 화학 조성은 대략 화학양론적 CuInSe2의 조성과 상응한다는 사실을 알 수 있다. 이는 Cu dir 18.8 중량%, In 약 34.2 중량% 및 Se 대략 47 중량%를 갖는다. 황은 거의 존재하지 않는다.
또한, 도 1b에서는 분말 입자의 단부로부터 약 55 ㎛의 거리와 약 70 ㎛의 거리 사이에서 특히 Se 함량이 현저히 감소하였다 증가하고, S 함량이 증가하였다 감소함을 알 수 있다.
이러한 사실은 도 1a의 이미지에서 어둡게 나타난 분석 트랙 중 이 부분에서, 화학양론적 함량 이하의 Se 분획을 갖는 CuInSe2 화합물이 존재하고, 여기서 본 발명에 따른 방법에 의해 분말 입자를 처리하는 동안 화학양론적 양에 비해 과량으로 존재하는 Cu 및In 분획이 황과 함께 CuInS2로 전환된다는, 이미 확립된 가정을 지지한다. 분석 트랙의 선행하는 부분에서, 이러한 전환은 일어나지 않았다.
본 발명에 따른 방법에 의해 입자를 처리하기 전에 화학양론적 함량 이하의 Se 분획이 존재하고, 입자를 처리한 후에는, 실질적으로 화학양론적 조성의 CuInSe2 뿐만 아니라 CuInS2가 존재한다고 결론지을 수 있다.
도 2a 내지 4b는 다른 분말 입자들과 유사한 결과를 나타낸다. 이러한 도들은 각각 분말 입자들이 처리된 온도 및 처리 기간을 나타낸다. 이는 마찬가지로 2-영역 앰풀에서 분말 입자가 액상 황(액상 S2) 중에서 "보일링" 되었는지 여부, 또는 입자들이 기상 황(S2 증기)으로 처리되었는지 여부를 설명해준다.
도 5b는 전자 현미경 이미지인 도 5a에 나타낸 분말 입자에 대한 백스캐터링 전자 이미징 방법으로 분석한 Se 함량의 결과를 나타낸다. 고밀도 백색 점을 갖는 도 5b의 밝은 영역은 고함량의 Se 영역에 상응하는 한편, 어두운 영역은 저함량의 Se 위치에 상응한다.
도 5c는 도 5a의 이미지 중에 나타난 분말 입자에 대한 S 함량에 반응하는 백스캐터링 전자 이미지의 결과를 나타낸다. 도 5c의 밝은 영역은 고함량의 S 영역에 상응하는 한편, 어두운 영역은 저함량의 Se 위치에 상응한다.
도 5b와 도 5c를 비교하면 저함량의 Se 영역은 고함량의 S 영역에 상응한다는 것을 나타낸다.
이러한 사실은 마찬가지로, 도 1a 내지 4b의 결과를 설명하는데 사용되는 가설을 지지한다.
도 6 내지 10은 폴리싱된 분말 입자의 광학 현미경 이미지를 나타낸다.
도 11 및 12는 본 발명에 따라 처리된 입자를 다양한 처리 변수의 함수로서 사용한 태양 전지의 특징적 값을 나타낸다.
태양 전지는 바람직하게는 배면 접촉부, 단일입자 막, 하나 이상의 반도체 층 및 전면 접촉부를 포함한다.
태양 전지를 제조하기 위하여, 우선 입자들을 바람직하게는 중합체 막으로 형성된 단일입자 막에 장입시키고, 이를 태양 전지의 배면 접촉부상에 피복하는 것이다.
배면 접촉부는 전기 전도성인 점착성 물질로 이루어지며, 이는 유리 기재상에 피복된다.
하나 이상의 반도체 층은 반도체 막에 장입된 입자들로 이루어진 단일입자 막상에 피복된다. 반도체 층은 바람직하게는 CdS 완충층 및 진성 ZnO로 이루어진 층이다.
최종적으로, 전기 전도성 ZnO:Al 합금 층을 반도체 층에 피복한다. 전기 전도성 ZnO:Al 합금 층은 태양 전지의 전면 접촉부 역할을 한다.
도 11은 본 발명에 따라 처리된 입자를 함유한 태양 전지의 처리 시간의 함수로서 회로 전압 VOC, 충진 요소 FF 및 단락 전류 I를 나타낸다. 여기서, 지수 PS는 본 발명에 따른 황화를 거친 입자들을 지시한다.
도 11에 나타낸 결과는 특정의 고정된 황의 온도에서 2-영역 앰풀에서 수행된 황화와 관련이 있다.
마찬가지로 일련의 측정 동안 태양 전지에서 방출된 전력은 특정의 고정된 수치로 고정된다. 채워진 직사각형, 원 및 빈 직사각형은 도 11 뿐만아니라 도 12에서 실제 측정 지점을 지시한다.
나타낸 측정 결과 및 특히 개방회로 전압 VOC의 의존성을 지시하는 곡선은, 분말입자의 광전기 특성의 개선과 관련하여 특히 우수한 결과가 530 ℃(986 ℉)의 온도로 분말 입자를 가열하는 처리에 의해 얻어졌다는 상기에서의 주장을 확인시켜준다.
도 12는 처리의 다른 변수에 대해 특징적 수치의 의존성을 나타낸다. 상기 결과는 마찬가지로 2-영역 앰풀에서의 처리와 관련되 있고, 처리를 위하여 530 ℃(986 ℉)의 온도로 가열된 분말 입자에 대해 기록되었다.
본 발명에 따른 황화에 부가하여, 분말 입자의 다른 처리 방법 또한 시험하였다. 이러한 다른 방법의 결과를 도 12의 좌측에 도시하였다.
입자들을 본 발명에 따른 황(PS) 처리 뿐만 아니라 황을 셀레늄(PSE)으로 대체하여 유사하게 처리하였다. 나아가, 순수한 CuInSe2 화합물을 구성하지 않으나 Ga 혼합물 (Ga+PSE)을 함유하는 분말 입자를 셀레늄을 사용하여 처리하였다. 본 발명에 따른 황화의 결과를 해석함에 따라, 두 가지의 나머지 처리 방법에 의해 이질적 상이 Cu(In,Ga)Se2로 전환될 것이라 예상된다.
도 12에 묘사한 처리 방법에 대한 개방회로 전압 VOC, 충진 인자 FF 및 단락 전류 I의 의존성은 본 발명에 따른 처리 방법이 최적의 입자 특성을 가져온다는 사실을 나타낸다.
결과적으로, 이질적 상의 Cu(In,Ga)S2로의 전환이 Cu(In,Ga)Se2로 전환 보다 큰 작용을 하는 것으로 보여진다.
도 12 다이아그램의 우측에는 처리 동안 황화(S중에서의 어닐링) 및 2-영역 앰풀에서 분말 입자를 함유한 영역에 고정된 황 증기 압력에 대한 특징적 수치의 의존성이 도시되었다. 분말 입자를 함유한 영역의 온도는 530 ℃(986 ℉)였고, 황 증기 압력은 단지 황이 함유된 영역에 우세한 온도 변화에 의해 다양해 진다.
태양 전지로 방출된 전력은, 도 12의 좌측 부분에 도시된 결과의 측정값에 대해 도시한 바와 같이, 측정값에 대해 일정한 수치로 유지되었다.
여기서, 측정 포인트는 사용된 분말 입자가 13.33 Pa(0.1 t), 666.5 Pa(5 t) 및 1.33 Pa(0.01 t)의 황 증기압에서 1 시간, 5 분, 2 시간 및 18 시간 동안 처리된 태양 전지에 대한 측정값에 대한 것이다.
결과 및 특히 개방회로 전압 VOC에 대한 곡선은 분말 입자의 광전기 특성의 개선과 관련하여 특히 우수한 결과가 황 증기압이 1.33 Pa이고 처리 시간인 18 시간인 처리 방법에 의해 얻어졌다는 상기에서의 주장을 확인시켜준다.
지금까지, 이와 같은 기술은 주로 분말 입자의 처리 방법에 관한 것이었다. 하기에서는 Cu(In,Ga)Se2 화합물로 이루어진 분말 입자의 특히 바람직한 제조 방법에 대해 기술할 것이다.
우선, Cu와 In 및(또는) Cu와 Ga를 합금하는데, 한편으로는 사용되는 Cu의 몰량을 선택하고 다른 한편으로는 In과 Ga의 몰량을 선택하여 Cu를 낮은 함량으로 함유하는 CuIn 및 CuGa 합금을 제조한다. Cu:(In+Ga) 비, 즉, 사용되는 Cu의 몰량 대 사용되는 In의 몰량과 사용되는 Ga의 몰량의 합의 비가 1 내지 1:1.2 인 것이 태양 전지에 사용된 분말 입자를 제조하는데 매우 유용하다는 사실이 입증되었다.
사용되는 Ga의 몰량 대 사용되는 In의 몰량의 비는 0 내지 0.43 인 것이 바람직하다. 본 발명에서는 0.43의 비는 In과 Ga의 몰량에 비례하여 대략 30%의 Ga 분획에 상응한다. 따라서, 본 발명에 따른 방법에 의하면, 바람직하게는 상기 Cu(In,Ga)Se2 화합물은, Ga 대 In 의 몰비가 화합물 CuInSe2 및 CuGa0 .3In0 .7Se2의 몰비가 되도록 제조된다.
이어서, 합금을 분말로 분쇄하는데, 여기서, 생성되는 Cu(In,Ga)Se2 분말 입자의 입도는 CuIn 및(또는) CuGa 합금으로부터 제조된 분말의 입도에 의존한다는 사실이 밝혀졌다. 따라서, 특정 입도의 입자가 함유되도록 하기 위하여는 분말을 규칙적으로 분쇄한다.
이어서, CuIn 및 CuGa 합금으로 이루어진 분말을, 투입되는 어떤 물질과도 반응하지 않는 재료로 만들어진 앰풀, 예를 들어 수정 글라스로 제조된 앰풀에 채운다.
Se를 제조되는 Cu(In,Ga)Se2 화합물 중 Se의 화학양론적 분획에 상응하는 양으로 분말에 가한다.
또한, KI 또는 NaI를 유동화제로서 가하는데, 이어서 형성된 용융물에서 유동화제의 양은 통상 40 부피%이다. 그러나, 일반적으로 용융물중의 유동화제의 분획은 10 내지 90 부피%일 수 있다.
이어서, 앰풀을 비우고, 지시된 정도인 650 내지 810 ℃[1202 내지 1490 ℉]까지 가열한다. 가열과정 동안Cu(In,Ga)Se2가 형성된다.
온도가 상기에 언급한 범위내에 도달하면, Cu(In,Ga)Se2가 재결정화되는 동시에 입자가 성장한다.
유동화제도 상기 온도에서 용융되어, 입자들간의 공간이 이송 매질로서 작용하는 액상으로 채워질 것이다.
용융물을 특정 유지 시간 동안 미리 조정된 온도로 유지한다. 목적하는 입도에 따라, 유지 시간은 5 분 내지 100 시간이 필요할 수 있다. 전형적으로, 유지 시간은 약 30 시간이다.
용융물을 냉각시켜 입자의 성장을 중단시킨다. 여기서, 용융물을, 예를 들어, 수 초내에 빠르게 켄칭시키는 것이 유익하다.
이러한 소위 켄칭은 형성되게 될 수도 있는 임의의 이원 CuSe 상이 유동화제중에 잔존하도록 하는데 필요하다.
냉각을 매우 서서히 진행하면, CuSe상이 Cu(In,Ga)Se2 결정 위에 침착되어, 태양 전지에서의 용도와 관련하여 생성된 분말의 성질을 현저히 손상시킬 위험이 존재한다.
마지막 단계로서, 유동화제를 물에 용해시켜 제거해낸다. 이어서, 단일결정 분말 입자를 앰풀로부터 수득할 수 있다.
가열 및 냉각 동안뿐만 아니라 유지 시간 동안 시간에 따른 적절한 온도 경로 및 유지 시간 동안 유지되는 온도는 주로 실험에 의해 결정된다.
상기에 기술한 방법을 사용하면, 개개 입자가 0.1 ㎛ 내지 0.1 mm의 평균 직경을 갖는 분말을 제조할 수 있다. 분말 내의 입도 분포는 D=A·t1 /n·exp(-E/kt)[여기서, D는 입경이고, t는 유지 시간이며, T는 용융물의 온도이고, k는 통상 볼츠만 상수를 의미한다] 곡선을 따르는 가우스 분포에 상응한다. 매개변수 A, n 및 E는 사용되는 출발 물질, 유동화제 및 본 명세서에는 기재되어 있지는 않지만 특정 성장 공정에 의존한다. KI을 유동화제로 사용하는 경우, E는 대략 0.25 eV이다. 이 경우, n 값은 3 내지 4이다.
평균 입도 및 입도 분포의 정확한 모양은 유지 시간, 용융 온도 및 CuIn 및CuGa 합금으로 이루어진 사용 분말의 입도에 의존한다. 더욱이, 평균 입도 및 입도 분포는 유도화제의 선택에 영향을 받는다.
본 발명에 따른 방법으로 제조될 수 있는 입자는 p-전도성이고, 매우 우수한 전기 전도성을 나타낸다. 제조된 Cu(In,Ga)Se2 분말 입자의 전기 저항은 선택되는 Cu:Ga 비, Cu:(In+Ga) 비 및 용융 온도에 따라 100 Ω 내지 10 kΩ이다. 이는 10 kΩcm 내지 2 MΩcm의 특정 저항에 상응한다.
본 발명의 방법을 사용함으로써, 입자들이 매우 균일한 조성을 나타내는 단일결정 분말을 제조할 수 있다.
분말은 태양 전지에 사용되는 단일입자 막의 제조에 특히 적절하며, 상기의 분말을 사용하고 본 발명에 따른 방법에 의해 처리함으로써, 매우 고 효율성 요소를 갖는 태양 전지를 제조할 수 있다.
상기에 제공된 제조 방법은 제조된 화합물에 대하여 화학양론적 양 이하로 Cu를 첨가함으로 인하여, 저함량으로 Cu를 함유하는 분말 입자가 주로 형성된다는 특별한 이점이 있다고 여겨진다. 이는 입자들에서 화학양론적 CuInSe2와 금속 CuSe 이원 상으로의 상 분리가 일어나는 문제점을 방지한다. 이 이질적 상은 입자의 표면상에 축적되는 경향이 있고, 태양 전지에서 단락을 야기할 수 있다.
더욱이, 상기에 기재한 제조 방법은 입자를 제조하는 동안 형성된 CuSe 상이 유동화제내에 남아있고, 입자 위에 침착되지 않는 이점을 가지고 있다.
특히, 본 발명에 따른 방법으로 제조된 분말의 가능한 이용 목적의 관점에서, 기본적으로 Se에 부가하여 S를 CuIn 및(또는) CuGa로 이루어진 분말에 가하고, 이를 유동화제와 함께 용융시킬 수 있다는 점을 지적할 수 있다. 달리 말하면, Se는 S로 완전히 대체될 수 있다.
결과적으로, 본 발명의 방법은 광범위한 CuIn1 - xGaxSySez 화합물을 제조할 수 있게 한다. 이들 반도체 화합물은 1.04 내지 2.5 eV의 밴드 갭 에너지 범위를 아우른다.
따라서, 상기에 기술된 제조 방법에 의하면, 본 발명에 따른 황 처리에 의해 추가로 개선시킬 수 있는 매우 우수한 광전기 특성을 갖는 분말 입자를 제조할 수 있다. 분말 입자는 태양 전지에 사용하기에 특히 적절하다.
Claims (9)
- 분말 입자와 황은 용기에 넣고, 상기 분말 입자와 일정양의 황으로 이루어진 용기 내용물을 가열하고, 가열한 후 일정한 온도로 일정 시간 동안 유지시키는 것을 특징으로 하는 Cu(In,Ga)Se2 화합물로 이루어진 분말 입자의 처리 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 분말 입자 및 황을 2-영역 앰풀에 충진함에 있어, 한쪽 영역에는 분말입자를 넣고, 다른 한쪽 영역에는 황을 넣는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 분말 입자를 400 내지 600 ℃(752 내지 1112 ℉)의 온도까지 가열하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 황을 약 100 ℃(212 ℉)의 온도까지 가열하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 분말 입자 및 황을 일정한 온도에서 1 내지 50 시간 동안 유지시키는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제1항에 있어서, 분말 입자와 황으로 이루어진 혼합물을 앰풀에 충진하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제1항 또는 제6항에 있어서, 상기 분말 입자와 황으로 이루어진 혼합물을 300 내지 600 ℃(572 내지 1112 ℉)의 온도까지 가열하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제1항, 제6항 또는 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 분말 입자와 황으로 이루어진 혼합물을 주어진 온도에서 5 분 내지 4 시간 도안 유지시키는 것을 특징으로 하는 방법.
- 배면 접촉부, 단일입자 막, 하나 이상의 반도체 층 및 전면 접촉부를 포함하고, 상기 단일입자 막이 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항의 방법에 따라 처리된 분말 입자를 함유하는 것을 특징으로 하는 단일입자 막형 태양 전지.
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