KR20100090379A - Preparation method for cu(inxga1-x)se2 powder - Google Patents

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이현미
허순영
박성실
한승준
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Abstract

PURPOSE: A method for preparing Cu(InxGa1-x)Se2 powder is provided to carry out production using a medium of normal temperature and atmospheric pressure and general solvent, thereby simplifying the production process. CONSTITUTION: A method for preparing Cu(InxGa1-x)Se2 powder comprises the steps of: preparing a reaction mixture by adding copper salt, indium salt, and selenite, and gallium salt if necessary into a medium, adding a reducing agent into the reaction mixture, and separating and drying precipitate, wherein low alcohol or alcohol solution of carbon number 1~5 is used as a solvent.

Description

Cu(InxGa1-x)Se2 분말의 제조방법{preparation method for Cu(InxGa1-x)Se2 powder}Preparation method for Cu (InxGa1-x) Se2 powder

본 발명은 Cu(InxGa1-x)Se2 분말의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of preparing Cu (In x Ga 1-x ) Se 2 powder.

Cu(InxGa1-x)Se2 로 표시되는 칼코파이라이트(chalcopyrite)계 화합물 반도체는 직접 천이형 에너지 밴드 구조를 가지며, 광흡수계수가 높아 박막으로도 고효율의 태양전지 제조가 가능하며, 또한 장기적으로 전기·광학적 안정성이 우수한 특성을 가지고 있어 태양전지의 광흡수 층으로 사용된다.The chalcopyrite compound semiconductor represented by Cu (In x Ga 1-x ) Se 2 has a direct transition energy band structure, and has a high light absorption coefficient, which enables the production of highly efficient solar cells even with thin films. In addition, it has excellent electrical and optical stability in the long term and is used as a light absorption layer of solar cells.

태양전지는 광흡수층으로 삼원화합물인 CIS로 약칭되는 CuInSe2를 사용하고 있으며 CIS 박막은 에너지 밴드 갭이 1.04 eV로 단락전류는 높으나, 개방전압을 더 높여 높은 효율을 얻도록 CuInSe2의 In 일부를 Ga로 대체하거나 Se를 S로 대체하는 방법이 연구되고 있다. CuGaSe2의 경우 밴드 갭이 약 1.5 eV로 Ga이 첨가된 Cu(InxGa1-x)Se2 화합물 반도체의 밴드 갭은 증가하고 개방전압은 높아지며 단락전류는 낮아 지므로 개방전압과 단락전류의 조화범위 내에서 Ga 첨가량을 조절하는 것 이 가능하다. CIGS 로 약칭되는 Cu(InGa)Se2 화합물 반도체는 직접 천이형 에너지 밴드 구조를 가지며, 광흡수계수가 1x105 cm-1로 반도체 중에서 가장 높아, 두께 1∼2 ㎛의 박막으로도 고효율의 태양전지 제조가 가능하며, 또한 장기적으로 전기·광학적 안정성이 매우 우수한 특성을 가지고 있어 태양전지의 광흡수 층으로 매우 이상적이다.The solar cell uses CuInSe 2 abbreviated as CIS, a tertiary compound as the light absorption layer, and the CIS thin film has 1.04 eV energy band gap with high short-circuit current, but the part of In of CuInSe 2 is increased to obtain high efficiency by increasing open voltage. Substitution with Ga or Se with S is being studied. In case of CuGaSe 2 , the band gap of Cu (In x Ga 1-x ) Se 2 compound semiconductor with Ga added is about 1.5 eV, and the band gap is increased, the open voltage is increased, and the short circuit current is lowered. It is possible to control the amount of Ga added within the range. Cu (InGa) Se 2 compound semiconductor, abbreviated as CIGS, has a direct transition energy band structure and has the highest light absorption coefficient of 1x10 5 cm -1 among semiconductors. It can be manufactured and has excellent electric and optical stability in the long term, making it ideal as a light absorbing layer of solar cells.

태양전지의 광흡수층으로 사용되는 CIS또는 CIGS박막을 형성하는 방법에는 진공 층착법(vacuum evaporation), 스퍼터링(sputtering) 증착, 셀렌화(selenization)과 전착법(electrodeposition) 등이 있으나 Cu(In)Se2 나 Cu(InGa)Se2 가 다원화합물이기 때문에 제조공정이 매우 까다롭고 함량조절이 어렵다. 이들 모두 높은 변화효율을 얻기 위해서는 엄격한 공정제어, 고가의 진공 공정과 여러 단계의 공정을 필요로 하여 태양전지의 생산단가를 높아지게 된다.The CIS or CIGS thin film used as the light absorption layer of the solar cell includes vacuum evaporation, sputtering deposition, selenization and electrodeposition, but Cu (In) Se Since 2 or Cu (InGa) Se 2 is a plural compound, the manufacturing process is very difficult and the content control is difficult. Both of these require strict process control, expensive vacuum process, and multiple steps to increase the production cost of solar cells.

상기와 같은 물리적 화학적 박막형성공정이 높은 비용을 요하기 때문에 CIS나 CIGS분말을 이용하여 기판에 직접 피복하는 방법이 강구되고 있다. 그러나 이러한 공정은 CIS나 CIGS분말을 사용하는 것을 전제로 하기 때문에 무엇보다도 CIS나 CIGS분말을 경제적으로 제조할 수 있어야 한다.Since the above-described physical chemical thin film formation process requires a high cost, a method of directly coating a substrate using CIS or CIGS powder has been devised. However, this process is based on the premise of using CIS or CIGS powder, and above all, it must be possible to economically manufacture CIS or CIGS powder.

CIS나 CIGS분말을 제조하는 방법에는 여러 가지가 있으나 대표적으로 콜로이드 합성법과 용매열(solvothermal) 방법이 있다.There are various methods of preparing CIS or CIGS powder, but there are representative methods of colloid synthesis and solvothermal method.

Cu(InGa)Se2 콜로이드 합성법으로는 미국특허 6,126,740으로 CuI, InI3, GaI3 과 Na2Se를 이용하여 저온에서 반응시켜 Cu(InGa)Se2 콜로이드를 얻은 다음 열처리를 하여 Cu(InGa)Se2 입자를 얻을 수 있다고 보고하였다. 그러나 이러한 방법들은 용매의 탈산소, 탈수분을 위한 전처리가 필요하고 모든 공정이 불활성 분위기에서 수행되어야 하며, 고가의 반응물인 Na2Se를 필요로 하기 때문에 CIGS분말의 제조원가가 높다.Cu (InGa) Se 2 as colloidal synthetic methods are US Patents 6,126,740 CuI, InI 3, GaI 3 and using a Na 2 Se and allowed to react at low temperature Cu (InGa) to the following heat treatment obtained the Se 2 colloidal Cu (InGa) Se It was reported that 2 particles could be obtained. However, these methods require pretreatment for deoxygenation and dehydration of the solvent, all processes must be carried out in an inert atmosphere, and the production cost of the CIGS powder is high because Na 2 Se, which is an expensive reactant, is required.

또 다른 방법인 용매열 방법은 비교적 간단한 공정으로 직접적으로 입자를 합성할 수 있어 최근 많은 연구가 진행되고 있으나 용매로 고가이며 유독성 물질인 에틸렌다이아민(ethylenediamine)을 사용하므로 제조부문에 있어 환경오염의 문제를 가지며 반응온도가 180∼280℃로 여전히 높으며 반응시간이 4∼36시간으로 길고 고온 반응 시에 반응기 밀봉이라는 공정조건 등으로 CIGS분말의 제조원가를 높인다.Solvent heat method, another method, can synthesize particles directly by relatively simple process. However, many researches have been conducted. However, since ethylenediamine, an expensive and toxic substance, is used as a solvent, There is a problem, the reaction temperature is still high at 180 to 280 ° C., the reaction time is long at 4 to 36 hours, and the production cost of the CIGS powder is increased due to the process conditions such as the reactor sealing during the high temperature reaction.

본 발명의 목적은 태양전지의 광흡수층으로 박막을 저가의 비용으로 효율적으로 제조하기 위한 피복방법에서 필수적인 Cu(In)Se2 와 Cu(InGa)Se2 분말을 경제적으로 제조하기 방법을 제공하기 위한 것이다. 본 발명의 발명자들은 상온 상압의 매질 내에서 상응하는 금속염과 아셀렌산으로 반응혼합물을 만들고 이를 환원하고 열처리하여 최종화합물을 합성할 수 있다는 것을 발견하고 본 발명을 완성하게 되었다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a method for economically manufacturing Cu (In) Se 2 and Cu (InGa) Se 2 powders, which are essential in a coating method for efficiently manufacturing a thin film as a light absorption layer of a solar cell at low cost. will be. The inventors of the present invention have found that a reaction mixture can be made of a corresponding metal salt and selenic acid in a medium of normal temperature and atmospheric pressure, reduced, and heat treated to synthesize a final compound.

본 발명에 의하여, 1) 매질에 구리염, 인듐염과 아셀렌산, 필요한 경우에, 갈륨염을 가하여 반응혼합물을 준비하는 단계; 2) 상기 반응혼합물에 환원제를 첨가하는 단계; 및 3) 침전물을 분리 및 건조하는 단계를 포함하는 하기 식1의 셀레나이드 분말을 제조하는 방법이 제공된다.According to the present invention, 1) preparing a reaction mixture by adding a copper salt, indium salt and selenic acid, if necessary, gallium salt to the medium; 2) adding a reducing agent to the reaction mixture; And 3) there is provided a method for producing a selenide powder of formula 1 comprising the step of separating and drying the precipitate.

식1Equation 1

Cu(InxGa1-x)Se2 Cu (In x Ga 1-x ) Se 2

(상기 식1에서 x는 0보다 크거나 같고 1보다 작거나 같다)Where x is greater than or equal to 0 and less than or equal to 1

본 발명에서 인듐염의 일부를 갈륨염으로 대체함으로써 개방전압을 높여 효율을 더 개선할 수 있다. 본 발명에서는 상기 구리염, 상기 인듐염, 상기 갈륨염과 상기 아셀렌산 각각을 최종 셀레나이드 분말의 화학적 당량 비에 맞추거나 과량으로 첨가한다. 예를 들면, 상기 구리염: 상기 인듐염: 상기 갈륨염: 상기 아셀렌산의 당량비는 대략 1: 0.01∼0.99: 0.01∼0.99: 2이상을 기준으로 화학양론 비를 조절함으로써 셀레나이드 분말의 인듐과 갈륨의 당량비를 다양하게 조절할 수 있다. 상기 1) 단계에서 구리염, 상기 인듐염, 상기 갈륨염과 상기 아셀렌산을 별도로 매질에 분산시키거나 용해시킨 것을 혼합하거나 동일한 매질에 동시 또는 시차를 두고 첨가하여 혼합할 수 있다.In the present invention, by replacing part of the indium salt with a gallium salt, the open voltage may be increased to further improve the efficiency. In the present invention, the copper salt, the indium salt, the gallium salt and the selenic acid are each added to the chemical equivalent ratio of the final selenide powder or added in excess. For example, the equivalent ratio of said copper salt: said indium salt: said gallium salt: said selenic acid is indium of selenide powder by adjusting the stoichiometric ratio based on approximately 1: 0.01-0.99: 0.01-0.99: 2 or more. The equivalence ratio of and gallium can be adjusted in various ways. In step 1), the copper salt, the indium salt, the gallium salt, and the selenic acid may be separately dispersed or dissolved in a medium, or the same medium may be added at the same time or at a time by mixing.

본 발명에서 사용하는 매질은 극성 또는 비극성 용매, 또는 분산매로 특별히 제한되지 않지만, 바람직하게는, 탄소수 1 내지 5의 저급 알코올 또는 알코올 수용 액이다.The medium used in the present invention is not particularly limited to a polar or nonpolar solvent or a dispersion medium, but is preferably a lower alcohol or an alcohol containing liquid having 1 to 5 carbon atoms.

상기 구리염, 상기 인듐염, 상기 갈륨염은 특별히 제한되지 않지만, 예를 들면, 각각 이들의 초산염, 질산염, 수산염, 황산염, 탄산염, 할로겐화물 또는 산화물이다.The copper salt, the indium salt, and the gallium salt are not particularly limited, but are, for example, acetates, nitrates, oxalates, sulfates, carbonates, halides or oxides thereof, respectively.

상기 환원제는, 예를 들면, 하이드라진, 리튬알루미늄하이드라이드환원제는(LiAlH4), 소듐보로하이드라이드(NaBH4), 디이소부틸알루미늄하이드라이드(DIBAH), 포름알데히드, 아세트알데히드 등이고, 바람직하게는 하이드라진이다.The reducing agent is, for example, hydrazine, lithium aluminum hydride reducing agent (LiAlH 4 ), sodium borohydride (NaBH 4 ), diisobutyl aluminum hydride (DIBAH), formaldehyde, acetaldehyde, etc., preferably Is hydrazine.

본 발명에서 상기 3) 단계에서는 반응 후 생성된 침전물을 세척제, 예를 들면, 알코올로 수 차례 세척하고 원심분리 과정을 거치면서 불순물을 제거하고 분리된 생성물을 80∼600℃에서 2∼6시간 동안 건조한다. 이러한 건조는, 경우에 따라서, 수소를 포함한 환원분위기, 불활성 분위기, 진공분위기 또는 공기 하에서 이루어질 수 있다.In the step 3) in the present invention, the precipitate produced after the reaction is washed several times with a washing agent, for example, alcohol, centrifuged to remove impurities, and the separated product is dried at 80 to 600 ° C. for 2 to 6 hours. To dry. Such drying may be carried out under a reducing atmosphere including hydrogen, an inert atmosphere, a vacuum atmosphere or air, as the case may be.

본 발명에서 Cu(InxGa1-x)Se2의 합성은 하기와 같은 메커니즘으로 반응하는 것으로 추정한다. 하기 메커니즘은 추정일뿐 본 발명이 이에 제한되지는 않는다.In the present invention, the synthesis of Cu (In x Ga 1-x ) Se 2 is assumed to react by the following mechanism. The following mechanisms are estimates only and the present invention is not limited thereto.

CuL + 매질 → Cu2+ + L-매질 L; 리간드CuL + medium-> Cu 2+ + L-medium L; Ligand

X[InL] + 매질 → X[In3+] + L-매질 L; 리간드, X=0.01∼0.99X [InL] + Medium → X [In 3+ ] + L-Medium L; Ligand, X = 0.01-0.99

(1-X)[GaL] + 매질 → (1-X)[Ga3+] + L-매질 L; 리간드(1-X) [GaL] + medium → (1-X) [Ga 3+ ] + L-medium L; Ligand

2Y[H2SeO3] + 매질 → 4Y[H+] + 2Y[SeO3]2- + 매질 L; 리간드, Y≥1(Se 손실을 대비해 과량 첨가하는 경우를 포함)2Y [H 2 SeO 3 ] + medium → 4Y [H + ] + 2Y [SeO 3 ] 2- + medium L; Ligand, Y≥1 (including excessive addition for Se loss)

Figure 112009500501790-PAT00001
Figure 112009500501790-PAT00001

Cu2+ + X[In3+] + (1-X)[Ga3+] + 2Y[SeO3]2- + 매질Cu 2+ + X [In 3+ ] + (1-X) [Ga 3+ ] + 2Y [SeO 3 ] 2- + medium

↓ 환원제 첨가           ↓ Add reducing agent

Cu(InxGa1-x)Se2Y or Cuo, Ino, Gao, Seo (CIGS 형태나 금속이온의 형태 표현)Cu (In x Ga 1-x ) Se 2Y or Cu o , In o , Ga o , Se o (CIGS form or form of metal ion)

↓ 자기조립 또는 소성           ↓ Self assembly or firing

Cu(InxGa1-x)Se2 Cu (In x Ga 1-x ) Se 2

하기 도표는 본 발명 제조방법의 일 실시양태를 공정순으로 표시한 것이다.The table below shows one embodiment of the process of the invention in process order.

Figure 112009500501790-PAT00002
Figure 112009500501790-PAT00002

본 발명의 Cu(InxGa1-x)Se2 분말 제조방법은 일반적인 용매를 사용하여 상온 상압의 매질 내에서 제조되며 고가의 유독한 유기용매나 강한 부식성의 셀렌화 가스를 사용하지 않으므로 제조공정이 간단하고 제조비용을 획기적으로 낮출 수 있다.Cu (In x Ga 1-x ) Se 2 powder manufacturing method of the present invention is prepared in a medium of normal temperature and normal pressure using a common solvent and does not use expensive toxic organic solvents or strong corrosive selenization gas This simple and significantly lower manufacturing cost.

이하 실시예에 의하여 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to Examples.

<실시예1><Example 1>

2 mmole의 구리아세테이트(copper acetate) 0.364g과 인듐아세테이트(indium acetate) 0.584 g을 메탄올에 각각 용해한 후 두 용액을 혼합한다. 상기 용액에 4 mmole의 아셀렌산 0.516 g을 메탄올에 첨가한 혼합액을 첨가하여 1시간 동안 교반하여 반응혼합물을 제조한다. 그 다음, 80%의 하이드라진 1수화물(hydrazine monohydrate) 용액을 10 g 첨가하여 검은색 침전물을 얻는다. 상기 침전물을 함유한 용액을 12시간 동안 교반시킨다. 이때 모든 반응은 상온에서 실시한다. 반응이 끝나면 원심분리기를 이용하여 생성된 침전물과 용액을 분리하고 침전물은 메탄올로 세척한 다음 다시 원심분리 시킨다. 이 과정을 수 차례 반복한다. 분리한 생성물은 500℃의 4% H2/Ar 분위기에서 3시간 동안 건조한다.0.364 g of 2 mmole copper acetate and 0.584 g of indium acetate are dissolved in methanol, and the two solutions are mixed. To the solution was added a mixed solution of 0.516 g of 4 mmole of selenic acid to methanol, and stirred for 1 hour to prepare a reaction mixture. Next, 10 g of 80% hydrazine monohydrate solution is added to obtain a black precipitate. The solution containing the precipitate is stirred for 12 hours. At this time, all the reaction is carried out at room temperature. After the reaction, the resulting precipitate and solution are separated using a centrifuge, and the precipitate is washed with methanol and then centrifuged again. Repeat this process several times. The separated product is dried for 3 hours in a 500% 4% H 2 / Ar atmosphere.

<실시예2><Example 2>

2 mmole의 구리아세테이트(copper acetate) 0.364g과 인듐아세테이트(indium acetate) 0.584 g을 메탄올에 각각 용해한 후 두 용액을 혼합한다. 상기 용액에 4 mmole의 아셀렌산 0.516 g을 메탄올에 용해시킨 용액을 첨가하여 1시간 동안 교반하여 반응혼합물을 제조한다. 그 다음, 80%의 하이드라진 1수화물(hydrazine monohydrate) 용액을 10 g 첨가하여 검은색 침전물을 얻는다. 상기 침전물을 함유한 용액을 3시간 동안 교반시킨다. 이때 모든 반응은 상온에서 실시한다. 반응이 끝나면 원심분리기를 이용하여 생성된 침전물과 용액을 분리하고 침전물을 메탄올로 세척한 다음 다시 원심분리 시킨다. 이 과정을 수 차례 반복한다. 분리한 생성물은 500℃의 4% H2/Ar 분위기에서 3시간 동안 건조한다. 생성된 CuInSe2 분말을 라가쿠(Rigaku)사의 D/MAX-2500V를 사용하여 분석한 XRD 패턴을 도1에 나타내었다. CuInSe2 고유의 결정면을 나타내는 2theta(hkl)의 값의 특성피크{17.1(101), 26.6(112), 27.7(103), 30.9(200), 35.5(211), 41.9(105), 44.1(204), 47.8(301), 52.4(312), 62.6(305), 64.4(400), 70.8(316)}를 확인하였다.0.364 g of 2 mmole copper acetate and 0.584 g of indium acetate are dissolved in methanol, and the two solutions are mixed. A solution of 0.516 g of 4 mmole of selenic acid dissolved in methanol was added to the solution, followed by stirring for 1 hour to prepare a reaction mixture. Next, 10 g of 80% hydrazine monohydrate solution is added to obtain a black precipitate. The solution containing the precipitate is stirred for 3 hours. At this time, all the reaction is carried out at room temperature. After the reaction, the resulting precipitate and solution are separated using a centrifuge, the precipitate is washed with methanol, and then centrifuged again. Repeat this process several times. The separated product is dried for 3 hours in a 500% 4% H 2 / Ar atmosphere. An XRD pattern of the resulting CuInSe 2 powder using D / MAX-2500V manufactured by Rigaku Corporation is shown in FIG. 1. Characteristic peaks of values of 2theta (hkl) representing CuInSe 2 inherent crystal planes {17.1 (101), 26.6 (112), 27.7 (103), 30.9 (200), 35.5 (211), 41.9 (105), 44.1 (204) ), 47.8 (301), 52.4 (312), 62.6 (305), 64.4 (400), 70.8 (316)}.

<실시예3><Example 3>

2 mmole의 구리아세테이트(copper acetate) 0.364g과 인듐아세테이트(indium acetate) 0.584 g을 메탄올에 각각 용해한 후 두 용액을 혼합한다. 상기 용액에 4 mmole의 아셀렌산 0.516 g을 메탄올에 용해시킨 용액을 첨가하여 1시간 동안 교반하여 반응혼합물을 제조한다. 그 다음, 80%의 하이드라진 1수화물(hydrazine monohydrate) 용액을 5 g 첨가하여 검은색 침전물을 얻는다. 상기 침전물을 함유한 용액을 3시간 동안 교반시킨다. 이때 모든 반응은 상온에서 실시한다. 반응이 끝나면 원심분리기를 이용하여 생성된 침전물과 용액을 분리하고 침전물을 메탄올로 세 척한 다음 다시 원심분리 시킨다. 이 과정을 수 차례 반복한다. 분리한 생성물은 500℃의 4% H2/Ar 분위기에서 3시간 동안 건조한다.0.364 g of 2 mmole copper acetate and 0.584 g of indium acetate are dissolved in methanol, and the two solutions are mixed. A solution of 0.516 g of 4 mmole of selenic acid dissolved in methanol was added to the solution, followed by stirring for 1 hour to prepare a reaction mixture. Then, 5 g of 80% hydrazine monohydrate solution is added to obtain a black precipitate. The solution containing the precipitate is stirred for 3 hours. At this time, all the reaction is carried out at room temperature. After the reaction, the resulting precipitate and solution are separated using a centrifuge, the precipitate is washed with methanol, and then centrifuged again. Repeat this process several times. The separated product is dried for 3 hours in a 500% 4% H 2 / Ar atmosphere.

<실시예4><Example 4>

2 mmole의 구리나이트레이트(copper nitate) 0.483g과 인듐나이트레이트(indium nitate) 0.602 g을 메탄올에 각각 용해한 후 두 용액을 혼합한다. 상기 용액에 4 mmole의 아셀렌산 0.516 g을 메탄올에 용해시킨 용액을 첨가하여 1시간 동안 교반하여 반응혼합물을 제조한다. 그 다음, 80%의 하이드라진 1수화물(hydrazine monohydrate) 용액을 10 g 첨가하여 검은색 침전물을 얻는다. 상기 침전물을 함유한 용액을 3시간 동안 교반시킨다. 이때 모든 반응은 상온에서 실시한다. 반응이 끝나면 원심분리기를 이용하여 생성된 침전물과 용액을 분리하고 침전물을 메탄올로 세척한 다음 다시 원심분리 시킨다. 이 과정을 수 차례 반복한다. 분리한 생성물은 500℃의 4% H2/Ar 분위기에서 3시간 동안 건조한다. 생성된 CuInSe2 분말을 라가쿠(Rigaku)사의 D/MAX-2500V를 사용하여 분석한 XRD 패턴을 도1에 나타내었다. CuInSe2 고유의 결정면을 나타내는 2theta(hkl)의 값의 특성피크{17.1(101), 26.6(112), 27.7(103), 30.9(200), 35.5(211), 41.9(105), 44.1(204), 47.8(301), 52.4(312), 62.6(305), 64.4(400), 70.8(316)}를 확인하였다.0.483 g of 2 mmole copper nitate and 0.602 g of indium nitate are dissolved in methanol, and the two solutions are mixed. To the solution was added a solution of 0.516 g of 4 mmole of selenic acid dissolved in methanol, and stirred for 1 hour to prepare a reaction mixture. Next, 10 g of 80% hydrazine monohydrate solution is added to obtain a black precipitate. The solution containing the precipitate is stirred for 3 hours. At this time, all the reaction is carried out at room temperature. After the reaction, the resulting precipitate and solution are separated using a centrifuge, the precipitate is washed with methanol, and then centrifuged again. Repeat this process several times. The separated product is dried for 3 hours in a 500% 4% H 2 / Ar atmosphere. An XRD pattern of the resulting CuInSe 2 powder using D / MAX-2500V manufactured by Rigaku Corporation is shown in FIG. 1. Characteristic peaks of values of 2theta (hkl) representing CuInSe 2 inherent crystal planes {17.1 (101), 26.6 (112), 27.7 (103), 30.9 (200), 35.5 (211), 41.9 (105), 44.1 (204) ), 47.8 (301), 52.4 (312), 62.6 (305), 64.4 (400), 70.8 (316)}.

<실시예5><Example 5>

2 mmole의 구리클로라이드(copper chloride) 0.268g과 인듐클로라이드(indium chloride) 0.442 g을 메탄올에 각각 용해한 후 두 용액을 혼합한다. 상기 용액에 4 mmole의 아셀렌산 0.516 g을 메탄올에 용해시킨 용액을 첨가하여 1시간 동안 교반하여 반응혼합물을 제조한다. 그 다음, 80%의 하이드라진 1수화물(hydrazine monohydrate) 용액을 10 g 첨가하여 검은색 침전물을 얻는다. 상기 침전물을 함유한 용액을 3시간 동안 교반시킨다. 이때 모든 반응은 상온에서 실시한다. 반응이 끝나면 원심분리기를 이용하여 생성된 침전물과 용액을 분리하고 침전물을 메탄올로 세척한 다음 다시 원심분리 시킨다. 이 과정을 수 차례 반복한다. 분리한 생성물은 500℃의 4% H2/Ar 분위기에서 3시간 동안 건조한다. 생성된 CuInSe2 분말을 라가쿠(Rigaku)사의 D/MAX-2500V를 사용하여 분석한 XRD 패턴을 도1에 나타내었다. CuInSe2 고유의 결정면을 나타내는 2theta(hkl)의 값의 특성피크{17.1(101), 26.6(112), 27.7(103), 30.9(200), 35.5(211), 41.9(105), 44.1(204), 47.8(301), 52.4(312), 62.6(305), 64.4(400), 70.8(316)}를 확인하였다.0.268 g of 2 mmole copper chloride and 0.442 g of indium chloride are dissolved in methanol, and the two solutions are mixed. A solution of 0.516 g of 4 mmole of selenic acid dissolved in methanol was added to the solution, followed by stirring for 1 hour to prepare a reaction mixture. Next, 10 g of 80% hydrazine monohydrate solution is added to obtain a black precipitate. The solution containing the precipitate is stirred for 3 hours. At this time, all the reaction is carried out at room temperature. After the reaction, the resulting precipitate and solution are separated using a centrifuge, the precipitate is washed with methanol, and then centrifuged again. Repeat this process several times. The separated product is dried for 3 hours in a 500% 4% H 2 / Ar atmosphere. An XRD pattern of the resulting CuInSe 2 powder using D / MAX-2500V manufactured by Rigaku Corporation is shown in FIG. 1. Characteristic peaks of values of 2theta (hkl) representing CuInSe 2 inherent crystal planes {17.1 (101), 26.6 (112), 27.7 (103), 30.9 (200), 35.5 (211), 41.9 (105), 44.1 (204) ), 47.8 (301), 52.4 (312), 62.6 (305), 64.4 (400), 70.8 (316)}.

<실시예6><Example 6>

2 mmole의 구리하이드록사이드(copper hydroxide) 0.195g과 인듐하이드록사이드(indium hydroxide) 0.0.344 g을 메탄올에 각각 용해한 후 두 용액을 혼합한다. 상기 용액에 4 mmole의 아셀렌산 0.516 g을 메탄올에 용해시킨 용액을 첨가하여 1시간 동안 교반하여 반응혼합물을 제조한다. 그 다음, 80%의 하이드라진 1수화물(hydrazine monohydrate) 용액을 10 g 첨가하여 검은색 침전물을 얻는다. 상기 침전물을 함유한 용액을 3시간 동안 교반시킨다. 이때 모든 반응은 상온에서 실시한다. 반응이 끝나면 원심분리기를 이용하여 생성된 침전물과 용액을 분리하고 침 전물을 메탄올로 세척한 다음 다시 원심분리 시킨다. 이 과정을 수 차례 반복한다. 분리한 생성물은 500℃의 4% H2/Ar 분위기에서 3시간 동안 건조한다. 생성된 CuInSe2 분말을 라가쿠(Rigaku)사의 D/MAX-2500V를 사용하여 분석한 XRD 패턴을 도1에 나타내었다. CuInSe2 고유의 결정면을 나타내는 2theta(hkl)의 값의 특성피크{17.1(101), 26.6(112), 27.7(103), 30.9(200), 35.5(211), 41.9(105), 44.1(204), 47.8(301), 52.4(312), 62.6(305), 64.4(400), 70.8(316)}를 확인하였다.0.195 g of 2 mmole copper hydroxide and 0.0.344 g of indium hydroxide are dissolved in methanol, and the two solutions are mixed. A solution of 0.516 g of 4 mmole of selenic acid dissolved in methanol was added to the solution, followed by stirring for 1 hour to prepare a reaction mixture. Next, 10 g of 80% hydrazine monohydrate solution is added to obtain a black precipitate. The solution containing the precipitate is stirred for 3 hours. At this time, all the reaction is carried out at room temperature. After the reaction, the resulting precipitate and solution are separated using a centrifuge, the precipitate is washed with methanol and then centrifuged again. Repeat this process several times. The separated product is dried for 3 hours in a 500% 4% H 2 / Ar atmosphere. An XRD pattern of the resulting CuInSe 2 powder using D / MAX-2500V manufactured by Rigaku Corporation is shown in FIG. 1. Characteristic peaks of values of 2theta (hkl) representing CuInSe 2 inherent crystal planes {17.1 (101), 26.6 (112), 27.7 (103), 30.9 (200), 35.5 (211), 41.9 (105), 44.1 (204) ), 47.8 (301), 52.4 (312), 62.6 (305), 64.4 (400), 70.8 (316)}.

<실시예7><Example 7>

2 mmole의 구리아세테이트(copper acetate) 0.364g, 1.4 mmole의 인듐아세테이트(indium acetate) 0.409 g과 0.66 mmole 갈륨나이트레이트(gallium nitrate) 0.169을 메탄올에 각각 용해한 후 세가지 용액을 혼합한다. 상기 용액에 4 mmole의 아셀렌산 0.516 g을 메탄올에 용해시킨 용액을 첨가하여 1시간 동안 교반하여 반응혼합물을 제조한다. 그 다음, 80%의 하이드라진 1수화물(hydrazine monohydrate) 용액을 10 g 첨가하여 검은색 침전물을 얻는다. 상기 침전물을 함유한 용액을 3시간 동안 교반시킨다. 이때 모든 반응은 상온에서 실시한다. 반응이 끝나면 원심분리기를 이용하여 생성된 침전물과 용액을 분리하고 침전물을 메탄올로 세척한 다음 다시 원심분리 시킨다. 이 과정을 수 차례 반복한다. 분리한 생성물은 500℃의 4% H2/Ar 분위기에서 3시간 동안 건조한다.0.364 g of 2 mmole copper acetate, 0.409 g of 1.4 mmole indium acetate and 0.169 of 0.66 mmole gallium nitrate were dissolved in methanol, and the three solutions were mixed. A solution of 0.516 g of 4 mmole of selenic acid dissolved in methanol was added to the solution, followed by stirring for 1 hour to prepare a reaction mixture. Next, 10 g of 80% hydrazine monohydrate solution is added to obtain a black precipitate. The solution containing the precipitate is stirred for 3 hours. At this time, all the reaction is carried out at room temperature. After the reaction, the resulting precipitate and solution are separated using a centrifuge, the precipitate is washed with methanol, and then centrifuged again. Repeat this process several times. The separated product is dried for 3 hours in a 500% 4% H 2 / Ar atmosphere.

<실시예8><Example 8>

2 mmole의 구리나이트레이트(copper nitrate) 0.483g, 1.54 mmole의 인듐나 이트레이트(indium nitrate) 0.463 g과 0.66 mmole 갈륨나이트레이트(gallium nitrate) 0.169을 메탄올에 각각 용해한 후 세가지 용액을 혼합한다. 상기 용액에 4 mmole의 아셀렌산 0.516 g을 메탄올에 용해시킨 용액을 첨가하여 1시간 동안 교반하여 반응혼합물을 제조한다. 그 다음, 80%의 하이드라진 1수화물(hydrazine monohydrate) 용액을 10 g 첨가하여 검은색 침전물을 얻는다. 상기 침전물을 함유한 용액을 3시간 동안 교반시킨다. 이때 모든 반응은 상온에서 실시한다. 반응이 끝나면 원심분리기를 이용하여 생성된 침전물과 용액을 분리하고 침전물을 메탄올로 세척한 다음 다시 원심분리 시킨다. 이 과정을 수 차례 반복한다. 분리한 생성물은 500℃의 4% H2/Ar 분위기에서 3시간 동안 건조한다.0.483 g of 2 mmole copper nitrate, 0.463 g of 1.54 mmole indium nitrate and 0.169 of 0.66 mmole gallium nitrate were dissolved in methanol, and the three solutions were mixed. A solution of 0.516 g of 4 mmole of selenic acid dissolved in methanol was added to the solution, followed by stirring for 1 hour to prepare a reaction mixture. Next, 10 g of 80% hydrazine monohydrate solution is added to obtain a black precipitate. The solution containing the precipitate is stirred for 3 hours. At this time, all the reaction is carried out at room temperature. After the reaction, the resulting precipitate and solution are separated using a centrifuge, the precipitate is washed with methanol, and then centrifuged again. Repeat this process several times. The separated product is dried for 3 hours in a 500% 4% H 2 / Ar atmosphere.

<실시예9><Example 9>

2 mmole의 구리클로라이드(copper chloride) 0.268g, 1.4 mmole의 인듐클로라이드(indium chloride) 0.310 g과 0.66 mmole 갈륨나이트레이트(gallium nitrate) 0.169을 메탄올에 각각 용해한 후 세가지 용액을 혼합한다. 상기 용액에 4 mmole의 아셀렌산 0.516 g을 메탄올에 용해시킨 용액을 첨가하여 1시간 동안 교반하여 반응혼합물을 제조한다. 그 다음, 80%의 하이드라진 1수화물(hydrazine monohydrate) 용액을 10 g 첨가하여 검은색 침전물을 얻는다. 상기 침전물을 함유한 용액을 3시간 동안 교반시킨다. 이때 모든 반응은 상온에서 실시한다. 반응이 끝나면 원심분리기를 이용하여 생성된 침전물과 용액을 분리하고 침전물을 메탄올로 세척한 다음 다시 원심분리 시킨다. 이 과정을 수 차례 반복한다. 분리한 생성 물은 500℃의 4% H2/Ar 분위기에서 3시간 동안 건조한다.0.268 g of 2 mmole copper chloride, 0.310 g of 1.4 mmole indium chloride, and 0.169 of 0.66 mmole gallium nitrate were dissolved in methanol, and the three solutions were mixed. A solution of 0.516 g of 4 mmole of selenic acid dissolved in methanol was added to the solution, followed by stirring for 1 hour to prepare a reaction mixture. Next, 10 g of 80% hydrazine monohydrate solution is added to obtain a black precipitate. The solution containing the precipitate is stirred for 3 hours. At this time, all the reaction is carried out at room temperature. After the reaction, the resulting precipitate and solution are separated using a centrifuge, the precipitate is washed with methanol, and then centrifuged again. Repeat this process several times. The separated product is dried for 3 hours in a 500% 4% H 2 / Ar atmosphere.

<실시예10><Example 10>

2 mmole의 구리하이드록사이드(copper hydroxide) 0.195g, 1.4 mmole의 인듐하이드록사이드 (indium hydroxide) 0.241 g과 0.66 mmole 갈륨나이트레이트(gallium nitrate) 0.169을 메탄올에 각각 용해한 후 세가지 용액을 혼합한다. 상기 용액에 4 mmole의 아셀렌산 0.516 g을 메탄올에 용해시킨 용액을 첨가하여 1시간 동안 교반하여 반응혼합물을 제조한다. 그 다음, 80%의 하이드라진 1수화물(hydrazine monohydrate) 용액을 10 g 첨가하여 검은색 침전물을 얻는다. 상기 침전물을 함유한 용액을 3시간 동안 교반시킨다. 이때 모든 반응은 상온에서 실시한다. 반응이 끝나면 원심분리기를 이용하여 생성된 침전물과 용액을 분리하고 침전물을 메탄올로 세척한 다음 다시 원심분리 시킨다. 이 과정을 수 차례 반복한다. 분리한 생성물은 500℃의 4% H2/Ar 분위기에서 3시간 동안 건조한다.0.195 g of 2 mmole copper hydroxide, 0.241 g of 1.4 mmole indium hydroxide and 0.169 0.66 mmole gallium nitrate were dissolved in methanol, and the three solutions were mixed. A solution of 0.516 g of 4 mmole of selenic acid dissolved in methanol was added to the solution, followed by stirring for 1 hour to prepare a reaction mixture. Next, 10 g of 80% hydrazine monohydrate solution is added to obtain a black precipitate. The solution containing the precipitate is stirred for 3 hours. At this time, all the reaction is carried out at room temperature. After the reaction, the resulting precipitate and solution are separated using a centrifuge, the precipitate is washed with methanol, and then centrifuged again. Repeat this process several times. The separated product is dried for 3 hours in a 500% 4% H 2 / Ar atmosphere.

도1은 실시예2, 4, 5와 6에서 생성된 CuInSe2 분말을 라가쿠(Rigaku)사의 D/MAX-2500V를 사용하여 분석한 XRD 패턴1 is an XRD pattern of CuInSe 2 powders produced in Examples 2, 4, 5, and 6 using D / MAX-2500V manufactured by Rigaku Corporation.

Claims (6)

1) 매질에 구리염, 인듐염과 아셀렌산, 필요한 경우에, 갈륨염을 가하여 반응혼합물을 준비하는 단계; 2) 상기 반응혼합물에 환원제를 첨가하는 단계; 및 3) 침전물을 분리 및 건조하는 단계를 포함하는 하기 식1의 셀레나이드 분말을 제조하는 방법이 제공된다.1) preparing a reaction mixture by adding copper salt, indium salt and selenic acid, if necessary, gallium salt to the medium; 2) adding a reducing agent to the reaction mixture; And 3) there is provided a method for producing a selenide powder of formula 1 comprising the step of separating and drying the precipitate. 식1Equation 1 Cu (InxGa1-x)Se2 Cu (In x Ga 1-x ) Se 2 (상기 식1에서 x는 0보다 크거나 같고 1보다 작거나 같다)Where x is greater than or equal to 0 and less than or equal to 1 제 1항에 있어서, 상기 인듐염의 일부를 갈륨염으로 대체하여 갈륨을 포함하는 구리-인듐-갈륨의 셀레나이드 분말을 제조하는 방법.The method of claim 1, wherein a portion of the indium salt is replaced with a gallium salt to produce a copper-indium-gallium selenide powder comprising gallium. 제 1항 또는 2항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 구리염, 상기 인듐염, 상기 갈륨염과 상기 아셀렌산을 최종 셀레나이드 분말의 화학적 당량 비에 맞추어 첨가하는 셀레나이드 분말을 제조하는 방법.The method for producing selenide powder according to claim 1, wherein the copper salt, the indium salt, the gallium salt and the selenic acid are added in accordance with the chemical equivalent ratio of the final selenide powder. 제 3항에 있어서, 상기 구리염: 상기 인듐염: 상기 갈륨염: 상기 아셀렌산의 당량비는 대략 1: 0.01∼0.99: 0.01∼0.99: 2인 셀레나이드 분말을 제조하는 방법.4. The method of claim 3 wherein the equivalent ratio of said copper salt: said indium salt: said gallium salt: said selenic acid is approximately 1: 0.01 to 0.99: 0.01 to 0.99: 2. 제 3항에 있어서, 상기 용매는 탄소수 1 내지 5의 저급 알코올 또는 알코홀 수용액이고 상기 구리염, 상기 인듐염, 상기 갈륨염은 각각 이들의 초산염, 질산염, 수산염, 황산염, 탄산염, 할로겐화물 또는 산화물이고 상기 환원제는 하이드라진인 셀레나이드 분말을 제조하는 방법.The method of claim 3, wherein the solvent is a lower alcohol or alcoholic alcohol solution of 1 to 5 carbon atoms and the copper salt, the indium salt, the gallium salt is their acetate, nitrate, oxalate, sulfate, carbonate, halide or oxide, respectively The reducing agent is a method for producing selenide powder is hydrazine. 제 3항에 있어서, 상기 3) 단계에서 반응 후 생성된 침전물을 용매로 여러 차례 반복하여 불순물을 세척하고 분리된 생성물을 80∼600℃에서 2∼6시간 동안 건조하는 셀레나이드 분말을 제조하는 방법.The method of claim 3, wherein the precipitate produced after the reaction in step 3) is repeated several times with a solvent to wash the impurities and to dry the separated product at 80 to 600 ° C. for 2 to 6 hours. .
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101064521B1 (en) * 2009-03-06 2011-09-14 한국과학기술연구원 CIGS fine particles and Method for preparing the same

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