[发明专利]一种银铟镓硒薄膜及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种银铟镓硒薄膜，包括衬底，衬底的表面上依次涂覆有Ag₂Se纳米颗粒层、Ga₂Se₃纳米颗粒层及In₂Se₃纳米颗粒层。该银铟镓硒薄膜具有电子漂移饱和速度高、介电常数小、导电性能好的特点，同时，采用它制作的光伏电池具有光电转换效率高，开路电压大的特点。本发明还公开了该银铟镓硒薄膜的制备方法及应用。该银铟镓硒薄膜的制备方法通过研磨步骤，配置浆料步骤，涂覆步骤，加热及退火处理步骤制备得到，首次采用非真空方法制备银铟镓硒薄膜，与传统的真空方法相比，具有制备过程简单，制备效率高，价格低廉等优点，适合大面积制备AIGS薄膜。

技术领域

本发明涉及一种半导体材料，具体来说是涉及一种银铟镓硒薄膜及其制备方法和应用。

背景技术

宽禁带半导体材料也被称为第三代半导体材料(一代和二代分别为硅、锗)，其带隙大于或等于2.3eV。宽禁带半导体材料一般具有电子漂移饱和速度高、介电常数小、导电性能好等特点，受到了研究者广泛研究。传统的宽禁带半导体有SiC、GaN、ZnO和Ga₂O₃等，以及其他II-VI组化合物材料。这类宽禁带材料具有短波吸收、高击穿电压等特点，因此在发光二极管(LEDs)与激光二极管(LDs)领域具有巨大的应用前景。此外，随着近些年太阳能电池(SCs)的迅猛发展，宽禁带半导体材料开始在太阳能电池领域发挥重要作用。比如研究者开发了许多宽禁带有机聚合物半导体材料广泛应用于聚合物太阳能电池，也有研究者将许多宽禁带材料(如ZnO、NiO和MoO₃等)薄膜应用于钙钛矿太阳能电池充当电子/空穴传输层。

银铟镓硒薄膜是一种宽禁带半导体材料，非常适合用做黄铜矿基叠层薄膜太阳能电池的顶层，但是现有技术中的制备方法主要有真空法和非真空法。真空法主要分为共蒸法和两步法。共蒸法需要对每种元素的蒸发速率和沉积量进行精确控制，要求设备具有很高的控制精度，设备的技术难度和造价均很高。溅射金属预置膜+硒化两步法的靶材利用率低，成膜时间长，硒化工艺难以控制，投资成本和电池成本均较高。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的第一个目的在于提供一种银铟镓硒薄膜,它具有电子漂移饱和速度高、介电常数小、导电性能好的特点，同时，采用它制作的光伏电池具有光电转换效率高，开路电压大的特点。

本发明的第二个目的是为了提供一种银铟镓硒薄膜的制备方法，本发明首次采用非真空方法制备银铟镓硒薄膜(简称为AIGS薄膜)，与传统的真空方法相比，具有制备过程简单，制备效率高，价格低廉等优点，适合大面积制备AIGS薄膜。

本发明的第三个目的是为了提供一种银铟镓硒薄膜在光伏电池中的应用，该光伏电池具有光电转换效率高，开路电压大的特点。

实现本发明的第一个目的可以通过采取如下技术方案达到：

一种银铟镓硒薄膜，包括衬底，其特征在于,所述衬底的表面上依次涂覆有Ag₂Se纳米颗粒层、Ga₂Se₃纳米颗粒层及In₂Se₃纳米颗粒层。

作为优选，Ag₂Se纳米颗粒层、Ga₂Se₃纳米颗粒层及In₂Se₃纳米颗粒层的总厚度为1.6-2.2微米。

作为优选，Ag₂Se纳米颗粒层、Ga₂Se₃纳米颗粒层及In₂Se₃纳米颗粒层的厚度分别为0.6-0.8微米，0.8-1.0微米，0.2-0.4微米。