[发明专利]通过热处理和硫族化I-III前导层形成I-III-VI2半导体层

说明书

本发明涉及形成半导体层的工业方法领域，尤其涉及关于光伏应用的领域，更具体而言而，涉及通过热处理和硫族化I‑III型金属前导层形成I‑III‑VI₂型半导体层的方法，该方法包括：‑在惰性气体中的加热步骤S1，在该步骤中，温度均匀加热至介于460℃至540℃之间的第一温度T1，以便使金属前导层(2)致密化，以及，‑在所述第一温度T1开始的硫族化步骤S2，在该步骤中，温度继续增加至介于550℃至600℃之间的稳定的第二温度T2，以便形成半导体层。因此，有利的是，能形成转换效率的增益约为4％的半导体层或等效的吸收体。

技术领域

本发明涉及形成半导体层的工业方法的领域，尤其是用于光伏应用的工业方法的领域。

更具体而言，本发明涉及在至少一个炉腔内，通过热处理和硫族化沉积于基底上的I-III型金属前导层从而形成I-III-VI₂型半导体层的方法。

背景技术

如图3b所示，这种形成方法通常包括步骤S1，其加热I-III型金属前导层至550℃和600℃之间的稳定温度，更具体而言加热至等于580℃的温度，以及硫族化(chalcogenization)步骤S2，在该步骤中，温度维持在所述稳定温度。

如图4b所示，所得到的I-III-VI₂型半导体层具有晶粒边界较模糊的微结构。需要注意的是，该微结构包括两种相的混合，其一化合物 CuIn_0.8Ga_0.2Se₂，其二是化合物CuIn_0.5Ga_0.5Se₂。

此外，如图7所示，这样形成的半导体层用于制造具有如下特征的转换效率的光伏电池：

-转换效率根据加入基底和前导层的硫族元素的摩尔量和I-III前导层的摩尔量的比率而改变，尤其当该比率的值在1.2至2.0之间改变。

-转换效率的值限制为小于9％。

此外，如图8b所示，这样形成的半导体层用于制造光伏电池，该光伏电池的转换效率根据在金属前导层中的铜元素的摩尔量和镓以及铟的摩尔量的比值而改变，特别是当该比值在0.6至1.2之间改变且有效分散度在5％至11％之间。

发明内容

在本文中，本发明通过克服上述一个或多个限制改善了这种情形。

为此，除了根据上文所述的序言外，本发明的方法是必要的，其包括：

-在惰性气体中的加热步骤，在该步骤中，温度均匀加热至介于460℃至540℃之间的第一温度，以便使前导层致密化，以及，

-在所述第一温度开始的硫族化步骤，在该步骤中，温度继续增加至介于550℃至600℃之间的稳定的第二温度，以便形成半导体层。

因此，有利的是，相比于根据图3b所示的形成方法而形成的半导体层，该方法能形成提供转换效率增加约为4％的半导体层。

根据本发明的一个特征，第一温度介于480℃至520℃之间。

根据另一个特征，第一温度等于505℃。

因此，有利的是，根据硫族化步骤开始的温度来优化形成方法。

根据另一个特征，在加热步骤中，以3.5℃/秒，正负1℃/秒的速率增加温度。

因此，有利的是，该方法能精细地调节金属前导层致密化的控制。

根据另一个特征，硫族化步骤包括将硒和双氮(dinitrogen)的气体混合物注入至少一个炉腔的硒化步骤。

因此，有利的是，该方法能在温度随时间变化的某个选定的时刻硒化金属前导层。