[发明专利]化合物半导体及其用途

说明书

本发明涉及新的化合物半导体及其用途，其中所述新的化合物半导体包含：Co‑Sb方钴矿化合物；包含在所述Co‑Sb方钴矿化合物的内部空隙中的Sn和S；和取代所述Co‑Sb方钴矿化合物的Sb的Q，以及所述新的化合物半导体表示为[化学式1]Sn_xS_yCo₄Sb_12‑zQ_z(其中在化学式1中，Q为选自O、Se和Te中的一种或更多种，0x0.2，0y≤1以及0z12)，并且可以用于太阳能电池或热电材料等。

技术领域

相关申请的交叉引用

本申请要求向韩国知识产权局于2016年12月28日提交的韩国专利申请第10-2016-0181147号和于2017年12月21日提交的韩国专利申请第 10-2017-0177275号的优先权的权益，其全部公开内容通过引用整体并入本文。

本发明涉及新的化合物半导体材料、其制备方法及其用途，所述新的化合物半导体材料可以用于太阳能电池、热电材料等。

背景技术

化合物半导体不是单质(例如硅或锗)，而是由两种或更多种元素构成的化合物，并作为半导体起作用。已经开发了多种类型的这些化合物半导体并且目前将其用于各种工业领域。典型地，化合物半导体可以用于利用帕尔帖效应(Peltier Effect)的热电转换装置、利用光电转换效应的发光装置(例如发光二极管或激光二极管)、太阳能电池等。

其中，热电转换装置可以应用于热电转换发电、热电转换冷却等。在此，在热电转换发电中，由于热电转换装置中的温差而产生的热电动势用于将热能转换为电能。

热电转换装置的能量转换效率取决于ZT，其是热电转换材料的性能指数值。在此，ZT基于塞贝克(Seebeck)系数、电导率、热导率等来确定。更具体地，ZT与塞贝克系数的平方和电导率成比例，而与热导率成反比。因此，为了提高热电转换装置的能量转换效率，需要开发具有高塞贝克系数、高电导率或低热导率的热电转换材料。

同时，太阳能电池由于其除了自然界中存在的太阳光之外不需要单独的能源而是环境友好的，因此被作为一种未来替代能源进行积极研究。太阳能电池通常可以分为使用硅单质的硅太阳能电池、使用化合物半导体的化合物半导体太阳能电池以及其中层合有至少两个具有不同带隙能的太阳能电池的串联太阳能电池。

其中，化合物半导体太阳能电池在光吸收层中使用吸收太阳光并产生电子-空穴对的化合物半导体，并且特别地，其可以使用：第V族的化合物半导体，例如GaAs、InP、GaAlAs、GaInAs等；第VI族的化合物半导体，例如CdS、CdTe、ZnS等；或者第III族的化合物半导体，典型地为 CuInSe₂等。

太阳能电池的光吸收层需要优异的长期电和光学稳定性、高的光电转换效率、以及易于通过组成改变或掺杂控制带隙能或电导率。此外，为了实际使用，还应满足诸如制造成本和产率的条件。然而，许多常规化合物半导体无法同时满足所有这些条件。

发明内容

技术问题

本发明被设计成克服现有技术的问题，因此本发明的一个目的是提供新的化合物半导体材料、其制备方法以及使用其的热电转换装置或太阳能电池，所述新的化合物半导体材料可以以各种方式用于热电转换装置的热电转换材料、太阳能电池等。

本发明的其他目的和优点将从下面的描述中得到理解，并且将通过本发明的实施方案变得更加全面显见。此外，将容易理解，本发明的目的和优点可以通过所附权利要求中限定的方式及其组合而实现。

技术方案