專利名稱：硫化銦薄膜的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是涉及硫化銦薄膜的制備，且特別是涉及一種利用化學(xué)浴沉積法(chemical bath deposition)形成硫化銦薄膜的方法。
背景技術(shù)：
在薄膜太陽能電池中，緩沖層是相當(dāng)重要的一部分，其能與吸收層形成p-n接面(p-n junction),幫助電子有效傳導(dǎo),使光能得以充分轉(zhuǎn)換成為電能。
自從1982年波音公司發(fā)表了化學(xué)浴鍍膜法(也稱化學(xué)浴沉積法，chemical bathdeposition，CBD)，化學(xué)浴鍍膜法便成為一廣為人知的薄膜制備技術(shù)。該技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)包括容易實(shí)施、設(shè)備成本低廉、鍍膜品質(zhì)優(yōu)良等，因此適用于太陽能電池緩沖層的制備。在化學(xué)浴鍍膜法制程當(dāng)中，會(huì)牽涉到兩種成核機(jī)制，包括同質(zhì)成核以及異質(zhì)成核。異質(zhì)成核是溶液當(dāng)中的陰陽離子在異質(zhì)界面上形成晶核，該晶核經(jīng)過后續(xù)離子繼續(xù)堆棧的化學(xué)反應(yīng)，成長并在異質(zhì)界面處形成薄膜。同質(zhì)成核則為在液體中陰陽離子直接形成晶核，經(jīng)過后續(xù)離子繼續(xù)堆棧的化學(xué)反應(yīng)之后，在溶液中形成了顆粒狀的懸浮物。一般而言，將化學(xué)浴鍍膜法運(yùn)用在制備太陽能電池緩沖層材料時(shí)，反應(yīng)主要由氫硫根離子(HS_)以及金屬離子反應(yīng)，形成金屬硫化物薄膜沉積于基材上。傳統(tǒng)上，由于用以提供氫硫根離子的化學(xué)品為硫脲，其必須在堿性環(huán)境下與氫氧根(0H_)作用才會(huì)將氫硫根離子釋放至溶液中，在酸性環(huán)境下則會(huì)釋放硫離子(S2—)，因此以化學(xué)浴鍍膜法制備緩沖層時(shí)一般是在堿性環(huán)境下進(jìn)行。然而，若所使用的金屬離子在堿性環(huán)境下容易形成不溶性的氫氧化物沉淀，則無法利用化學(xué)浴鍍膜法來制備所需的金屬硫化物薄膜。常見的緩沖層材料為硫化鎘(CdS)，但鎘為重金屬，對人與環(huán)境易造成危害，故開發(fā)無鎘緩沖層為未來研發(fā)的重要方向。硫化銦(In2S3)為目前研究較多的無鎘緩沖層材料。硫化銦的制備方法例如為原子層沉積法(atomic layer deposition, ALD)、蒸鍍法(evaporation)及派射法(sputtering)等。然而,氣相制備的方法大多需要真空、高溫等嚴(yán)苛的條件，容易破壞薄膜原有的形貌。因此，目前亟需開發(fā)一種方法簡單、成本低廉、毒性危害少、且可大規(guī)模生產(chǎn)的緩沖層制備方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種方法簡單、成本低廉、毒性危害少、且可大規(guī)模生產(chǎn)的緩沖層的硫化銦薄膜的制備方法。本發(fā)明一實(shí)施方式提供一種硫化銦薄膜的制備方法，包括提供一含有絡(luò)合劑(complexing agent)、銦離子、以及氫硫根離子的混合溶液；以及將該混合溶液與一基板接觸，以于該基板上形成一硫化銦(In2S3)薄膜；其中該絡(luò)合劑具有下列化學(xué)式
權(quán)利要求
1.一種硫化銦薄膜的制備方法，包括 提供一含有絡(luò)合劑、銦離子、以及氫硫根離子的混合溶液；以及 將該混合溶液與一基板接觸，以于該基板上形成一硫化銦In2S3薄膜； 其中該絡(luò)合劑具有下列化學(xué)式
2.如權(quán)利要求I所述的硫化銦薄膜的制備方法，其中包括加入一含有銦的金屬鹽類，以形成該銦離子。
3.如權(quán)利要求2所述的硫化銦薄膜的制備方法，其中該含有銦的金屬鹽類為硫酸銦、氯化銦、醋酸銦、或其它可溶于水而產(chǎn)生銦離子的鹽類、或前述的組合。
4.如權(quán)利要求I所述的硫化銦薄膜的制備方法，其中包括加入硫代乙酰胺，以形成該氫硫根離子。
5.如權(quán)利要求I所述的硫化銦薄膜的制備方法，其中該絡(luò)合劑為酒石酸、琥珀酸、或前述的組合。
6.如權(quán)利要求I所述的硫化銦薄膜的制備方法，其中該混合溶液中該絡(luò)合劑、銦離子、以及氫硫根離子的比例介于O. OlM O. 5M O. 025M O. IM O. OlM 1M。
7.如權(quán)利要求I所述的硫化銦薄膜的制備方法，其中在該基板上形成該硫化銦薄膜的反應(yīng)溫度介于25°C至80°C之間。
8.如權(quán)利要求I所述的硫化銦薄膜的制備方法，其中該混合溶液的PH值介于I至3之間。
9.如權(quán)利要求I所述的硫化銦薄膜的制備方法，其中該硫化銦薄膜的厚度介于20至IOOnm之間。
10.如權(quán)利要求I所述的硫化銦薄膜的制備方法，其中該基板包括一硒化銅銦鎵層，且該硫化銦薄膜形成于該硒化銅銦鎵層上。
11.如權(quán)利要求10所述的硫化銦薄膜的制備方法，其中該基板更包括一電極層于該硒化銅銦鎵層下。
12.如權(quán)利要求11所述的硫化銦薄膜的制備方法，其中該電極層包括鑰、金、及/或其它可做為導(dǎo)電材料的金屬、及/或前述的組合。
全文摘要
本發(fā)明提供一種硫化銦薄膜的制備方法，包括提供一含有絡(luò)合劑、銦離子、以及氫硫根離子的混合溶液；以及將混合溶液與一基板接觸，以于基板上形成一硫化銦薄膜；其中絡(luò)合劑具有下列化學(xué)式其中，R1及R2各自獨(dú)立地為氫或羥基。
文檔編號C23C18/16GK102877042SQ20111024242
公開日2013年1月16日 申請日期2011年8月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月12日
發(fā)明者吳宗鑫, 王雨筠, 盛焙蓀 申請人:財(cái)團(tuán)法人工業(yè)技術(shù)研究院