制造含有半导体纳米颗粒的光吸收层的方法及制造含有所述光吸收层的半导体设备的方法技术

本发明专利技术提供了一种制造光吸收层的典型方法和制造包括所述光吸收层的半导体设备的方法。所述典型方法包括：通过在基底上涂敷半导体纳米颗粒溶液形成纳米颗粒薄膜；热处理所述纳米颗粒薄膜至少一次以使纳米颗粒之间发生粘附；及通过在所述纳米颗粒薄膜上涂敷光吸收溶液形成光吸收层。

【技术实现步骤摘要】
制造含有半导体纳米颗粒的光吸收层的方法及制造含有所述光吸收层的半导体设备的方法相关申请的交叉引用本申请要求于2013.7.1向韩国知识产权局提交的指定序列号为10-2013-0076427的韩国专利申请为《美国法典》第35卷第119(a)节所规定的的权益，其全部内容引入本申请作为参考
典型实施方案的设备和方法制造含有半导体纳米颗粒的光吸收层的方法及制造含有所述光吸收层的半导体设备的方法有关典型实施方案。
技术介绍
相关技术的描述半导体纳米颗粒根据其尺寸、形状和组成具有能控制不同能级的特征，并具有与有机材料相比良好的导电性和极大的吸收横截面积。因此，一直不断地有将此类半导体纳米颗粒应用于高效率太阳能电池的各种研究。为了实现太阳能电池使用半导体纳米颗粒，从颗粒表面去除非导电的表面活性剂的过程和将纳米颗粒实现薄膜化状态是必要的。尤其，当太阳能电池使用半导体纳米颗粒和导电聚合物混合制造时，在纳米颗粒表面残留的表面活性剂的量极大地影响太阳能电池的特性。图1示出了使用纳米颗粒制造太阳能电池的相关技术的方法的例子。如图1所示，通过在导电聚合物溶液中混合经表面处理的半导体纳米颗粒和有机半导体材料，并涂敷该混合物而制造混合光吸收层。通过处理使用氨基(amine-based)材料（如吡啶、1-丁胺等）合成的纳米颗粒的表面，将配体从表面去除，制得基于非极性溶剂如氯仿(CHCl3)的纳米颗粒溶液。接着，通过混合预定比例的纳米颗粒溶液和导电聚合物溶液，制备用于制造光吸收层的溶液，并将其涂敷于透明电极（旋转涂覆等）并制为薄膜形式。然而，上述的相关技术的方法存在的问题是经表面处理的半导体纳米颗粒的胶体稳定性低。即因为在所述经表面处理的半导体纳米颗粒的溶液中没有表面配体或配体长度短，因此纳米颗粒不稳定并在光吸收层溶液中容易发生沉淀。这破坏了长期的胶体稳定性，也因此降低了再现性，因为当制造设备时偏差很大。而且，当太阳能电池按比例放大后，可靠性会恶化。图2示出了使用纳米颗粒制造太阳能电池的相关技术方法的另一例子。该方法是通过数次或数十次堆叠单层纳米颗粒制造纳米颗粒太阳能电池的层层组装方法。该方法在重复堆叠纳米颗粒层时使用双功能接头，以便防止半导体纳米颗粒被冲走，而且还可以减小纳米颗粒之间的距离，从而能提高纳米颗粒之间的电荷转移。该方法具有保持纳米颗粒的胶体稳定性的优点，但是存在的问题是，由于为了制造吸光充分的光吸收层，堆叠/冲洗工艺需要进行数十次，因此制造设备需要花费很长的时间，而且制得设备的特性根据某一类型的双功能接头大大地改变了。
技术实现思路
典型实施方案的一个或多个方面提供了一种光吸收层的制造方法，该方法在形成纳米颗粒的薄膜后，通过去除表面活性剂，能够容易地克服纳米颗粒的胶体稳定性问题，因此能够提高加工过程中的稳定性和再现性，并提供了一种制造含有所述光吸收层的半导体设备的方法。典型实施方案的一个或多个方面还提供了一种光吸收层的制造方法，由于半导体纳米薄膜是物理固定，该方法可进行在溶液中不可能进行的各种后处理工艺，并提供了一种含有所述光吸收层的半导体设备的制造方法。典型实施方案的一个或多个方面还提供了一种半导体设备的制造方法，该方法可主动控制纳米颗粒层的纳米结构和表面化学并结合各种半导体材料，从而实现高效率设备。根据典型实施方案的一方面，提供了一种包括半导体纳米颗粒的光吸收层的制造方法，该方法包括：通过将半导体纳米颗粒溶液涂敷于基底上形成纳米颗粒薄膜；热处理所述纳米颗粒薄膜至少一次以使所述纳米颗粒之间发生粘附；及通过在所述纳米颗粒薄膜上涂敷光吸收溶液形成光吸收层。根据另一典型实施方案的一方面，提供了一种包括半导体纳米颗粒的光吸收层的制造方法，该方法包括：通过将半导体纳米颗粒溶液涂敷于基底上形成纳米颗粒薄膜；热处理所述纳米颗粒薄膜至少一次以使所述纳米颗粒之间发生粘附；在溶液或蒸汽中使用有机/无机化合物对所述纳米颗粒薄膜进行表面处理以提高所述纳米颗粒的电特性；及通过在所述纳米颗粒薄膜上涂敷光吸收溶液形成光吸收层。根据再一典型实施方案的一方面，提供了一种包括光吸收层的半导体设备的制造方法，该方法包括：形成如上所述方法中的光吸收层；及在所述光吸收层上形成半导体设备。根据一个典型实施方案，由于使用纳米颗粒薄膜而且随后去除了表面活性剂，因此纳米颗粒的胶体稳定性问题容易地得到克服，从而加工中的稳定性和再现性得到提高。而且，根据一个典型实施方案，由于半导体纳米薄膜是物理固定，在溶液中不可能进行的各种后处理工艺（如旨在提高电特性的表面处理工艺）成为可能。另外，根据一个典型实施方案，通过主动控制纳米颗粒层的纳米结构和表面化学并结合各种半导体材料，可实现高效率设备。附图说明通过参照附图说明对典型实施方案的详细描述，上述和其他的特性及优势将变得更加显而易见。图1和2是说明使用纳米颗粒制造太阳能电池的相关技术方法的流程图图示；图3是说明根据一个典型实施方案，使用纳米颗粒制造半导体设备的方法的流程图图示；图4A至4F是说明根据一个典型实施方案，制造使用纳米颗粒的半导体的方法的示意图图示；图5是说明图3中的制备纳米颗粒操作（S10）的一个例子的流程图；图6A至6C是说明在制备纳米颗粒操作（S10）中表面处理的图示；图7是说明图3中的形成纳米颗粒薄膜操作（S20）的一个例子的流程图；图8A至8C是说明在形成纳米颗粒薄膜操作（S20）中所获得效果的视图；图9是说明图3中的制造半导体设备操作（S40）的一个例子的流程图；图10A和10B是说明在形成光吸收层操作（S420）中所获得效果的视图；图11A和11B是说明在制造半导体设备操作（S430）中形成的太阳能电池的特性的视图；和图12A和12B是说明根据一个替代实施方案制造的太阳能电池的特性的视图。具体实施方式现在，将参照附图说明对典型实施方案进行更详尽的描述，以阐明本专利技术构思的方向、特征及优势。然而，典型实施方案可能会体现为许多不同的形式，不能理解为限于在此列出的典型实施方案。实际上，提供典型实施方案是为了使公开彻底完全，本领域普通技术人员能够完全理解本申请的范围。当称一元件在另一元件“上”时，应理解为，该元件可直接在另一元件上或介入元件。为了易于理解技术特征，附图中的元件厚度是放大的。当术语如“第一”和“第二”用于描述元件时，这些元件不受限于此类术语。使用这些术语仅仅是为了区分一元件与另一元件。典型实施方案包括其补充实施方案。此处所用单数形式“一（a）”，“一（an）”和“该”意在也包括复数形式，除非在上下文的其他方面有明确表示。还应进一步理解当在本说明书中使用术语“包含（comprises）”和/或“包括（comprising）”时，不排除存在或添加一个或多个其他组件。下文中，将参考附图对典型实施方案进行更详尽的描述。提供的本专利技术定义的事物如详细的构造和元件，是为了帮助全面理解典型实施方案。然而，显然所述的典型实施方案可由本领域普通技术人员在没有那些具体定义的事物的情况下实施。在典型实施方案的描述中，当认为会不必要地模糊本专利技术构思的真髓时，会省略某些相关技术的详细解释。图3是说明根据一个典型实施方案，使用纳米颗粒制造半导体设备的方法的流程图图示，图4是说明使用纳米颗粒制造半导体设备的方法的示意图图示。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造包含半导体纳米颗粒的光吸收层的方法，所述方法包括：通过将半导体纳米颗粒溶液涂敷于基底上形成纳米颗粒薄膜；热处理所述纳米颗粒薄膜至少一次以使纳米颗粒之间发生粘附；及通过在所述纳米颗粒薄膜上涂敷光吸收溶液形成光吸收层。

【技术特征摘要】
2013.07.01 KR 10-2013-00764271.一种制造包含半导体纳米颗粒的光吸收层的方法，所述方法包括：通过将半导体纳米颗粒溶液涂敷于基底上形成纳米颗粒薄膜；热处理所述纳米颗粒薄膜至少一次以使纳米颗粒之间发生粘附；及通过在所述纳米颗粒薄膜上涂敷光吸收溶液形成光吸收层；且进一步包括：形成所述纳米颗粒薄膜前，将所述半导体纳米颗粒分散于溶剂中；及改性所述纳米颗粒表面；其中所述改性纳米颗粒表面包括将纳米颗粒表面的X-型配体改性为L-型配体。2.权利要求1所述的方法，其中所述热处理包括：第一次热处理所述纳米颗粒薄膜；冲洗所述纳米颗粒薄膜；及第二次热处理所述纳米颗粒薄膜。3.权利要求2所述的方法，其中所述第一次热处理包括将纳米颗粒薄膜在40℃-300℃下热处理1min-600min，所述第二次热处理包括将纳米颗粒薄膜在40℃-300℃下热处理1min-600min。4.权利要求1所述的方法，其中所述L-型配体包括选自具有一个或多个饱和的、不饱和的或芳香的烃链的一级、二级或三级烷基胺，一级、二级或三级烷基膦和一级、二级或三级氧化烷基膦组成的组中的一个或多个化合物，所述烃链为具有1-30个碳的直链或支链。5.权利要求1所述的方法，进一步包括在所述热处理和所述形成光吸收层之间对所述纳米颗粒薄膜进行表面处理以提高所述纳米颗粒的电特性。6.权利要求5所述的方法，其中所述对所述纳米颗粒薄膜进行表面处理以提高所述纳米颗粒...

【专利技术属性】
技术研发人员：李昌熙，车国宪，李成勋，李东龟，林载勋，宋知娟，
申请(专利权)人：首尔大学校产学协力团，多次元能源系统研究集团，
类型：发明
国别省市：韩国;KR