新的化合物半導(dǎo)體及其用途
【專利摘要】本發(fā)明公開了可用于太陽(yáng)能電池或用作熱電材料的新型化合物半導(dǎo)體及其用途。本發(fā)明的化合物半導(dǎo)體可以由如下化學(xué)式1表示：[化學(xué)式1]InxCo4Sb12-n-zQ'nTez，其中Q′為選自O(shè)、S和Se中的至少一種，0<x≤0.5，0<n≤2，0<z≤2。
【專利說(shuō)明】新的化合物半導(dǎo)體及其用途
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開內(nèi)容涉及一種可用于太陽(yáng)能電池或用作熱電材料的新型化合物半導(dǎo)體材料，以及該材料的制備方法和用途。
[0002]本申請(qǐng)要求在韓國(guó)于2011年5月13日提交的韓國(guó)專利申請(qǐng)N0.10-2011-0045348、于 2011 年 5 月 13 日提交的韓國(guó)專利申請(qǐng) N0.10-2011-0045349、于2011年5月25日提交的韓國(guó)專利申請(qǐng)N0.10-2011-0049609和于2012年5月11日提交的韓國(guó)專利申請(qǐng)N0.10-2012-0050459的優(yōu)先權(quán)，這些專利申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容通過(guò)引用并入本說(shuō)明書中。
【背景技術(shù)】
[0003]化合物半導(dǎo)體并非例如硅和鍺的單一元素，而是含有兩種或更多種復(fù)合元素用作半導(dǎo)體的化合物。多種化合物半導(dǎo)體已經(jīng)被開發(fā)出并使用于許多領(lǐng)域中。例如，化合物半導(dǎo)體可以用于利用Peltier效應(yīng)的熱電轉(zhuǎn)換裝置、利用光電轉(zhuǎn)換效應(yīng)的發(fā)光裝置(如發(fā)光二極管和激光二極管)或者太陽(yáng)能電池等。
[0004]在這些用途中，熱電轉(zhuǎn)換裝置可以應(yīng)用于熱電轉(zhuǎn)換發(fā)電或熱電轉(zhuǎn)換冷卻等。此處，在熱電轉(zhuǎn)換發(fā)電中，利用向熱電轉(zhuǎn)換裝置施加溫度差所產(chǎn)生的溫差電動(dòng)勢(shì)來(lái)進(jìn)行熱能向電能的轉(zhuǎn)換。
[0005]熱電轉(zhuǎn)換裝置的能量轉(zhuǎn)換效率取決于熱電轉(zhuǎn)換材料的性能指標(biāo)ZT。此處，ZT根據(jù)Seebeck系數(shù)、電導(dǎo)率、熱導(dǎo)率等來(lái)確定。更詳細(xì)而言，ZT與Seebeck系數(shù)的平方和電導(dǎo)率成正比，與熱導(dǎo)率成反比。因此，為了增強(qiáng)熱電轉(zhuǎn)換裝置的能量轉(zhuǎn)換效率，需要開發(fā)出具有高Seebeck系數(shù)、高電導(dǎo)率或低熱導(dǎo)率的熱`電轉(zhuǎn)換材料。
[0006]同時(shí)，太陽(yáng)能電池由于其無(wú)需太陽(yáng)光線以外的能源而具有環(huán)境友好的性質(zhì)，因此作為未來(lái)替代能源正在被積極地研究。太陽(yáng)能電池通?？梢苑诸悶?利用單一硅元素的硅太陽(yáng)能電池，利用化合物半導(dǎo)體的化合物半導(dǎo)體太陽(yáng)能電池，以及堆疊有至少兩個(gè)具有不同帶隙能的太陽(yáng)能電池的串聯(lián)太陽(yáng)能電池。
[0007]在這些太陽(yáng)能電池中，化合物半導(dǎo)體太陽(yáng)能電池在吸收太陽(yáng)光線并產(chǎn)生電子-空穴對(duì)的光吸收層中使用化合物半導(dǎo)體，并且特別可以使用II1-V族中的化合物半導(dǎo)體如GaAs、InP、GaAlAs 和 GalnAs，I1-VI 族中的化合物半導(dǎo)體如 CdS、CdTe 和 ZnS，以及由 CuInSe2表示的1-1I1-VI族中的化合物半導(dǎo)體。
[0008]太陽(yáng)能電池的光吸收層要求優(yōu)異的長(zhǎng)期電、光穩(wěn)定性和較高的光電轉(zhuǎn)換效率，并且易于通過(guò)改變組成或摻雜而對(duì)帶隙能或傳導(dǎo)率進(jìn)行控制。另外，例如生產(chǎn)成本和產(chǎn)量的條件也應(yīng)滿足實(shí)際應(yīng)用的需要。然而，許多常規(guī)的化合物半導(dǎo)體無(wú)法同時(shí)滿足所有這些條件。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]技術(shù)問(wèn)題[0010]本公開內(nèi)容旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中的問(wèn)題，因此，本公開內(nèi)容的目的在于提供一種新型化合物半導(dǎo)體材料、該化合物半導(dǎo)體材料的制備方法以及使用該化合物半導(dǎo)體材料的熱電轉(zhuǎn)換裝置或太陽(yáng)能電池，所述化合物半導(dǎo)體材料可以以多種方式用于熱電轉(zhuǎn)換裝置的熱電轉(zhuǎn)換材料、太陽(yáng)能電池等。
[0011]本公開內(nèi)容的其它目的和優(yōu)勢(shì)將從下面的描述中得到理解，并通過(guò)本公開內(nèi)容的實(shí)施方案而變得顯而易見。另外，應(yīng)該理解，本公開內(nèi)容的目的和優(yōu)勢(shì)可以通過(guò)所附權(quán)利要求書中限定的組分或其組合而加以實(shí)現(xiàn)。
[0012]技術(shù)方案
[0013]一方面，在對(duì)化合物半導(dǎo)體進(jìn)行反復(fù)研究后，本公開內(nèi)容的發(fā)明人成功地合成了由化學(xué)式I表示的化合物半導(dǎo)體，并發(fā)現(xiàn)該化合物可以用于熱電轉(zhuǎn)換裝置的熱電轉(zhuǎn)換材料或太陽(yáng)能電池的光吸收層。
[0014]化學(xué)式I
[0015]
【權(quán)利要求】
1.一種化合物半導(dǎo)體，由以下化學(xué)式I表示:
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的化合物半導(dǎo)體，其中，在化學(xué)式I中，0〈x< 0.4。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的化合物半導(dǎo)體，其中，在化學(xué)式I中，0〈x< 0.25。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的化合物半導(dǎo)體，其中，在化學(xué)式I中，0〈η+ζ≤ 3。
5.一種化合物半導(dǎo)體的制備方法，包括: 形成含有In、Co、Sb和Te以及選自O(shè)、S、Se以及In、Co、Sb和Te的氧化物中的至少一種的混合物；和 熱處理所述混合物，從而制備權(quán)利要求1所限定的化合物半導(dǎo)體。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的化合物半導(dǎo)體的制備方法，其中，所述熱處理步驟在400°C至800°C下進(jìn)行。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的化合物半導(dǎo)體的制備方法，其中，所述熱處理步驟包括至少兩個(gè)熱處理階段。
8.一種熱電轉(zhuǎn)換裝置，其包括權(quán)利要求1至4中任意一項(xiàng)所限定的化合物半導(dǎo)體。
9.一種太陽(yáng)能電池，其包括權(quán)利要求1至3中任意一項(xiàng)所限定的化合物半導(dǎo)體。
【文檔編號(hào)】C01B19/00GK103517872SQ201280022977
【公開日】2014年1月15日 申請(qǐng)日期:2012年5月11日 優(yōu)先權(quán)日:2011年5月13日
【發(fā)明者】樸哲凞, 金兌訓(xùn) 申請(qǐng)人:Lg化學(xué)株式會(huì)社