新化合物半导体及其用图_3

文档序号:9553403阅读:来源:国知局
还优选地,如图1所示,制造根据本公开内容的化合物半导体的方法还可以包括 在加压烧结混合物之前热处理该混合物S120。热处理步骤S120可以便于在混合物中所包 括的元素之中更容易反应。此时,热处理步骤S120可以在400°C至650°C的温度范围下进 行1小时至24小时。
[0080] 此处,热处理步骤S120可以通过固态反应(SSR)进行。即使所述热电材料具有相 同的组分,其热电性能也可能会因热处理方法而有所不同。在根据本公开内容的化合物半 导体中,与使用其他方法如熔融的情况相比,当材料通过SSR进行反应时,所制造的化合物 半导体可以具有更加提高的热电性能。
[0081] 根据其制造方法,化合物半导体可以具有不同的热电性能,并且根据本公开内容 的化合物半导体可以使用上述化合物半导体的制造方法制造。在这种情况下,化合物半导 体可确保高ZT值,并且特别有利的是确保在100°C至500°C的温度范围内具有高ZT值。
[0082] 然而,本公开内容不限于上述,并且化学式1的化合物半导体还可以使用另一种 方法制造。
[0083] 根据本公开内容的热电转换装置可以包括上述化合物半导体。换句话说,根据本 公开内容的化合物半导体可以用作用于热电转换装置的热电转换材料。具体地,根据本公 开内容的热电转换装置可以包括上述化合物半导体作为P型热电材料。
[0084] 根据本公开内容的化合物半导体具有大ZT值,ZT值是热电转换材料的性能指数。 另外,由于低导热性、高塞贝克系数和高电导率,所以化合物半导体具有优异的热电转换性 能。因此,除了常规的化合物半导体之外,根据本公开内容的化合物半导体可以代替常规的 热电转换材料,或者可以用于热电转换装置。
[0085] 此外,根据本公开内容的化合物半导体可以应用于体型热电转换材料。换句话说, 根据本公开内容的体型热电材料包括上述化合物半导体。
[0086] 此外,根据本公开内容的太阳能电池可以包括上述化合物半导体。换句话说,根据 本公开内容的化合物半导体可以用于太阳能电池,特别是用作太阳能电池的光吸收层。
[0087] 太阳能电池可以被制造成以下结构:从太阳光入射的一侧依次层叠有前表面透明 电极、缓冲层、光吸收层、后表面电极和基板。位于最下部的基板可以由玻璃制成,而位于太 阳能电池的整个表面上的后表面电极可以通过沉积金属如Mo形成。
[0088] 随后,根据本公开内容的化合物半导体可以通过电子束沉积法、溶胶-凝胶法或PLD(脉冲激光沉积)层压在后表面电极上以形成光吸收层。在光吸收层上,可以存在用于 缓冲用作前表面透明电极的ZnO层与光吸收层之间的晶格常数和带隙的差异的缓冲层。所 述缓冲层可以通过CBD(化学浴沉积)等方式沉积材料例如CdS形成。接下来,所述前表面 透明电极可以通过溅射等方式形成在所述缓冲层上,作为ZnO膜或ZnO和ΙΤ0层压体。
[0089] 根据本公开内容的太阳能电池可以通过各种方式进行修改。例如,可以制造串联 型太阳能电池,所述串联型太阳能电池由使用根据本公开内容的化合物半导体作为光吸收 层的太阳能电池层压而成。此外,按照上述层压的太阳能电池可以采用使用硅或另一已知 的化合物半导体的太阳能电池。
[0090] 此外,可以改变根据本公开内容的化合物半导体的带隙并且层叠使用具有不同带 隙的化合物半导体作为光吸收层的多个太阳能电池。根据本公开内容的化合物半导体的带 隙可以通过改变化合物的成分例如Te的组成比进行调整。
[0091] 此外,根据本公开内容的化合物半导体还可以应用于选择性地通过IR的IR窗口 或IR传感器。
[0092] 在下文中,将通过实施例和比较例对本公开内容进行详细描述。然而,本公开内容 的实施例可以采用几个其他形式,并且本公开内容的范围不应被解释为限于以下实施例。 提供本公开内容的实施例以向本公开内容所属的本领域技术人员更充分地解释本公开内 容。
[0093] 比较例1
[0094] 为了构成BiCuOTe,使用玛瑙研钵对下列物质进行充分混合:21. 7g的 Bi203 (Aldrich,99. 9%,10 μ m),9. 7g的Bi(5N+,99. 999%,粒状),8. 9g的Cu (Aldrich, 99. 7%,3 μ m)和17. 8克的Te(5N+,99. 999%,粒状)。将混合材料放入石英管并且真空密 封,然后在500°C下加热12小时,从而得到BiCuOTe粉末。分析经热处理的试样的X射线衍 射图谱后,发现根据比较例1所得到的材料是BiCuOTe。
[0095] 比较例2至比较例6
[0096] 以不同量的La、La203、SrO、Cu和Se的粉末进行混合并且以与比较例1中相同的 方式进行加热。在800°C下加热12小时。比较例2至比较例6的化学式可以如下表示。
[0097] 比较例 2 :LaCuOSe
[0098] 比较例 3 :La〇.95Sra〇5CuOSe
[0099] 比较例 4 :La〇.9〇Srai〇CuOSe
[0100] 比较例 5 :La as5S;rai5CuOSe
[0101] 比较例 6 :La。.SQSra2QCuOSe
[0102] 实施例1至实施例4
[0103] 以与上述比较例1相同的方式构成BiCUlwTw0Te,不同之处在于按照以下比例对各 种原料的粉末进行混合以利用过渡金属(Co、Zn)部分地取代BiCuOTe中的Cu。此时,Co粉 末和Zn粉末分别具有99. 0%和99. 9%的纯度。此外,该组合物的每种材料粉末的混合比 例示于下表1中(单位:g)。
[0104]表1
[0105]
[0106] 此处,各实施1?列的化^式可以^示如下。' ' '
[0107] 实施例 1 :BiCu0.0S5C〇0.0150Te [0108]实施例 2 :BiCuQ.Q7QCoQ.Q3Q0Te
[0109] 实施例 3 :BiCua_Zna(]30OTe
[0110] 头施例 4 :BiCu。.。7。〇〇。.。152]1。.。150丁6
[0111] 实施例5和实施例6
[0112] 以与上述比较例1基本相同的方式构成扮。.9丹。.。5(:11 11^"0356,不同之处在于将各 原料的粉末按照以下比例进行混合以利用Ag部分地取代Bio.j^PboiCuf^Se中的Cu。此时, Ag粉末为99. 9%、45μm。此外,该组合物的每种材料粉末的混合比例示于下表2中(单位: g) 〇
[0113]表2
[0114]
[0115] 此处,各实施例的化学k可以表'示如下。, '
[0116] 头施例 5 :Bi。.95?13。.。5(]11。.97八区。.。 3036
[0117]头施例6 :Bi。.95Ρ?3α05(Χι0.98Α80.020α983θ
[0118] 对于各实施方案的组合物,以与比较例1相同的方式进行χ射线衍射分析以检验 各实施例中得到的材料。
[0119] 部分地将上述实施例和比较例的各试样装入直径为12mm的石墨模具中后,通过 使用SPS向其施加50MPa的压力。此外,将比较例1和实施例1至实施例4的化合物在500°C 下烧结5分钟,将比较例2至比较例6中的化合物在800 °C烧结5分钟,并且将实施例5和 实施例6的化合物在600 °C下烧结5分钟。
[0120] 接下来,对于每个烧结试样,使用ZEM-3(Ulvac_Rico,Inc.)在预定的温度间隔下 对导电性和塞贝克系数进行测量以计算出功率因数(PF),并且使用LFA457(Netch)对每个 试样的热导率进行测量。在此之后,通过使用所获得的测量值对每个试样的热电性能指数 (ZT)进彳丁检验。
[0121] 此处,对于比较例1中所测量的电导率、塞贝克系数和热
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