一種銅銦鎵硒納米顆粒製作方法

2023-04-29 13:47:26

專利名稱：一種銅銦鎵硒納米顆粒製作方法
技術領域：
本發明涉及一種銅銦鎵硒納米顆粒製作方法，尤其涉及一種使用鋯珠的溼式珠磨 法。
背景技術：
納米微粒一般是指小於IOOnm的微小顆粒，具有不同於一般尺寸的原材料的特殊 物理化學特性，比如特殊的光學性質、熱學性質、磁學性質以及力學性質。當黃金被細分到小於光波波長的尺寸時，即失去了原有的富貴光澤而呈黑色，因 而表現出特殊的光學性質。比如，原銀白色的鉬在納米尺寸下會變成黑色的鉬黑，原為金黃 色的金屬鉻在納米尺寸下會變成黑色的鉻黑。事實上，所有的金屬在納米微顆粒狀態都呈 現為黑色，且尺寸越小，顏色越黑。因此，納米微粒具有較低的反射率以及較高的吸光率。在全球風行的節能減碳的綠能環保意識下，銅銦鎵硒薄膜太陽能電池由於沒有 如矽晶太陽電池過度依賴矽晶圓而發生原材料短缺的問題，同時沒有如染料敏化太陽能 電池需要光敏化染料的高成本材料問題，此外，銅銦鎵硒太陽能電池的光電轉換效率可達 20% 30%，且軟性塑料基板的光電轉換率也已達14%，所以是目前相當具有發展潛力的 太陽能電池。銅銦鎵硒太陽能電池一般包括當作P型層的吸收層以及當作η型層的硫化鋅層， 其中吸收層為銅銦鎵二硒層，而吸收層的吸光效率直接影響銅銦鎵硒太陽能電池的光電轉 換效率。近年來已不斷有許多銅銦鎵硒納米顆粒製作方法被提出，用以製造高吸光率的吸 收層，包括物理製備方法與化學製備方法，其中物理製備方法包括氣相冷凝法、機械球磨 法、物理粉碎法、熱分解法、超臨界流體法，而化學製備方法包括化學氣相沈積法、溶膠凝膠 法、微乳液法、聚合物接枝法、化學沈澱法、水熱合成法、電弧電漿法、聲化學方法。機械球磨 法由於具較有佳的經濟效益，因此非常具有發展潛力，尤其是溼式球磨法，利用液體當作研 磨球與被研磨材料之間的媒介物，用以提高研磨效率。現有技術的缺點是，溼式球磨法屬於高能量、高精密性的納米研磨裝置，受限於初 始顆粒尺寸與個別研磨物特性的限制，無法一次精確控制銅銦鎵硒納米顆粒的粒徑大小範 圍與均勻性，也會消耗較多的能源。

發明內容
本發明針對現有技術的缺點，提供一種銅銦鎵硒納米顆粒製作方法。本發明所述的銅銦鎵硒納米顆粒製作方法，主要是利用溼式砂磨法，包括個別研 磨處理、混合均質處理、初級研磨處理以及進階研磨處理，其中個別研磨處理將含有銅、銦、 鎵及/或硒的個別顆粒或化合物顆粒研磨成500納米至600納米的個別研磨物，混合均質 處理將所有個別研磨物混合成混合均質物，初級研磨處理將混合均質物研磨成100納米至 200納米的初級研磨物，進階研磨處理將初級研磨物研磨成50納米以下的進階研磨物，當作用以製作銅銦鎵硒太陽能電池的吸收層的銅銦鎵硒納米顆粒。本發明所述方法先對個別的材料進行個別研磨以產生特定尺寸的個別研磨物，並 保持個別研磨物既有的物理特性與表面狀態，再將不同的個別研磨物進行混合與均質，接 著利用二階段研磨逐步減少研磨球的大小，以縮小銅銦鎵硒納米顆粒的粒徑大小至所需範 圍，從而解決上述現有技術的缺點。


圖1為本發明所述銅銦鎵硒納米顆粒製作方法的流程圖。
具體實施例方式以下配合說明書附圖對本發明的實施方式做更詳細的說明，以使本領域技術人員 在研讀本說明書後能據以實施。本發明的銅銦鎵硒納米顆粒製作方法主要利用溼式研磨法，以形成銅銦鎵硒納米 顆粒。參閱圖1，為本發明銅銦鎵硒納米顆粒製作方法的流程圖。如圖1所示，本發明的銅銦 鎵硒納米顆粒製作方法由步驟S 10開始，在步驟SlO中進行個別研磨處理，利用研磨機，使 用第一研磨媒介以及第一研磨溶劑，分別對多個被研磨物進行研磨，研磨時間為4小時至6 小時，形成多個個別研磨物，其中第一研磨媒介可為鋯珠，當作研磨球，尤其是鋯珠為直徑 1. 0至2. Omm的球體，第一研磨溶劑可為水、醇類、酯類以及酮類的至少其中之一，而被研磨 物包括含有銅、銦、鎵或/及硒的個別顆粒或化合物，比如硒化銅、硒化銦或硒化鎵。第一研 磨媒介、第一研磨溶劑以及個被研磨物被安置在研磨機內，第一研磨媒介的容量為50%至 95%，個別研磨物的容量為5%至80%。研磨機的驅動裝置，一般為旋轉方式，帶動第一研磨媒介發生碰撞、旋轉或相對運 動，產生高能量密度的碰撞力、磨擦力與剪切力，藉以將第一研磨媒介之間且包含於第一研 磨溶劑的被研磨物研磨成顆粒大小為500nm至600nm的較小顆粒。接著進入步驟S20，進行混合均質處理。混合均質處理是利用均質機並使用混合均 質溶劑包含黏結劑與接口活性劑，將上述的所有個別研磨物進行混合與均質，混合均質時 間l·小時至4小時，以形成混合均質物。均質機可為三維混合機，混合均質溶劑可為水、醇 類、酯類以及酮類的至少其中之一。接著進入步驟S30，在步驟S30中進行初級研磨處理。初級研磨處理利用上述的研 磨機，以及使用第二研磨媒介、第二研磨溶劑加上分散劑，對混合均質物進行研磨，研磨時 間為1小時至12小時，以形成顆粒大小為IOOnm至200nm的初級研磨物。第二研磨媒介可 為直徑0. 4至1. Omm的鋯珠，第二研磨溶劑可為水、醇類、酯類以及酮類的至少其中之一，分 散劑區分為高分子分散劑以及非離子型分散劑，可為烷基苯磺酸鹽、硫酸鹽、磺化甘油磷酸 酯、胺基酸鹽、磷類脂、牛磺酸鹽、磷酸鹽、烷基硫酸酯、脂肪酸、聚環氧乙烷(PEO)硫醇、山 梨酸油、季銨的至少其中之一。第二研磨媒介的容量為50%至95%，混合均質物的容量為 5%至 80%。接著進入步驟S40，在步驟S40中進行進階研磨處理。進階研磨處理是利用上述的 研磨機，使用第三研磨媒介、第三研磨溶劑以及上述的分散劑，對初級研磨物進行進一步研 磨，研磨時間為1小時至12小時，以形成顆粒大小為50nm以下的進階研磨物，該進階研磨物即為該銅銦鎵硒納米顆粒。第三研磨媒介可為直徑0.05至0.4mm的鋯珠，第三研磨溶劑可為水、醇類、酯類以 及酮類的至少其中之一。第三研磨媒介的容量為50%至95%，且初級研磨物的容量為5% 至 80%。上述研磨溶劑中的水可為純水、去離子水或其混合物，醇類可為甲醇、乙醇、乙二 醇、正丙醇、異丙醇、丙二醇、丁醇或其混合物，酯類可為乙酯、乙酸乙烯酯、乙酸乙酯、乙酸 丁酯、乙酸丙酯、乙酸戊酯、二氯乙酸甲酯、丁烯酸甲酯或其混合物，酮類可為丙酮、丁酮、環 己酮、2-戊酮、3-戊酮或其混合物。本發明所述銅銦鎵硒納米顆粒製作方法所產生的銅銦鎵硒納米顆粒，可用以製作 銅銦鎵硒太陽能電池的吸收層，以提高銅銦鎵硒太陽能電池的光電轉換效率，並降低製作 成本。以上所述僅為用以解釋本發明的較佳實施例，並非企圖據以對本發明做任何形式 上的限制，因此，凡有在相同的創作精神下所作有關本發明的任何修飾或變更，皆仍應包括 在本發明意圖保護的範疇。
權利要求
1.一種銅銦鎵硒納米顆粒製作方法，用以形成銅銦鎵硒納米顆粒，其特徵在於，該方法 包括一個別研磨處理，利用一研磨機，並使用一第一研磨媒介以及一第一研磨溶劑，分別對 多個被研磨物進行研磨，形成多個個別研磨物，所述被研磨物包括銅、銦、鎵或/及硒的個 別顆粒或化合物，化合物包括硒化銅、硒化銦以及硒化鎵，且所述個別研磨物的顆粒大小為 500納米至600納米；一混合均質處理，利用一均質機，使用一混合均質溶劑包含黏結劑與接口活性劑，對所 述個別研磨物進行混合與均質，以形成一混合均質物；一初級研磨處理，利用該研磨機，並使用一第二研磨媒介、一第二研磨溶劑以及一分散 劑，對該混合均質物進行研磨，形成一初級研磨物，該初級研磨物的顆粒大小為100納米至 200納米；以及一進階研磨處理，利用該研磨機，並使用一第三研磨媒介、一第三研磨溶劑以及該分散 劑，對該初級研磨物進行研磨，形成一進階研磨物，該進階研磨物的顆粒大小為50納米以 下，該進階研磨物為該銅銦鎵硒納米顆粒。
2.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，該個別研磨處理的第一研磨媒介為直徑1.0 毫米至2. 0毫米的鋯珠，且具有50%至95%的容量，該個別研磨處理的研磨時間為4小時 至6小時。
3.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，該個別研磨處理的第一研磨溶劑包括水、醇 類、酯類以及酮類的至少其中之一。
4.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，該個別研磨處理的個別研磨物具有5%至 80%的容量。
5.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，該混合均質處理的混合均質溶劑包括水、醇 類、酯類以及酮類的至少其中之一，該混合均質處理的混合均質時間1小時至4小時。
6.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，該初級研磨處理的第二研磨媒介為直徑0.4 毫米至1. 0毫米的鋯珠，且具有50%至95%的容量，該個別研磨處理的研磨時間為1小時 至12小時。
7.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，該初級研磨處理的混合均質物具有5%至 80%的容量。
8.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，該初級研磨處理的第二研磨溶劑包括水、醇 類、酯類以及酮類的至少其中之一。
9.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，該進階研磨處理的第三研磨媒介為直徑0.1 毫米至0. 4毫米的鋯珠，且具有50%至95%的容量，該個別研磨處理的研磨時間為1小時 至12小時。
10.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，該進階研磨處理的第三研磨溶劑包括水、 醇類、酯類以及酮類的至少其中之一。
11.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，該進階研磨處理的初級研磨物具有5%至 80%的容量。
12.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，該分散劑區分為高分子分散劑以及非離子 型分散劑，其為烷基苯磺酸鹽、硫酸鹽、磺化甘油磷酸酯、胺基酸鹽、磷類脂、牛磺酸鹽、磷酸鹽、烷基硫酸酯、脂肪酸、聚環氧乙烷硫醇、山梨酸油、季銨的至少其中之一。
全文摘要
本發明公開了一種銅銦鎵硒納米顆粒製作方法，主要是利用溼式砂磨法，包括個別研磨處理、混合均質處理、初級研磨處理及進階研磨處理，其中個別研磨處理將含有銅、銦、鎵及/或硒的個別顆粒或化合物顆粒研磨成500納米至600納米的個別研磨物，混合均質處理將所有個別研磨物混合成混合均質物，初級研磨處理將混合均質物研磨成100納米至200納米的初級研磨物，進階研磨處理將初級研磨物研磨成50納米以下的進階研磨物，當作用以製作銅銦鎵硒太陽能電池的吸收層的銅銦鎵硒納米顆粒。
文檔編號H01L31/18GK102070121SQ200910223958
公開日2011年5月25日 申請日期2009年11月20日 優先權日2009年11月20日
發明者楊益郎 申請人:正峰新能源股份有限公司