專利名稱：鎵油墨及其制備和使用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鎵油墨，該油墨包含以下物質(zhì)作為起始組分鎵組分，其包含鎵；穩(wěn)定組分，所述穩(wěn)定組分選自1，3-丙烷ニ硫醇，β-巰基こ醇、它們的類似物和它們的混合物；添加剤，所述添加劑選自吡嗪；2_甲基吡嗪；3_甲基吡唑；2_吡嗪甲羧酸甲酯；吡唑；吡唑脒(praxadine);吡嗪羧 酰胺;吡嗪腈;2，5_ ニ甲基吡嗪；2，3，5，6-四甲基吡嗪；2-氨基吡嗪；2-こ基吡嗪；喹喔啉；被CV5烷基取代的喹喔啉；2_吡嗪羧酸；2-甲基喹喔啉；2，3_卩比嗪ニ羧酰胺；2,3_卩比嗪ニ腈；卩比咯燒_1-環(huán)己烯；卩比咯燒_1-環(huán)戍烯；吩嗪；用CV5燒基取代的吩嗪；異喹啉；用CV5烷基取代的異喹啉；Π引哚；用CV5烷基取代的吲哚；咪唑；用CV5烷基取代的咪唑；四唑；用CV5烷基取代的四唑；1，5-ニ氮雜ニ環(huán)[4. 3. O]壬-5-烯；以及1,8-ニ氮雜ニ環(huán)[5. 4. O] -|碳-7-烯；以及液體載體；所述鎵油墨是穩(wěn)定的分散體。本發(fā)明還涉及ー種制備所述鎵油墨的方法以及使用所述鎵油墨在基材上沉積鎵的方法。
背景技術(shù)：
鎵的ー個(gè)非常有前途的應(yīng)用是用于制造光伏電池，用來將太陽(yáng)光轉(zhuǎn)化為電能。具體來說，制造基于第lb-3a_6a族的混合金屬硫?qū)倩锊牧?包括例如ニ硒化銅鎵(CuGaSe2)和ニ硒化銅銦鎵(CuIni_xGaxSe2))的光伏電池受到人們的關(guān)注，因?yàn)檫@些器件具有很高的太陽(yáng)能-電能轉(zhuǎn)化效率。有時(shí)候，人們通常將第lb-3a_6a族混合金屬硫?qū)倩锇雽?dǎo)體通稱為CIGS材料。常規(guī)的CIGS太陽(yáng)能電池包括背面電極(例如鑰層)、CIGS吸收子層、CdS結(jié)配偶子層(junction partner layer)、任選的透明緩沖層(例如氧化鋅)、以及透明導(dǎo)電氧化物層電極(例如鋁摻雜的ZnOx，氧化銦錫，SnO2);其中將鑰層沉積在基材上，CIGS吸收子層介于鑰層和CdS結(jié)配偶子層之間，所述CdS結(jié)配偶子層介于CIGS吸收子層和透明導(dǎo)電氧化物層電極之間。影響CIGS吸收子層材料沉積膜的廣泛應(yīng)用的一個(gè)難題是廉價(jià)的制造技術(shù)的開發(fā)。用來沉積CIGS材料的常規(guī)方法通常包括使用基于真空的方法，包括例如真空蒸發(fā)、濺射和化學(xué)氣相沉積(例如金屬-有機(jī)化學(xué)氣相沉積)。這些沉積技術(shù)具有低生產(chǎn)カ能力和高成本。為了促進(jìn)以高生產(chǎn)能力廉價(jià)地大規(guī)模生產(chǎn)結(jié)合了沉積CIGS材料的應(yīng)用的體系，人們希望能夠提供基于液體的沉積技木。Robinson等人在美國(guó)專利申請(qǐng)公開第2010/029036號(hào)中公開了ー種用來沉積包含鎵的薄膜的方法。Robinson等人公開了用來由第3a族固體顆粒形成薄膜的方法和裝置。具體來說，該專利描述了ー種方法，該方法包括提供包含a)和b)的合金的第一材料a)基于第3a族元素的材料和b)至少ー種其它的材料。可以包含足量的其它的材料，使得在從室溫至高于室溫的沉積或預(yù)沉積溫度下，在第一材料內(nèi)不含合金的液相，而所述基于第3a族的材料原本在此溫度范圍內(nèi)是液態(tài)的。所述其它的材料可以是第Ia族材料。可以配制前體材料，其包含第一材料的顆粒以及包含至少ー種以下元素的顆粒 第Ib族，第3a族，第6a族，包含任意上述元素的合金，或者它們的組合。上文所述的溫度范圍可以為20-200°C。因此，人們?nèi)匀恍枰脕碇圃旖Y(jié)合鎵的半導(dǎo)體系統(tǒng)(例如基于CIGS的光伏裝置)的液體沉積法。具體來說，人們?nèi)匀恍枰环N鎵油墨，該鎵油墨包含鎵在液體載體中的穩(wěn)定的分散體。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及一種鎵油墨，該油墨包含以下物質(zhì)作為起始組分鎵組分，其包含鎵；穩(wěn)定組分，所述穩(wěn)定組分選自1，3-丙烷ニ硫醇，β-巰基こ醇、它們的類似物和它們的混合物；添加剤，所述添加劑選自吡嗪；2_甲基吡嗪；3_甲基吡唑；2_吡嗪甲羧酸甲酯；吡唑；吡唑脒(praxadine);吡嗪羧酰胺;吡嗪腈;2，5_ ニ甲基吡嗪；2，3，5，6-四甲基吡嗪；2-氨基吡嗪；2-こ基吡嗪；喹喔啉；被CV5烷基取代的喹喔啉；2_吡嗪羧酸；2-甲基喹喔啉；2，3_卩比嗪ニ羧酰胺；2,3_卩比嗪ニ腈；卩比咯燒_1-環(huán)己烯；卩比咯燒_1-環(huán)戍烯；吩嗪；用CV5燒基取代的吩嗪；異喹啉；用CV5烷基取代的異喹啉；噴哚；用CV5烷基取代的吲哚；咪唑；用CV5烷基取代的咪唑；四唑；用CV5烷基取代的四唑；1，5-ニ氮雜ニ環(huán)[4. 3. O]壬-5-烯；以 及1,8-ニ氮雜ニ環(huán)[5. 4. O] -|碳-7-烯；以及液體載體；所述鎵油墨是穩(wěn)定的分散體。本發(fā)明提供一種鎵油墨，該油墨包含以下物質(zhì)作為起始組分鎵組分，其包含鎵；穩(wěn)定組分，所述穩(wěn)定組分選自1，3-丙烷ニ硫醇，β-巰基こ醇、它們的類似物和它們的混合物；添加剤，所述添加劑選自吡嗪；2_甲基吡嗪；3_甲基吡唑；2_吡嗪甲羧酸甲酯；吡唑；吡唑脒(praxadine);吡嗪羧酰胺;吡嗪腈;2，5_ ニ甲基吡嗪；2，3，5，6-四甲基吡嗪；2-氨基吡嗪；2-こ基吡嗪；喹喔啉；被CV5烷基取代的喹喔啉；2_吡嗪羧酸；2-甲基喹喔啉；2，3_卩比嗪ニ羧酰胺；2,3_卩比嗪ニ腈；卩比咯燒_1-環(huán)己烯；卩比咯燒_1-環(huán)戍烯；吩嗪；用CV5燒基取代的吩嗪；異喹啉；用CV5烷基取代的異喹啉；Π引哚；用CV5烷基取代的吲哚；咪唑；用CV5烷基取代的咪唑；四唑；用CV5烷基取代的四唑；1，5-ニ氮雜ニ環(huán)[4. 3. O]壬-5-烯；以及I，8- ニ氮雜ニ環(huán)[5. 4. O]十一碳-7-烯；以及液體載體，所述液體載體選自こニ胺，ニ亞こ基ニ胺，ニ (2_氨基こ基)胺、ニ亞こ基四肢，正丁胺，正己胺，辛基胺，2-こ基-I-己基胺，3-氨基-I-丙醇，I-氨基-2-丙醇，1,3- ニ氨基丙燒，1,2- ニ氨基丙燒，1,2- ニ氨基環(huán)己燒，卩比唆，卩比咯燒、ト甲基咪唑；四甲基胍，2-甲基吡嗪以及它們的混合物；所述鎵油墨是穩(wěn)定的分散體。本發(fā)明提供了一種制備本發(fā)明的鎵油墨的方法，該方法包括提供鎵組分，其包含鎵；提供穩(wěn)定組分，所述穩(wěn)定組分選自1，3_丙烷ニ硫醇，β-巰基こ醇、它們的類似物和它們的混合物；提供添加剤，所述添加劑選自吡嗪；2_甲基吡嗪；3_甲基吡唑；2_吡嗪甲羧酸甲酷;卩比唑；卩比唑脒(praxadine);卩比嗪羧酰胺；卩比嗪腈；2,5_ ニ甲基卩比嗪；2,3,5,6-四甲基吡嗪；2_氨基吡嗪；2-こ基吡嗪；喹喔啉；被CV5gs基取代的喹喔啉；2_吡嗪羧酸；2-甲基喹喔啉；2,3_批嗪二羧酰胺；2,3_批嗪ニ腈；批咯燒_1-環(huán)己烯；批咯燒_1-環(huán)戍烯；吩嗪；用C1^5烷基取代的吩嗪；異喹啉；用CV5烷基取代的異喹啉；Π引哚；用C1^5烷基取代的吲哚；咪唑；用CV5烷基取代的咪唑；四唑；用CV5烷基取代的四唑；1，5-ニ氮雜ニ環(huán)[4. 3. O]壬-5_烯；以及I，8-ニ氮雜ニ環(huán)[5. 4.0]十一碳-7-烯；提供液體載體；將所述鎵組分、穩(wěn)定組分、添加劑和液體載體合并；在攪拌的同時(shí)在惰性氣氛下對(duì)所述合并物進(jìn)行加熱，制得嫁油星。本發(fā)明提供了一種在基材上沉積鎵的方法，該方法包括提供基材；提供本發(fā)明的嫁油墨；將所述嫁油墨施涂在所述基材上；對(duì)所述施涂的嫁油墨進(jìn)行加熱，以除去添加劑和液體載體，將鎵沉積在基材上；以及任選地對(duì)沉積的鎵進(jìn)行退火。
具體實(shí)施例方式在本文和所附權(quán)利要求書中，當(dāng)用術(shù)語(yǔ)"穩(wěn)定的"來描述鎵油墨的時(shí)候，表示所述鎵油墨在氮?dú)鈿夥铡?2°C的條件下儲(chǔ)存30分鐘期間，不會(huì)形成沉淀。在本文和所附權(quán)利要求書中，當(dāng)用術(shù)語(yǔ)"儲(chǔ)存穩(wěn)定的"來描述鎵油墨的時(shí)候，表示所述鎵油墨在氮?dú)鈿夥铡?2°c的條件下儲(chǔ)存24小時(shí)期間，不會(huì)形成沉淀。在本文和所附權(quán)利要求書中，當(dāng)用術(shù)語(yǔ)"長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定的"來描述鎵油墨的時(shí)候，表示所述鎵油墨在氮?dú)鈿夥铡?2°C的條件下儲(chǔ)存7天期間，不會(huì)形成沉淀。本發(fā)明涉及鎵油墨，鎵油墨的制備，以及所述鎵油墨在制造含鎵裝置(例如薄膜光生伏打電池)中的應(yīng)用。較佳的是，所用鎵材料以鎵丸料(shot)或者鎵錠料的形式作為起始組分用于本發(fā)明。較佳的是，作為起始組分用于本發(fā)明的穩(wěn)定組分選自1，3_丙烷ニ硫醇、β_巰基こ醇、它們的類似物和它們的混合物。更佳地，穩(wěn)定組分選自下組1，3_丙ニ硫醇、β -巰基こ醇和它們的混合物。更佳地，穩(wěn)定組分選自下組1，3_丙ニ硫醇和β-巰基こ醇。最優(yōu)選的，所述穩(wěn)定組分是1，3_丙ニ硫醇。用于本發(fā)明的鎵油墨的添加劑選自下組吡嗪；2-甲基吡嗪；3-甲基吡唑；2-吡嗪甲羧酸甲酯；卩比唑；卩比唑脒(praxadine);卩比嗪羧酰胺；卩比嗪腈；2,5_ ニ甲基卩比嗪；2,3,5，6-四甲基吡嗪；2_氨基吡嗪；2-こ基吡嗪；喹喔啉；被CV5烷基取代的喹喔啉；2_吡嗪羧酸；2-甲基喹喔啉；2,3-卩比嗪ニ羧酰胺；2,3-卩比嗪ニ腈；卩比咯燒(pyrrolidino)-l-環(huán)己烯；吡咯烷-I-環(huán)戊烯；吩嗪；用Cu烷基取代的吩嗪；異喹啉；用CV5烷基取代的異喹啉；ロ引哚；用Cm烷基取代的吲哚;咪唑；用CV5烷基取代的咪唑(例如I-甲基咪唑);四唑；用CV5烷基取代的四唑；1，5-ニ氮雜ニ環(huán)[4. 3.0]壬-5-烯；以及I，8-ニ氮雜ニ環(huán)[5.4.0]i^ 一碳-7-烯。較佳的是，所述添加劑選自1，5-ニ氮雜ニ環(huán)[4.3.0]壬-5-烯；1，8-ニ氮雜ニ環(huán)[5. 4. O] i^一碳-7-烯；吡咯烷-I-環(huán)己烯；1-甲基咪唑；吡嗪和2-甲基吡嗪。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員能夠理解，斯托克烯胺(Stork enamine)由仲胺(如卩比咯燒)和酮形成。市售的斯托克烯胺包括吡咯烷-I-環(huán)己烯和吡咯烷-I-環(huán)戊烯。需要注意，可以通過在脫水條件下，由仲胺和酮反應(yīng)原位制備斯托克烯胺。用于本發(fā)明的鎵油墨的液體載體可以是能夠在存在添加劑的條件下使得鎵穩(wěn)定地分散在其中的任何溶劑或者溶劑的混溶性混合物。較佳的是，所用液體載體選自胺、醚、聚醚、酰胺溶劑(例如ニ甲基甲酰胺、ニ甲基こ酰胺)，N_甲基吡咯烷酮，酮溶劑(例如甲基異丁基酮)，芳族溶劑(例如甲苯)，甲酚、ニ甲苯和它們的混溶性混合物。任選地，所用液體載體選自醚、聚醚、酰胺溶劑(例如ニ甲基甲酰胺、ニ甲基こ酰胺)，N-甲基吡咯烷酮，酮溶劑(例如甲基異丁基酮)，芳族溶劑(例如甲苯)，甲酚、ニ甲苯，及其混溶性混合物。任選地，所述液體載體選自含氮溶劑，或者含氮溶劑的混溶性混合物。更優(yōu)選的是，所用的液體載體包括化學(xué)式為NR3的液態(tài)胺，其中各個(gè)R獨(dú)立地選自H，C1,烷基，C6_10芳基，C3_1Q氨基環(huán)燒基(例如I，2__■氣基環(huán)己基)和Ch。気基燒基。更優(yōu)選地，用于本發(fā)明的嫁油墨的液體載體選自こニ胺，ニ亞こ基三胺，三(2-氨基こ基)胺、三亞こ基四肢，正丁胺，正己胺，、辛基胺，2-こ基-I-己基胺,3-氨基-I-丙醇，I-氨基_2_丙醇，1,3- ニ氨基丙燒，I, 2- ニ氨基丙燒，1，2-ニ氨基環(huán)己燒，吡唆，吡咯烷、ト甲基咪唑；四甲基胍，2-甲基吡嗪以及它們的混合物。最佳的是，所述液體載體選自1，3_ ニ氨基丙烷；1，2_ ニ氨基丙烷；2-甲基吡嗪和它們的混合物。本發(fā)明的鎵油墨任選還包含助溶劑。適合用于本發(fā)明的助溶劑是能夠與液體載體混溶的。優(yōu)選的助溶劑的沸點(diǎn)與所述液體載體沸點(diǎn)相差在30°C之內(nèi)。本發(fā)明的鎵油墨任選地進(jìn) 一歩包含至少ー種任選的改性劑，其選自分散劑、濕潤(rùn)齊U、聚合物、粘結(jié)劑、消泡劑、乳化劑、干燥劑、填料、增量劑、膜調(diào)節(jié)劑(film conditioningagent)，抗氧化劑、增塑劑、防腐剤、增稠劑、流動(dòng)控制劑、流平劑、抗腐蝕劑和摻雜劑(例如使用鈉來改進(jìn)CIGS材料的電學(xué)性能)。可以將任選的改性劑結(jié)合入本發(fā)明的鎵油墨中，例如用于以下目的促進(jìn)延長(zhǎng)儲(chǔ)存壽命，改進(jìn)流動(dòng)特性，以促進(jìn)向基材上的施涂(例如印刷、噴涂)，用來改良油墨在基材上的濕潤(rùn)/鋪展特性，促進(jìn)鎵油墨與用來在基材上沉積其它組分(例如CIGS材料的其它組分，例如Cu，In，Se和S)的其它油墨的相容性，以及改良鎵油墨的分解溫度。一些任選的流動(dòng)控制和粘度改性劑包括聚こ烯亞胺，聚こ烯基吡咯烷酮和杰夫胺(Jeffamines )。本發(fā)明提供了一種制備本發(fā)明的鎵油墨的方法，該方法包括提供鎵組分，其包含鎵；提供穩(wěn)定組分，所述穩(wěn)定組分選自1，3_丙烷ニ硫醇，β-巰基こ醇、它們的類似物和它們的混合物；提供添加剤，所述添加劑選自吡嗪；2_甲基吡嗪；3_甲基吡唑；2_吡嗪甲羧酸甲酷;卩比唑；卩比唑脒(praxadine);卩比嗪羧酰胺；卩比嗪腈；2,5_ ニ甲基卩比嗪；2,3,5,6-四甲基吡嗪；2_氨基吡嗪；2-こ基吡嗪；喹喔啉；被CV5烷基取代的喹喔啉；2_吡嗪羧酸；2-甲基喹喔啉；2,3_批嗪二羧酰胺；2,3_批嗪ニ腈；批咯燒-I-環(huán)己烯；批咯燒-I-環(huán)戍烯；吩嗪；用C1^5烷基取代的吩嗪；異喹啉；用CV5烷基取代的異喹啉；Π引哚；用C1^5烷基取代的吲哚；咪唑；用CV5烷基取代的咪唑；四唑；用CV5烷基取代的四唑；1，5-ニ氮雜ニ環(huán)[4. 3. O]壬-5_烯；以及I，8-ニ氮雜ニ環(huán)[5. 4.0]十一碳-7-烯；提供液體載體；將所述鎵組分、穩(wěn)定組分、添加劑和液體載體合并；在攪拌的同時(shí)在惰性氣氛下對(duì)所述合并物進(jìn)行加熱，制得鎵油墨。較佳的是，在制備本發(fā)明的鎵油墨的方法中，鎵以丸料或者錠料的形式提供。較佳的是，提供用于制備本發(fā)明的鎵油墨的液體載體組分的步驟包括提供液體載體(如上文所述)，所述通過合并鎵組分、添加劑和液體載體形成的產(chǎn)物在此液體載體中能夠穩(wěn)定存在。更優(yōu)選的，在制備本發(fā)明的鎵油墨的方法中，所提供的液體載體選自1，3_ ニ氨基丙烷；1，2-ニ氨基丙烷；吡嗪；2-甲基吡嗪和它們的混合物。最優(yōu)選的，在制備本發(fā)明的鎵油墨的方法中，所提供的鎵以鎵丸料或者錠料的方式提供，所提供的液體載體選自1，3_ ニ氨基丙烷；1，2_ ニ氨基丙烷；吡嗪；2-甲基吡嗪和它們的混合物。任選地，所述制備本發(fā)明的鎵油墨的方法還包括提供助溶劑；將所述助溶劑與鎵組分、穩(wěn)定組分、添加劑和液體載體合并。合適的助溶劑可以與鎵油墨中包含的液體載體組分混溶，不會(huì)降低鎵油墨的穩(wěn)定性。優(yōu)選的助溶劑的沸點(diǎn)與鎵油墨中包含的液體載體組分的沸點(diǎn)相差在30°C以內(nèi)。任選的，所述制備本發(fā)明的鎵油墨的方法還包括提供任選的改性劑；將所述任選的改性劑與所述液體載體組分合井；所述任選的改性劑選自分散剤、濕潤(rùn)劑、聚合物、粘結(jié)劑、消泡劑、乳化劑、干燥劑、填料、增量劑、膜調(diào)節(jié)劑(film conditioning agent),抗氧化劑、增塑劑、防腐剤、增稠劑、流動(dòng)控制劑、流平劑、抗腐蝕劑和摻雜劑。本發(fā)明的鎵油墨可以用來制備很多種含鎵的半導(dǎo)體材料(例如薄層太陽(yáng)能電池)。較佳的是，所述在基材上施涂鎵油墨的方法包括提供基材；提供本發(fā)明的鎵油墨；將所述嫁油墨施涂在所述基材上；對(duì)所述施涂的嫁油墨進(jìn)行加熱，以除去添加劑和液體載體，將鎵沉積在基材上；以及任選地對(duì)沉積的鎵進(jìn)行退火。可以使用常規(guī)的エ藝技術(shù)將本發(fā)明的鎵油墨施涂在基材上，這些技術(shù)是例如濕法涂覆、噴涂、旋涂、刮墨刀涂覆、接觸印刷、頂部進(jìn)料反向印刷，底部進(jìn)料反向印刷，噴嘴進(jìn)料反向印刷，照相凹版印刷，微型照相凹版印刷，反向微型照相凹版印刷，缺角輪直接印刷(comma direct printing),棍涂,狹縫模頭棍涂,邁耶棒涂覆,唇形件直接涂覆,雙唇形件 直接涂覆，毛細(xì)涂覆，噴墨印刷，噴射沉積，噴霧熱解和噴霧沉積。較佳的是，使用常規(guī)的噴霧沉積技術(shù)將本發(fā)明的鎵油墨施涂在基材上。較佳的是，本發(fā)明的鎵油墨是在惰性氣氛下(例如在氮?dú)鈿夥障?施涂在基材上的。較佳的是，當(dāng)對(duì)施涂的鎵油墨進(jìn)行處理，以除去穩(wěn)定組分、添加劑和液體載體的時(shí)候，將所述施涂的鎵油墨加熱至高于添加劑和液體載體的沸點(diǎn)溫度的溫度。任選地，將施涂的鎵油墨加熱至5-600°C的溫度。任選地，在真空條件下將施涂的鎵油墨加熱至5-600°C的溫度。較佳的，可以對(duì)沉積的鎵材料進(jìn)行處理，以促進(jìn)碳的除去。任選地，在80-600°C的溫度、惰性氣氛的條件下對(duì)沉積的鎵加熱30秒至I小時(shí)。所用的基材可以選自制造包含硒的半導(dǎo)體所用的常規(guī)材料，或者含硫?qū)倩锵嘧儍?chǔ)存器件所用的常規(guī)材料。對(duì)于在ー些用途中的應(yīng)用，所述基材可以優(yōu)選地包含選自鑰、鋁和銅的材料層。對(duì)于制備用于光伏器件的CIGS材料的應(yīng)用,所述基材優(yōu)選包含鑰層。在一些應(yīng)用中，可以將所述鑰、鋁或銅基材層涂覆在載體物質(zhì)上，所述載體物質(zhì)是例如玻璃、箔片和塑料(例如聚對(duì)苯ニ甲酸こニ醇酯和聚酰亞胺)。任選地，所述基材具有足夠的撓性，能夠促進(jìn)以卷到卷的形式制造用于光伏器件的CIGS材料。任選地，用來在基材上沉積鎵的方法還包括對(duì)沉積的鎵進(jìn)行退火。沉積的鎵的退火溫度可以為200-650°C，退火時(shí)間為30秒至5小吋。任選的，所述退火過程是兩步退火。在第一退火步驟中，將沉積的鎵加熱至200-600°C，第一階段退火時(shí)間為30秒至I小吋。在第二退火步驟中，將沉積的鎵加熱至200-650°C，第二階段退火時(shí)間為30秒至I小吋。通過采用本發(fā)明的沉積鎵的方法，可以提供均勻的或者分級(jí)的半導(dǎo)體膜。例如，可以制備分級(jí)的CIGS材料。在制備CIGS材料的時(shí)候，有時(shí)候需要提供分級(jí)的膜(例如相對(duì)于Ga濃度)。通常在用于光伏器件的CIGS材料中提供隨著深度變化的分級(jí)的Ga/ (Ga+In)比，以促進(jìn)光生載荷子的分離以及促進(jìn)減少在背面接觸件處的復(fù)合。因此，認(rèn)為需要調(diào)節(jié)CIGS材料的組成，以完成所需的顆粒結(jié)構(gòu)，獲得最高效率的光伏器件特性。 現(xiàn)在將在以下實(shí)施例中詳細(xì)描述本發(fā)明的一些實(shí)施方式。實(shí)施例1-21 :鎵油墨的制備根據(jù)表I所示的材料和用量制備鎵油墨。具體來說，對(duì)于表I所示的各個(gè)實(shí)施例，稱取鎵金屬加入反應(yīng)器，配備攪拌子。然后將液體載體加入反應(yīng)器，然后加入表I所列的任何其它的固體材料(即吡嗪)。然后將反應(yīng)器在手套箱內(nèi)組裝，在氮?dú)鈼l件下密封反應(yīng)器。然后將反應(yīng)器轉(zhuǎn)移到通風(fēng)櫥中，用氮?dú)饪偣軐⒎磻?yīng)器中保持正的氮?dú)鈮毫ΑＨ缓笫褂枚栊宰⑸淦鳎ㄟ^反應(yīng)器上的隔片加入剰余的液體材料。然后在表I所示的反應(yīng)條件下，對(duì)反應(yīng)容器中的物料進(jìn)行處理。在冷卻條件下，將反應(yīng)器轉(zhuǎn)移到手套箱中，用來卸載物料。然后將產(chǎn)物油墨從反應(yīng)器中傾潷出來，用來除去任何殘余的固體。觀察傾潷的產(chǎn)物油墨，其在室溫、氮?dú)鈿夥障卤３殖吻濉⒎€(wěn)定儲(chǔ)存一周(即沒有觀察到懸浮的固體)。表I
權(quán)利要求
1.一種鎵油墨，其包含以下物質(zhì)作為初始組分 鎵組分，其包含鎵； 穩(wěn)定組分，所述穩(wěn)定組分選自1，3-丙烷ニ硫醇，β-巰基こ醇，它們的類似物和它們的混合物； 添加剤，所述添加劑選自吡嗪；2_甲基吡嗪；3_甲基吡唑；2_吡嗪甲羧酸甲酯；吡唑；吡唑脒；吡嗪羧酰胺；卩比嗪腈；2，5-ニ甲基吡嗪；2，3，5，6-四甲基吡嗪；2_氨基吡嗪；2_乙基吡嗪；喹喔啉；被CV5烷基取代的喹喔啉；2_吡嗪羧酸；2-甲基喹喔啉；2，3_吡嗪ニ羧酰胺；2，3-卩比嗪ニ腈；卩比咯燒_ト環(huán)己烯；卩比咯燒_ト環(huán)戍烯；吩嗪；用C1^燒基取代的吩嗪；異喹啉；用Cu烷基取代的異喹啉；Π引哚；用CV5烷基取代的吲哚；咪唑；用Ci_5烷基取代的咪唑；四唑；用Cl_5烷基取代的四唑；I，5- ニ氮雜ニ環(huán)[4. 3. O]壬-5-烯；以及I，8- ニ氮雜ニ環(huán)[5. 4. O] -| 碳-7-烯； 液體載體； 所述鎵油墨是穩(wěn)定的分散體。
2.如權(quán)利要求I所述的鎵油墨，其特征在于，所述液體載體選自含氮溶劑以及含氮溶劑的混溶性混合物。
3.如權(quán)利要求I所述的鎵油墨，其特征在于，所述液體載體選自化學(xué)式為NR3的液態(tài)胺，其中各個(gè)R獨(dú)立地選自H，C1,烷基，C6,芳基和C1^氨基烷基。
4.如權(quán)利要求I所述的鎵油墨，其特征在于，所述液體載體選自こニ胺、ニ亞こ基三胺、ニ(2_氨基こ基)胺、ニ亞こ基四胺、正丁胺、正己胺、辛基胺、2-こ基-1-己基胺、3-氨基-1-丙醇、I-氨基-2-丙醇、1，3- ニ氨基丙燒、1，2- ニ氨基丙燒、1，2- ニ氨基環(huán)己燒、批啶、吡咯烷、I-甲基咪唑、四甲基胍、2-甲基吡嗪、以及它們的混合物。
5.如權(quán)利要求I所述的鎵油墨，其特征在于，所述液體載體選自1，3_ニ氨基丙烷；1，2- ニ氨基丙烷；2-甲基吡嗪和它們的混合物。
6.ー種制備權(quán)利要求I所述的鎵油墨的方法，該方法包括 提供鎵組分，其包含鎵； 提供穩(wěn)定組分，所述穩(wěn)定組分選自1，3-丙烷ニ硫醇，β-巰基こ醇，它們的類似物和它們的混合物； 提供添加剤，所述添加劑選自吡嗪；2_甲基吡嗪；3_甲基吡唑；2_吡嗪甲羧酸甲酯；吡唑；卩比唑脒；吡嗪羧酰胺；卩比嗪腈；2，5-ニ甲基吡嗪；2，3，5，6-四甲基吡嗪；2_氨基吡嗪；2-こ基吡嗪；喹喔啉；被(^5烷基取代的喹喔啉；2_吡嗪羧酸；2-甲基喹喔啉；2，3_吡嗪ニ羧酰胺；2, 3-卩比嗪ニ腈；卩比咯燒-I-環(huán)己烯；卩比咯燒-I-環(huán)戍烯；吩嗪；用CV5燒基取代的吩嗪；異喹啉；用CV5烷基取代的異喹啉；Π引哚；用Ci_5烷基取代的吲哚；咪唑；用Ci_5烷基取代的咪唑；四唑；用CV5烷基取代的四唑；1，5-ニ氮雜ニ環(huán)[4. 3. O]壬-5-烯；以及1，8-ニ氮雜ニ環(huán)[5. 4. O] -|碳-7-烯； 提供液體載體； 將所述鎵組分、穩(wěn)定組分、添加劑和液體載體合并；以及， 在惰性氣氛中、在攪拌條件下加熱所述合并物，從而制得鎵油墨。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述液體載體選自1，3_ニ氨基丙烷；1，2- ニ氨基丙烷；吡嗪；2-甲基吡嗪和它們的混合物。
8.—種在基材上沉積鎵的方法，該方法包括 提供基材； 提供權(quán)利要求I所述的鎵油墨； 將所述鎵油墨施涂在所述基材上； 對(duì)所述施涂的鎵油墨進(jìn)行加熱，以除去所述添加劑和液體載體，將鎵沉積在所述基材上；以及， 任選地對(duì)沉積的鎵進(jìn)行退火。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述基材包括鑰層。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種鎵油墨，該油墨包含以下物質(zhì)作為起始組分鎵組分，其包含鎵；穩(wěn)定組分，所述穩(wěn)定組分選自1，3-丙烷二硫醇，β-巰基乙醇、它們的類似物和它們的混合物；添加劑，所述添加劑選自吡嗪；2-甲基吡嗪；3-甲基吡唑；2-吡嗪甲羧酸甲酯；吡唑；吡唑脒(praxadine)；吡嗪羧酰胺；吡嗪腈；2，5-二甲基吡嗪；2，3，5，6-四甲基吡嗪；2-氨基吡嗪；2-乙基吡嗪；喹喔啉；被C1-5烷基取代的喹喔啉；2-吡嗪羧酸；2-甲基喹喔啉；2，3-吡嗪二羧酰胺；2，3-吡嗪二腈；吡咯烷-1-環(huán)己烯；吡咯烷-1-環(huán)戊烯；吩嗪；用C1-5烷基取代的吩嗪；異喹啉；用C1-5烷基取代的異喹啉；吲哚；用C1-5烷基取代的吲哚；咪唑；用C1-5烷基取代的咪唑；四唑；用C1-5烷基取代的四唑；1，5-二氮雜二環(huán)[4.3.0]壬-5-烯；以及1，8-二氮雜二環(huán)[5.4.0]十一碳-7-烯；以及液體載體；所述鎵油墨是穩(wěn)定的分散體。本發(fā)明還提供了用來制備所述鎵油墨的方法，以及所述鎵油墨用于制備半導(dǎo)體膜的方法，例如沉積用于光生伏打裝置的CIGS層。
文檔編號(hào)C09D11/02GK102643570SQ20121004690
公開日2012年8月22日 申請(qǐng)日期2012年2月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月18日
發(fā)明者D·索爾森, D·莫斯利 申請(qǐng)人:羅門哈斯電子材料有限公司