СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВЫСОКОЧИСТОГО ДИСЕЛЕНИДА МЕДИ И ИНДИЯ CuInSe Российский патент 2006 года по МПК C30B29/46 C01B19/00 

Описание патента на изобретение RU2288303C1

Изобретение относится к области препаративной химии и может быть использовано в электронной технике и при создании солнечных элементов для преобразования солнечной энергии.

Известен способ получения CuInSe2, заключающийся в выращивании кристаллов CuInSe2 путем селенизации сплава CuIn под контролем давления насыщенных паров селена от 5 до 25 Torr (Hiroaki Matsushita, Yukio Tojo, Takeo Takizawa. Schottky properties of CuInSe2 single crystals grown by the horizontal Bridgman method with controlling Se vapor pressure // Journal of Physics and Chemistry of Solids, том 64, 2003 г., с.1825-1829).

Этот способ получения CuInSe2 многоступенчатый, трудоемкий, дорогостоящий и малопроизводительный.

Наиболее близким по технической сущности является способ получения CuInSe2, включающий прямое сплавление высокоочищенных компонентов в кварцевых ампулах, вакуумированных до ˜10-3 Па при температуре 1380±10 К с последующим гомогенизационным отжигом при 920±10 К в течение 200 часов (E.I.Rogacheva, T.V.Tavrina. Nonstoichiometry of CuInSe2 and method of controlled atomic defects // Journal of Physics and Chemistry of Solids, том 64, 2003 г., с.1911-1915).

В этом способе используют дорогостоящие высокочистые химические реактивы, однако, способ не позволяет избавиться от примесей соединений водорода и кислорода, являющихся одним из основных источников примесной электропроводности и оптических потерь.

Задачей изобретения является получение высокочистого CuInSe2, обладающего низкими оптическими потерями и оптимальными электрическими свойствами.

Предложен способ получения высокочистого диселенида меди и индия CuInSe2, включающий загрузку шихты в реакционную камеру, вакуумирование, герметизацию и нагревание, в котором в качестве шихты используют CuInSex, где 4≤х≤8, ее нагрев ведут до Tmax=1000°С до полного разложения на кристаллический CuInSe2 и стеклообразный Se с последующим осаждением последнего в холодном конце камеры, температуру которого поддерживают при Тmin≤25°С.

Нагревание CuInSex, где 4≤х≤8, до 1000°С обеспечивает полное разложение CuInSex на кристаллический CuInSe2 и стеклообразный Se. Стеклообразующий селен поглощает все примеси. В стеклообразующем селене имеется достаточное число оборванных связей для насыщения химических связей примесей. Поэтому примесям, независимо от их химической природы, энергетически выгоднее находиться в стеклообразующем селене, чем в кристаллическом CuInSe2. В результате кристаллический CuInSe2 получается высокочистым. За счет удаления примесей полученное соединение обладает вышеуказанными свойствами.

Нагревание выше температуры 1000°С нецелесообразно, так как уже при этой температуре полностью протекает реакция разложения CuInSex, где 4≤х≤8, на кристаллический высокочистый CuInSe2 и стеклообразный селен с примесями. Нагревание ниже температуры 1000°С не обеспечивает полного разложения CuInSex на CuInSe2 и Se. Поддержание конца камеры при температуре Tmin≤25°С обеспечивает отделение легколетучих примесей вместе с селеном.

Примеры:

Для получения CuInSe2 в качестве шихты использовали 10 г CuInSe4, шихту нагревали до температуры Tmax=1005°С. Температуру конца камеры поддерживали Tmin=20°С. При этом получали CuInSe2 чистотой 99,986 мас.%. Выход CuInSe2 составил 95%.

Для получения CuInSe2 в качестве шихты использовали 10 г CuInSe6, шихту нагревали до температуры Tmax=1000°С. Температуру конца камеры поддерживали Tmin=15°С. При этом получали CuInSe2 чистотой 99,999 мас.%. Выход CuInSe2 составил 96%.

В приложении на чертеже (а), б) приведены рентгенограммы сплава CuInSe6 и соединения CuInSe2. Рентгенограммы снимали на дифрактометре ДРОН-2 с Cu - излучением. Рентгенограммы представляют зависимость распределения интенсивности рассеяния образцом излучения (дифракционные максимумы) от угла дифракции. По наличию дифракционных максимумов на определенных углах дифракции проводили идентификацию фазового состава. На чертеже а) представлена рентгенограмма для CuInSe6. В сплаве идентифицированы две фазы: Se и CuInSe2.

После нагрева шихты до 1000°С избыточный Se осаждается в холодном конце камеры, забирая в себя все примеси. Рентгенограмма полученного высокочистого кристаллического CuInSe2 представлена на чертеже 1б).

Для получения CuInSe2 в качестве шихты использовали 10 г CuInSe8, шихту нагревали до температуры Tmax=1010°С. Температуру конца камеры поддерживали Tmin=25°С. При этом получали CuInSe2 чистотой 99,999 мас.%. Выход CuInSe2 составил 92%.

Способ позволяет получить высокочистый CuInSe2 с содержанием примесей ≤1·10-4 мас.%.

Предложенный способ простой, дешевый и экологически чистый. CuInSe2 можно получить как в виде тонких пленок, так и порошкообразным и монолитным.

Тонкие пленки на базе CuInSe2 находят широкое применение для изготовления солнечных батарей, обладающих низкими оптическими потерями и высоким КПД.

Похожие патенты RU2288303C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СТЕКОЛ ASS(X=0,10-0,45), ASSE(X=0-0,60) 1999
  • Ананичев В.А.
  • Блинов Л.Н.
RU2152364C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОСОБО ЧИСТЫХ ХАЛЬКОГЕНИДНЫХ СТЕКОЛ СИСТЕМЫ ГЕРМАНИЙ-СЕЛЕН 2017
  • Вельмужов Александр Павлович
  • Суханов Максим Викторович
  • Чурбанов Михаил Федорович
RU2648389C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НИТРИДА УГЛЕРОДА 2005
  • Блинов Лев Николаевич
  • Мохаммад Ареф Хасан
  • Филиппов Сергей Николаевич
  • Лаппалайнен Рейо
RU2288170C2
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОСОБО ЧИСТЫХ ХАЛЬКОГЕНИДНЫХ СТЕКОЛ, СОДЕРЖАЩИХ ГАЛЛИЙ 2021
  • Суханов Максим Викторович
  • Вельмужов Александр Павлович
  • Тюрина Елизавета Александровна
  • Благин Роман Дмитриевич
RU2770494C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТОНКОЙ ПЛЕНКИ ДИСЕЛЕНИДА МЕДИ И ИНДИЯ CuInSe 2007
  • Билалов Билал Аругович
  • Гаджиев Тимур Мажлумович
  • Сафаралиев Гаджимет Керимович
RU2354006C1
ПЛАЗМОХИМИЧЕСКИЙ СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ХАЛЬКОГЕНИДНЫХ СТЕКОЛ СИСТЕМЫ As-S И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ 2015
  • Мочалов Леонид Александрович
  • Лобанов Алексей Сергеевич
  • Стриковский Аскольд Витальевич
  • Костров Александр Владимирович
  • Степанов Андрей Николаевич
  • Воротынцев Владимир Михайлович
  • Нежданов Алексей Владимирович
  • Машин Александр Иванович
RU2585479C1
Способ получения особо чистых халькогенидных стекол 2018
  • Суханов Максим Викторович
  • Вельмужов Александр Павлович
  • Ширяев Владимир Семенович
  • Караксина Элла Владимировна
  • Чурбанов Михаил Федорович
RU2698340C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОСОБО ЧИСТЫХ ТУГОПЛАВКИХ ХАЛЬКОЙОДИДНЫХ СТЕКОЛ 2011
  • Чурбанов Михаил Федорович
  • Сибиркин Алексей Алексеевич
  • Вельмужов Александр Павлович
  • Ширяев Владимир Семенович
  • Дианов Евгений Михайлович
  • Плотниченко Виктор Геннадьевич
RU2467962C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ХАЛЬКОПИРИТНЫХ CuInSe, Cu (In, Ga)Se, CuGaSe ТОНКИХ ПЛЕНОК 2001
  • Курдесов Федор Васильевич
  • Залесский Валерий Борисович
  • Ковалевский Вячеслав Иосифович
  • Гременок Валерий Феликсович
RU2212080C2
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВОЛОКОННО-ТЕКСТУРИРОВАННОЙ СТЕКЛОКЕРАМИКИ 2009
  • Стефанович Сергей Юрьевич
  • Сигаев Владимир Николаевич
  • Окада Акира
RU2422390C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 288 303 C1

Реферат патента 2006 года СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВЫСОКОЧИСТОГО ДИСЕЛЕНИДА МЕДИ И ИНДИЯ CuInSe

Изобретение относится к способам синтеза диселенида меди и индия CuInSe2 и может быть использовано в электронной технике и создании солнечных элементов для преобразования солнечной энергии, обладающих низкими оптическими потерями и высоким КПД. Сущность изобретения: способ получения CuInSe2 включает загрузку шихты в реакционную камеру, вакуумирование, герметизацию и нагревание. В качестве шихты используют CuInSeх, где 4≤х≤8, ее нагрев ведут до Тmax=1000°С до полного разложения на кристаллический CuInSe2 и стеклообразный Se с последующим осаждением последнего в холодном конце камеры, температуру которого поддерживают при Tmin<25°C. Предложенный способ простой, дешевый и экологически чистый. Способ позволяет получить высокочистый CuInSe2 с содержанием примесей ≤1·10-4 мас.%. CuInSe2 можно получить как в виде тонких пленок, так и порошкообразным и монолитным. 1 ил.

Формула изобретения RU 2 288 303 C1

Способ получения диселенида меди и индия CuInSe2, включающий загрузку шихты в реакционную камеру, вакуумирование, герметизацию и нагревание, отличающийся тем, что в качестве шихты используют CuInSex, где 4≤х≤8, ее нагрев ведут до Тmax=1000°C до полного разложения на кристаллический CuInSe2 и стеклообразный Se с последующим осаждением последнего в холодном конце камеры, температуру которого поддерживают при Tmin=≤25°C.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2006 года RU2288303C1

ROGACHEVA E.I
et al
Nonstoichiometry of CuInSe and method of controlled atomic defects
"Journal of Physics and Chemistry of Solids", 2003, №64, p.p.1911-1915
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ХАЛЬКОПИРИТНЫХ CuInSe, Cu (In, Ga)Se, CuGaSe ТОНКИХ ПЛЕНОК 2001
  • Курдесов Федор Васильевич
  • Залесский Валерий Борисович
  • Ковалевский Вячеслав Иосифович
  • Гременок Валерий Феликсович
RU2212080C2
Транспортно-накопительная система 1983
  • Лищинский Леонид Юльевич
SU1152766A1
NEUMENN H
et al
Electrical properties of CuInSe single crystals grown by the vertical Bridgmen technique
"Phys.

RU 2 288 303 C1

Авторы

Блинов Лев Николаевич

Климова Анна Михайловна

Толочко Олег Викторович

Мохаммад Ареф Хасан

Даты

2006-11-27Публикация

2005-06-14Подача