[發明專利]一種CuInS2超薄膜的制備方法及制備的CuInS2超薄膜

無效

• 申請號: 200910050267.0
• 申請日: 2009-04-29
• 公開（公告）號: CN101546791A
• 公開（公告）日: 2009-09-30
• 發明（設計）人: 穆帥;康詩釗
• 申請（專利權）人: 華東理工大學
• 主分類號: H01L31/18
• 分類號: H01L31/18;C03C17/22;C30B33/00;H01L31/0264
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司
• 代理人: 繆利明

技術領域

本發明屬于太陽能吸光材料領域，具體地說，涉及一種CuInS₂超薄膜的制備方法及制備的CuInS₂超薄膜。

背景技術

目前太陽能利用技術中應用最普遍的是直接將太陽能轉化為電能加以利用，因此需要制造太陽能-電能轉換設備。制造太陽能-電能轉換設備的主要原材料是單晶硅和真空條件下制備的薄膜材料，但上述材料價格昂貴，限制了太陽能的大規模應用。因此開發一種價格低廉的光電轉換材料是大規模利用太陽能的關鍵。

而半導體材料CuInS₂，具有禁帶寬度與太陽光譜相匹配，光學吸收系數高，同時還具有很高的理論光電轉換效率，因此，CuInS₂在光電轉換方面具有重要的應用價值，是一種很有潛力的薄膜太陽能電池的吸光材料。

通過對CuInS₂薄膜的研究發現，CuInS₂薄膜的制備技術對薄膜的組成、結構及光電性能等影響很大，進而影響薄膜太陽能電池的性能。

為獲得適于使用的CuInS₂薄膜，人們進行了大量的研究，并已建立了許多CuInS₂薄膜的制備方法，例如化學氣相沉積法(CVD)、離子層氣相反應法、電沉積法、噴霧熱解法、金屬有機化合物氣相沉積法(MOCVD)、化學浴沉積(CBD)等，但是上述方法一般都需要苛刻的制備條件，如高真空和/或昂貴的儀器設備，從而嚴重地影響了CuInS₂薄膜的工業化應用。

為了克服上述缺陷，研究出了在溫和條件下制備的薄膜的方法，如連續離子層吸附與反應(SILAR)。但是，采用SILAR法制備CuInS₂薄膜時，其主要步驟是將基片在含有銅離子和In³⁺混合溶液與含有硫離子的溶液中交替浸泡，然后利用在基片表面上的離子層吸附與反應得到CuInS₂薄膜。該方法制備條件溫和、所需設備簡單，但是所得到的薄膜結晶性較差，依然不能滿足工業應用的要求。

因此，建立一個在溫和條件下制備高質量的CuInS₂薄膜的方法對于CuInS₂在太陽能電池制造領域中的應用具有十分重要的意義。

發明內容

本發明的目的在于，提供一種CuInS₂超薄膜的制備方法，以在溫和條件下制備高質量的CuInS₂超薄膜。

本發明還有一個目的在于，提供一種CuInS₂超薄膜。

本發明提供的制備方法，包括以下步驟：

A)基片表面的3-巰基丙基三甲氧基硅烷修飾；

B)將步驟A)中獲得的修飾后的基片依次浸入到含Cu²⁺、雙硫醇、In³⁺和雙硫醇的乙醇溶液中浸泡；

C)重復步驟B)多次，以制備(-Cu²⁺-雙硫醇-In³⁺-雙硫醇-)_n多層膜；

D)將步驟C)中制備獲得的(-Cu²⁺-雙硫醇-In³⁺-雙硫醇-)_n多層膜焙燒并自然冷卻至室溫，獲得CuInS₂超薄膜。

本發明提供的CuInS₂超薄膜，為采用上述方法制備的CuInS₂超薄膜。

使用本發明提供的方法制備CuInS₂超薄膜，不僅反應條件溫和，設備簡單，而且獲得的CuInS₂納米超薄膜結晶度高、均勻致密；此外，本發明的方法可以通過控制交替浸泡的次數來控制膜的層數，從而根據需要控制膜的厚度。

附圖說明

圖1是制備CuInS₂超薄膜的浸泡過程示意圖。

圖2是實施例1～5制備獲得的CuInS₂超薄膜的X-射線衍射圖。

圖3是本發明的方法獲得的CuInS₂超薄膜的掃描電鏡圖，其中，圖3a為CuInS₂超薄膜的表面的電鏡掃描圖，圖3b為CuInS₂超薄膜的截面的電鏡掃描圖。

具體實施方式

以下結合具體實施例，對本發明作進一步說明。應理解，以下實施例僅用于說明本發明而非用于限定本發明的范圍。