[發明專利]銅鋅錫硒太陽電池吸收層薄膜的制備方法

有效

• 申請號: 200910311903.0
• 申請日: 2009-12-21
• 公開（公告）號: CN101740667A
• 公開（公告）日: 2010-06-16
• 發明（設計）人: 魏浩;蘇言杰;郭煒;張亞非;王艷艷
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: H01L31/18
• 分類號: H01L31/18
• 代理公司: 上海交達專利事務所 31201
• 代理人: 王錫麟;王桂忠

技術領域

本發明涉及的是一種太陽電池技術領域的制備方法，具體是一種銅鋅錫硒太陽電池吸收層薄膜的制備方法。

背景技術

銅鋅錫硒(Cu₂ZnSnSe₄，英文縮寫為CZTSe)禁帶寬度與半導體太陽電池所要求的最佳禁帶寬度(1.5eV)十分接近。且該材料是利用在地殼上蘊含量較高的鋅和錫元素代替了銅銦鎵硒(Cu₂InGaSe₂，英文縮寫為CIGS)中的銦、鎵元素，對環境友好，是替代銅銦鎵硒太陽電池吸收層的候選材料之一。

經對現有技術的文獻檢索發現，Kim等在《Physica?Status?Solidi(A)Applicationsand?Materials》2007年第204卷第10期第3373～3379頁發表“Pulsed?laser?deposition?ofquaternary?Cu₂ZnSnSe₄?thin?films”(脈沖激光沉積制備Cu₂ZnSnSe₄薄膜)以來，專業人員已經開發出脈沖激光沉積、濺射、真空鍍膜等Cu₂ZnSnSe₄制備方法，但這些方法存在著設備昂貴、不易于大面積沉積等缺點。

發明內容

本發明針對現有技術存在的上述不足，提供一種銅鋅錫硒太陽電池吸收層薄膜的制備方法，無污染，反應條件溫和簡單、成本低廉。

本發明是通過以下技術方案實現的，本發明包括以下步驟：

步驟一、制備銅鋅錫硒納米粒子：取二價鋅鹽、二價或四價錫鹽、一價或二價銅鹽以及硒粉以(1～2.2)∶(1～1.2)∶(2～2.2)∶(4～8.8)的摩爾比并混合均勻，經加熱純化處理后得銅鋅錫硒納米粒子；

所述的二價鋅鹽為乙酰丙酮鋅、氯化鋅、硫酸鋅或醋酸鋅中的一種；

所述的二價或四價錫鹽為醋酸錫、辛酸錫、乙酰丙酮溴化錫或乙酰丙酮氯化錫中的一種；

所述的銅鹽為乙酰丙酮銅、氯化亞銅、氰化亞銅、氯化銅或醋酸銅中的一種。

所述的加熱純化處理是指：以100～500℃加熱1～24小時后將產物溶于有機溶劑A后經離心獲得下層沉淀，然后將下層沉淀溶于有機溶劑B并經二次離心獲得上清液，向上清液中加入油胺和有機溶劑A，再經三次離心后得到的沉淀即為銅鋅錫硒納米粒子。

所述的有機溶劑A和有機溶劑B是指：乙醇、乙二醇、正戊醇、正丁醇、叔丁醇、二甲苯、正己烷、三氯乙烯、四氯乙烯或氯仿中的任意兩種且互不相同。

所述的油胺的加入量為二價鋅鹽摩爾數的5～50倍。

步驟二、將銅鋅錫硒納米粒子溶于溶解劑中，經超聲分散處理得到銅鋅錫硒納米粒子漿液；

所述的溶解劑為乙二醇、二甲苯、四氯乙烯或三氯乙烯中的一種。

所述的銅鋅錫硒納米粒子漿液中銅鋅錫硒納米粒子的濃度為1mg/mL～100mg/mL。

步驟三、將銅鋅錫硒納米粒子漿液涂覆于基底上，對基底進行熱處理，制得銅鋅錫硒太陽電池吸收層薄膜。

所述的涂覆是指：采用浸涂、旋涂、噴墨打印或絲網印刷方式在基底上涂覆1～10次；

所述的熱處理是指：在氮氣、氦氣或氬氣氣氛下以常壓或1～10atm氣壓在100～700℃環境下加熱0.5～10小時。

與現有技術相比，本發明采用非真空化學方法，將銅鋅錫硒納米粒子溶于有機溶劑中得到納米漿液，直接涂覆于基底上，經過簡單熱處理即可得到太陽電池吸收層薄膜。本發明的方法避免了設備昂貴、不易于大面積沉積等缺點，具有綠色無污染，設備要求簡單，適合工業化大規模生產的優點。

附圖說明

圖1為實施例1制備的銅鋅錫硒太陽電池吸收層薄膜的X射線衍射圖譜。

圖2為實施例2制備的銅鋅錫硒太陽電池吸收層薄膜的X射線衍射圖譜。

圖3為實施例3制備的銅鋅錫硒太陽電池吸收層薄膜的X射線衍射圖譜。

圖4為實施例4制備的銅鋅錫硒太陽電池吸收層薄膜的X射線衍射圖譜。

圖5為實施例5制備的銅鋅錫硒太陽電池吸收層薄膜的X射線衍射圖譜。

具體實施方式

下面對本發明的實施例作詳細說明，本實施例在以本發明技術方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發明的保護范圍不限于下述的實施例。

第一部分：制備銅鋅錫硒納米粒子

例1