[發明專利]銅鋅錫硫硒納米粒子的制備方法

無效

• 申請號: 201010186107.1
• 申請日: 2010-05-28
• 公開（公告）號: CN101830444A
• 公開（公告）日: 2010-09-15
• 發明（設計）人: 魏浩;張亞非;蘇言杰;陶燾
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: C01B19/00
• 分類號: C01B19/00
• 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光電材料技術領域的制備方法，具體是一種銅鋅錫硫硒納米粒子的制備方法。

背景技術

銅鋅錫硫硒(Cu₂ZnSnS_xSe_4-x，0＜x＜4，英文縮寫為CZTSSe)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，并具有較大的吸收系數(可達10⁴cm^-1)。同時，CZTSSe也具有禁帶寬度可調的性質，理論計算表明硫硒比例變化可導致其禁帶寬度發生規律性變化。另外，該系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硫硒(Cu₂InGaS_xSe_4-x，英文縮寫為CIGSSe)中的In元素，無毒，對環境友好，已成為太陽電池吸收層的最佳候選材料，被國際上稱為下一代最有前途的廉價太陽電池之一，有可能成為未來光伏電池的主流產品。

經對現有技術的文獻檢索發現，R.Nitsche等在《Journal?of?Crystal?Growth》(晶體生長)1967年第1卷第1期第52～53頁發表“Crystal?growth?of?quaternary?Cu₂ZnSnS₄chalcogenides?by?iodine?vapor?transport”(碘氣相運輸法制備單晶體Cu₂ZnSnS₄)以來，專業人員已經開發出濺射、熱蒸鍍等CZTSSe制備方法，但這些方法需要真空環境，反應條件嚴苛，難以低溫、低成本大面積生產。因此，提出一種可大量制備，成本低廉，環境友好的CZTSSe納米粒子制備方法，對于本領域具有重要意義。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術的不足，提供一種銅鋅錫硫硒納米粒子的制備方法。本發明的方法無污染，反應條件溫和簡單、成本低廉，適于大規模生產，其禁帶寬度可隨硫硒比例變化而變化。

本發明是通過以下技術方案實現的，包括以下步驟：

步驟一，取二價鋅鹽，二價錫鹽，一價或二價銅鹽，混合，加入表面活性劑并加熱。

步驟二，取硫粉、硒粉，混合，加入表面活性劑并加熱。

步驟三，將步驟二中的溶液注入步驟一的溶液中，升溫，純化產物，得銅鋅錫硫硒納米粒子。

步驟一中，所述二價鋅鹽為乙酰丙酮鋅、氯化鋅、硫酸鋅或醋酸鋅。

步驟一中，所述錫鹽為二氯化錫、醋酸錫、辛酸錫、乙酰丙酮溴化錫或乙酰丙酮氯化錫。

步驟一中，所述銅鹽為乙酰丙酮銅、氯化亞銅、氰化亞銅、氯化銅或醋酸銅。

步驟一中，所述表面活性劑為油胺、十八烯。

步驟一中，二價鋅鹽∶二價錫鹽∶一價或二價銅鹽＝(1～1.2)∶(1～1.2)∶(2～2.2)。該比例為摩爾比。

步驟二中，硫粉∶硒粉＝0.01～100；硫粉+硒粉∶金屬＝0.8～3。該比例為摩爾比。

步驟三中，所述純化具體為：將產物溶于有機溶劑A中，離心，取下層沉淀，再向沉淀中加入有機溶劑B，離心，取上清液，向上清中加入油胺和有機溶劑A，離心后取下層沉淀，烘干，得到銅鋅錫硫硒納米粒子。

步驟三中，所述有機溶劑A和有機溶劑B各自獨立地選自以下物質中的一種：甲醇、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、氯仿和二氯甲烷；且有機溶劑A與有機溶劑B不為同一種物質。

步驟一、二中，所述表面活性劑的加入量為硫粉、硒粉總量摩爾數的5～50倍。

步驟一、二中，所述加熱具體為：100～300℃加熱。

步驟三中，所述升溫溫度具體為：300～500℃加熱1～24小時。

步驟三中，所述銅鋅錫硫硒納米粒子的直徑為5～50nm。

與現有技術相比，本發明具有如下的有益效果：本發明首次合成禁帶寬度可調的銅鋅錫硫硒納米粒子，制備方法采用非真空化學合成方法，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制備的銅鋅錫硫硒納米粒子的X射線衍射圖譜；

圖2為實施例2制備的銅鋅錫硫硒納米粒子的X射線衍射圖譜；

圖3為實施例3制備的銅鋅錫硫硒納米粒子的X射線衍射圖譜；

圖4為實施例4制備的銅鋅錫硫硒納米粒子的X射線衍射圖譜；

圖5為實施例5制備的銅鋅錫硫硒納米粒子的X射線衍射圖譜。

具體實施方式