[發明專利]CuInSe2納米材料及其制備方法與應用有效
| 申請號： | 201010238826.3 | 申請日： | 2010-07-26 |
| 公開（公告）號： | CN101927983A | 公開（公告）日： | 2010-12-29 |
| 發明（設計）人： | 萬立駿;王建軍;郭玉國 | 申請（專利權）人： | 中國科學院化學研究所 |
| 主分類號： | C01B19/00 | 分類號： | C01B19/00 |
| 代理公司： | 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245 | 代理人： | 關暢 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | cuinse sub 納米 材料 及其 制備 方法 應用 | ||
技術領域
本發明涉及CuInSe2納米材料及其制備方法與應用。?
背景技術
人口激增、環境污染、能源短缺是現代世界的三大社會問題，人口的增加導致對能源更大的需求，對能源的開發利用過程中難免產生環境污染等社會問題，所以要根本解決現代世界的三大社會問題，首先要解決的是能源問題。煤、石油、天然氣是當今世界上最重要的化石燃料，但是這些燃料不僅來源有限而且在開發和利用的過程不可避免的會帶來一些環境問題，所以開發新型可再生能源成為解決能源問題的必由之路。太陽能是一種取之不盡，用之不竭，無污染的可再生能源，如何利用太陽能成為了當今一大研究課題。在太陽能的有效利用中，光伏發電是近些年來發展最快、最具活力的研究領域。高的光電轉換效率和低的生產成本是太陽能光電工業和研究界始終追求的目標，為了達到這個目標，利用高效率低成本的光電轉換材料是非常重要的。?
多晶半導體的研究是為了研制一種高效率、穩定性好、低成本的新材料，作為太陽電池半導體材料必須具有合適的禁帶寬度，能有效地吸收太陽光，并可以形成在太陽能轉換中控制光電子形成的異質結。CulnSe2是一種最具發展前景的太陽能電池光吸收材料，CulnSe2是直接帶隙半導體材料，帶隙為1.04eV，而且可以通過摻雜Ga形成Cu(In，Ga)Se2(CIGS)連續調整其帶隙寬度(1.04-1.67eV)，適合于太陽光的光電轉換要求；它具有非常高的光吸收系數(達105cm-1)，且性能穩定，不存在光致衰退效應，因此受到光伏界廣泛關注。?
由于銅源和銦源的反應活性有較大差異，并且常作為硒源的單質硒在一般溶解中的溶解性極差，所以制備高質量的納米CuInSe2材料具有極大的難度。因此，目前研究的焦點大都集中制備高結晶度，單分散的納米CuInSe2材料。納米CuInSe2材料的制備方法主要是溶液法，使用的銅源主要是氯化亞銅、氯化銅，銦源主要是氯化銦，硒源主要是單質硒。目前的制備方法要么使用昂貴的儀器，要么利用難于制備的前驅物，再或者制備的CuInSe2材料具有較大的粒徑分布，因此在實際應用中受到極大的限制。?
發明內容
本發明的目的是提供一種CuInSe2納米材料及其制備方法與應用。
本發明提供的制備CuInSe2納米材料的方法，包括下述步驟：?
1)將含銅化合物、含硒化合物及油胺于反應裝置a中混勻，將含銦化合物及油胺于反應裝置b中混勻，將所述反應裝置a和反應裝置b分兩步加熱升溫，在所述加熱升溫步驟的同時，用惰性氣體排除所述反應裝置a和反應裝置b中的氧氣和水；?
2)將所述反應裝置b冷卻至60-160℃，將所述反應裝置a繼續升溫至130-280℃后，將所述反應裝置b中的含銦化合物及油胺加入到所述反應裝置a中進行反應，反應完畢用有機溶劑洗滌，得到所述CuInSe2納米材料。?
上述方法的步驟1)中，所述含銅化合物選自油酸銅、氯化銅、氯化亞銅和醋酸銅中的至少一種，優選油酸銅，所述含硒化合物選自二苯基二硒醚、硒脲和單質硒中的至少一種，優選二苯基二硒醚，所述含銦化合物選自氯化銦、油酸銦和醋酸銦中的至少一種，優選氯化銦；所述惰性氣體選自氮氣、氬氣、氦氣和二氧化碳中的至少一種；油胺為反應溶劑，其用量以完全溶解反應物即可。所述含銅化合物中的銅元素、所述含銦化合物中的銦元素與所述含硒化合物中的硒元素的摩爾比為1∶1∶2。所述分兩步加熱升溫步驟中，升溫速率為1-50℃/min，具體可為10-25℃/min、10-15℃/min或15-25℃/min，第一步加熱升溫步驟的終溫優選為60℃，第二步加熱升溫的終溫為60-160℃，具體可為130-140℃、130-150℃或140-150℃，每一步的保溫時間均為0.5-3小時，具體可為0.5-1小時、0.5-2小時或1-2小時；所述用惰性氣體排除步驟中，時間為1-6小時，具體為1-2小時、1-4小時或2-4小時。?
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