[發明專利]一種銅銦硒納米粉體的制備方法

無效

• 申請號: 201010558963.5
• 申請日: 2010-11-25
• 公開（公告）號: CN102476791A
• 公開（公告）日: 2012-05-30
• 發明（設計）人: 馬瑞新
• 申請（專利權）人: 馬瑞新
• 主分類號: C01B19/00
• 分類號: C01B19/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域：本發明涉及冶金、化工、材料領域，尤其是太陽能電池材料用銅銦硒粉體的生產方法。?

背景技術：太陽能由于清潔無污染，取之不盡，用之不竭，因此開發利用太陽能成為世界各國可持續發展能源的戰略決策，光伏發電成為人類未來能源的希望。第一年光伏技術是近些年來發展最快，最具活力的研究，人們研制和開發了不同類型的太陽能電池。制造太陽能電池材料的禁帶寬度E_g應在1.1eV-1.7eV之間，以1.5eV左右為佳，最好采用直接遷移型半導體，同時要求該材料具有較高的光電轉換效率、材料性能穩定、對環境不產生污染、易大面積制造和工業化生產。?

銅銦硒(CIS)是一種直接帶隙材料，其光吸收系數高達10⁵數量級，是目前已知光吸收性最好的半導體薄膜材料之一。CIS薄膜太陽能電池由于轉換效率高、制作成本低、沒有性能衰減等優良特性成為最有發展前景的薄膜太陽能電池之一。在2007年，美國可再生能源實驗室，用三步共蒸發法制備的銅銦鎵硒薄膜太陽能電池，轉化效率達到了19.90％。在銅銦硒薄膜制備快速發展的同時，銅銦硒粉體的制備也就越發引人關注。采用精確化學計量配比的銅銦硒粉體作為非真空低成本工藝吸收層的前驅體或者制備磁控濺射靶材的原料，是獲得精確化學計量配比的單相銅銦硒薄膜的基礎。?

專利200910112760.0提供了一種制備CIS粉體的方法。工藝步驟為：將十二碳硫醇與油胺混合，得混合溶劑，在混合溶劑中加入單質硒，分散，得分散均勻的硒溶液；將氯化亞銅和氯化銦加入到油酸十八烯混合溶劑中，加熱攪拌，抽真空，使體系的真空度小于-0.1MPa，通入氮氣，在氮氣氛圍下得銅鹽和銦鹽的油酸十八烯配合物，銅鹽和銦鹽的油酸十八烯配合物呈淺咖啡色的透明溶液；將制得的硒溶液注入到銅鹽和銦鹽的油酸十八烯配合物中，升溫加熱反應，離心，所得沉淀分別用三氯甲烷和乙醇清洗至少1次，即得銅CIS米晶。?

專利201010150023.2采用溶劑熱法在高溫下反應，制備具有形狀規則、大小均勻、顆粒尺寸在20納米左右且結晶性能好的CIS納米顆粒。具有可重復性好、方法相對簡單、對環境的污染小及容易控制各原子的化學計量比等優點。但是溶劑熱合成工藝涉及的反應溫度偏高、使用有機溶劑作為反應介質、成本偏高。?

專利200610082131.4提供了一種表面活性劑輔助的高能機械球磨法制備CIS粉體。采用將銅、銦和硒三種單質為原料，采用高能球磨法制備，包括微米級CIS純相的制備和納米級CIS材料的制備兩個過程，在納米級CIS材料的制備過程中加入吡啶類表面活性劑。得到結構穩定，組份單一，顆粒均勻的納米CIS太陽能電池材料。?

專利200810116717.7通過制備或市場購買Cu2Se粉末和In2Se3粉末，混合后在行星式球磨機中球磨，而后冷壓成型，制得Cu2Se和In2Se3混合材料素坯，將此素坯置于密閉的真空燒結爐中，在H2保護氣氛中，燒結，冷卻后脫模，即得到CIS靶材。所制得的靶材具有均一的銅銦硒相，相對密度達到95％以上。?

專利200910152060.4提出一種制備銅銦硒CIS薄膜的非真空液相化學法合成方法，包括以下步驟：制備前驅體料漿；利用所述前驅體料漿制備預制膜；硒化所述預制膜，得到黃銅礦結構的CIS薄膜。?

專利KR20080054805(A)提供了一種溶劑熱合成法制備CIS粉體。過程為：將1∶1的甲苯和乙二胺做為有機溶劑與氯化亞銅、氯化銦和硒粉(化學計量比為1∶1∶2)成分混合通過加熱來制備CIS粉末。?

專利CN101525126(A)提供了一種自蔓延反應法制備CIS粉末的方法。將一定計量比的銅粉、銦粉和硒粉成分混合，預壓制后點火進行自蔓延反應，得到CIS粉體。?

本發明提供一種全液相一步法室溫合成CIS及其摻雜納米粉體的方法。所提供的方法工藝簡單、成本低廉、不涉及有機介質、化學計量比可控的CIS納米粉體的制備方法。?

發明內容

本發明的目的在于提供一種工藝簡單、成本低廉、化學計量比可控的銅銦硒納米粉體的制備方法。?

為達到上述目的，本發明采用的合成方法如下：?

1)制備Cu⁺離子源：將氯化亞銅溶解于氯化銨溶液中形成均勻溶液作為Cu⁺離子源。?

2)制備In⁺離子源：將金屬銦與合適量的鹽酸反應制備的InCl₃溶液為In³⁺離子源。?