[發明專利]一種Cu2ZnSnS4太陽能電池材料的制備方法無效
| 申請號： | 201110005497.2 | 申請日： | 2011-01-12 |
| 公開（公告）號： | CN102107905A | 公開（公告）日： | 2011-06-29 |
| 發明（設計）人： | 王春瑞;程晨;曹云;方薇;藍奔月 | 申請（專利權）人： | 東華大學 |
| 主分類號： | C01G19/00 | 分類號： | C01G19/00;H01L31/0328 |
| 代理公司： | 上海泰能知識產權代理事務所 31233 | 代理人： | 黃志達;謝文凱 |
| 地址： | 201620 上*** | 國省代碼： | 上海;31 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 一種 cu sub znsns 太陽能電池 材料 制備 方法 | ||
技術領域
本發明屬Cu2ZnSnS4太陽能電池材料的制備領域，特別是涉及一種Cu2ZnSnS4太陽能電池材料的制備方法。
背景技術
四元化合物Cu2ZnSnS4(CZTS)是一種新興的太陽能電池材料，它具有鋅黃錫礦結構，其禁帶寬度為1.51eV，與半導體太陽能電池所要求的最佳禁帶寬度(1.5eV)十分接近，并且具有較大的吸收系數(可達104cm-1)。另外，其中所有元素來源都較豐富，該材料是利用在地殼上蘊含量分別為75×10-6和2.2×10-6的鋅和錫元素代替了CuInS2中的In(0.049×10-6)元素等，也不含有毒元素如Cd、Se等，對環境污染小，已成為替代銅銦嫁硒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材料之一，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，從1967年R.Nitsche等在《Journal?of?Crystal?Growth》“Crystal?growth?of?quaternary?Cu2ZnSnS4?chaleogenides?by?iodine?vapor?transport”以來，專業人員已經開發出原子束濺射、磁控濺射、激光濺射、熱蒸發真空鍍膜等Cu2ZnSnS4制備方法，其光電轉化率從1996年的0.66％提高至2010年的9.6％，在2009年，TeodorK.Todorov等使用銅、鋅、錫的硫化物溶于水合肼溶液中制成前驅體，并將漿料沉積在襯底上構成了Cu2ZnSnS4薄膜。這一技術實現了9.6％的最新轉換效率。但以上這些方法存在著設備昂貴、不易于大面積沉積以及需使用劇毒化學藥劑等缺點。因此，提出一種可大量制備，成本低廉，環境友好，無毒的Cu2ZnSnS4制備方法，對于本技術領域具有重要意義。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種Cu2ZnSnS4太陽能電池材料的制備方法，該方法簡單，成本低，適合于工業化生產。
本發明的一種Cu2ZnSnS4太陽能電池材料的制備方法，包括：
(1)將摩爾比為2∶1∶1的CuCl、ZnCl2、SnCl4·5H2O以及過量的硫脲混合，置于反應釜中；
(2)向上述反應釜中加入去離子水，攪拌混合均勻；
(3)將步驟(2)反應釜放入高溫干燥箱中升溫至195-210℃，保溫18-30小時，取出反應釜使其自然冷卻至室溫；然后過濾清洗后放入真空干燥箱中干燥，最后得到黑色顆粒狀產物。
所述步驟(1)中的硫脲與CuCl的摩爾比為2∶1。
所述步驟(2)中的去離子水與CuCl體積摩爾(L/mol)比為3.5-4.0∶1。
有益效果
(1)本發明的制備方法簡單易行，綠色無污染，設備要求簡單，重復性好，適合工業化大規模生產；
(2)Cu2ZnSnS4中的Zn和Sn元素在地殼中的豐度分別為75ppm和2.2ppm，資源豐富且因不含毒性成分而對環境友好，將替代CIGS從而成為最具發展潛力的低成本、無污染的新型薄膜太陽電池。
附圖說明
圖1為實施例1合成的太陽能電池材料Cu2ZnSnS4的X射線衍射花樣圖；
圖2為實施例1合成的太陽能電池材料Cu2ZnSnS4的透射電子顯微鏡照片；
圖3為實施例1的太陽能電池材料Cu2ZnSnS4的高倍透射電子顯微鏡照片；
圖4為實施例1的Cu2ZnSnS4太陽能電池材料的X射線能譜圖。
具體實施方式
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