[發明專利]一種制備銅鋅錫硫粉體的方法

無效

• 申請號: 201210118674.2
• 申請日: 2012-04-13
• 公開（公告）號: CN103373741A
• 公開（公告）日: 2013-10-30
• 發明（設計）人: 楊海剛;張基東;宋桂林;蔣玉榮;王天興;常方高
• 申請（專利權）人: 河南師范大學
• 主分類號: C01G19/00
• 分類號: C01G19/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于光伏材料技術領域，涉及一種銅鋅錫硫粉體材料的制備方法。

背景技術

銅鋅錫硫是由地殼中豐度較高元素構成的四元化合物，是用鋅元素和錫元素代替了銅銦鎵硒中豐度較低的銦元素和鎵元素，其禁帶寬度約為1.5eV，與半導體太陽能電池吸收層的最佳禁帶寬度非常接近，吸收系數可達10⁴cm^-1，不含有毒成分，所以是替代銅銦鎵硒太陽能電池吸收層的最佳候選材料。其對環境友好而且廉價，具有廣闊的應用前景。

目前，制備銅鋅錫硫四元化合物的主要方法有磁控濺射法、脈沖激光沉積法、沉積金屬前驅體再經硫化和溶劑熱法。磁控濺射法、脈沖激光沉積法、沉積金屬前驅體再經硫化，這些方法工藝復雜，產物的化學計量比難以控制，而且還需要使用劇毒的硫化氫氣體。溶劑熱法價格昂貴，且有機溶劑難以去除，阻礙了薄膜太陽能電池性價比的提高。因此，提出新的可大規模生產，成本低廉，環境友好和無毒的銅鋅錫硫材料制備方法是很有意義的。

發明內容

本發明的目的在于提供一種銅鋅錫硫粉體材料的制備方法，其特點是設備需求低、工藝流程簡單、原材料便宜、熱處理溫度低、適合大規模工業生產等，而且成品為粉體，可以方便的壓制成各種規格的塊材或靶材。

本發明所提供的一種制備銅鋅錫硫粉體的方法，包括以下步驟：

①將硫化亞銅粉、硫化鋅粉、錫粉和硫粉混合均勻；

②把混合好的粉末在惰性保護氣氛下密封加熱；

③等所得樣品冷卻后，取出研磨得到銅鋅錫硫粉體。

所述硫化亞銅粉、硫化鋅粉、錫粉和硫粉的純度均為3N～6N。

所述硫化亞銅粉、硫化鋅粉、錫粉和硫粉的摩爾比為：(1～1.1)∶(1～1.1)∶(1～1.1)∶(2.0～2.6)。

所述混合步驟為，在空氣氣氛下或惰性氣體氣氛下手工或機械攪拌10～120分鐘。

所述密封加熱為，以每分鐘1～8℃的升溫速率加熱至450℃～1200℃后保溫1～12小時。

與現有技術相比，本發明采用在惰性氣體保護下固相反應制備銅鋅錫硫粉體，避免了已有技術設備或原料昂貴、工藝復雜、不易于大規模生產、需要使用有毒硫化氫氣體等缺點，設備需求低、工藝流程簡單、原材料便宜、熱處理溫度低、適合大規模工業生產等優點。

附圖說明

圖1為實施例1制備的銅鋅錫硫粉體的X射線衍射圖譜；

圖2為實施例2制備的銅鋅錫硫粉體的X射線衍射圖譜；

圖3為實施例3制備的銅鋅錫硫粉體的X射線衍射圖譜；

具體實施方式

實施例1

將硫化亞銅粉(4N)、硫化鋅粉(4N)、錫粉(4N)和硫粉(5N)按摩爾比1∶1∶1∶2.2混合好(在研缽中手工研磨30分鐘，使之混合均勻)。放入石英管中，通入氮氣，以每分鐘2℃的升溫速率加熱至450℃后保溫3小時，等所得樣品冷卻后，取出研磨得到銅鋅錫硫粉體。材料的X射線衍射圖如圖1。

實施例2

將硫化亞銅粉(4N)、硫化鋅粉(4N)、錫粉(4N)和硫粉(5N)按摩爾比1∶1∶1∶2混合好(在研缽中手工研磨10分鐘，使之混合均勻)。放入石英管中，通入高純氬氣，以每分鐘4℃的升溫速率加熱至550℃后保溫6小時，等所得樣品冷卻后，取出研磨得到銅鋅錫硫粉體。材料的X射線衍射圖如圖2。

實施例3

將硫化亞銅粉(4N)、硫化鋅粉(4N)、錫粉(4N)和硫粉(5N)按摩爾比1∶1∶1∶2.4混合好(在研缽中手工研磨10分鐘，使之混合均勻)。放入石英管中，通入氮氣，以每分鐘3℃的升溫速率加熱至500℃后保溫12小時，等所得樣品冷卻后，取出研磨得到銅鋅錫硫粉體。材料的X射線衍射圖如圖3。