[發明專利]用Se納米晶制作CIS吸收層的方法

無效

• 申請號: 201210346539.3
• 申請日: 2012-09-18
• 公開（公告）號: CN102874771A
• 公開（公告）日: 2013-01-16
• 發明（設計）人: 陶斯祿;周春;趙偉明;付瑜;蔣一嵐
• 申請（專利權）人: 電子科技大學;東莞有機發光顯示產業技術研究院
• 主分類號: C01B19/00
• 分類號: C01B19/00;C01G15/00;H01L31/18;H01L31/032
• 代理公司: 成都虹橋專利事務所 51124
• 代理人: 梁鑫

技術領域

本發明涉屬于材料合成領域，具體涉及一種用Se納米晶制作CIS太陽能電池吸收層的方法。

背景技術

環境污染和能源衰竭等問題與全球經濟發展之間的矛盾日益突出，加上人類對可再生能源的不斷需求，這樣就促使人們致力于開發新的能源。太陽能作為一種可再生能源有著其它能源不可比擬的優勢，因此，合理利用好太陽能將是人類解決能源問題的長期發展戰略，太陽能電池的開發已成為解決能源和環境問題的重要途徑。隨著光伏組件的廣泛使用，提高太陽能電池的轉換率、降低成本是目前光伏發電的主要問題。

CIS系材料指的是CuInS₂、CuInSe₂、CuIn(S，Se)₂，均屬于直接帶隙半導體材料，禁帶寬度與太陽光譜匹配良好，具有轉化率高和穩定性好等特點，被公認為很有潛力的太陽能吸收層材料之一。

Hugh?W.Hillhouse，Qijie?Guo小組在Nano?Letters,2009.vol.9，No.3060-3065期刊上公開了一種制作CuInS₂納米晶和制作CIS吸收膜層的方法：使用油胺作為溶劑，Cu.、In鹽、S元素作為反應物，Schlenk?line合成CIS納米晶；Se蒸汽中熱處理吸收膜層，其電池轉化率約為5%左右。近年來，使用油胺、乙二胺、二乙撐三胺等有機物作為溶劑合成出CIS納米晶的文獻不在少數，但由于合成過程中，需要在Se蒸汽中進行熱處理，反應溫度高、設備要求高、產率低等缺點限制了其廣泛應用。

為了降低反應溫度，降低對設備的要求，降低生產成本，大規模獲得CIS原料，本發明提出了一種新的用Se納米晶制作CIS吸收層的方法。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種操作簡單、成本低廉、可大規模生產的用Se納米晶制作CIS太陽能電池吸收層的方法。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：用Se納米晶制作CIS吸收層的方法，包括如下步驟：

a、合成CIS納米晶（即含Cu、In和S元素的納米晶）：將CuCl₂和InCl₃置于容器中，加入去離子水攪拌溶解，攪拌過程中滴入MAA，混合均勻后加入Na₂S水溶液，然后加熱、保溫、冷卻、離心提純制得棕紅色CIS納米晶；

合成含Cu和S元素的納米晶：將CuCl₂置于容器中，加入去離子水攪拌溶解，攪拌過程中滴入MAA，混合均勻后加入Na₂S水溶液，然后加熱、保溫、冷卻、離心提純制得棕黃色含Cu和S元素的納米晶；

合成含In和S元素的納米晶：將InCl₃置于容器中，加入去離子水攪拌溶解，攪拌過程中滴入MAA，混合均勻后加入Na₂S水溶液，然后加熱、保溫、冷卻、離心提純制得黃色含In和S元素的納米晶；

合成Se納米晶：將SeO₂和阿拉伯樹膠溶于去離子水中，再加入抗壞血酸溶液，沉淀除去上清液制得紅色Se納米晶；

b、配置成膜原料：根據配置成膜原料的需要，選擇步驟a制得的CIS納米晶、含Cu和S元素的納米晶、含In和S元素的納米晶中的至少一種與Se納米晶混合，制得含Cu、In、S和Se納米晶的成膜原料；

c、熱處理制得CIS吸收層：將步驟b制得的成膜原料涂在經過親水處理的FTO玻璃基片上，低溫烘干定型，然后在惰性氣體保護下高溫熱處理使納米晶重結晶，制得致密的CIS吸收層。

所述阿拉伯樹膠是一種多糖，它的作用是將還原出的Se迅速的包裹起來，以防它們團聚，形成分散效果好的Se納米晶。

所述抗壞血酸是維生素C。

所述MAA是指硫代乙醇酸。

其中，上述方法步驟c中，所述低溫烘干是指在150℃溫度下除去成膜原料中易揮發的溶劑。

其中，上述方法步驟c中，所述高溫熱處理采用的溫度為500℃。

其中，上述方法合成CIS納米晶步驟中，CuCl₂、InCl₃和Na₂S的配比為：Cu、In、S的物質的量之比為1︰1︰2。

其中，上述方法合成含Cu和S元素的納米晶步驟中，CuCl₂和Na₂S的配比為：Cu、S的物質的量之比為1︰1。