[發(fā)明專利]一種制備銅鋅錫硫光電薄膜的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310300895.6
• 申請(qǐng)日: 2013-07-09
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103388139A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-11-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉科高;石璐丹;李靜;石磊;許斌
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 山東建筑大學(xué)
• 主分類號(hào): C23C20/08
• 分類號(hào): C23C20/08;H01L31/032
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• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于光電薄膜制備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種制備銅鋅錫硫光電薄膜的制備方法。?

背景技術(shù)

隨著社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國(guó)能源消費(fèi)總量劇增，能源緊缺及消費(fèi)能源帶來(lái)的污染已成為國(guó)內(nèi)社會(huì)發(fā)展中的突出問(wèn)題，因此開(kāi)發(fā)利用清潔能源對(duì)保護(hù)環(huán)境、經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展和構(gòu)筑和諧社會(huì)都有重要的意義。為了更充分地利用太陽(yáng)能這種清潔、安全和環(huán)保的可再生資源，近年來(lái)光電材料的研究和發(fā)展日益受到重視。?

在薄膜光伏材料中，四元硫化物Cu₂ZnSnS₄(CZTS)，具有鋅黃錫礦結(jié)構(gòu)，且各元素在地殼中的含量豐富，制備成本低，CZTS為直接帶隙材料，其光吸收系數(shù)高于10⁴cm^-1，電池中所需材料厚度較小，禁帶寬度約1.05～1.50eV，與太陽(yáng)電池所需要的最佳禁帶寬度1.50eV所匹配，所以它是太陽(yáng)能電池的理想材料。根據(jù)電池來(lái)源豐度、單位電池材料使用量、電池轉(zhuǎn)換效率等預(yù)測(cè)出經(jīng)濟(jì)環(huán)保的CZTS薄膜電池可成為未來(lái)主流電池，在今后的光伏領(lǐng)域得到快速發(fā)展。?

目前，銅鋅錫硫多晶制備技術(shù)很多，包括真空方法和非真空方法，真空方法包括蒸發(fā)法、濺射法、脈沖激光沉積等，非真空方法包括電沉積、噴涂熱解法、Sol-gel法、化學(xué)沉積法、絲網(wǎng)印刷法等。本實(shí)驗(yàn)采用旋涂一化學(xué)共還原法制備銅鋅錫硫光電薄膜。?

如前面所述方法一樣，其它方法也有不同的缺陷。與本發(fā)明相關(guān)的還有如下文獻(xiàn)：?

[1]Abermann?S.Non-vacuum?processed?next?generation?thin?film?photovoltaics：Towards?marketable?efficiency?and?production?of?CZTS?based?solar?cells.Solar?Energy，2013，94：37-70.?

文章主要描述了在非真空的條件下制備下一代光伏發(fā)電薄膜，主要講述了生產(chǎn)CZTS太陽(yáng)能電池的市場(chǎng)的效應(yīng)，概述了CZTS太陽(yáng)能電池的優(yōu)良性能。?

[2]Moholkar?A?V，?Shinde?S?S，Babar?A?R，et?al.Development?of?CZTS?thin?films?solar?cells?by?pulsed?laser?deposition：Influence?ofpulse?repetition?rate.Solar?Energy，2011，85(7)：1354-1363.?

主要報(bào)道了用脈沖激光沉積太陽(yáng)能電池CZTS薄膜，并研究了脈沖的重復(fù)頻率的改變對(duì)薄膜的晶體類型轉(zhuǎn)變和光電性能的影響，在重復(fù)頻率為10Hz的條件下CZTS薄膜的結(jié)構(gòu)類型由無(wú)定型到晶體轉(zhuǎn)變效率提高2％。?

[3]A.I?Inamdar，Seulgi?Lee，Ki-Young?Jeon，Chong?Ha?Lee，S.M.Pawar，Optimized?fabrication?of?sputter?deposited?Cu₂ZnSnS₄(CZTS)thin?films，Solar?Energy?91(2013)196-203.?

文章報(bào)道了用射頻磁控濺射的方法制備CZTS太陽(yáng)能薄膜，并研究了退火溫度對(duì)薄膜組成和結(jié)構(gòu)的影響，主要研究了退火溫度對(duì)Cu/(Zn+Sn)和S/(Cu+Zn+Sn)的影響。?

[4]K.V.?Gurav，J.H.Yun，S.M.Pawar，S.W.Shin，M.P.?Suryawanshi，Y.?K.Kim，G.?L.?Agawane，P.?S.Patil，J.H.Kim，Pulsed?electrodeposited?CZTS?thin?Films：effect?ofduty?cycle，S0167-577X(13)00873-2.?

本文主要描述了通過(guò)脈沖電沉積技術(shù)制備CZTS薄膜，主要研究的是改變脈沖電壓的持續(xù)時(shí)間對(duì)薄膜組成的化學(xué)計(jì)量數(shù)的影響。?

[5]Shinde?N?M，Dubal?D?P，?Dhawale?D?S，et?al.Room?temperature?novel?chemical?synthesis?of?Cu₂ZnSnS₄(CZTS)absorbing?layer?for?photovoltaic?application[J].Materials?Research?Bulletin，2012，47(2)：302-307.?