[發明專利]一種制備銅鋅錫硫光電薄膜的方法

有效

• 申請號: 201310301208.2
• 申請日: 2013-07-09
• 公開（公告）號: CN103400893A
• 公開（公告）日: 2013-11-20
• 發明（設計）人: 劉科高;石璐丹;張力;石磊;許斌
• 申請（專利權）人: 山東建筑大學
• 主分類號: H01L31/18
• 分類號: H01L31/18;H01L31/032
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于光電薄膜制備技術領域，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

隨著社會和經濟的發展，我國能源消費總量劇增，能源緊缺及消費能源帶來的污染已成為國內社會發展中的突出問題，因此開發利用清潔能源對保護環境、經濟可持續發展和構筑和諧社會都有重要的意義。為了更充分地利用太陽能這種清潔、安全和環保的可再生資源，近年來光電材料的研究和發展日益受到重視。

在薄膜光伏材料中，四元硫化物Cu₂ZnSnS₄(CZTS)，具有鋅黃錫礦結構，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，與太陽電池所需要的最佳禁帶寬度1.50eV所匹配，所以它是太陽能電池的理想材料。根據電池原來來源豐度、單位電池材料使用量、電池轉換效率等預測出經濟環保的CZTS薄膜電池可成為未來主流電池，在今后的光伏領域得到快速發展。

目前，銅鋅錫硫多晶制備技術很多，包括真空方法和非真空方法，真空方法包括蒸發法、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、化學沉積法、絲網印刷法等。本實驗采用旋涂-化學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。與本發明相關的還有如下文獻：

[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電薄膜，主要講述了生產CZTS太陽能電池的市場的效應，概述了CZTS太陽能電池的優良性能。

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

主要報道了用脈沖激光沉積太陽能電池CZTS薄膜，并研究了脈沖的重復頻率的改變對薄膜的晶體類型轉變和光電性能的影響，在重復頻率為10Hz的條件下CZTS薄膜的結構類型由無定型到晶體轉變效率提高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?Energy91(2013)196-203.

文章報道了用射頻磁控濺射的方法制備CZTS太陽能薄膜，并研究了退火溫度對薄膜組成和結構的影響，主要研究了退火溫度對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?of?duty?cycle，S0167-577X(13)00873-2.

本文主要描述了通過脈沖電沉積技術制備CZTS薄膜，主要研究的是改變脈沖電壓的持續時間對薄膜組成的化學計量數的影響。

[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.