[發明專利]一種水浴疊層制備太陽能電池吸收層材料CZTS/CZTSSe的方法

有效

• 申請號: 201410490373.1
• 申請日: 2014-09-23
• 公開（公告）號: CN104269460A
• 公開（公告）日: 2015-01-07
• 發明（設計）人: 李建民;劉偉豐;江國順;朱長飛
• 申請（專利權）人: 中國科學技術大學
• 主分類號: H01L31/18
• 分類號: H01L31/18;H01L31/032
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 王旭

1.一種水浴疊層制備太陽能電池吸收層材料CZTS/CZTSSe的方法，所述方法包括以下步驟：

步驟一：選擇襯底，對襯底表面進行清洗獲得清潔襯底并配置沉積液，所述沉積液為：沉積SnS薄膜所需沉積液、沉積Cu薄膜所需沉積液以及沉積ZnS薄膜沉積液；

步驟二：在步驟一所述清潔襯底上以任意順序連續沉積SnS、Cu、ZnS三層薄膜，并用氮氣吹干，真空保存；

步驟三：將在步驟二得到的含有SnS、Cu、ZnS薄膜的疊層薄膜，在硫或者硒氣氛下進行熱處理，最終得到CZTS或者CZTSSe吸收層薄膜。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟一中所述襯底為鍍鉬薄膜、鈉硅玻璃以及金屬箔中的一種。

3.根據權利要求1所述的方法，所述沉積SnS薄膜所需沉積液包含：濃度為0.02-0.06M亞錫鹽，體積分數為2％-8％的絡合劑，濃度為0.06-0.12M的含硫化合物以及用來調節pH的堿性溶液。

4.根據權利要求3所述的方法，其中所述亞錫鹽可以是氯化亞錫、草酸亞錫或硫酸亞錫中的一種或幾種；所述絡合劑為三乙醇胺；所述含硫化合物可以是硫代乙酰胺、硫代硫酸鈉或者硫脲中的一種或幾種；所述用來調節pH的堿性溶液可以是氨水、NaOH以及KOH溶液中的一種或幾種；沉積溫度控制在25-60℃，沉積時間3-8h。

5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，沉積Cu薄膜所需沉積液包含：濃度為0.1-0.2M銅鹽溶液，濃度為0.1-0.2M的絡合劑，濃度為0.03-0.08M的還原劑以及調節pH的堿性溶液。

6.根據權利要求5所述的方法，其中，所述銅鹽可以是氯化銅、醋酸銅或者硫酸銅中一種或幾種；所述絡合劑可以是檸檬酸三鈉，氨水或者三乙醇胺中的一種或幾種；所述還原劑可以是葡萄糖或者抗壞血酸鈉當中的一種或幾種；所述調節pH的堿性溶液可以是氨水、NaOH以及KOH溶液中的一種或幾種；利用堿性溶液調節沉積液pH至10-14，沉積溫度控制在60-90℃，沉積時間4min-20min。

7.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，沉積ZnS薄膜沉積液包含：濃度為0.02-0.08M鋅鹽溶液，濃度為0.02-0.06M的絡合劑溶液，濃度為0.2-0.6M含硫的化合物溶液以及調節pH的堿性溶液。

8.根據權利要求7所述的方法，其中，所述鋅鹽可以是醋酸鋅，硫酸鋅，硝酸鋅或者氯化鋅中一種或幾種；所述絡合劑為檸檬酸三鈉，氨水或者三乙醇胺中一種或幾種；所述含硫化合物為硫代乙酰胺、硫代硫酸鈉或者硫脲中一種或幾種；所述調節pH的堿溶液可以是氨水、NaOH以及KOH溶液中的一種或幾種；利用堿性溶液調節沉積液pH至10-14，沉積溫度控制在60-90℃，沉積時間1-4h，獲得致密ZnS薄膜。

9.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟二中在同一清潔襯底上連續沉積三層薄膜的次數為：完成一次完整的三層薄膜沉積、完成兩次完整的三層薄膜沉積乃至完成三次以上完整的三層薄膜沉積。

10.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟三中所述硫氣氛的硫源可以是固態硫源或氣態硫源的一種，其中固態硫源包括硫粉，氣態硫源包括硫化氫氣體；所述硒氣氛的硒源可以是固態硒源或氣態硒源的一種，其中固態硒源包括硒粉，氣態硒源包括硒化氫氣體；其中當使用固態硫源或者硒源時，保持固態硫源或者硒源溫度400-600℃，硒化時間10min-1h，硫化時間10min-3h。