[發明專利]一種摻雜CdTe納米光伏材料的制備方法

有效

• 申請號: 201710452467.3
• 申請日: 2017-06-15
• 公開（公告）號: CN107104158B
• 公開（公告）日: 2019-01-25
• 發明（設計）人: 李志彬;魏雷杰
• 申請（專利權）人: 紹興文理學院
• 主分類號: H01L31/0296
• 分類號: H01L31/0296;H01L31/18
• 代理公司: 北京華仲龍騰專利代理事務所(普通合伙) 11548
• 代理人: 李靜

本發明公開了一種摻雜CdTe納米光伏材料的制備方法，以碲粉作為原料配制懸濁醇液，并與氯化鎘的水溶液滴加混合，減壓蒸餾后形成懸濁水溶液；然后對懸濁水溶液進行氨氣曝氣反應，在恒壓回流反應條件下得到碲化鎘沉淀，最后將碲化鎘分散至氯化鎘甲醇液中，噴灑在基材上進行退火反應后得到摻雜CdTe納米光伏材料。本發明制備的摻雜CdTe納米光伏材料采用溶液摻雜的方式穩定的將氯離子與鎘離子摻雜至薄膜內，摻雜效果均勻，性能穩定。

技術領域

本發明屬于光伏材料技術領域，具體涉及一種摻雜CdTe納米光伏材料的制備方法。

背景技術

光伏材料又稱太陽電池材料，是指能將太陽能直接轉換成電能的材料。只有半導體材料具有這種功能。可做太陽電池材料的材料有單晶硅、多晶硅、非晶硅、GaAs、GaAlAs、InP、CdS、CdTe等。用于空間的有單晶硅、GaAs、InP。用于地面已批量生產的有單晶硅、多晶硅、非晶硅。其他尚處于開發階段。目前致力于降低材料成本和提高轉換效率，使太陽電池的電力價格與火力發電的電力價格競爭，從而為更廣泛更大規模應用創造條件。然而，該類材料仍然需要提高光電轉化效率，其中，摻雜是目前研究的重點方向。

發明內容

本發明的目的是提供一種摻雜CdTe納米光伏材料的制備方法，本發明制備的摻雜CdTe納米光伏材料采用溶液摻雜的方式穩定的將氯離子與鎘離子摻雜至薄膜內，摻雜效果均勻，性能穩定。

本發明的技術目的是通過以下技術方案得以實現的：一種摻雜CdTe納米光伏材料的制備方法，其步驟如下：

步驟1，將碲粉放入無水乙醇中，加入聚乙烯吡咯烷酮，超聲攪拌形成分散均勻的懸濁醇液；

步驟2，將氯化鎘加入水中，攪拌溶解后緩慢滴加懸濁醇液，直至完全攪拌均勻，減壓蒸餾至乙醇完全排除，得到懸濁水溶液；

步驟3，將懸濁水溶液放入反應釜中，然后通入氨氣進行循環曝氣反應2-5h，自然冷卻，得到配位懸濁液；

步驟4，將配位懸濁液進行氯氣曝氣反應3-5h，然后恒壓回流反應5-8h，冷卻過濾后得到沉淀物；

步驟5，將沉淀物放入氯化鎘甲醇液中，攪拌均勻后噴灑至基材表面，然后進行退火處理3h，冷卻后得到摻雜CdTe納米光伏材料。

所述步驟1中的碲粉濃度為20-30mg/L，所述聚乙烯吡咯烷酮的加入量是碲粉摩爾量的5-8％，所述超聲攪拌的頻率為5-10kHz，所述超聲攪拌時間為10-30min；該步驟將碲粉溶解至無水乙醇中，并輔以聚乙烯吡咯烷酮作為分散劑，將碲粉均勻分布至溶液中，形成穩定的懸濁醇液。

所述步驟2中的氯化鎘加入量是碲粉摩爾量的1.1-1.2倍，所述水的加入量是無水乙醇的0.3-0.5，所述緩慢滴加的速度是4-8mL/min；該步驟采用緩慢滴加的方式將碲粉醇液加入至無水乙醇中，利用乙醇與水的互溶性，保證聚乙烯吡咯烷酮包裹的碲粉分散至水中，形成穩定的水相懸濁溶液。

所述步驟2中的減壓蒸餾的溫度為80-90℃，所述減壓蒸餾的壓力為大氣壓的50-60％，所述減壓蒸餾時間為2-3h，所述減壓蒸餾的體積是原體積的40-50％，該步驟在減壓蒸餾的條件下，將無水乙醇完全蒸發，轉化為水溶液，同時保證了碲粉的分散效果。

所述步驟3中的氨氣加入量是碲粉摩爾的1.5-1.7倍，所述曝氣流速為10-15mL/min，所述曝氣反應溫度為60-70℃；該步驟將鎘離子與銨離子形成配位反應，起到固定鎘離子的作用。