[發明專利]一種銅鋅鎘鉬硫光電材料的制備方法

在審

• 申請號: 201710510067.3
• 申請日: 2017-06-28
• 公開（公告）號: CN107364891A
• 公開（公告）日: 2017-11-21
• 發明（設計）人: 王國峰;王之霖;潘宏梅
• 申請（專利權）人: 常州市尚澤紡織品有限公司
• 主分類號: C01G39/06
• 分類號: C01G39/06;C01G11/02;H01L31/18;H01L31/032
• 代理公司: 北京風雅頌專利代理有限公司11403
• 代理人: 馬驍

技術領域

本發明屬于光電材料制備技術領域，具體涉及一種銅鋅鎘鉬硫光電材料的制備方法。

背景技術

隨著社會和經濟的不斷發展，人們迫切需要尋找一種清潔且可再生的新能源來代替現有的不可再生能源，以緩解日益嚴重的能源危機。太陽能作為一種可無限再生且儲量豐富的清潔能源，已引起人們的廣泛關注。如何進一步開發利用太陽能已成為當今的研究熱點。可以將太陽能轉化為電能的光伏技術是未來解決能源問題的重要手段之一。其中，轉化效率高、性能穩定、價格低廉的太陽能電池成為科學工作者所追求的目標。

目前，獲得高效太陽電池的一個重要方法是使用先進光電材料。它可以提高太陽電池的電學性能和光學性能，起到提高光電轉換效率的作用。目前，光電材料比較常見的制備方法有溶膠-凝膠法、化學沉淀法、水熱合成法等，其中，溶膠-凝膠法是以無機鹽或金屬醇鹽為前驅物，經水解縮聚過程逐漸凝膠化，然后作相應的后處理而得到光電材料；化學沉淀法是通過在原料溶液中添加適當的沉淀劑，讓原料溶液中的陽離子形成相應的沉淀物（沉淀顆粒的大小和形狀由反應條件來控制），然后再經過濾、洗滌、干燥、熱分解等工藝，從而獲得光電材料的方法；水熱合成法則是在密閉體系中，以水為溶劑，在一定溫度和水的自生壓強下，原始混合物進行反應，從而制得光電材料的方法。然而，這些方法制備的光電材料都存在一定缺陷，主要是制得的光電材料電導率低，光吸收能力不佳，對提高太陽能電池光電轉化效率的效果不甚理想。因此，開發一種具有優異電導率及光吸收能力，同時能明顯提高太陽能電池光電轉化效率的光電材料，成為業內亟待解決的問題。

發明內容

本發明主要解決的技術問題：針對現有光電材料的電導率低，光吸收能力不佳，對提高太陽能電池光電轉化效率的效果不佳的缺陷，提供了一種銅鋅鎘鉬硫光電材料的制備方法。

為了解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案是：

（1）取鉬酸銨與硫脲加入去離子水中，并用硫酸溶液調節pH為1.0～1.2，混合均勻后轉入水熱反應釜中，在200～220℃下反應18～20h，過濾得濾渣，將濾渣水洗干燥后得花狀二硫化鉬；

（2）取花狀二硫化鉬與膽酸鈉加入去離子水中，在40～50℃恒溫水浴下，以400W超聲波超聲分散6～8h，得花狀二硫化鉬分散液；

（3）將花狀二硫化鉬分散液轉入離心機中低速離心分離，得上層液，再將上層液高速離心分離得沉淀，將沉淀超聲清洗后分散在去離子水中，得二維層狀結構二硫化鉬分散液；

（4）將銅鹽、鋅鹽、鎘鹽混合成混合料與硫脲加入二維層狀結構二硫化鉬分散液中，混合均勻后轉入水熱反應釜中，在200～220℃下反應20～40h，過濾得濾餅，將濾餅醇洗干燥后得銅鋅鎘鉬硫光電材料。

步驟（1）所述的鉬酸銨與硫脲的摩爾比為1：（10～15）。

步驟（2）所述的花狀二硫化鉬與膽酸鈉的質量比為（2.5～4）：1。

步驟（3）所述的低速離心分離過程為以3000～4000r/min離心分離20～30min，所述的高速離心分離過程為以12000～12500r/min離心分離30～40min。

步驟（4）所述的銅鹽為氯化銅、硝酸銅、醋酸銅、硫酸銅中的一種。

步驟（4）所述的鋅鹽為氯化鋅、硝酸鋅、醋酸鋅、硫酸鋅、磷酸鋅中的一種。

步驟（4）所述的鎘鹽為氯化鎘、硝酸鎘、醋酸鎘、硫酸鎘中的一種。

步驟（4）所述的銅鹽、鋅鹽、鎘鹽的摩爾比為（0.5～2.0）∶（0.5～6.0）∶（0.3～1.0）。

步驟（4）所述的混合料與硫脲的摩爾比為1：（4～5）。

本發明的有益效果是：

本發明使用水熱法成功合成了形貌規則的花狀二硫化鉬，并利用機械剝離法將其剝離成二維層狀結構二硫化鉬，再以其為基體，組裝銅鋅鎘硫晶相，制得電子遷移率和熱導率高、光吸收強、比表面積大的二維晶體基復合材料，形成高質量界面，達到抑制界面附近電子-空穴的復合的作用，使體系具有優秀的電導率、光電轉化效率。

具體實施方式