[發明專利]一種制備高效銅銦硒和銅銦鎵硒薄膜太陽能電池的方法

有效

• 申請號: 201810569850.1
• 申請日: 2018-06-05
• 公開（公告）號: CN108807145B
• 公開（公告）日: 2020-08-11
• 發明（設計）人: 辛顥;江晶晶;吳三平;閆偉博;余紹棠
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學
• 主分類號: H01L21/02
• 分類號: H01L21/02;H01L31/18;H01L31/0392
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 張婷婷

1.一種制備高效銅銦硒和銅銦鎵硒薄膜太陽能電池的方法，其特征在于：包括以下步驟：

步驟一：金屬硫脲配合物合成

(1)合成銅硫脲配合物CuTU₃Cl

60℃硫脲飽和水溶液中加入銅粉混合，100℃油浴，加入濃鹽酸使銅粉溶解，抽濾并用丙酮清洗，重結晶，60℃干燥；

(2)合成銦硫脲配合物InTU₃Cl₃或鎵硫脲配合物GaTU₆Cl₃

室溫下硫脲飽和水溶液中加入InCl₃·4H₂O或GaCl₃混合，攪拌，加熱蒸發，室溫靜置，析出固體，重結晶，60℃干燥；

步驟二：前驅體溶液配制

將所述CuTU₃Cl與InTU₃Cl₃或InTU₃Cl₃/GaTU₆Cl₃混合物溶解于DMF溶劑中，生成前驅體溶液；

步驟三：銅銦硫、銅銦鎵硫薄膜的制備

將所述前驅體溶液旋涂在鉬玻璃上并經過加熱處理生成CIS或CIGS薄膜；

步驟四：銅銦硒、銅銦鎵硒薄膜的制備

將所述CIS或者CIGS薄膜通過在Se的氣氛中加熱，生成CISSe或CIGSSe薄膜；

步驟五：銅銦硒、銅銦鎵硒太陽能電池器件組裝

在硒化后的吸收層上沉積CdS緩沖層，射頻濺射窗口層，最后熱蒸鍍Ni/Al頂電極。

2.根據權利要求1所述的制備高效銅銦硒和銅銦鎵硒薄膜太陽能電池的方法，其特征在于：步驟一中，所述合成銅硫脲配合物CuTU₃Cl的具體方法為：

稱取硫脲加入到60℃熱水中使硫脲溶解飽和，再加入銅粉混合，使硫脲和銅的摩爾比為4：1；100℃油浴，加入濃鹽酸使銅粉溶解，持續油浴和攪拌，并補充超純水直到溶液變得澄清透明；抽濾，濾液靜置冷卻，析出白色細長柱狀固體，抽濾并用丙酮清洗，并進行重結晶，最后烘箱60℃干燥。

3.根據權利要求1所述的制備高效銅銦硒和銅銦鎵硒薄膜太陽能電池的方法，其特征在于：步驟一中，所述合成銦硫脲配合物InTU₃Cl₃的具體方法為：

室溫下，稱取硫脲加入超純水中使硫脲溶解飽和，再加入InCl₃·4H₂O，使硫脲與銦的摩爾比為3：1～4：1，攪拌直至溶液澄清透明；80℃加熱溶液，蒸發掉3/5～4/5的水，停止加熱，室溫靜置，析出固體，并進行重結晶，最后烘箱60℃干燥。

4.根據權利要求1所述的制備高效銅銦硒和銅銦鎵硒薄膜太陽能電池的方法，其特征在于：步驟一中，所述合成鎵硫脲配合物GaTU₆Cl₃的具體方法為：

室溫下，稱取硫脲加入超純水中使硫脲溶解飽和，再加入GaCl₃，使硫脲和鎵的摩爾比為3：1～4：1，攪拌直至溶液澄清透明；60℃加熱溶液蒸發，直到有固體析出，停止加熱，室溫靜置，析出固體，并進行重結晶，最后烘箱60℃干燥。

5.根據權利要求1所述的制備高效銅銦硒和銅銦鎵硒薄膜太陽能電池的方法，其特征在于：步驟二中，所述CuTU₃Cl與InTU₃Cl₃或InTU₃Cl₃/GaTU₆Cl₃混合物按Cu、In、Ga的摩爾比Cu/In＝0.6-1.2或者Cu/(In+Ga)＝0.6-1.2,Ga/(In+Ga)＝0-0.5溶解到DMF溶劑中；InTU₃Cl₃在DMF中的摩爾濃度0.2-1.0摩爾/升。