[發(fā)明專利]電沉積法與溶膠凝膠法相結(jié)合制備CZTS吸收層的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011091251.7
• 申請日: 2020-10-13
• 公開（公告）號: CN112225468B
• 公開（公告）日: 2022-11-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李微;王姣;畢金蓮;王延平;李浩然;王媛
• 申請（專利權(quán)）人: 天津理工大學
• 主分類號: C03C17/36
• 分類號: C03C17/36;H01L31/18;H01L31/032
• 代理公司: 太原倍智知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 14111
• 代理人: 張宏

1.一種電沉積法與溶膠凝膠法相結(jié)合制備CZTS吸收層的方法，其特征在于，包括：

步驟一，在清洗干凈的鍍Mo鈉鈣玻璃襯底上采用直流電沉積法電沉積一層Cu；

直流電沉積法電沉積Cu的具體步驟如下：將鍍Mo鈉鈣玻璃襯底清洗干凈后，在CuSO₄水溶液中沉積Cu層，電沉積實驗條件包括以下幾組參數(shù)：沉積時間8s，沉積電流1A，沉積電量8C；沉積時間6s，沉積電流1A，沉積電量6C；沉積時間5s，沉積電流1A，沉積電量5C；根據(jù)不同電沉積Cu的時間進行選擇的以下前驅(qū)體溶液中，Zn，Sn和S的摩爾比分別為：當Cu沉積時間為8s時，Zn/Sn=1.75,S/金屬元素=2.8；當Cu沉積時間為6s時，Zn/Sn=3.25,S/金屬元素=1.8；當Cu沉積時間為5s時，Zn/Sn=1.59， S/金屬元素=3；

步驟二，配制含有Zn、Sn和S的前驅(qū)體溶液；以氯化鋅（ZnCl₂）、氯化亞錫二水合物（SnCl₂·2H₂O）、硫脲（SC(NH₂)₂）作為溶質(zhì)，二甲基甲酰胺（N,N-Dimethylformamide）作為溶劑，充分攪拌使其充分溶解，得到含有Zn，Sn和S的金屬-硫脲絡(luò)合物，所述金屬-硫脲絡(luò)合物與DMF發(fā)生水解—聚合反應(yīng)，獲得所述前驅(qū)體溶液；

所述前驅(qū)體溶液制備過程如下：先將二甲基甲酰胺溶劑放入玻璃瓶中，再放入氯化亞錫二水合物（SnCl₂·2H2O），放在攪拌臺上攪拌至SnCl₂完全溶解；再放入氯化鋅（ZnCl₂），攪拌至完全溶解；最后放入硫脲，完全反應(yīng)后獲得所述前驅(qū)體溶液；

步驟三，將步驟二所述的前驅(qū)體溶液旋涂在沉積Cu的Mo背電極上，旋涂前驅(qū)體溶液于沉積Cu的Mo背電極后，置于300℃下預(yù)加熱烘烤，然后室溫冷卻，重復(fù)旋涂、預(yù)加熱、室溫冷卻過程，獲得前驅(qū)體薄膜；

步驟四，以硫粉和錫粉作為硫源和錫源，將步驟三所得前驅(qū)體薄膜在真空環(huán)境下進行硫化退火處理，獲得CZTS吸收層薄膜。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：步驟三中，使用滴管吸取前驅(qū)體溶液，滴在沉積Cu的Mo背電極上，使其完全覆蓋表面；啟動勻膠機，轉(zhuǎn)速為低速800r/min，時間為5s；再到達高速旋涂模式，高速3500r/min，時間為20s。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，步驟三中，重復(fù)旋涂、預(yù)加熱、室溫冷卻過程10次。

4.權(quán)利要求1、2或3所述的方法，其特征在于，步驟四中，退火處理的過程如下：將前驅(qū)體薄膜樣品置于陶瓷舟上，加入硫粉和錫粉，然后將陶瓷舟放入雙溫區(qū)管式爐中，關(guān)閉進氣閥和出氣閥 ，在真空條件下進行退火。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于：設(shè)定雙溫區(qū)管式爐升溫曲線為25分鐘內(nèi)從室溫線性變化至620℃，保溫，然后自然冷卻至室溫。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于:在620℃下退火之前，先在200℃下加熱退火，設(shè)定雙溫區(qū)管式爐升溫曲線為10分鐘內(nèi)從室溫線性變化至200℃，并保溫20分鐘，然后自然冷卻至室溫。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，步驟四中，退火處理的過程如下：將前驅(qū)體樣品置于陶瓷舟上，加入1g硫粉和1.78g錫粉，然后將陶瓷舟放入雙溫區(qū)管式爐中，實驗開始之前，先抽真空20min，然后打開進氣閥和出氣閥，通20min氬氣。