[發(fā)明專利]利用廢舊黃銅制備銅鋅錫硫硒薄膜太陽(yáng)電池前驅(qū)體的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110678331.0
• 申請(qǐng)日: 2021-06-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113410338B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-04-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉芳洋;陳望獻(xiàn);潘逸寧;趙祥云;張宗良;蔣良興;賈明
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中南大學(xué)
• 主分類號(hào): H01L31/18
• 分類號(hào): H01L31/18;H01L31/032
• 代理公司: 長(zhǎng)沙智勤知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 43254
• 代理人: 曾芳琴

本發(fā)明提供一種利用廢舊黃銅制備銅鋅錫硫硒薄膜太陽(yáng)電池前驅(qū)體的方法，該方法中，依次通過(guò)洗滌、氧化堿浸、蒸氨、酸溶、結(jié)晶這些步驟將黃銅中的銅鋅合金制備成銅鋅錫硫硒薄膜太陽(yáng)電池前驅(qū)體所需金屬鹽，并且去除銅鋅外大部分的雜質(zhì)元素，并通過(guò)獲得的銅鋅的含量以及銅鋅錫硫硒材料中的銅、鋅、錫元素配比確定銅鹽(或鋅鹽)、錫鹽和硫源的添加量，并加入相應(yīng)的有機(jī)溶劑，得到所需銅鋅錫硫硒薄膜太陽(yáng)電池前驅(qū)體溶液。本發(fā)明通過(guò)一步法從廢舊金屬直接合成銅鋅錫硫硒太陽(yáng)電池前驅(qū)體溶液，無(wú)需銅鋅分離步驟，且痕量雜質(zhì)殘留對(duì)電池效率無(wú)明顯影響，避免了傳統(tǒng)回收需要消耗大量酸堿液和復(fù)雜流程，完成資源短流程再利用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及薄膜太陽(yáng)電池領(lǐng)域，尤其涉及一種利用廢舊黃銅制備銅鋅錫硫硒薄膜太陽(yáng)電池前驅(qū)體的方法。

背景技術(shù)

黃銅材料，主要成分為銅鋅合金，已大量應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)、日常生活等多個(gè)領(lǐng)域，每年廢棄黃銅量巨大。傳統(tǒng)黃銅材料回收工藝主要為銅、鋅材料的分選，通常先將銅形成硫化銅沉淀與鋅分離，在將銅、鋅離子還原成金屬單質(zhì)，回收流程復(fù)雜、回收成本高昂。

如果在黃銅回收過(guò)程中，無(wú)需將銅鋅元素分選，可大幅縮減工藝流程，降低成本。銅鋅錫硫硒薄膜太陽(yáng)電池前驅(qū)體因其同時(shí)含有銅、鋅兩種元素，可以滿足黃銅回收無(wú)需銅鋅分選的要求。銅鋅錫硫硒薄膜太陽(yáng)電池是第二代太陽(yáng)電池，具有以下特點(diǎn)：柔性化、輕質(zhì)化、廉價(jià)化、無(wú)毒化。因其上述特點(diǎn)，銅鋅錫硫硒薄膜太陽(yáng)電池具有良好的發(fā)展前景。銅鋅錫硫硒薄膜太陽(yáng)電池主要由背電極層、光吸收層(即銅鋅錫硫硒材料層)、緩沖層、窗口層和頂電極層，其中決定電池效率最關(guān)鍵的是銅鋅錫硫硒光吸收層。通過(guò)將銅、鋅、錫三種金屬鹽及硫源溶于有機(jī)溶劑并將溶液涂覆于背電極層表面制備銅鋅錫硫硒薄膜太陽(yáng)電池的技術(shù)路線已得到驗(yàn)證，具有廣闊的前景。目前，銅鋅錫硫硒前驅(qū)體材料，是以銅鹽、鋅鹽、錫鹽、有機(jī)硫源為原料進(jìn)行生產(chǎn)獲得，原料成本可控范圍小。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在至少解決上述技術(shù)問(wèn)題之一。

本發(fā)明的目的在于提供一種從廢舊黃銅一步法直接合成銅鋅錫硫硒前驅(qū)體的方法。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出的一種利用廢舊黃銅制備銅鋅錫硫硒薄膜太陽(yáng)電池前驅(qū)體的方法，所述方法包括以下步驟：

A、洗滌

在液固比4-10:1、溫度25-70℃的條件下用清洗劑攪洗廢舊黃銅，其中，所述清洗劑包括乙醇、異丙醇、丙酮中的一種或多種；

B、氧化堿浸

向步驟A洗凈后的物質(zhì)中加入pH穩(wěn)定劑、氧化劑和氨水，加熱至30-70℃并進(jìn)行攪拌，其中，液固比5-8:1，pH調(diào)節(jié)至10-11，攪拌轉(zhuǎn)速為200-400rpm；將攪拌后的物質(zhì)進(jìn)行過(guò)濾得到濾渣和濾液；

C、蒸氨

將步驟B獲得的濾液置于旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器中，并加熱至60-80℃，將溶劑蒸發(fā)，其中得到的氨氣可循環(huán)進(jìn)入步驟B中再次使用；

D、酸溶

向步驟C獲得的物質(zhì)中加入含酸的水溶液，進(jìn)行過(guò)濾得到濾渣和濾液；

E、蒸發(fā)

將步驟D的濾液置于敞口容器中，并加熱至80-100℃，將溶劑完全蒸發(fā)或?qū)⒓訜岷蟮娜芤褐糜?-10℃環(huán)境中，通過(guò)溶解度隨溫度變化快速結(jié)晶析出；

F、按配比添加銅鹽(或鋅鹽)、錫鹽和硫源

將步驟E得到的物質(zhì)加入有機(jī)溶劑中，并向有機(jī)溶劑中添加銅鹽、鋅鹽、錫鹽和硫源，得到所需銅鋅錫硫硒薄膜太陽(yáng)電池前驅(qū)體溶液，其中，根據(jù)步驟E得到的物質(zhì)中銅和鋅的含量以及銅鋅錫硫硒前驅(qū)體材料中銅、鋅、錫的配比值確定銅鹽、鋅鹽、錫鹽和硫源添加量。

優(yōu)選地，所述步驟A中的液固比為5:1，溫度為50-60℃。