[發明專利]酸浸黃銅制備銅鋅錫硫硒薄膜太陽電池前驅體溶液的方法

在審

• 申請號: 202210509989.3
• 申請日: 2022-05-11
• 公開（公告）號: CN115000239A
• 公開（公告）日: 2022-09-02
• 發明（設計）人: 劉芳洋;潘逸寧;陳望獻;張宗良;蔣良興;賈明
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: H01L31/18
• 分類號: H01L31/18;H01L31/032;H01L31/0445
• 代理公司: 長沙智勤知識產權代理事務所(普通合伙) 43254
• 代理人: 曾芳琴

本發明公開了一種酸浸黃銅一步法制備銅鋅錫硫硒薄膜太陽電池前驅體溶液的方法，該方法通過洗滌、氧化酸浸、蒸發、添加鋅鹽、錫鹽和硫脲這些步驟將銅鋅合金制備成銅鋅錫硫硒薄膜太陽電池前驅體溶液。本發明通過酸浸從廢舊黃銅直接合成銅鋅錫硫硒薄膜太陽電池前驅體溶液，使用有機溶劑取代通常酸浸使用的水溶液，浸出得到的溶液可直接作為銅鋅錫硫硒前驅體溶液。流程短，操作簡單，可以低成本高效利用再生資源制備銅鋅錫硫硒薄膜太陽電池。

技術領域

本發明涉及薄膜太陽電池領域，尤其涉及一種酸浸黃銅制備銅鋅錫硫硒薄膜太陽電池前驅體溶液的方法。

背景技術

在世界所有有色金屬的消費中，銅位于鋼鐵和鋁之后居第三位。銅是重要的工業原料，經濟、科技和社會發展等因素影響著銅的供給量和需求量。黃銅材料，主要成分為銅鋅合金，已大量應用于工業生產、日常生活等多個領域，每年廢棄黃銅量巨大。傳統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，回收流程復雜、回收成本高昂。

發明內容

本發明旨在至少解決上述技術問題之一。

本發明的目的在于提供一種從廢舊黃銅一步法直接制備銅鋅錫硫硒前驅體溶液的方法。

為了實現上述目的，本發明提出的一種酸浸黃銅制備銅鋅錫硫硒薄膜太陽電池前驅體溶液的方法，所述方法包括以下步驟：

A、洗滌

用清潔劑超聲洗滌黃銅，其中，所述清潔劑包括乙醇、異丙醇、丙酮中的一種或多種；

B、浸出

向步驟A洗凈后的黃銅中加入鹽酸、氧化劑和有機溶劑，保持溫度在 20-40℃并進行攪拌，將攪拌后的物質進行過濾得到濾渣和濾液；其中，固液比為1：10-20，攪拌轉速為200-400rpm；

C、蒸發

將步驟B得到的濾液置于熱臺上進行攪拌，攪拌轉速為200-400rpm，并加熱至80-120℃，將溶劑蒸發，得到銅鋅前驅體溶液和氯化氫氣體；

D、按比例添加鋅鹽和錫鹽

向步驟C得到的銅鋅前驅體溶液中添加鋅鹽、錫鹽和硫源，得到用于制備銅鋅錫硫硒薄膜太陽電池的前驅體溶液，其中，根據步驟C得到的銅鋅前驅體溶液中銅和鋅的含量以及銅鋅錫硫硒薄膜太陽電池前驅體溶液中銅、鋅、錫的配比值確定鋅鹽、錫鹽和硫源添加量。

優選地，所述步驟A中，黃銅和清潔劑的固液比為1：10-30，洗滌時溫度為20-70℃。

優選地，所述步驟A中的固液比為1：20，超聲頻率為30kHz，溫度為 30-40℃。

優選地，所述步驟B中，氧化劑為H₂O₂，有機溶劑為N,N-二甲基甲酰胺、乙二醇甲醚、二甲基亞砜中的一種或幾種混合。

優選地，所述步驟B中，鹽酸濃度為36％-38％。

優選地，所述步驟B中，固液比為1：12，攪拌轉速為300rpm，攪拌溫度為20-30℃。

優選地，所述步驟C中，蒸發得到的氯化氫氣體循環進入步驟B中再次使用。

優選地，所述步驟D中，Cu/(Zn+Sn)的摩爾比為0.7-1.0，Zn/Sn摩爾比為 1.0-1.3，(Cu+Zn+Sn)/S摩爾比為0.5。

優選地，所述步驟D中，硫源為硫脲。

本發明的基本思路和技術原理如下：

黃銅表面可能沾染油漬等污染物，使用乙醇等清潔劑進行超聲處理可以去除。黃銅在清潔過程中不會反應或者溶解，沒有損耗，超聲清潔后的乙醇等清潔劑可以反復使用。