專利名稱：一種Cu₂ZnSnS₄太陽能吸收層材料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于CuJnSn、薄膜太陽能電池領(lǐng)域，特別涉及一種CuJnSn、太陽能吸收層材料的制備方法。
背景技術(shù)：
隨著社會對能源的需求以及煤、石油、天然氣等不可再生資源的枯竭，人們迫切需要改變現(xiàn)有的能源結(jié)構(gòu)。而尋找清潔可再生的新能源成為當(dāng)今世界的首選方案。作為地球無限可再生的無污染能源——太陽能，只要能完全吸收20分鐘的太陽能，就足夠讓全球使用一整年。而如何通過簡單的方法制備高效、廉價、穩(wěn)定的太陽能電池成為了科學(xué)工作者研究的熱點。當(dāng)前已經(jīng)發(fā)展的太陽能電池主要有娃系(單晶硅、多晶硅和非晶硅薄膜)太陽能電池、化合物半導(dǎo)體(Cu2aiSn、、CuInSi52、Cu(In，Ga)^52、CdTe、GaAs和hP)薄膜太陽能電池、有機太陽能電池和染料敏化納米晶太陽能電池等。其中，CuJnSn、納米晶薄膜太陽能電池由于光電轉(zhuǎn)換效率較高、制作成本較低，沒有性能衰減等優(yōu)良特性，受到人們的廣泛關(guān)注。但是目前制備CuJnSn、納米晶薄膜太陽能電池的方法主要是先合成Cu2SiSr^4納米晶墨水然后滾涂成薄膜層，且制備過程中需要用到有毒的有機溶劑，如甲苯、氯仿等。盡管IBM公司的Mitzi博士利用納米晶前驅(qū)體制備了轉(zhuǎn)換效率高達(dá)9. 6%的Cu2SiSr^4納米晶薄膜太陽能電池，但是制備過程中用到的胼不僅高毒，而且極易爆炸。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種CuJnSn、太陽能吸收層材料的制備方法，該方法具有所需原材料易得、價格低廉、環(huán)境友好、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、操作過程簡便等優(yōu)
點ο本發(fā)明的一種CuJnSn、太陽能吸收層材料的制備方法，包括(1)將摩爾比為 0. 5 2 0.25 1.2 0. 25 1 1 4 的 Cu2+、Si2+、Sn2+的鹽和S粉混合，然后加入吡啶溶液，配成0. 1 0. 4M的混合溶液；(2)通過滾涂將上述混合溶液滾涂在襯底上，待干燥后將襯底于350 370°C煅燒 1 汕；(3)將上述經(jīng)過煅燒的襯底置于氬氣保護下，于500 525°C進(jìn)行硫化處理，在襯底上即得CuJnSn、納米晶吸收層。所述步驟⑴中的Cu2+鹽為乙酰丙酮銅，Zn2+鹽為乙酰丙酮鋅，Sn2+鹽為草酸亞錫。所述步驟(1)中的Cu2+、Si2+、Sn2+的鹽和S粉摩爾比為0.5 0.25 0.25 1。所述步驟(1)中的Cu2+、Si2+、Sn2+的鹽和S粉摩爾比為0.5 0. 3 0. 25 1。所述步驟O)中的襯底為玻璃片。本發(fā)明使用的反應(yīng)設(shè)備是馬弗爐或真空管式爐。
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有益效果本發(fā)明具有所需原材料易得、價格低廉、環(huán)境友好、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、操作過程簡便等優(yōu)點，可以大量制備，為CuJnSn、太陽能吸收層材料的制備提供了一種新方法。


圖1是本發(fā)明中制備的Cu2SiSr^4太陽能吸收層材料的SEM圖片；圖2是本發(fā)明中制備的CuJnSn、太陽能吸收層材料的XRD圖譜，線狀圖為制備的 Cu2ZnSnS4的XRD圖譜，柱狀圖為CuJnSn、的標(biāo)準(zhǔn)XRD圖譜。
具體實施例方式下面結(jié)合具體實施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權(quán)利要求書所限定的范圍。實施例1(1)稱取0. 5mmol乙酰丙酮銅，0. 25mmol乙酰丙酮鋅，0. 25mmol草酸亞錫，Immol S 粉置于樣品管中，加入5mL吡啶溶液，攪拌，將各物質(zhì)溶解；(2)通過滾涂的方式將吡啶溶液滾涂在玻璃片上，待干燥后將襯底置于370°C高溫中煅燒Ih ;C3)將經(jīng)過煅燒的襯底置于Ar氣的保護下，525°C溫度下進(jìn)行硫化處理，即可在襯底上得到純的CuJnSn、納米晶吸收層。實施例2(1)稱取0. 5mmol乙酰丙酮銅，0. 3mmol乙酰丙酮鋅，0. 25mmol草酸亞錫，Immol S 粉置于樣品管中，加入5mL吡啶溶液，攪拌，將各物質(zhì)溶解；(2)通過滾涂的方式將吡啶溶液滾涂在玻璃片上，待干燥后將襯底置于350°C高溫中煅燒2h ； (3)將經(jīng)過煅燒的襯底置于Ar氣的保護下，525°C溫度下進(jìn)行硫化處理，即可在襯底上得到純的CuJnSn、納米晶吸收層。實施例3(1)稱取2mmol乙酰丙酮銅，Immol乙酰丙酮鋅，Immol草酸亞錫，4mmol S粉置于樣品管中，加入5mL吡啶溶液，攪拌，將各物質(zhì)溶解；(2)通過滾涂的方式將吡啶溶液滾涂在玻璃片上，待干燥后將襯底置于370°C高溫中煅燒池；(3)將經(jīng)過煅燒的襯底置于Ar氣的保護下，500°C溫度下進(jìn)行硫化處理，即可在襯底上得到純的CuJnSn、納米晶吸收層。實施例4(1)稱取2mmol乙酰丙酮銅，1. 2mmol乙酰丙酮鋅，Immol草酸亞錫，4mmol S粉置于樣品管中，加入5mL吡啶溶液，攪拌，將各物質(zhì)溶解；(2)通過滾涂的方式將吡啶溶液滾涂在玻璃片上，待干燥后將襯底置于350°C高溫中煅燒Ih ;C3)將經(jīng)過煅燒的襯底置于Ar氣的保護下，525°C溫度下進(jìn)行硫化處理，即可在襯底上得到純的CuJnSn、納米晶吸收層。
權(quán)利要求
1.一種CuJnSn、太陽能吸收層材料的制備方法，包括(1)將摩爾比為0.5 2 0.25 1.2 0. 25 1 1 4的Cu2+、Zn2+、Sn2+的鹽和 S粉混合，然后加入吡啶溶液，配成0. 1 0. 4M的混合溶液；(2)通過滾涂將上述混合溶液滾涂在襯底上，待干燥后將襯底于350 370°C煅燒1 3h ；(3)將上述經(jīng)過煅燒的襯底置于氬氣保護下，于500 525°C進(jìn)行硫化處理，在襯底上即得CuJnSn、納米晶吸收層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種CuJnSn、太陽能吸收層材料的制備方法，其特征在于 所述步驟(1)中的Cu2+鹽為乙酰丙酮銅，Zn2+鹽為乙酰丙酮鋅，Sn2+鹽為草酸亞錫。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種CuJnSn、太陽能吸收層材料的制備方法，其特征在于 所述步驟(1)中的Cu2+、Si2+、Sn2+的鹽和S粉摩爾比為0.5 0. 25 0. 25 1。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種CuJnSn、太陽能吸收層材料的制備方法，其特征在于 所述步驟(1)中的Cu2+、Si2+、Sn2+的鹽和S粉摩爾比為0.5 0.5 0.25 1。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種CuJnSn、太陽能吸收層材料的制備方法，其特征在于 所述步驟O)中的襯底為玻璃片。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種Cu2ZnSnS4太陽能吸收層材料的制備方法，包括(1)將摩爾比為0.5～2∶0.25～1.2∶0.25～1∶1～4的Cu2+、Zn2+、Sn2+的鹽和S粉混合，然后加入吡啶溶液，配成0.1～0.4M的混合溶液；(2)通過滾涂將上述混合溶液滾涂在襯底上，待干燥后將襯底于350～370℃煅燒1～3h；(3)將上述經(jīng)過煅燒的襯底置于氬氣保護下，于500～525℃進(jìn)行硫化處理，在襯底上即得Cu2ZnSnS4納米晶吸收層。本發(fā)明具有所需原材料易得、價格低廉、環(huán)境友好、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、操作過程簡便等優(yōu)點，可以大量制備，為Cu2ZnSnS4太陽能吸收層材料的制備提供了一種新方法。
文檔編號H01L31/18GK102344166SQ20111018465
公開日2012年2月8日 申請日期2011年7月4日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月4日
發(fā)明者唐明華, 彭彥玲, 田啟威, 胡俊青, 胡向華, 蔣扉然, 陳志鋼 申請人:東華大學(xué)