本發明專利技術提供一種銅基硫族固溶體薄膜的制備方法，包括以下步驟：將含有銅及其它金屬預制層沉積到襯底上，將任意比例的硫和硒放入容器中，將容器抽真空后沖入保護氣體并密封，將容器進行熱處理，固溶體即形成。本發明專利技術通過控制硫、硒的比例可以精確地調節薄膜材料中硫、硒的比例。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及能源材料制備方法，具體涉及一種銅基硫族Cu2ZnSn (S，Se) 4和Cu2Sn (S，Se) 3固溶體薄膜的制備方法領域。
技術介紹
銅基硫族化合物固溶體諸如Cu2ZnSn(S，Se)4、Cu2Sn(S，Se)3等在光伏、光催化、光水解以及熱電領域都有廣泛應用。此類材料的禁帶寬度、電導率、熱導率等性質可以通過調整硫、硒的比例來調控。由于硫和硒兩種物質蒸汽壓較高，在熱處理過程中一般為氣相，因此硫、硒比例難以可控的調整。申請號為CN102201498A的中國專利采用兩步合成法、反相微乳法或溶劑熱法制得水溶性Cu2ZnSnS4納米晶；將水溶性Cu2ZnSnS4納米晶分散于水或乙醇中得分散液，加入與分散液體積比為1:5?10的氨水或乙醇胺得水性Cu2ZnSnS4油墨，將水性Cu2ZnSnS4油墨印刷在上述柔性襯底上，再光照或者燒結得Cu2ZnSnS4納米晶致密膜；這種由濕發工藝最主要的問題是合成了粉體材料以后，組裝成功能器件的過程中，比較難由粉體得到致密的薄膜。申請號為CN103400893A的中國專利技術專利公布的制備方法，首先清洗基片，然后將CuCl2.2H20, ZnCl2.2H20和SnCl2.2H20放入溶劑中，采用旋涂法在基片上得到前驅體薄膜，烘干，放入有水合聯氨和升華硫的可密閉容器中，使前驅體薄膜樣品不與水合聯氨和升華硫接觸，最后進行干燥，得到銅鋅錫硫光電薄膜。這種制備方法使用的水合聯氨具有很高的毒性和危險性，這一類聯氨工藝都比較難以實現大規模的應用，旋涂法也很難做到大面積批量生產。現有多采用濕法化學方法合成納米顆粒或分子前驅體等，而此類材料固相薄膜中硫、硒比例的調控仍是難題。
技術實現思路
本專利技術針對上述問題提出了一種銅基硫族化合物中硫、硒比例可調的制備方法，該方法用簡單的工藝精確的調節此類材料的硫、硒比例。本專利技術解決其技術問題所采用的方案是:該銅基硫族固溶體制備方法，其特點是，其步驟包括:a,提供一個襯底；b,將含有銅及其它金屬的預制層沉積到襯底上成為前驅體；c,將前驅體放入耐高溫容器；d,將一定比例的硫和硒放入容器中；e,將容器抽真空后充入保護氣體并密封；f,進行熱處理，此過程中固溶體即形成。可選的，在步驟a中，所述襯底為玻璃、硅片、不銹鋼、聚酰亞胺中的一種。可選的，在步驟b中，所述的金屬預制層沉積方式為疊層沉積或者三種金屬的合金沉積。可選的，在步驟c中，耐高溫容器可以是玻璃容器，石英容器或陶瓷容器。可選的，在步驟d中，硫和硒的比例可以是任意比例。可選的，在步驟e中，保護氣體為氮氣或氬氣。可選的，在步驟f中，熱處理溫度可以從100°C到1000°C不等。可選的，在步驟f中，熱處理時間可以從5分鐘到240分鐘不等。本專利技術的有益效果如下:本專利技術在密閉容器中進行熱處理，這樣可以通過調整加入的硫和硒的比例來控制硫和硒的分壓，從而調控膜層中的硫和硒的比例。操作簡單適合大規模批量生產。【附圖說明】附圖1為本專利技術所述銅基硫族Cu2ZnSn (S，Se) 4和Cu2Sn (S，Se) 3固溶體薄膜的制備方法的流程圖【具體實施方式】結合實施例對本專利技術做進一步說明如下:實施例1Cu2Sn (S，Se) 3固溶體薄膜材料的制備步驟一，提供一襯底，所述襯底為玻璃；步驟二，將銅和錫兩種金屬先后沉積到襯底上，使其摩爾比接近2:1;步驟三，將步驟二中得到的前驅體放入玻璃試管中；步驟四，將摩爾比為10:1的硫粉和硒粉放入玻璃試管中；步驟五，將玻璃試管抽真空后通入氬氣，循環5次；步驟六，將玻璃試管一端用乙炔焰熔封；步驟七，將玻璃試管放入管式爐中；步驟八，將爐溫升到500°C保持一小時然后自然冷卻。實施例2Cu2Sn (S，Se) 3固溶體薄膜材料的制備步驟一，提供一襯底，所述襯底為硅片；步驟二，將銅和錫兩種金屬先后沉積到襯底上，使其摩爾比接近2:1;步驟三，將步驟二中得到的前驅體放入玻璃試管中；步驟四，將摩爾比為1:10的硫粉和硒粉放入玻璃試管中；步驟五，將石英管抽真空后通入氮氣，循環5次；步驟六，將石英管一端用乙炔焰熔封；步驟七，將石英管放入管式爐中；步驟八，將爐溫升到400°C保持15分鐘然后自然冷卻。實施例3Cu2ZnSn (S，Se) 4固溶體薄膜材料的制備步驟一，提供一襯底，所述襯底為不銹鋼；步驟二，將銅鋅錫三種金屬的合金沉積到襯底上，使其摩爾比接近2:1:1 ;步驟三，將步驟二中得到的前驅體放入玻璃試管中；步驟四，將摩爾比為1:1的硫粉和硒粉放入玻璃試管中；步驟五，將陶瓷管抽真空后通入氬氣，循環5次；步驟六，將陶瓷管一端用乙炔焰熔封；步驟七，將陶瓷管放入管式爐中；步驟八，將爐溫升到600°C保持4小時然后自然冷卻。實施例4Cu2ZnSn (S，Se) 4固溶體薄膜材料的制備步驟一，提供一襯底，所述襯底為聚酰亞胺；步驟二，將銅鋅錫三種金屬的合金沉積到襯底上，使其摩爾比接近2:1:1 ;步驟三，將步驟二中得到的前驅體放入玻璃試管中；步驟四，將摩爾比為2:1的硫粉和硒粉放入玻璃試管中；步驟五，將玻璃試管抽真空后通入氬氣，循環5次；步驟六，將玻璃試管一端用乙炔焰熔封；步驟七，將玻璃試管放入管式爐中；步驟八，將爐溫升到800°C保持3小時然后自然冷卻。【主權項】1.，具體包括以下步驟: a,提供一個襯底； b,將含有銅及其它金屬的預制層沉積到襯底上成為前驅體； C，將前驅體放入耐高溫容器； d,將一定比例的硫和硒放入容器中； e,將容器抽真空后充入保護氣體并密封； f,進行熱處理，此過程中固溶體即形成。2.如權利要求1所述的制備方法，其特征是:所述襯底為玻璃、硅片、不銹鋼、聚酰亞胺中的一種。3.如權利要求1所述的制備方法，其特征是:所述的金屬預制層沉積方式為疊層沉積或者三種金屬的合金沉積。4.如權利要求1所述的制備方法，其特征是:耐高溫容器可以是玻璃容器，石英容器或陶瓷容器。5.如權利要求1所述的制備方法，其特征是:硫和硒的比例可以是任意比例。6.如權利要求1所述的制備方法，其特征是:保護氣體為氮氣或氬氣。7.如權利要求1所述的制備方法，其特征是:熱處理溫度為100到1000°C。8.如權利要求1所述的制備方法，其特征是:熱處理時間為5到240分鐘。【專利摘要】本專利技術提供，包括以下步驟：將含有銅及其它金屬預制層沉積到襯底上，將任意比例的硫和硒放入容器中，將容器抽真空后沖入保護氣體并密封，將容器進行熱處理，固溶體即形成。本專利技術通過控制硫、硒的比例可以精確地調節薄膜材料中硫、硒的比例。【IPC分類】C23C30/00, C23C8/72【公開號】CN104947034【申請號】CN201410119919【專利技術人】張海濤, 張曉琨, 向勇 【申請人】向勇【公開日】2015年9月30日【申請日】2014年3月27日本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種銅基硫族固溶體薄膜的制備方法，具體包括以下步驟：?a,提供一個襯底；?b,將含有銅及其它金屬的預制層沉積到襯底上成為前驅體；?c,將前驅體放入耐高溫容器；?d,將一定比例的硫和硒放入容器中；?e,將容器抽真空后充入保護氣體并密封；?f,進行熱處理,此過程中固溶體即形成。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：張海濤，張曉琨，向勇，
申請(專利權)人：向勇，
類型：發明
國別省市：山東;37
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