一種醋酸鹽體系兩步法制備銅銦硒光電薄膜的方法技術(shù)

一種醋酸鹽體系兩步法制備銅銦硒光電薄膜的方法，屬于太陽能電池用光電薄膜制備技術(shù)領(lǐng)域，本發(fā)明專利技術(shù)通過如下步驟得到，首先清洗二氧化錫導(dǎo)電玻璃基片，然后將C6H5Na3O7·2H2O、Cu(CH3COO)2·H2O、In(CH3COO)3、SeO2放入蒸餾水中，用電沉積法在導(dǎo)電玻璃片上得到前驅(qū)體薄膜，自然干燥，放入加有水合聯(lián)氨的管式爐中，使前驅(qū)體薄膜樣品不與水合聯(lián)氨接觸，其中水合聯(lián)氨中加有硒粉，在密閉管式爐內(nèi)加熱，使前驅(qū)體薄膜硒化，最后取出樣品進(jìn)行干燥，得到銅銦硒光電薄膜。本發(fā)明專利技術(shù)不需要高真空條件，對儀器設(shè)備要求低，生產(chǎn)成本低，生產(chǎn)效率高，易于操作。所得銅銦硒光電薄膜有較好的連續(xù)性和均勻性，主相為CuInSe2相，可以實(shí)現(xiàn)低成本大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn)。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)屬于太陽能電池用光電薄膜制備
，尤其涉及一種醋酸鹽體系兩步法制備銅銦硒光電薄膜的方法。
技術(shù)介紹
隨著社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，能源緊缺及消費(fèi)能源帶來的污染已成為國內(nèi)社會(huì)發(fā)展中的突出問題，煤炭、石油等為不可再生資源，因此開發(fā)利用清潔可再生能源對保護(hù)環(huán)境、保證經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展和構(gòu)筑和諧社會(huì)都有重要的意義。光伏發(fā)電具有安全可靠、無噪聲、無污染、制約少、故障率低、維護(hù)簡便等優(yōu)點(diǎn)，可以利用太陽能這種清潔、安全和環(huán)保的可再生能源，因此近幾十年來太陽能電池的研究和開發(fā)日益受到重視。銅銦硒薄膜太陽電池目前可以認(rèn)為是最有發(fā)展前景的薄膜電池，這是因?yàn)槠湮諏硬牧螩uInSe2具有一系列的優(yōu)點(diǎn)：(1)在CuInSe2基礎(chǔ)上摻雜其它元素，如使Ga或Al部分取代In原子，用S部分取代Se即制備成Cu(In1-xGax)Se2，Cu(In1-xGax)(Se2-ySy)，Cu(In1-xAlx)(Se2-xSx)，其晶體結(jié)構(gòu)仍然是黃銅礦。改變其中Ga/(Ga+In)等的原子比，可以使其禁帶寬度在1.04~1.72eV之間變化，包含高效率吸收太陽光的帶隙范圍1.4~1.6eV；(2)CuInSe2、Cu(In1-xGax)Se2是直接帶隙的半導(dǎo)體材料，對太陽光譜響應(yīng)特性非常大，它的吸收系數(shù)很高，光吸收率高達(dá)1~6×105cm-1，因而電池中所需CuInSe2、Cu(In1-xGax)Se2薄膜厚度很小，約2μm，最適于太陽電池薄膜化；(3)化學(xué)計(jì)量比CuInSe2的光量子效率高；(4)高的光電轉(zhuǎn)換效率；(5)在較寬成分范圍內(nèi)電阻率都較小；(6)抗輻射能力強(qiáng)，沒有光致衰減效應(yīng)，因而使用壽命長；(7)Cu(In1-xGax)Se2系電池容易做成多結(jié)系統(tǒng)。在4個(gè)結(jié)電池中，從光線入射方向按禁帶寬度由大到小順序排列，這時(shí)的理論轉(zhuǎn)換效率極限可以超過50％。(8)P型CIGS材料的晶格結(jié)構(gòu)與電子親和力都能跟普通N型窗口材料(如CdS、ZnO)匹配。目前處于先進(jìn)水平的Cu(In1-xGax)Se2光伏吸收材料都是在真空條件下沉積制備的，主要有真空蒸鍍法和(銅銦合金膜)濺射—硒化法。CuInSe2基吸收層的生產(chǎn)需要采用沉積合金層的昂貴的真空技術(shù)。真空技術(shù)中操作復(fù)雜難度大，所得薄膜也不均勻。另外含有硒化的工藝中薄膜也不均勻，難以控制各組分的化學(xué)計(jì)量比，其中H2Se和Se的毒氣污染環(huán)境和危害操作人員。與前面所述方法一樣，其它方法也有不同的缺陷。與本專利技術(shù)相關(guān)的還有如下文獻(xiàn)：[1]M.Valdés,M.Vázquez,A.Goossens,ElectrodepositionofCuInSe2andIn2Se3onflatandnanoporousTiO2substrates,ElectrochimicaActa54(2008)524–529.主要描述了用電沉積法分別制備In2Se3和CuInSe2薄膜，并對其性能進(jìn)行了表征。[2]AmolC.Badgujar,SanjayR.Dhage,ShrikantV.Joshi,Processparameterimpactonpropertiesofsputteredlarge-areaMobilayersforCIGSthinfilmsolarcellapplications,ThinSolidFilms589(2015)79–84.主要描述了用濺射法制備濺射CIGS,并研究了濺射工藝參數(shù)對其性能的影響。[3]Yin-HsienSu,Tsung-WeiChang,Wen-HsiLee,Bae-HengTseng,CharacterizationofCuInSe2thinfilmsgrownbyphoto-assistedelectrodeposition,ThinSolidFilms535(2013)343–347.主要描述光輔助電沉積法制備CuInSe2及其光電性能的研究。[4]ArminE.Zaghi,MarieBuffière,JaseokKoo,GuyBrammertz,MariaBatuk,ChristopheVerbist,JokeHadermann,WooKyoungKim,MarcMeuris,JefPoortmans,JefVleugels,EffectofseleniumcontentofCuInSexalloynanopowderprecursorsonrecrystallizationofprintedCuInSe2absorberlayersduringselenizationheattreatment,ThinSolidFilms582(2015)11–17.主要描述硒化熱處理再結(jié)晶對CuInSex中硒含量的影響，并對其進(jìn)行了性能表征和形成機(jī)理研究。[5]ChaehwanJeong,JinHyeokKim,FabricationofCuInSe2thinfilmsolarcellwithselenizationofdoublelayeredprecursorsfromCu2SeandIn2Se3binary,ThinSolidFilms550(2014)660–664.主要描述了利用Cu2Se和In2Se3兩元硒化法制備CuInSe2。[6]MengxiWang,SudipK.Batabyal,HuiMinLim,ZhenggangLi,YengMingLam,FormationofCuIn(SxSe1-x)2microcrystalsfromCuInSe2nanoparticlesbytwostepsolvothermalmethod,JournalofAlloysandCompounds618(2015)522–526.主要描述了兩步溶劑熱法制備CuInSe2薄膜，并研究了CuIn(SxSe1-x)2和CuInSe2的結(jié)構(gòu)和性能差異。[7]Jeng-ShinMa,SubrataDas,Che-YuanYang,Fuh-ShanChen,Chung-HsinLu,Hydrothermally-assistedselenizationofCuInSe2thinfilmsoncopperfoils,CeramicsInternational40(2014)7555–7560.主要描述了采用水熱輔助硒化法制備CuInSe2相并進(jìn)行了形貌及成分分析。[8]JaseokKoo,Chae-WoongKim,ChaehwanJeong,WooKyoungKim,RapidsynthesisofCuInSe2fromsputter-depositedbilayerIn2Se3/Cu2Seprecurso本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種醋酸鹽體系兩步法制備銅銦硒光電薄膜的方法，包括如下順序的步驟：a.二氧化錫導(dǎo)電玻璃基片的清洗；b.將1.0～2.0份C6H5Na3O7·2H2O、5.0～10.0份Cu(CH3COO)2·H2O、7.5～15.0份In(CH3COO)3、6.0～12.0份SeO2放入2700.0～5400.0份的蒸餾水中，使溶液中的物質(zhì)溶解；c.采用電沉積法將步驟b所述溶液在導(dǎo)電玻璃片上沉積得到前驅(qū)體薄膜，自然干燥，得到前驅(qū)體薄膜樣品；d.將步驟c所得前驅(qū)體薄膜樣品置于支架上，在水合聯(lián)氨中加入硒粉，前驅(qū)體薄膜樣品不與水合聯(lián)氨接觸，將前驅(qū)體薄膜和水合聯(lián)氨放入管式爐中；將管式爐加熱至250～400℃之間，保溫時(shí)間3～9h，然后冷卻到室溫取出；e.將步驟d所得物，自然干燥，得到銅銦硒光電薄膜。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種醋酸鹽體系兩步法制備銅銦硒光電薄膜的方法，包括如下順序的步驟：
a.二氧化錫導(dǎo)電玻璃基片的清洗；
b.將1.0～2.0份C6H5Na3O7·2H2O、5.0～10.0份Cu(CH3COO)2·H2O、7.5～15.0份In
(CH3COO)3、6.0～12.0份SeO2放入2700.0～5400.0份的蒸餾水中，使溶液中的物質(zhì)溶解；
c.采用電沉積法將步驟b所述溶液在導(dǎo)電玻璃片上沉積得到前驅(qū)體薄膜，自然干燥，得
到前驅(qū)體薄膜樣品；
d.將步驟c所得前驅(qū)體薄膜樣品置于支架上，在水合聯(lián)氨中加入硒粉，前驅(qū)體薄膜樣品
不與水合聯(lián)氨接觸，將前驅(qū)體薄膜和水合聯(lián)氨放入管式爐中；將管式爐加熱至250～400℃
之間，保溫時(shí)間3～9h，然后冷卻到室溫取出；
e.將步驟d所得物，自然干燥，得到銅銦硒光電薄膜。
2.如權(quán)利要求1所述的一種醋酸鹽體系兩步法制備銅銦硒光電薄膜的方...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：李靜，劉科高，許超，徐勇，石磊，
申請(專利權(quán))人：山東建筑大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：山東;37