一種硫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領域，本發(fā)明專利技術通過如下步驟得到，首先清洗二氧化錫導電玻璃基片，然后將C6H5Na3O7·2H2O、CuSO4·5H2O、In2(SO4)3、SeO2放入蒸餾水中，用電沉積法在導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，最后取出樣品進行干燥，得到銅銦硒光電薄膜。本發(fā)明專利技術不需要高真空條件，對儀器設備要求低，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，可以實現(xiàn)低成本大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn)。
【技術實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術屬于太陽能電池用光電薄膜制備
，尤其涉及一種硫酸鹽體系兩步法制備銅銦硒光電薄膜的方法。
技術介紹
隨著社會和經(jīng)濟的發(fā)展，能源緊缺及消費能源帶來的污染已成為國內(nèi)社會發(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環(huán)境、保證經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展和構(gòu)筑和諧社會都有重要的意義。光伏發(fā)電具有安全可靠、無噪聲、無污染、制約少、故障率低、維護簡便等優(yōu)點，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為是最有發(fā)展前景的薄膜電池，這是因為其吸收層材料CuInSe2具有一系列的優(yōu)點：(1)在CuInSe2基礎上摻雜其它元素，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是直接帶隙的半導體材料，對太陽光譜響應特性非常大，它的吸收系數(shù)很高，光吸收率高達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)化學計量比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?。?6)抗輻射能力強，沒有光致衰減效應，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。真空技術中操作復雜難度大，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計量比，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。與本專利技術相關的還有如下文獻：[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，并對其進行了性能表征和形成機理研究。[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相并進行了形貌及成分分析。[8]JaseokKoo,Chae-WoongKim,ChaehwanJeong,WooKyoungKim,RapidsynthesisofCuInSe2fromsputter-depositedbilayerIn2Se3/Cu2Seprecursors,ThinSolidFilms582(2015)79–84.主要描述了用分別濺射法制備Cu2Se和In2Se3，然后兩元硒化制備CuInSe2。[9]A.Shanmugavel,K.Srinivasan,K.R.Murali,Pulseelectrodepositedcopperindium本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術保護點】
一種硫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.二氧化錫導電玻璃基片的清洗；b.將1.0～2.0份C6H5Na3O7·2H2O、6.8～13.6份CuSO4·5H2O、7.0～14.0份In2(SO4)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。
【技術特征摘要】
1.一種硫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.二氧化錫導電玻璃基片的清洗；
b.將1.0～2.0份C6H5Na3O7·2H2O、6.8～13.6份CuSO4·5H2O、7.0～14.0份In2(SO4)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.如權利要求1所述的一種硫酸鹽體系兩步法制備銅銦硒光電薄...
【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：劉科高，徐勇，許超，李靜，石磊，
申請(專利權)人：山東建筑大學，
類型：發(fā)明
國別省市：山東;37
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