本發明專利技術涉及一種電沉積法制備的銅銦硒硫薄膜太陽能電池吸收層，其特征在于，所述工藝步驟包括：電沉積前驅體薄膜、熱處理兩個步驟。選用硫酸銅、硫酸銦、二氧化硒、硫代硫酸鈉分別作為Cu源、In源、Se源、S源，按照Cu:In:Se:S=8:20:5:10的摩爾比制備前驅體溶液，以石墨為陽極，待沉積襯底為陰極，進行電沉積形成前驅體薄膜，400℃氮氣氣氛下熱處理，即得到銅銦硒硫薄膜太陽能電池吸收層。本發明專利技術涉及的制備方法簡單，反應條件溫和，成本低。本發明專利技術制備的銅銦硒硫薄膜太陽能電池吸收層結構致密，表面平整，其禁帶寬度為1.49eV，滿足實際應用需要。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及光電材料新能源領域，具體涉及一種電沉積法制備的銅銦硒硫薄膜太陽能電池吸收層。
技術介紹
隨著人類社會的發展，能源的需求量增長迅猛，化石能源已無法滿足需求，因此人們將眼光投向了可再生的能源。太陽能、生物能、風能、和海洋能等新興的清潔可再生能源在世界各地迅速崛起，開始逐漸代替了傳統能源。在這些清潔能源中，太陽能因其覆蓋范圍廣泛、利用價值高，蘊含的能量目前來說可以遠遠超過我們的需求，因此倍受世界各國能源科學家青睞，最近幾年來，太陽能光伏材料的利用也已被提高到了戰略高度。其中，化合物半導體薄膜比硅基薄膜的效率高，弱光條件的發電性能較好，穩定性好，無光致衰退以及可以在柔性基地上沉積等特點，將成為太陽能電池以后發展研究的重要方向。目前研究較多的薄膜太陽能電池是碲化鎘，硒化鎘，銅銦鎵硒等，從原料角度講，鎘有毒，鎵為稀有元素，這將限制這類薄膜材料的發展；從制備方法上講，目前通常采用電子束蒸發法、真空熱蒸發法、濺射法等真空制備方法，真空熱蒸發法、濺射等方法采用的設備復雜、實驗過程成本極高等缺點。所以伴隨著能源和環境問題日益成為世界發展主題的背景下，探索一種工藝要求不高、能控制成本、能耗更低、對環境友好的合成方法和薄膜材料來制備太陽能電池具有很強的科研價值和實用價值。電沉積法因其簡單，反應條件溫和，成本低，能大面積成膜而備受關注。有關電沉積法制備薄膜的研究較多，以下給出部分文獻：專利技術專利授權公開號：CN104795456A，2015.07.22專利技術專利授權公開號：CN104681658A，2015.06.03專利技術專利授權公開號：CN105489672A，2016.04.13。
技術實現思路
本專利技術針對現有技術的不足，提供一種電沉積法制備的銅銦硒硫薄膜太陽能電池吸收層。為實現上述目的，本專利技術的一種電沉積法制備的銅銦硒硫薄膜太陽能電池吸收層，工藝步驟包括：電沉積前驅體薄膜、熱處理兩個步驟。選用硫酸銅、硫酸銦、二氧化硒、硫代硫酸鈉分別作為Cu源、In源、Se源、S源，按照Cu:In:Se:S=8:20:5:10的摩爾比制備前驅體溶液，以石墨為陽極，待沉積襯底為陰極，進行電沉積形成前驅體薄膜，400℃氮氣氣氛下熱處理，即得到銅銦硒硫薄膜太陽能電池吸收層。具體步驟如下：步驟一：將待沉積襯底依次用洗衣粉水、去離子水、丙酮、無水乙醇、去離子水超聲清洗15~60min，吹風機吹干，備用；步驟二：取8mmol/L硫酸銅、10mmol/L硫酸銦、5mmol/L二氧化硒、5mmol/L硫代硫酸鈉和40mmol/L檸檬酸鈉配置成電解液，溶劑為去離子水，用稀鹽酸將溶液的pH值調至1.7，攪拌1h，將溶液密封好，放置于50℃的恒溫水浴之中4~5h；步驟三：將步驟一吹干后的待沉積襯底置于裝有電解液的雙電極電解槽中，以石墨為陽極，待沉積襯底為陰極，電沉積在室溫下進行，過程中不需要攪拌，1.3~1.7V沉積電位范圍內進行電沉積處理40~80min，取出電沉積前驅體薄膜，去離子水沖洗，吹干；步驟四：將步驟三的電沉積前驅體薄膜置于管式電阻爐，氮氣氣氛下，400℃熱處理80min后，自然降至室溫，即得銅銦硒硫薄膜太陽能電池吸收層。所述的待沉積襯底為FTO玻璃、ITO玻璃、濺射鉬的鈉鈣玻璃或銅箔。本專利技術的有益效果在于：制備方法簡單，反應條件溫和，成本低；制備的銅銦硒硫薄膜太陽能電池吸收層結構致密，表面平整，其禁帶寬度為1.49eV，滿足實際應用需要。附圖說明圖1是本專利技術制得的銅銦硒硫薄膜的SEM圖；圖2是本專利技術制得的銅銦硒硫薄膜的XRD圖，其中，a是熱處理前的XRD，b是熱處理后的XRD。具體實施方式下面通過具體實施例，對本專利技術做詳細的描述。實施例1本實施方式的一種電沉積法制備的銅銦硒硫薄膜太陽能電池吸收層是按照以下步驟進行的：一、將FTO玻璃在洗衣粉水中超聲清洗15min，用去離子水沖洗除去洗衣粉，將沖洗后的FTO玻璃在丙酮中超聲清洗15min后，放入無水乙醇中超聲清洗15min，再用去離子水超聲清洗15min，吹風機吹干，備用；二、取8mmol/L硫酸銅、10mmol/L硫酸銦、5mmol/L二氧化硒、5mmol/L硫代硫酸鈉和40mmol/L檸檬酸鈉配置成電解液，溶劑為去離子水，用稀鹽酸將溶液的pH值調至1.7，攪拌1h，將溶液密封好，放置于50℃的恒溫水浴之中4h；三、將步驟一吹干后的FTO玻璃置于裝有電解液的雙電極電解槽中，以石墨為陽極，FTO玻璃為陰極，電沉積在室溫下進行，過程中不需要攪拌，1.6V沉積電位下進行電沉積處理60min，取出電沉積前驅體薄膜，去離子水沖洗，吹干；四、將步驟三的電沉積前驅體薄膜置于管式電阻爐，氮氣氣氛下，400℃熱處理80min后，自然降至室溫，即得銅銦硒硫薄膜太陽能電池吸收層，其禁帶寬度為1.49eV，滿足實際應用需要。從圖1可以觀察到制得的銅銦硒硫薄膜結構致密，表面平整。從圖2熱處理后的峰與標準卡片對比，可以得出圖中三個峰分別對應化合物銅銦硒硫的（112）、（220）和（116）晶面的峰，證實了銅銦硒硫的存在。實施例2本實施方式的一種電沉積法制備的銅銦硒硫薄膜太陽能電池吸收層是按照以下步驟進行的：一、將打磨光亮的銅箔在洗衣粉水中超聲清洗15min，用去離子水沖洗除去洗衣粉，將沖洗后的銅箔在丙酮中超聲清洗15min后，放入無水乙醇中超聲清洗15min，再用去離子水超聲清洗15min，吹風機吹干，將銅箔的一側表面用膠帶貼好，備用；二、取8mmol/L硫酸銅、10mmol/L硫酸銦、5mmol/L二氧化硒、5mmol/L硫代硫酸鈉和40mmol/L檸檬酸鈉配置成電解液，溶劑為去離子水，用稀鹽酸將溶液的pH值調至1.7，攪拌1h，將溶液密封好，放置于50℃的恒溫水浴之中4h；三、將步驟一處理后的銅箔置于裝有電解液的雙電極電解槽中，以石墨為陽極，銅箔為陰極，電沉積在室溫下進行，過程中不需要攪拌，1.6V沉積電位下進行電沉積處理60min，取出電沉積前驅體薄膜，去離子水沖洗，吹干；四、將步驟三的電沉積前驅體薄膜置于管式電阻爐，氮氣氣氛下，400℃熱處理80min后，自然降至室溫，即得銅銦硒硫薄膜太陽能電池吸收層。以上對本專利技術的具體實施例進行了描述。需要理解的是，本專利技術并不局限于上述特定實施方式，本領域技術人員可以在權利要求的范圍內作出各種變形或修改，這并不影響本專利技術的實質內容。本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種電沉積法制備的銅銦硒硫薄膜太陽能電池吸收層，其特征在于：步驟一：將待沉積襯底依次用洗衣粉水、去離子水、丙酮、無水乙醇、去離子水超聲清洗15~30?min，吹風機吹干，備用；步驟二：取8mmol/L硫酸銅、10mmol/L硫酸銦、5mmol/L二氧化硒、5mmol/L硫代硫酸鈉和40mmol/L檸檬酸鈉配置成電解液，溶劑為去離子水，用稀鹽酸將溶液的pH值調至1.7，攪拌1h，將溶液密封好，放置于50?℃的恒溫水浴之中4~5h；步驟三：將步驟一吹干后的待沉積襯底置于裝有電解液的雙電極電解槽中，以石墨為陽極，待沉積襯底為陰極，電沉積在室溫下進行，過程中不需要攪拌，1.3~1.7V沉積電位范圍內進行電沉積處理40~80min，取出電沉積前驅體薄膜，去離子水沖洗，吹干；步驟四：將步驟三的電沉積前驅體薄膜置于管式電阻爐，氮氣氣氛下，400℃熱處理80min后，自然降至室溫，即得銅銦硒硫薄膜太陽能電池吸收層。
【技術特征摘要】
1.一種電沉積法制備的銅銦硒硫薄膜太陽能電池吸收層，其特征在于：步驟一：將待沉積襯底依次用洗衣粉水、去離子水、丙酮、無水乙醇、去離子水超聲清洗15~30min，吹風機吹干，備用；步驟二：取8mmol/L硫酸銅、10mmol/L硫酸銦、5mmol/L二氧化硒、5mmol/L硫代硫酸鈉和40mmol/L檸檬酸鈉配置成電解液，溶劑為去離子水，用稀鹽酸將溶液的pH值調至1.7，攪拌1h，將溶液密封好，放置于50℃的恒溫水浴之中4~5h；步驟三：將步驟一吹干后的待沉積襯底置于裝有...
【專利技術屬性】
技術研發人員：李麗波，楊雪瑩，高冠雄，
申請(專利權)人：哈爾濱理工大學，
類型：發明
國別省市：黑龍江;23
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