[发明专利]铜锌镉锡硫硒薄膜太阳电池光吸收层的制备方法

权利要求书

1.一种铜锌镉锡硫硒薄膜太阳电池光吸收层的制备方法，其特征在于采用非真空有机胶体溶液法，具体包括以下工艺步骤：

(1)有机胶体源溶液的制备：按通式Cu_2-a(Zn_1-bCd_b)_1+cSn_1-cS_4-dSe_d中铜、锌、镉、锡的化学计量比，将铜、锌、镉、锡的卤族化合物溶解于含有强配位基团的有机溶剂中，然后引入硫源和硒源，形成稳定的含铜、锌、镉、锡、硫和硒的有机胶体源溶液，其中通式中0≤a≤0.8，0≤b≤1，0≤c≤0.5，0≤d≤4；

(2)铜锌镉锡硫硒前驱薄膜的制备：将步骤(1)制备的含铜、锌、镉、锡、硫和硒的有机胶体源溶液通过非真空液相工艺，在衬底上制备出前驱薄膜；

(3)铜锌镉锡硫硒薄膜的热处理：将步骤(2)制备的铜锌镉锡硫硒前驱薄膜，经干燥，并退火后，形成目标铜锌镉锡硫硒化合物薄膜。

2.按权利要求1所述的方法，其特征在于：

(a)步骤(1)中所述铜的卤族化合物为CuX和CuX₂中的一种或几种的混合，其中X为氯、溴和碘中的一种或几种的混合；

(b)步骤(1)中所述锌的卤族化合物为ZnX₂，其中X为氯、溴和碘中的一种或几种的混合。

(c)步骤(1)中所述镉的卤族化合物为CdX₂，其中X为氯、溴和碘中的一种或几种的混合；

(d)步骤(1)中所述锡的卤族化合物为SnX₂和SnX₄中的一种或几种的混合，其中X为氯、溴和碘中的一种或几种的混合。

3.按权利要求1所述的方法，其特征在于：

步骤(1)中所述的含有强配位基团的溶剂为乙二胺、乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、异丙醇胺、甲酰胺、N-甲基甲酰胺、N，N-二甲基甲酰胺、乙酰胺、N-甲基乙酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、环定砜、吡啶和肼类溶剂R₄R₅N-NR₆R₇中的一种或几种的混合物，所述的肼类化合物R₄R₅N-NR₆R₇中的R₄、R₅、R₆、R₇分别独立表示芳香基、氢基、甲基、乙基或3-6个碳原子的烷基。

4.按权利要求1所述的方法，其特征在于(a)步骤(1)中所述的引入硫源为硫单质、硫化氢、硫化铵、硫的胺类盐、硫的肼类盐中的一种或几种的混合；(b)步骤(1)中所述的引入硒源为硒单质、硒化氢、硒化铵、硒的胺类盐、硒的肼类盐中的一种或几种的混合。

5.按权利要求4所述的方法，其特征在于：

a)其中所述的硫、硒的胺类盐为硫化氢或硒化氢与N-R₁R₂R₃形成的各种盐，其中R₁、R₂、R₃分别独立表示芳香基、氢基、甲基、乙基或3-6个碳原子的烷基；

b)其中所述的硫、硒的肼类盐为硫化氢或硒化氢与R₄R₅N-NR₆R₇形成的各种盐，其中R₄、R₅、R₆、R₇分别独立表示芳香基、氢基、甲基、乙基或3-6个碳原子的烷基。

6.按权利要求1所述的方法，其特征在于：

a)步骤(2)制备前驱薄膜的非真空液相工艺为旋涂法、流延法、提拉法、丝网印刷法、喷墨打印法或滚涂法。

b)步骤(2)所述的衬底为镀钼的玻璃、镀钼的陶瓷、镀钼的钛箔、镀钼的不锈钢箔或镀钼的聚酰亚胺膜。

7.按权利要求1所述的方法，其特征在于所述的前驱薄膜的退火温度为400℃～650℃，退火时间为10min～120min。

8.按权利要求1所述的方法，其特征在于所制备的铜锌镉锡硫硒薄膜太阳电池光吸收层厚度为500nm～3000nm。