[发明专利]一种金属硫属化合物薄膜的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种金属硫属化合物薄膜的制备方法；属于光电薄膜材料制备技术领域。

背景技术

金属硫属化合物薄膜材料由于其独特的光电性质和化学性质在光伏、光热以及半导体领域中得到广泛的应用，目前研究制备金属硫属化合物薄膜材料的方法也越来越受到重视。

传统制备金属硫属化合物薄膜材料的方法有真空和非真空的制备方法。真空方法有溅射、热蒸发、分子外延生长等，非真空方法有电沉积，化学溶液法，喷雾热分解，溶胶凝胶，涂布法等。用非真空法特别是电沉积法和化学溶液法相对于真空方法制备薄膜具有设备简单，成本低廉等优点，适合于工业化大面积的生产。但是非真空方法成膜质量普遍不如真空制备方法，表现在薄膜成分不易控制，在薄膜干燥退火过程中薄膜体积收缩导致裂纹，一些有机添加剂引入碳的污染影响电池效率，还有一些有毒的添加剂（如苯类、醚类等）会污染环境，增加薄膜使用成本。现有电沉积制备金属硫属化合物薄膜材料，主要有下述三条途径：一，一次性沉积出所需厚度的金属硫属化合物薄膜，退火处理后得到成品；二，先一次性沉积出所需厚度的金属或合金层，然后通过退火处理向其中并入硫属元素，得到成品；三，先一次性沉积出所需厚度的含有少量硫属元素的合金层，然后通过退火处理向其中并入硫属元素，得到成品。由于电沉积是一个在外加电场下剧烈的反应过程，一次性沉积到所需厚度，简单的通过控制沉积时间是很难做到沉积均匀的；当沉积层中含有少量硫属元素时，沉积层的不均匀性就尤为突出；后续退火并入硫属元素时，由于前期沉积的厚度较大，必然会导致硫属元素在沉积层中的分布存在差异，同时硫属元素的并入与薄膜内部预制层反应会引起薄膜体积膨胀（尤其是在薄膜的表面），这极易造成薄膜的形貌恶化，同时也增加了控制薄膜厚度的难度。现有化学溶液法制备金属硫属化合物薄膜时，存在沉积速率缓慢，制备周期长，反应后溶液难以处理的问题，同时后续的热处理会使得薄膜颗粒较小晶界过多，从而导致薄膜的电学光学性质恶化。

至于采用电沉积法与化学溶液法相结合制备金属硫属化合物薄膜材料的研究或应用，到目前为止，在相关文献中还未见报道。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种环境友好、成本低廉的金属硫属化合物薄膜的制备方法，解决了现有技术中薄膜成分、厚度不易控制，薄膜干燥退火时容易开裂的难题。

本发明一种金属硫属化合物薄膜的制备方法，包括下述步骤：

步骤一

以干净的导电衬底为工作电极，将工作电极置于电解液中，进行电沉积，得到金属或合金薄膜；所述金属或合金薄膜的厚度为10nm～500nm；

步骤二

将步骤一所得的沉积有金属或合金薄膜的导电衬底清洗干净后，浸入含硫属阴离子的前驱体溶液中反应2～60s后，取出、清洗干净，得到薄膜预制层；然后进行预退火处理；预退火处理温度为200℃～1000℃，时间为5～60min；

步骤三

重复步骤一、二，控制重复次数为50～500次，得到预定厚度的金属硫属化合物薄膜。

本发明一种金属硫属化合物薄膜的制备方法，所制备的薄膜再经过200℃～1000℃、时间为60～600min退火处理，得到成品。

本发明一种金属硫属化合物薄膜的制备方法，步骤一中，所述的导电衬底选自SnO₂导电玻璃、ITO导电玻璃、FTO导电玻璃、镀钼导电玻璃、不锈钢片、钼片、钛片、铜片中的一种。