[发明专利]铜铟镓硫材料的合成方法、薄膜太阳能电池及其制备方法

权利要求书

1.一种铜铟镓硫材料的合成方法，其特征在于：将铜、铟、镓的化合物盐溶解于水和络合剂的混合溶液中形成反应前驱体溶液A；将含硫小分子溶解到络合剂中，形成反应前驱体溶液B；将反应前驱体溶液A与反应前驱体溶液B混合后反应制备获得铜铟镓硫材料；其中，通过调节水和络合剂的混合溶液中水与络合剂的体积比，以获得具有闪锌矿结构和/或纤锌矿结构的铜铟镓硫材料；

在所述水与络合剂的混合溶液中，当水与络合剂的体积比为0时，所述铜铟镓硫材料具有纤锌矿结构；当水与络合剂的体积比为大于0且小于或等于0.2时，所述铜铟镓硫材料具有闪锌矿与纤锌矿混合结构；当水与络合剂的体积比为大于0.2时，所述铜铟镓硫材料具有闪锌矿结构。

2.如权利要求1中所述铜铟镓硫材料的合成方法，其特征在于：根据化学式Cu_1-xIn_1-yGa_1-zS_n中铜、铟、镓、硫四种元素的化学计量比，按照摩尔比分别称取所需的铜、铟、镓的化合物盐；其中，0≤x≤0.4，0≤y＜1，0＜z＜1，0＜n≤2。

3.如权利要求1中所述铜铟镓硫材料的合成方法，其特征在于：所述反应前驱体溶液A中所述含铜、铟、镓的化合物盐含量为5％w/v～80％w/v。

4.如权利要求1中所述铜铟镓硫材料的合成方法，其特征在于：所述反应前驱体溶液B中含硫小分子的含量为40％w/v～90％w/v。

5.如权利要求1中所述铜铟镓硫材料的合成方法，其特征在于：所述反应前驱体溶液A与所述反应前驱体溶液B中各组分混合后分别在20～60℃条件下超声处理5～20分钟。

6.如权利要求1-5中任一项所述铜铟镓硫材料的合成方法，其特征在于：将上述反应前驱体溶液A与反应前驱体溶液B分别进行分散处理后混合得到反应前驱体溶液C；将反应前驱体溶液C转移到高压釜中密封，加热至150℃～300℃后，反应5h～36h，待反应完成后冷却至室温，得到所需的铜铟镓硫材料。

7.一种薄膜太阳能电池的制备方法，其特征在于：将铜、铟、镓的化合物盐溶解于水和络合剂的混合溶液中形成反应前驱体溶液A；将含硫小分子溶解到络合剂中，形成反应前驱体溶液B；将所述反应前驱体溶液A与所述反应前驱体溶液B混合制备获得铜铟镓硫材料，利用所述铜铟镓硫材料制备薄膜太阳能电池；其中，通过调节水和络合剂的混合溶液中水与络合剂的体积比，以获得具有闪锌矿结构和/或纤锌矿结构的铜铟镓硫材料；

在所述水与络合剂的混合溶液中，当水与络合剂的体积比为0时，所述铜铟镓硫材料具有纤锌矿结构；当水与络合剂的体积比为大于0且小于或等于0.2时，所述铜铟镓硫材料具有闪锌矿与纤锌矿混合结构；当水与络合剂的体积比为大于0.2时，所述铜铟镓硫材料具有闪锌矿结构。

8.一种薄膜太阳能电池，其特征在于：其包括至少一种铜铟镓硫材料，所述铜铟镓硫材料由反应前驱体溶液A与反应前驱体溶液B混合后反应制备获得，其中，所述反应前驱体溶液A由铜、铟、镓的化合物盐溶解于水和络合剂的混合溶液中形成，所述反应前驱体溶液B由含硫小分子溶解到络合剂中形成；其中，通过调节水和络合剂的混合溶液中水与络合剂的体积比，以获得具有闪锌矿结构和/或纤锌矿结构的铜铟镓硫材料；

在所述水与络合剂的混合溶液中，当水与络合剂的体积比为0时，所述铜铟镓硫材料具有纤锌矿结构；当水与络合剂的体积比为大于0且小于或等于0.2时，所述铜铟镓硫材料具有闪锌矿与纤锌矿混合结构；当水与络合剂的体积比为大于0.2时，所述铜铟镓硫材料具有闪锌矿结构。

9.如权利要求8中所述薄膜太阳能电池，其特征在于：所述薄膜太阳能电池包括至少一由所述铜铟镓硫材料制成的吸收层，所述吸收层上所述铜铟镓硫材料的粉体的粒径为30nm～150nm，所述铜铟镓硫材料粉体的分散度为0.1×10⁸～1.5×10⁸。