[发明专利]一种采用纳米颗粒制备CZTS薄膜的方法

说明书

本发明公开一种采用纳米颗粒制备CZTS薄膜的方法，其通过湿法球磨的方式，采用了没有任何毒性的溶剂来制备CZTS的纳米颗粒溶液。采用过滤及离心分离的方式来获得仅仅含有CZTS纳米颗粒的溶液。通过采用合适的球磨时间，溶剂种类及离心时间获得了纳米颗粒生产效率最高的配方。这一纳米颗粒之后被用来制备CZTS前驱膜。之后这一前驱膜被用于硫气氛的高温退火。CZTS薄膜晶粒尺寸及晶向都得到了有效的改善。薄膜中硫元素的比例也超过了50％。通过采用X射线衍射及拉曼谱发现薄膜中没有二次相。

技术领域

本发明涉及CZTS薄膜领域技术，尤其是指一种采用纳米颗粒制备CZTS薄膜的方法。

背景技术

最近，CZTS材料受到了越来越多的关注。因其具有低成本，无毒，组成元素储量丰富而成为非常有希望的薄膜光伏器件的吸收层材料。同时，通过调整薄膜种硫元素和硒元素的比例，可以调整材料的禁带宽度。CZTS区分于其它太阳电池材料的一个非常重要的优点是它非常适用于采用非真空的方法来获得高转换效率。目前CZTS世界最高转换效率是12.6％，它是一种包括剧毒溶剂联氨的純溶液的方法。目前，针对CZTS薄膜的报道有很多，包括真空方法的溅射，共蒸以及非真空方法。同真空方法相比，非真空方法因价格低廉，生产效率高而广为人所知。在非真空方法中，转换效率最高的CZTS薄膜是由原子前驱膜溶液或者纳米颗粒悬浮液来制备的。尽管此类方法因工艺简单，价格低廉，方便大面积化，他们受限于有毒溶剂或有机金属的使用，使其不能进行大规模的生产。特别是使用联氨的情况下，需要整个薄膜的准备过程都要在惰性气体环境中进行。因此，这种方法很难做到低成本和大面积化。

发明内容

有鉴于此，本发明针对现有技术存在之缺失，其主要目的是提供一种采用纳米颗粒制备CZTS薄膜的方法，其能有效解决现有之CZTS薄膜制备方法成本高的问题。

为实现上述目的，本发明采用如下之技术方案：

一种采用纳米颗粒制备CZTS薄膜的方法，包括有以下步骤：

(1)将50g 1mm直径的研磨球和13.6g 50微米的研磨球同1g CZTS粉末进行混合，倒入研磨容器内；

(2)向研磨容器内滴入3ml酒精；

(3)将研磨容器进行密封；

(4)将研磨容器固定在球磨容器上；

(5)进行36小时顺时针及逆时针方向旋转球磨，同时球磨容器主动，带动研磨容器公转；(6)向25微米孔径过滤网上滴入3mL 2-(2-乙氧基乙烷)；

(7)将研磨完的溶液进行过滤，获得溶液；

(8)用酒精和2-(2-乙氧基乙烷)将溶液进行稀释；

(9)将溶液进行超声处理；

(10)将溶液进行低速离心处理，防止颗粒凝结，处理完成后去除沉淀物；

(11)将溶液进行高速离心处理，防止颗粒凝结，处理完成后去除沉淀物；

(12)在溶液中加入适量甲醇，并进行超声波处理；

(13)将溶液进行高速离心处理，使溶液中悬浮颗粒完全沉淀，去除溶剂；

(14)将沉淀物中加入酒精，进行超声处理；

(15)将溶液进行离心处理，使溶液中悬浮颗粒完全沉淀，去除溶剂；

(16)重复步骤(14)-(15)三次，获得纯纳米颗粒；

(17)称取纳米颗粒的重量，并加入适量酒精进行超声处理，获得CZTS纳米颗粒溶液；

(18)采用旋转涂覆的方法在覆Mo的钠钙玻璃上喷涂CZTS前驱膜；