[发明专利]一种可控助剂和界面修复的铜铟镓硒电极及其制备方法和在光催化中的应用

权利要求书

1.一种可控助剂和界面修复的铜铟镓硒电极，其特征在于：在CIGS基底上化学浴沉积生长出的CdS薄膜，在CdS薄膜上原子层依次沉积Al₂O₃薄膜和TiO₂薄膜，在TiO₂薄膜上直流溅射Pt颗粒，再以其为基础原位生长光电沉积Pt助催化剂；

所述的CIGS基底厚度为1-1.5μm，晶粒尺寸为0.8-1.2μm，Ga与(Ga+In)的摩尔比为0.3；所述的CdS薄膜厚度为45-55nm，所述的Al₂O₃薄膜厚度为9-10nm，所述的TiO₂薄膜厚度为9-10nm，所述的Pt助催化剂层的Pt颗粒粒径为2.5nm。

2.根据权利要求1所述的一种可控助剂和界面修复的铜铟镓硒电极，其特征在于：所述的CIGS基底厚度为1.0-1.2μm，晶粒尺寸为0.8-1μm；所述的CdS薄膜厚度为48-50nm，所述的Al₂O₃薄膜厚度为9nm，所述的TiO₂薄膜厚度为9nm，所述的Pt助催化剂层的Pt颗粒粒径为2.5nm。

3.一种如权利要求1-2任一项所述可控助剂和界面修复的铜铟镓硒电极的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤(1)将CIGS基底放入前驱体溶液中，在50-60℃下反应5-15min，淋洗、干燥后得到在CIGS基底上生长的均匀的CdS薄膜；

所述的前驱体溶液为醋酸镉、硫脲和氨水的混合溶液，所述的醋酸镉、硫脲和氨(NH₃)的摩尔浓度比为(0.006—0.075)：(0.375—0.5)：(1.5—2)；

步骤(2)将步骤(1)得到的样品置于原子层沉积系统的腔体内进行沉积，所用的前驱体为三甲基铝(Ⅲ)和水，沉积的周期数为2-15周期，实现在CdS薄膜上均匀包覆一层Al₂O₃薄膜；接着进行再次沉积，所用的前驱体为四异丙醇钛(IV)和水，沉积的周期数为700周期，实现在Al₂O₃薄膜上均匀包覆一层TiO₂薄膜；

步骤(3)将步骤(2)获得的CIGS/CdS/Al₂O₃/TiO₂薄膜叠层结构放入磁控溅射系统，以金属铂作为靶材，采用磁控溅射法在其表面沉积在少量的Pt颗粒；所述的靶材金属铂的质量纯度为99.99％，工作气体为纯度为99.99％的氩气，工作压强为1-3Pa，溅射电流为8-20mA，溅射时间为15-25s；

步骤(4)配置氯铂酸溶液，调节pH至7；

步骤(5)将步骤(3)中获得的样品作为光阴极，置于步骤(4)所得的溶液中，在-0.5V偏压下，原位生长光电沉积的Pt颗粒，沉积时间为1-10min，淋洗、干燥后得到可控助剂和界面修复的铜铟镓硒电极。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述的步骤(1)中CIGS基底的制备方法为：先利用磁控溅射的方法在钠钙玻璃上溅射得到厚度为800nm的Mo金属层，溅射压力为1Pa，溅射功率为120W，溅射时间为10min，该Mo金属层的电阻率为8×10^-5Ω · cm ；之后利用三步共蒸发的方法在Mo金属层上沉积CIGS薄膜，三步共蒸发方法的温度与时间控制为：第一步温度为350℃，沉积时间为5min，第二步温度为500℃，沉积时间为10min，第三步温度为500℃，沉积时间为15min。

5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述的CIGS基底厚度为1-1.5μm，晶粒尺寸为0.8-1.2μm，Ga与(Ga+In)的摩尔比为0.3；所述的CdS薄膜厚度为45-55nm，所述的Al₂O₃薄膜厚度为9-10nm，所述的TiO₂薄膜厚度为9-10nm，所述的Pt助催化剂层的Pt颗粒粒径为2.5nm。