[发明专利]一种分步脉冲电沉积后退火制备铜锌锡硫太阳能电池薄膜材料的方法

权利要求书

1.一种分步脉冲电沉积后退火制备铜锌锡硫薄膜太阳能电池薄膜材料的方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)将锌的金属盐溶解在溶剂中，加热搅拌使其充分溶解，得到电沉积锌的电解质溶液；

(2)以基底材料为工作电极，铂电极为对电极，饱和甘汞电极为参比电极，采用脉冲电沉积法在步骤(1)所得电解质溶液中进行脉冲电沉积锌，得到锌预制膜；

(3)将铜的金属盐溶解在溶剂中，搅拌使其充分溶解，然后再加入锡的金属盐搅拌使其充分溶解，得到电沉积铜锡合金薄膜的电沉积溶液；

(4)以步骤(2)所得锌预制膜为工作电极，铂电极为对电极，饱和甘汞电极为参比电极，采用脉冲电沉积法在步骤(3)所得电沉积溶液中进行脉冲电沉积铜锡合金，得到铜锌锡前驱体薄膜；

(5)将步骤(4)所得铜锌锡前驱体薄膜置于含有硫粉的真空中硫化退火，最后得到铜锌锡硫太阳能电池薄膜材料。

2.根据权利要求1所述的分步脉冲电沉积后退火制备铜锌锡硫薄膜太阳能电池薄膜材料的方法，其特征在于：步骤(1)中，电解质溶液中的锌离子浓度为0.01～0.1mol/L。

3.根据权利要求1所述的分步脉冲电沉积后退火制备铜锌锡硫薄膜太阳能电池薄膜材料的方法，其特征在于：所述锌的金属盐为ZnCl₂、ZnSO₄或Zn(NO₃)₂中的任意一种。

4.根据权利要求1所述的分步脉冲电沉积后退火制备铜锌锡硫薄膜太阳能电池薄膜材料的方法，其特征在于：步骤(3)中，电沉积溶液中铜离子浓度为0.001～0.05mol/L，锡离子浓度为0.005～0.1mol/L。

5.根据权利要求4所述的分步脉冲电沉积后退火制备铜锌锡硫薄膜太阳能电池薄膜材料的方法，其特征在于：所述铜的金属盐为CuCl₂、CuSO₄或Cu(NO₃)₂中的任意一种，锡盐为SnCl₄。

6.根据权利要求1所述的分步脉冲电沉积后退火制备铜锌锡硫薄膜太阳能电池薄膜材料的方法，其特征在于：步骤(1)和步骤(3)的溶剂为去离子水、乙醇溶液或离子溶液。

7.根据权利要求1所述的分步脉冲电沉积后退火制备铜锌锡硫薄膜太阳能电池薄膜材料的方法，其特征在于：步骤(3)中，基底材料在使用前先用丙酮、乙醇、异丙醇、氨水中的任意两种超声清洗10～30分钟，再用去离子水超声波清洗10～30分钟，最后用氮气吹干备用。

8.根据权利要求1所述的分步脉冲电沉积后退火制备铜锌锡硫薄膜太阳能电池薄膜材料的方法，其特征在于：步骤(2)中，脉冲电沉积中高电位电势范围为-1.2V～-1.7V，高电位的脉冲宽度范围为2s～30s，低电位电势范围为-0.2V～+0.2V，低电位的脉冲宽度范围为1s～30s，循环次数为20～240次。

9.根据权利要求1所述的分步脉冲电沉积后退火制备铜锌锡硫薄膜太阳能电池薄膜材料的方法，其特征在于：步骤(4)中，脉冲电沉积中高电位电势范围为-0.6V～-1.2V，高电位的脉冲宽度范围为2s～30s，低电位电势范围为-0.2V～+0.2V，低电位的脉冲宽度范围为1s～60s，循环次数为20～240次。

10.根据权利要求1所述的分步脉冲电沉积后退火制备铜锌锡硫太阳能电池薄膜材料的方法，其特征在于：步骤(5)硫化退火过程中，需先将制备的铜锌锡前驱体薄膜和硫粉放入封闭的容器中，抽真空后通入惰性保护气体，再将退火炉升温至300～350℃并恒温30～60分钟，再将退火炉升温至500～550℃并恒温30～60分钟，退火完成后将容器取出在空气中冷却至室温。