[发明专利]一种低成本黄锡矿结构铜铁锡硫薄膜及其电化学制备方法

权利要求书

1.一种低成本黄锡矿结构铜铁锡硫薄膜的电化学制备方法，其特征在于，使用电化学沉积方法，在镀Mo玻璃上，依次沉积Cu、Sn、Fe三种金属叠层，再通过硫化退火形成Cu₂FeSnS₄薄膜，所述低成本黄锡矿结构铜铁锡硫薄膜的实施步骤如下：

1)用去离子水及分析纯浓度的金属盐分别配置铜、锡、铁三种金属盐溶液；

2)采用含工作电极、对电极及参比电极的三电极电化学体系，在室温下完成金属叠层的沉积；电化学工作站以镀Mo玻璃为工作电极、石墨为对电极、饱和甘汞电极为参比电极；首先对三种金属盐溶液进行循环伏安扫描，分析三种金属盐溶液的C-V曲线，获得三种金属的沉积电位范围；然后，使工作电极在铜电解液中恒电位沉积，制备出Cu/Mo前驱体薄膜；Cu/Mo前驱体薄膜在锡电解液中恒电位沉积，制备Sn/Cu/Mo前驱体薄膜；Sn/Cu/Mo前驱体薄膜在铁电解液中恒电位沉积，制备Fe/Sn/Cu/Mo前驱体薄膜；

3)用去离子水清洗Fe/Sn/Cu/Mo金属叠层，后在干燥箱中干燥；

4)以高纯氮气为保护气，对Fe/Sn/Cu/Mo金属叠层进行硫化前预处理，得到铜铁锡前驱体薄膜；

5)采用硫粉作为硫源，在高纯氮气的环境下，对铜铁锡前驱体薄膜进行硫化退火，得到Cu₂FeSnS₄薄膜；

步骤4)中，在高纯氮气的环境下，以5～15℃/min的升温速度，将金属叠层加热至150℃并保持炉温1h进行退火预处理，得到铜铁锡前驱体薄膜。

2.根据权利要求1所述的一种低成本黄锡矿结构铜铁锡硫薄膜的电化学制备方法，其特征在于，在步骤1)中，将CuCl₂·2H₂O、柠檬酸三钠与酒石酸按照摩尔比为(1～3):10:5，制备PH为4～5的铜金属盐溶液；将SnCl₄·2H₂O、D-山梨醇按摩尔比为(1～1.5):1，制备PH为11～12的锡金属盐溶液；将FeCl₂·4H₂O、抗坏血酸按摩尔比为＝(3～5):1，制备PH为2～3的铁金属盐溶液。

3.根据权利要求1所述的一种低成本黄锡矿结构铜铁锡硫薄膜的电化学制备方法，其特征在于，步骤2)中，对铜电解液循环伏安扫描时，获得Cu的沉积电压范围为-1.3V至-0.3V；对锡电解液循环伏安扫描时，获得Sn的沉积电压范围为-1.4V至-1.1V；对铁电解液循环伏安扫描时，获得Fe的沉积电压范围为-1.2V至-0.8V。

4.根据权利要求1所述的一种低成本黄锡矿结构铜铁锡硫薄膜的 电化学制备方法，其特征在于，步骤2)中，Cu的沉积时间为1500～1800s，Sn的沉积时间为1000～1300s，Fe的沉积时间为2000～2200s。

5.根据权利要求1所述的一种低成本黄锡矿结构铜铁锡硫薄膜的 电化学制备方法，其特征在于，步骤3)中，使用干燥箱将金属叠层在40～80℃下干燥0.5～1h。

6.根据权利要求1所述的一种低成本黄锡矿结构铜铁锡硫薄膜的电化学制备方法，其特征在于，步骤5)中，硫源为0.5～2g硫粉，在高纯氮气的环境下，以5～15℃/min的升温速度，将铜铁锡前驱体薄膜加热至500～600℃，并保温0.5～2h，得到Cu₂FeSnS₄薄膜。