[发明专利]一种铜锌锡硫薄膜的制备方法

说明书

本发明属于光伏材料制备技术领域，具体涉及一种铜锌锡硫薄膜的制备方法。本发明提供的方法包括将铜源、锌源、锡源和硫源溶于水中，得到前驱体溶液；将所述前驱体溶液进行超声雾化，然后将所得雾滴喷镀在热衬底上，得到铜锌锡硫薄膜；整个方法操作简单，易于大规模生产。

技术领域

本发明属于光伏材料制备技术领域，具体涉及一种铜锌锡硫薄膜的制备方法。

背景技术

铜锌锡硫Cu₂ZnSnS₄(CZTS)的禁带宽度约1.5eV，十分接近于半导体太阳能电池的最佳禁带宽度(1.45eV)，是一种直接带隙半导体，光吸收系数超过10⁴cm^-1，并且CZTS中各元素在自然界中含量丰富且无毒，是一种理想的光电材料，因此成为近年来研究的热点。

CZTS的制备方法有很多，如蒸发法、溅射法以及脉冲激光沉积法、电化学沉积、溶胶-凝胶法、水热合成法以及热注入法等，上述方法虽然都可以制备出CZTS，但制备过程复杂，无法大规模生产。

发明内容

本发明的目的在于提供一种铜锌锡硫薄膜的制备方法，本发明能在不影响薄膜材料性能的基础上，简单快速的制成铜锌锡硫薄膜，有望实现大规模生产。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明提供了一种铜锌锡硫薄膜的制备方法，包括以下步骤：

将铜源、锌源、锡源和硫源溶于水中，得到前驱体溶液；

将所述前驱体溶液进行超声雾化，然后将所得雾滴喷镀在热衬底上，得到铜锌锡硫薄膜。

优选的，所述铜源包括氯化铜和/或硝酸铜；

所述锌源包括氯化锌和/或硝酸锌；

所述锡源包括氯化亚锡和/或硝酸亚锡；

所述硫源包括硫脲。

优选的，所述前驱体溶液中，铜离子、锌离子、亚锡离子和硫原子的摩尔比为2：1：1：(6～8)。

优选的，所述前驱体溶液的浓度为1～4mmol/L，以锌离子或亚锡离子计。

优选的，进行所述超声雾化时，超声的频率为45～50kHz。

优选的，进行所述喷镀时，喷头距离热衬底的高度为20～60mm。

优选的，进行所述喷镀时，喷头的移动速度为10～100mm/s。

优选的，进行所述喷镀时，雾滴的喷出速度为500～2000μL/min。

优选的，所述热衬底的温度为250～500℃。

优选的，所述喷镀在无气体保护和非真空条件下进行。

本发明提供了一种铜锌锡硫薄膜的制备方法，包括以下步骤：将铜源、锌源、锡源和硫源溶于水中，得到前驱体溶液；将所述前驱体溶液进行超声雾化，然后将所得雾滴喷镀在热衬底上，得到铜锌锡硫薄膜。本发明利用超声雾化技术对铜锌锡硫的前驱体溶液进行处理，形成微米级雾滴，易于均匀分散；在热衬底作用下，前驱体溶液中的溶剂挥发，溶质热分解，可得到铜锌锡硫薄膜，整个制备过程无需控制真空环境，降低了对设备的要求；也无需使用表面活性剂，确保了铜锌锡硫薄膜的纯度。

附图说明

图1为本发明实施例1制得的Cu₂ZnSnS₄薄膜的X射线衍射图；

图2为本发明实施例1制得的Cu₂ZnSnS₄薄膜的平面(a)及截面(b)SEM图；