[发明专利]一种硒化铟与铜离子复合技术制备致密织构化铜铟硒薄膜的方法

说明书

本发明公开一种硒化铟与铜离子复合技术制备致密织构化铜铟硒薄膜的方法，将制得的In₂Se₃纳米片分散于无水乙醇中得到纳米墨水，采用2‑氨基‑2‑甲基‑1‑丙醇作为络合剂，通过它与CuCl的络合反应，提高铜离子的溶解度，而后按照比例将In₂Se₃纳米墨水和铜离子溶液混合，形成CIS前驱体均匀墨水。利用浸渍提拉工艺在基底上沉积墨水，墨水中的纳米片在沉积过程取向排列，形成的前驱体层，前驱体层在硒化烧结过程发生反应：铜硒化合物生成后分解出Se液相，液相促进传质，铟硒化合物与铜硒化合物结合为致密黄铜矿结构的铜铟硒。本发明便于大规模安全生产，成本低，所得薄膜致密，织构化程度高，利于电子传输。

技术领域

本发明属于太阳能电池领域，具体来说，一种制备铜铟硒太阳能电池光吸收层的方法，更加具体地说，涉及到一种以硒化铟纳米片与铜离子复合制备致密织构化铜铟硒薄膜的方法。

背景技术

随着全球经济飞速增长，能源的消耗也已经达到了前所未有的程度，太阳能电池因此备受瞩目。铜铟镓硒太阳能电池作为当前光转化效率最高的薄膜太阳能电池有着重要的作用和广阔的发展前景。CuInSe₂(CIS)基薄膜属于直接带隙半导体材料；具有高的光吸收系数和稳定性；禁带宽度可调，它组成了电池的光吸收层，其结构与组分极大影响了电池效率。高性能的CIS太阳能电池要求吸收层薄膜结构致密，不含有二元杂相，多是由真空法制备而来，其缺点是成本高昂，对设备要求高，难以大规模应用。

近年来，基于非真空技术的纳米晶墨水法发展迅速，CIS纳米粒子分散在溶剂中形成胶体墨水，将墨水沉积到基底表面热处理后便可得到CIS薄膜，方法简单、成本低、可大面积制备，但是纳米粒子在热处理过程中长大不明显，颗粒之间的空隙不利于电子的传输从而使器件性能降低。与纳米晶墨水法相比，我们注意到高质量的薄膜往往是通过直接将Cu-Se、In-Se、Ga-Se化合物或金属盐溶解于溶剂中沉积成膜后热处理得到的。原因在于CuSe_x(x＝1,2)在烧结过程中包晶分解出Se液相，液相烧结促进了晶体生长和薄膜致密化。虽然薄膜质量变好，器件性能提高，但要溶解上述化合物，就难以避免使用毒性较强的溶剂，这增加了生产上的困难。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种硒化铟与铜离子复合技术制备致密织构化铜铟硒薄膜的方法，利用薄膜制备中In₂Se₃纳米片取向排列及烧结过程中CuSe_x的包晶分解促进薄膜的织构化、致密化，以提高器件性能。

本发明的技术目的通过下述技术方案予以实现。

一种硒化铟与铜离子复合技术制备致密织构化铜铟硒薄膜的方法，按照下步骤进行制备：

步骤1，制备混合墨水

将In₂Se₃纳米墨水和铜离子溶液混合制备混合墨水，铜离子(一价铜离子)与In₂Se₃的摩尔比为(0.5—1)：1；在铜离子溶液中，将CuCl粉末均匀分散在由AMP和乙醇组成的溶液中，AMP和乙醇的体积比1：(3—5)，铜离子浓度为0.4～0.6mol/L

在步骤1中，铜离子与In₂Se₃的摩尔比为(0.8—1)：1。

在步骤1中，量取铜离子溶液加入到In₂Se₃纳米墨水，超声20～30min进行均匀分散，得到混合墨水。