[发明专利]一种铜铟硒纳米粉体的制备方法

说明书

技术领域：本发明涉及冶金、化工、材料领域，尤其是太阳能电池材料用铜铟硒粉体的生产方法。 

背景技术：太阳能由于清洁无污染，取之不尽，用之不竭，因此开发利用太阳能成为世界各国可持续发展能源的战略决策，光伏发电成为人类未来能源的希望。第一年光伏技术是近些年来发展最快，最具活力的研究，人们研制和开发了不同类型的太阳能电池。制造太阳能电池材料的禁带宽度E_g应在1.1eV-1.7eV之间，以1.5eV左右为佳，最好采用直接迁移型半导体，同时要求该材料具有较高的光电转换效率、材料性能稳定、对环境不产生污染、易大面积制造和工业化生产。 

铜铟硒(CIS)是一种直接带隙材料，其光吸收系数高达10⁵数量级，是目前已知光吸收性最好的半导体薄膜材料之一。CIS薄膜太阳能电池由于转换效率高、制作成本低、没有性能衰减等优良特性成为最有发展前景的薄膜太阳能电池之一。在2007年，美国可再生能源实验室，用三步共蒸发法制备的铜铟镓硒薄膜太阳能电池，转化效率达到了19.90％。在铜铟硒薄膜制备快速发展的同时，铜铟硒粉体的制备也就越发引人关注。采用精确化学计量配比的铜铟硒粉体作为非真空低成本工艺吸收层的前驱体或者制备磁控溅射靶材的原料，是获得精确化学计量配比的单相铜铟硒薄膜的基础。 

专利200910112760.0提供了一种制备CIS粉体的方法。工艺步骤为：将十二碳硫醇与油胺混合，得混合溶剂，在混合溶剂中加入单质硒，分散，得分散均匀的硒溶液；将氯化亚铜和氯化铟加入到油酸十八烯混合溶剂中，加热搅拌，抽真空，使体系的真空度小于-0.1MPa，通入氮气，在氮气氛围下得铜盐和铟盐的油酸十八烯配合物，铜盐和铟盐的油酸十八烯配合物呈浅咖啡色的透明溶液；将制得的硒溶液注入到铜盐和铟盐的油酸十八烯配合物中，升温加热反应，离心，所得沉淀分别用三氯甲烷和乙醇清洗至少1次，即得铜CIS米晶。 

专利201010150023.2采用溶剂热法在高温下反应，制备具有形状规则、大小均匀、颗粒尺寸在20纳米左右且结晶性能好的CIS纳米颗粒。具有可重复性好、方法相对简单、对环境的污染小及容易控制各原子的化学计量比等优点。但是溶剂热合成工艺涉及的反应温度偏高、使用有机溶剂作为反应介质、成本偏高。 

专利200610082131.4提供了一种表面活性剂辅助的高能机械球磨法制备CIS粉体。采用将铜、铟和硒三种单质为原料，采用高能球磨法制备，包括微米级CIS纯相的制备和纳米级CIS材料的制备两个过程，在纳米级CIS材料的制备过程中加入吡啶类表面活性剂。得到结构稳定，组份单一，颗粒均匀的纳米CIS太阳能电池材料。 

专利200810116717.7通过制备或市场购买Cu2Se粉末和In2Se3粉末，混合后在行星式球磨机中球磨，而后冷压成型，制得Cu2Se和In2Se3混合材料素坯，将此素坯置于密闭的真空烧结炉中，在H2保护气氛中，烧结，冷却后脱模，即得到CIS靶材。所制得的靶材具有均一的铜铟硒相，相对密度达到95％以上。 

专利200910152060.4提出一种制备铜铟硒CIS薄膜的非真空液相化学法合成方法，包括以下步骤：制备前驱体料浆；利用所述前驱体料浆制备预制膜；硒化所述预制膜，得到黄铜矿结构的CIS薄膜。 

专利KR20080054805(A)提供了一种溶剂热合成法制备CIS粉体。过程为：将1∶1的甲苯和乙二胺做为有机溶剂与氯化亚铜、氯化铟和硒粉(化学计量比为1∶1∶2)成分混合通过加热来制备CIS粉末。 

专利CN101525126(A)提供了一种自蔓延反应法制备CIS粉末的方法。将一定计量比的铜粉、铟粉和硒粉成分混合，预压制后点火进行自蔓延反应，得到CIS粉体。 

本发明提供一种全液相一步法室温合成CIS及其掺杂纳米粉体的方法。所提供的方法工艺简单、成本低廉、不涉及有机介质、化学计量比可控的CIS纳米粉体的制备方法。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种工艺简单、成本低廉、化学计量比可控的铜铟硒纳米粉体的制备方法。 

为达到上述目的，本发明采用的合成方法如下： 

1)制备Cu⁺离子源：将氯化亚铜溶解于氯化铵溶液中形成均匀溶液作为Cu⁺离子源。 

2)制备In⁺离子源：将金属铟与合适量的盐酸反应制备的InCl₃溶液为In³⁺离子源。