[发明专利]一种制备铜锌锡硫光电薄膜的方法

说明书

技术领域

本发明属于光电薄膜制备技术领域，尤其涉及一种制备铜锌锡硫光电薄膜的制备方法。 

背景技术

随着社会和经济的发展，我国能源消费总量剧增，能源紧缺及消费能源带来的污染已成为国内社会发展中的突出问题，因此开发利用清洁能源对保护环境、经济可持续发展和构筑和谐社会都有重要的意义。为了更充分地利用太阳能这种清洁、安全和环保的可再生资源，近年来光电材料的研究和发展日益受到重视。 

在薄膜光伏材料中，四元硫化物Cu₂ZnSnS₄(CZTS)，具有锌黄锡矿结构，且各元素在地壳中的含量丰富，制备成本低，CZTS为直接带隙材料，其光吸收系数高于10⁴cm^-1，电池中所需材料厚度较小，禁带宽度约1.05～1.50eV，与太阳电池所需要的最佳禁带宽度1.50eV所匹配，所以它是太阳能电池的理想材料。根据电池来源丰度、单位电池材料使用量、电池转换效率等预测出经济环保的CZTS薄膜电池可成为未来主流电池，在今后的光伏领域得到快速发展。 

目前，铜锌锡硫多晶制备技术很多，包括真空方法和非真空方法，真空方法包括蒸发法、溅射法、脉冲激光沉积等，非真空方法包括电沉积、喷涂热解法、Sol-gel法、化学沉积法、丝网印刷法等。本实验采用旋涂一化学共还原法制备铜锌锡硫光电薄膜。 

如前面所述方法一样，其它方法也有不同的缺陷。与本发明相关的还有如下文献： 

[1]Abermann S.Non-vacuum processed next generation thin film photovoltaics：Towards marketable efficiency and production of CZTS based solar cells.Solar Energy，2013，94：37-70. 

文章主要描述了在非真空的条件下制备下一代光伏发电薄膜，主要讲述了生产CZTS太阳能电池的市场的效应，概述了CZTS太阳能电池的优良性能。 

[2]Moholkar A V， Shinde S S，Babar A R，et al.Development of CZTS thin films solar cells by pulsed laser deposition：Influence ofpulse repetition rate.Solar Energy，2011，85(7)：1354-1363. 

主要报道了用脉冲激光沉积太阳能电池CZTS薄膜，并研究了脉冲的重复频率的改变对薄膜的晶体类型转变和光电性能的影响，在重复频率为10Hz的条件下CZTS薄膜的结构类型由无定型到晶体转变效率提高2％。 

[3]A.I Inamdar，Seulgi Lee，Ki-Young Jeon，Chong Ha Lee，S.M.Pawar，Optimized fabrication of sputter deposited Cu₂ZnSnS₄(CZTS)thin films，Solar Energy 91(2013)196-203. 

文章报道了用射频磁控溅射的方法制备CZTS太阳能薄膜，并研究了退火温度对薄膜组成和结构的影响，主要研究了退火温度对Cu/(Zn+Sn)和S/(Cu+Zn+Sn)的影响。 

[4]K.V. Gurav，J.H.Yun，S.M.Pawar，S.W.Shin，M.P. Suryawanshi，Y. K.Kim，G. L. Agawane，P. S.Patil，J.H.Kim，Pulsed electrodeposited CZTS thin Films：effect ofduty cycle，S0167-577X(13)00873-2. 

本文主要描述了通过脉冲电沉积技术制备CZTS薄膜，主要研究的是改变脉冲电压的持续时间对薄膜组成的化学计量数的影响。 

[5]Shinde N M，Dubal D P， Dhawale D S，et al.Room temperature novel chemical synthesis of Cu₂ZnSnS₄(CZTS)absorbing layer for photovoltaic application[J].Materials Research Bulletin，2012，47(2)：302-307.