[发明专利]CIGS原位掺杂方法

权利要求书

1.一种对薄膜材料进行原位掺杂的方法，所述方法包括

所掺杂的元素通过表面配体的形式连接到纳米颗粒的表面；

掺杂方式有间接掺杂和直接掺杂两种；

间接掺杂就是先用初始配体合成出纳米颗粒，再使用含特殊元素的配体与初始配体进行交换，间接将特殊元素的连接到纳米颗粒表面；

直接掺杂就是在合成纳米颗粒的过程中，加入所需的元素的配体；

纳米颗粒的溶液涂于基片之上后，通过高温退火将所掺杂元素掺杂进入纳米颗粒，并重新结晶。

2.根据权利要求1，所掺杂的特殊元素包括硒(Se)，钠(Na)，硫(S)，锡(Sn)，硒(Se)，铟(In)，锑(Sb)，镓(Ga)，碲(Te)，钼(Mo)，砷(As)。

3.根据权利要求1，形成薄膜材料的纳米颗粒可以是铜铟镓硒(CuIn_xGa_(1-x)Se₂，简称CIGS)，铜锌锡硫(Cu₂ZnSnS₄，简称CZTS)，硒化铅(PbSe)，硫化铅(PbS)，硫化镉(CdS)，碲化镉(CdTe)中的一种。

4.根据权利要求1和2，在间接掺杂方式中，初始配体可以为油氨(Oleylamine)，它被加入到纳米合成中。

5.根据权利要求1，掺杂S元素所使用的配体是金属硫化物，包括Na₂S，K₂S，ZnS等；

掺杂Sn元素所使用的配体是含Sn的化合物，包括Na₄Sn₂S₆，Na₄SnS₄、K₄Sn₂S₆，K₄SnS₄等。

掺杂Se元素所使用的配体是含Se的化合物Na₂Se，Na₄Sn₂Se₆、K₂Se，K₄Sn₂Se₆，ZnSe等；

掺杂碱金属元素(I族)。直接掺杂Na元素，所使用的配体可以是CF₃COONa；直接掺杂K元素，所使用的配体可以是CF₃COOK；

掺杂In元素所使用的配体是含有In₂Se₄^2-的，In₂Cu₂Se₄S₃^3-的化合物；

掺杂Te元素所使用的配体是含有TeS₃^2-，Te^2-，SnTe₄^4-的化合物；

掺杂Mo元素所使用的配体是含有MoS₄^2-的化合物；

掺杂As元素所使用的配体是含有AsS₃^3-的化合物。

6.根据权利要求1，两种掺杂可以同时使用或者只是用其中一类，或使用其中一类中的多种物质的掺杂。因此，可以同时掺杂多种元素(S、Sn、Se和Na)，控制不同元素的掺杂比例。

7.根据权利要求1，纳米颗粒旋涂的基片可以是玻璃，不锈钢，钼，ITO。

8.根据权利要求1和4，其中一种合成CIGS纳米颗粒的初始状态，需要在室温条件下，将乙酰丙酮铜(Copper(II)acetylacetonate、乙酰丙酮镓(Gallium(III)acetylacetonate)、乙酰丙酮铟(Indium(III)acetylacetonate)和油氨(Oleylamine)混合到一起；其中包裹在纳米颗粒表面的Oleylamine将和含有特殊元素的配体进行交换。

9.根据权利要求1、4、5和8，在加入乙酰丙酮铜、乙酰丙酮、乙酰丙酮和硒粉之后，再加入三氟乙酸钠(CF₃COONa)的油酸(Oleic acid)溶液；然后加热使其配体连接到CIGS纳米颗粒上。

10.根据权利要求1，9，纳米颗粒也可以是CZTS；合成所需的化合物是乙酰丙酮铜、乙酰丙锌、乙酰丙酮锡，硫粉，油氨，和三氟乙酸钠的油酸溶液。