[发明专利]一种组成可控的铜锌锡薄膜材料和铜锌锡硫基太阳能电池及其两者的制备方法

权利要求书

1.一种铜锌锡薄膜材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)铜锌锡薄膜材料含有至少铜、锌和锡三种主体金属元素；电镀液中含有三种主体金属元素中的任意两种；添加液含有所述电镀液中缺少的第三种主体金属元素；

2)在电镀液中有至少一个导电电极作为第一电极，待镀薄膜衬底作为第二电极；所述的待镀薄膜衬底为导电衬底或表面覆盖有导电薄膜的衬底；

3)在第一电极和第二电极间通电时，控制速率加入添加液，即开始同时沉积含铜、锌和锡三种金属的薄膜，得到表面沉积铜锌锡金属薄膜的衬底，即为铜锌锡薄膜材料；在电镀过程中，第二电极电位相对第一电极为负。

2.根据权利要求1中所述的一种铜锌锡薄膜材料的制备方法，其特征在于，在步骤3)之后，将表面沉积铜锌锡金属薄膜的衬底加热到200～400℃温度下处理20～60分钟得到铜锌锡合金薄膜材料。

3.根据权利要求1或2中所述的一种铜锌锡薄膜材料的制备方法，其特征在于，在步骤3)之后，将铜锌锡薄膜材料或铜锌锡合金薄膜材料暴露在含硫气氛，加热到400～700℃温度下处理1～40分钟，制备得到铜锌锡硫薄膜材料。

4.根据权利要求1或2中所述的一种铜锌锡薄膜材料的制备方法，其特征在于，在步骤3)之后，将铜锌锡薄膜材料或铜锌锡合金薄膜材料暴露在含硫和硒气氛，加热到400～700℃温度下处理1～40分钟，制备得到铜锌锡硫硒薄膜材料；薄膜材料中硫和硒的比例，通过控制气氛中硫和硒的比例进行调节。

5.根据权利要求1中所述的一种铜锌锡薄膜材料的制备方法，其特征在于，步骤1)中电镀液由锌锡或铜锡或锌锡的金属盐和络合物溶解于水制成，各自的盐浓度范围为0.01～1M，络合物为氢氧化物、硫代硫酸盐、亚硫酸盐、柠檬酸盐、焦磷酸盐、酒石酸、酒石酸盐和氰化物中的一种或几种，络合物浓度范围为0.01～0.5M。

6.根据权利要求1或5中所述的一种铜锌锡薄膜材料的制备方法，其特征在于，步骤1)中添加液由第三种待镀金属盐和络合物溶解于水制成，盐浓度范围为0.01～1M，络合物为氢氧化物、硫代硫酸盐、亚硫酸盐、柠檬酸盐、焦磷酸盐、酒石酸、酒石酸盐和氰化物中的一种或几种，络合物浓度范围为0.1～0.5M。

7.根据权利要求1中所述的一种铜锌锡薄膜材料的制备方法，其特征在于，步骤2)中，电镀液和添加液的加入总量浸没待镀薄膜衬底的镀膜部分；待镀薄膜衬底和阴极相连，第一电极和阳极相连，电镀液中独立设置有参比电极；电镀前调节电镀液pH值至2～6；电镀时在第一电极和第二电极之间施加电压-10～0V，距离为0.2～20cm，电镀时电镀液保持20-80℃的恒温。

8.根据权利要求1中所述的一种铜锌锡薄膜材料的制备方法，其特征在于，采用的表面覆盖有导电薄膜的衬底，导电薄膜为厚度是0.1～10微米的金属或金属氧化物薄膜。

9.根据权利要求1或8中所述的一种铜锌锡薄膜材料的制备方法，其特征在于，所述待镀薄膜衬底为刚性衬底，刚性衬底包括金属衬底、硅片和镀有导电薄膜的玻璃衬底或陶瓷衬底。

10.根据权利要求9中所述的一种铜锌锡薄膜材料的制备方法，其特征在于，所述的金属衬底包括铜片、铝片和不锈钢片；所述的玻璃衬底包括镀有FTO的玻璃和镀有ITO的玻璃。

11.根据权利要求1或8中所述的一种铜锌锡薄膜材料的制备方法，其特征在于，所述待镀薄膜衬底为包括金属箔和高分子聚合物膜的柔性衬底。

12.根据权利要求11中所述的一种铜锌锡薄膜材料的制备方法，其特征在于，所述的柔性衬底以卷到卷方式通过电镀液，在柔性衬底上制备铜锌锡金属薄膜。

13.一种组成可控的铜锌锡薄膜材料，其特征在于，由权利要求1～12中任意一种铜锌锡薄膜材料的制备方法制得。

14.根据权利要求13所述的一种组成可控的铜锌锡薄膜材料，其特征在于，铜锌锡薄膜材料的厚度为500～5000纳米。

15.根据权利要求14所述的一种组成可控的铜锌锡薄膜材料，其特征在于，铜锌锡薄膜材料的厚度为1000～3000纳米，铜锌锡金属薄膜厚度为700～1500纳米。