[发明专利]一种掺杂CdTe纳米光伏材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种掺杂CdTe纳米光伏材料的制备方法，以碲粉作为原料配制悬浊醇液，并与氯化镉的水溶液滴加混合，减压蒸馏后形成悬浊水溶液；然后对悬浊水溶液进行氨气曝气反应，在恒压回流反应条件下得到碲化镉沉淀，最后将碲化镉分散至氯化镉甲醇液中，喷洒在基材上进行退火反应后得到掺杂CdTe纳米光伏材料。本发明制备的掺杂CdTe纳米光伏材料采用溶液掺杂的方式稳定的将氯离子与镉离子掺杂至薄膜内，掺杂效果均匀，性能稳定。

技术领域

本发明属于光伏材料技术领域，具体涉及一种掺杂CdTe纳米光伏材料的制备方法。

背景技术

光伏材料又称太阳电池材料，是指能将太阳能直接转换成电能的材料。只有半导体材料具有这种功能。可做太阳电池材料的材料有单晶硅、多晶硅、非晶硅、GaAs、GaAlAs、InP、CdS、CdTe等。用于空间的有单晶硅、GaAs、InP。用于地面已批量生产的有单晶硅、多晶硅、非晶硅。其他尚处于开发阶段。目前致力于降低材料成本和提高转换效率，使太阳电池的电力价格与火力发电的电力价格竞争，从而为更广泛更大规模应用创造条件。然而，该类材料仍然需要提高光电转化效率，其中，掺杂是目前研究的重点方向。

发明内容

本发明的目的是提供一种掺杂CdTe纳米光伏材料的制备方法，本发明制备的掺杂CdTe纳米光伏材料采用溶液掺杂的方式稳定的将氯离子与镉离子掺杂至薄膜内，掺杂效果均匀，性能稳定。

本发明的技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种掺杂CdTe纳米光伏材料的制备方法，其步骤如下：

步骤1，将碲粉放入无水乙醇中，加入聚乙烯吡咯烷酮，超声搅拌形成分散均匀的悬浊醇液；

步骤2，将氯化镉加入水中，搅拌溶解后缓慢滴加悬浊醇液，直至完全搅拌均匀，减压蒸馏至乙醇完全排除，得到悬浊水溶液；

步骤3，将悬浊水溶液放入反应釜中，然后通入氨气进行循环曝气反应2-5h，自然冷却，得到配位悬浊液；

步骤4，将配位悬浊液进行氯气曝气反应3-5h，然后恒压回流反应5-8h，冷却过滤后得到沉淀物；

步骤5，将沉淀物放入氯化镉甲醇液中，搅拌均匀后喷洒至基材表面，然后进行退火处理3h，冷却后得到掺杂CdTe纳米光伏材料。

所述步骤1中的碲粉浓度为20-30mg/L，所述聚乙烯吡咯烷酮的加入量是碲粉摩尔量的5-8％，所述超声搅拌的频率为5-10kHz，所述超声搅拌时间为10-30min；该步骤将碲粉溶解至无水乙醇中，并辅以聚乙烯吡咯烷酮作为分散剂，将碲粉均匀分布至溶液中，形成稳定的悬浊醇液。

所述步骤2中的氯化镉加入量是碲粉摩尔量的1.1-1.2倍，所述水的加入量是无水乙醇的0.3-0.5，所述缓慢滴加的速度是4-8mL/min；该步骤采用缓慢滴加的方式将碲粉醇液加入至无水乙醇中，利用乙醇与水的互溶性，保证聚乙烯吡咯烷酮包裹的碲粉分散至水中，形成稳定的水相悬浊溶液。

所述步骤2中的减压蒸馏的温度为80-90℃，所述减压蒸馏的压力为大气压的50-60％，所述减压蒸馏时间为2-3h，所述减压蒸馏的体积是原体积的40-50％，该步骤在减压蒸馏的条件下，将无水乙醇完全蒸发，转化为水溶液，同时保证了碲粉的分散效果。

所述步骤3中的氨气加入量是碲粉摩尔的1.5-1.7倍，所述曝气流速为10-15mL/min，所述曝气反应温度为60-70℃；该步骤将镉离子与铵离子形成配位反应，起到固定镉离子的作用。