[发明专利]一种铜锌锡硫薄膜的制备方法

说明书

技术领域

本发明实施例涉及太阳能电池领域，尤其涉及一种铜锌锡硫薄膜的制备方法。

背景技术

近年来，环境问题日益严峻，因此具备光学系数高、禁带宽度约为1.5eV、各元素在地壳中含量丰富的太阳能电池成为大家争相研究的热点。

目前，有很多小组采用不同方法制备出了铜锌锡硫薄膜。例如真空共蒸发法、溅射法；非真空法的电沉积法、纳米颗粒悬浮液法等，但是，真空法制备过程复杂，仪器难操作，元素在反应过程中容易挥发；非真空法有溶液法和纳米晶等方法，在薄膜结晶的过程中需要硫化或者硒化都会产生剧毒，违背了环境友好这一特点。

因此，采用一种简单易行，并且在实验的过程中不会产生剧毒的方法的亟待解决的问题。

发明内容

本发明提供一种铜锌锡硫薄膜的制备方法，以实现太阳能电池吸收层的制备及其性能研究。

本发明实施例提出一种铜锌锡硫薄膜的制备方法，包括：

配制前驱体溶液，将氯化铜，氯化锌、氯化亚锡和硫脲共同溶解在甲醇或者乙醇中，搅拌直至溶液澄清透明；

离心，用于对所述前驱体溶液离心分离，提取上清液，得到离心后的前驱体溶液；

手套箱，用于对所述离心后的前驱体溶液在手套箱中将其旋涂制备铜锌锡硫前驱体薄膜；

干燥箱，用于对所述铜锌锡硫前驱体薄膜干燥；热处理，用于对所述干燥后的铜锌锡硫前驱体薄膜热处理，制备铜锌锡硫薄膜。

进一步的，所述的一种铜锌锡硫薄膜的制备方法，其特征在于，在所述手套箱中旋涂之前，还包括：衬底的清洗；

离子水清洗所述衬底；

稀盐酸清洗所述衬底，再用去离子水振荡10min；

四氯化碳清洗所述衬底后，再用四氯化碳超声振荡10min；

丙酮清洗所述衬底后，再用丙酮超声振荡10min；

无水乙醇清洗所述衬底后，再用无水乙醇超声振荡10min；

所述衬底保存在无水乙醇中待用；

进一步的，所述的一种铜锌锡硫薄膜的制备方法，其特征在于，所述配置前驱体溶液，所述氯化铜、氯化锌、氯化锡以及硫脲的摩尔比为0.5：1:0.5:4。

进一步的，所述的一种铜锌锡硫薄膜的制备方法，其特征在于，所述离心的转速为12000转/每分钟，所述离心的时间为5min。

进一步的，所述的一种铜锌锡硫薄膜的制备方法，其特征在于，所述手套箱旋涂之前，还包括：对所述手套箱抽真空，用于对在手套箱中旋所述离心后的前驱体溶液提供真空环境。

进一步的，所述的一种铜锌锡硫薄膜的制备方法，其特征在于，旋涂所述离心后的前驱体溶液，所述旋涂的转速为3200转/每分钟，时间为15秒。

进一步的，所述的一种铜锌锡硫薄膜的制备方法，其特征在于，在手套箱中旋涂所述离心后的前驱体溶液之后，还包括：将所述铜锌锡硫前驱体薄膜在所述干燥箱中的干燥时间为10分钟，干燥温度为150℃。

进一步的，所述的一种铜锌锡硫薄膜的制备方法，其特征在于，在所述的热处理之前，还包括：对热处理试管炉抽真空后，通入Ar保护气。

进一步的，所述的一种铜锌锡硫薄膜的制备方法，其特征在于，所述热处理试管炉的温度升高到550℃，所述的铜锌锡硫前驱体薄膜在所述热处理试管炉中快速退火处理。

本发明通过一种铜锌锡硫薄膜的制备方法，解决了现有技术中操作繁琐复杂、薄膜成分难以控制的问题，实现制备方法简单易，得到的薄膜致密性好、表面均匀，并且此时薄膜的光电化学性能比较好，化学性稳定的效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例二中的一种铜锌锡硫薄膜制备方法流程图。

图2是本发明实施例二中的铜锌锡硫薄膜在热处理温度为550℃下的铜锌锡硫薄膜的XRD图谱。

图3是本发明实施例二中的铜锌锡硫薄膜在热处理温度为550℃下铜锌锡硫薄膜的紫外可见吸收光谱和右上角对应的禁带宽度图谱。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。