[发明专利]一种双掺杂铜锌锡硫薄膜及其制备方法

说明书

本发明涉及光电材料技术领域，尤其涉及一种双掺杂铜锌锡硫薄膜及其制备方法。本发明公开了一种双掺杂铜锌锡硫薄膜的制备方法，该制备方法简单，制备过程中共使用三次超声处理，使得各反应原料可以完全溶解成均一的溶液，从而制备出的前驱体溶胶体系更加稳定，能够长期保存。另外，该制备方法制备得到的铜锌锡硫薄膜为双掺杂铜锌锡硫薄膜。该薄膜缺陷少，颗粒大，结晶度和吸收系数高，解决了现有的铜锌锡硫薄膜的颗粒过小且缺陷多的问题。

技术领域

本发明涉及光电材料技术领域，尤其涉及一种双掺杂铜锌锡硫薄膜及其制备方法。

背景技术

随着能源问题的凸显及人类环保意识的提升，太阳能逐渐得到重视，引发人们对太阳能电池技术的探索。铜锌锡硫太阳能电池吸收层的组成元素无毒环保且含量丰富，制造成本较低，使铜锌锡硫太阳能电池成为当前的研究热点。但铜锌锡硫太阳能电池转换效率仍维持在较低水平，原因是现有技术制备的铜锌锡硫薄膜的颗粒过小，且存在铜锌反位缺陷、铜空位缺陷、锌空位缺陷以及复合缺陷等多种缺陷。

发明内容

本发明提供了一种双掺杂铜锌锡硫薄膜及其制备方法，解决了现有的铜锌锡硫薄膜的颗粒过小且缺陷多的问题。

其具体技术方案如下：

本发明提供了一种双掺杂铜锌锡硫薄膜的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：将含锡化合物、含铜化合物、含锌化合物和含第一掺杂金属化合物溶于第一有机溶剂中，进行第一超声处理，得到第一溶液；

步骤2：将含第二掺杂金属化合物和含硫化合物溶于第二有机溶剂中，进行第二超声处理，得到第二溶液；

步骤3：将所述第一溶液和所述第二溶液混合后进行第三超声处理，得到前驱体溶胶；

步骤4：将所述前驱体溶胶旋凃到衬底上，进行硫化，得到双掺杂铜锌锡硫薄膜；

所述含第一掺杂金属化合物中的第一掺杂金属为锰、镉、铁、镁或钴，更优选为锰，所述含第二掺杂金属化合物中的第二掺杂金属为银或锂，更优选为银。

本发明中，含锡化合物为可溶性锡盐，更优选为氯化亚锡；含铜化合物为可溶性铜盐，更优选为醋酸铜；含锌化合物为可溶性锌盐，更优选为醋酸锌；含硫化合物优选为硫脲；含第一掺杂金属化合物为锰盐，更优选为醋酸锰；含第二掺杂金属化合物为银盐，更优选为硝酸银。

本发明中，第一有机溶剂选自乙醇、乙二醇、乙二醇甲醚或N，N-二甲基甲酰胺，优选为乙二醇；

第二有机溶剂为乙二醇和乙酰丙酮，其中，乙二醇与乙酰丙酮的体积比为5：1。本发明中，所述第一溶液为牛奶状溶液，所述第二溶液为透明澄清溶液。

本发明中，在所述旋涂之前，先对衬底依次采用肥皂水、去离子水、丙酮、无水乙醇和去离子水进行超声清洗。

优选地，所述第一超声处理的温度为60～80℃，所述第一超声处理的时间为1.5h～3h，更优选为80℃，2h；

所述第二超声处理的温度为60～80℃，所述第二超声处理的时间为1.5h～3h，更优选为80℃，2h。

优选地，所述第三超声处理的温度为60～80℃，所述第三超声处理的时间为10min～20min，更优选为80℃，15min。