[发明专利]一种铜铟硒纳米片的制备方法

说明书

本发明涉及铜铟硒材料的制备技术领域，尤其涉及一种铜铟硒纳米片的制备方法。本发明提供的制备方法，以维生素C为辅助剂，以二甲基甲酰胺为媒介剂，以氯化亚铜为铜源、氯化铟为铟源、以硒粉为硒源，采用热注入法制备铜铟硒纳米片，通过辅助剂的改变以及媒介剂的引入，使得整个制备过程在氮气气氛中实现了材料的绿色制备。具体的，二甲基甲酰胺作为媒介剂主要用于溶解氯化亚铜，使其不仅具有还原剂的辅助作用，还具有输送铜源的作用。使得所述制备方法具有绿色、安全和经济的特点。

技术领域

本发明涉及铜铟硒材料的制备技术领域，尤其涉及一种铜铟硒纳米片的制备方法。

背景技术

铜铟硒(CuInSe₂，简写为CISe)作为一种金属硫族三元半导体材料，具有优异的光学、电学和磁学性能，在太阳能电池、离子导体、热电元件等领域有广泛的应用。CISe具有四方黄铜矿(α–CISe)和立方(δ–CISe)两种晶型。其中，通常用作太阳能电池吸收层材料的CISe为四方黄铜矿结构，属于四方晶系，晶胞参数为Cu-Se键键长和In-Se键键长分别为

一直以来，CISe材料的制备通常采用真空法，包括多元共蒸发法、溅射法、连续蒸发法等。但是真空制备方法对于设备的要求很高，过程复杂，同时制备大面积薄膜时，对于薄膜材料的均匀性和化学计量比也难以控制，使得CISe薄膜的制备成本偏高，限制了其大范围工业化的应用。为了降低其生产成本，同时改善薄膜性能，人们开始着手于非真空、溶液法制备方法。目前，人们经常采用的非真空制备方法主要有化学浴沉积、电沉积、连续离子层沉积和纳米晶胶体墨水法等。纳米晶胶体墨水法包括两步工艺，首先需要选择合适的条件和方法合成出纳米粒子；然后在将纳米粒子分散在有机溶剂中，制成胶体墨水，再通过浸渍-提拉、旋涂、喷墨打印等薄膜制备方法制备出薄膜材料，最后进行热处理工艺。

胶体墨水法采用溶液法合成纳米粒子，不需要真空环境，制备工艺简单，降低了薄膜材料的生产成本；另外，薄膜的均匀性、成分、化学剂量比也较好。因此，纳米晶墨水法是一种非常具有发展前景的制备高质量CISe薄膜的新工艺，值得进行大量的研究。

目前，以胶体墨水法制备CISe光吸收层材料针对材料的合成主要采用热注入法，所述热注入法主要以水合肼、乙二胺、油氨等有毒有害的高危化学药品作为辅助剂在200～300℃左右合成CISe纳米粒子，但这些制备工艺都涉及到水合肼等高危还原剂的使用，制备过程不仅对环境造成污染，而且对制备设备要求高、对生产者产生身体伤害等问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种铜铟硒纳米片的制备方法，所述制备方法绿色、安全、经济。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种铜铟硒纳米片的制备方法，包括以下步骤：

将可溶性铜盐、可溶性铟盐和二甲基甲酰胺混合，得到阳离子前驱体溶液；将维生素C、硒粉和三乙二醇混合，加热，得到阴离子前驱体溶液；

将所述阳离子前驱体溶液注入所述阴离子前驱体溶液中，进行保温回流，得到所述铜铟硒纳米片。

优选的，所述可溶性铜盐中的铜和所述可溶性铟盐中的铟的摩尔比为(0.5～1.0)：(0.5～1.0)

所述阳离子前驱体溶液中的铜离子和铟离子的总浓度为0.0625～0.25mol/L。

优选的，所述维生素C的质量和硒粉的物质的量之比为(0.1～0.3)g：(1～2)mmol。

优选的，所述硒粉与所述可溶性铜盐中的铜的摩尔比为(2～4)：(1～2)。

优选的，所述硒粉的物质的量与所述三乙二醇的体积比为(1～2)mmol：(30～40)mL。