[发明专利]一种CIGS薄膜电池尾气用净化剂及其制备方法

说明书

本发明涉及一种CIGS薄膜电池尾气用净化剂及其制备方法，其特征在于：（1）将含Msupgt;2+/supgt;及Msupgt;3+/supgt;的金属盐混匀，加水溶解，制得Msupgt;2+/supgt;为0.5~4mol/L、Msupgt;3/supgt;为0.02~2mol/L的A溶液；（2）将沉淀剂加水溶解，制成OHsupgt;‑/supgt;为0.5~8mol/L的B溶液；（3）将铜源颗加水溶解，制成浓度0.02~0.2mol/L的C溶液；（4）在40~85℃、搅拌下将B溶液加入A溶液，pH达8.5~11后停止，40‑85℃下搅拌2~12h，得D悬浊液；（5）按体积比1：3~8，将D悬浊液滴到C溶液中，得E悬浊液；（6）将氨水溶液恒速倒入E悬浊液中，搅拌10~40min得F悬浊液；（7）将强碱溶液滴入F悬浊液中，搅拌得初期产物；（8）初期产物用蒸馏水洗涤、抽滤、低温干燥。本发明优点：能在室温下将CIGS尾气中的Hsubgt;2/subgt;S和Hsubgt;2/subgt;Se气体由100‑5000ppm降至100ppb以内，可根据颜色变化来直观判断净化剂即时使用情况。

技术领域

本发明涉及环保复合材料制备领域，涉及一种CIGS薄膜电池尾气用净化剂及其制备方法。

背景技术

太阳能作为一种清洁、高效和永不衰竭的新能源，一直是国家可持续发展战略的重要内容。而铜铟镓硒（CuIn_1-xGa_xSe₂，CIGS）薄膜太阳能电池作为一种新型光伏电池，具有高效率、低成本和长寿命的多重优势，同时又可以充分利用我国丰富的铟资源，前景十分广阔。在CIGS薄膜太阳能电池中，CIGS吸收层起着至关重要的作用。

CIGS吸收层的制备过程中，硒化完成后加入常采用硫化工艺，在薄膜表面掺入S原子替代部分Se原子，从而调节能带，增宽带隙，降低器件的表面复合，提高开路电压。其中掺杂S原子所用方式是将器件暴露于充满H2S/N2混合气体的氛围内实现再结晶。每隔一段时间，多余的H2S/N2混合气体会被作为废气排除，并且废气中还含有被S替换出的少量H2Se气体，这些混合气中所含的H2S和H2Se均为剧毒气体，会严重危害人们的身体健康和造成严重的环境污染等问题，需要进行净化处理才能排放出去。

针对工业中产生的H₂S气体的脱除问题，近年来国内外诸多学者对其进行了大量研究。现今国外内关于尾气脱硫处理的方法主要有两种：湿法和干法。湿法包括化学吸收法，杂多化合物氧化法、液相催化法等，干法包括克劳斯法、活性炭法、金属氧化物（氧化铁、氧化锌等）等。整体来说，湿法脱除H₂S气体工艺操作简便，能够适用于各类脱硫行业，适应性广，但动力消耗大，长期运行会导致设备及管道严重腐蚀，维修及运行成本较高。

干法脱硫方面，早期以克劳斯法（包括各类改进做法）、活性炭吸附等为主。克劳斯氧化法起初是为去除地热发电和化石燃料燃烧时而生成的H₂S所用的方法。该方法较简单，但反应温度较高，且受热力学限制，最终会有3-5%的尾气残留，造成脱硫整体效率不高。目前国内关于脱硫剂的研究主要是以负载型的金属氧化物为主，其活性组分主要以铁、钴、镍、铜、锰、钼、铬、锌、铈和钒等其中的一种或多种元素为主所组成的金属氧化物。天然气、沼气和煤化工等领域的气体脱硫处理常用氧化铁系脱硫剂，其是以活性氧化铁为主要成分，添加造孔剂、碱性物质等少量的添加剂制备而成。甲醇厂和氨厂等的原料气脱硫常用铜锰系氧化物。天然气或轻油蒸汽转化制氢或制氨、焦炉气制氨时保护甲烷转化等领域常采用氧化锌基复合物为脱硫剂。电化学氧化脱除柴油中的硫化物、染料废水脱色等领域可采用氧化铈基复合材料。但关于CIGS薄膜太阳能电池生产造成的尾气脱硫净化相关研究却鲜有报道。CIGS薄膜电池生产线中排除的尾气温度为常温，而上述传统金属氧化物基脱硫剂在使用时，温度往往需要保持在150℃以上才能获得较好的脱除效果。若采用上述传统金属氧化物进行脱硫，需对反应区做加热处理，势必增加能耗及成本。此外，尾气中除了H₂S，还有H₂Se气体，传统的金属氧化物脱硫剂不适用于CIGS薄膜电池尾气的净化处理。