[发明专利]一种低成本溶液方法制备太阳电池吸收层材料Cu2ZnSnS4的制备方法

摘要

本发明涉及一种低成本溶液方法制备太阳电池吸收层材料Cu2ZnSnS4的制备方法，属于太阳电池材料与器件技术领域。本发明首先使用连续离子层吸附沉积在衬底上沉积含铜、锡的二元或三元硫化物混合薄膜，随后再在其上使用化学浴沉积一层硫化锌薄膜得到前驱薄膜。将前驱薄膜在硫气氛中以一定的工艺退火处理得到Cu2ZnSnS4吸收层。本发明的优点在于：原材料来源丰富且价格低廉、无需复杂设备，制备工艺简单、制备成本低、薄膜成分及厚度可控。

主权项

一种低成本溶液方法制备太阳电池吸收层材料Cu2ZnSnS4的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：首先对衬底表面进行清洗；将衬底依次放入阳离子混合溶液，去离子水，阴离子溶液，去离子水中，在室温下进行连续离子层吸附沉积，在衬底上生成含铜、锡的二元或三元硫化物混合薄膜；其中所述的阳离子溶液为含铜盐和亚锡盐的混合溶液，阳离子溶液中铜盐及亚锡盐的浓度分别为0.02 M‑0.04 M及0.04 M‑0.08 M；阴离子溶液使用硫化铵、硫化钠或硫化钾中任意一种的溶液，硫离子的总浓度为0.02 M‑0.1 M；沉积周期为40‑80周期；在步骤(1)获得的铜、锡的二元或三元硫化物混合薄膜表面上用化学浴法沉积一层ZnS薄膜；其中沉积溶液为包含锌盐，配位剂及含硫小分子化合物的混合溶液；混合溶液中锌盐、配位剂及含硫小分子化合物的浓度分别为0.02‑0.08 M、0.02‑0.2 M及0.02‑0.2 M，沉积温度为40‑90 ℃，沉积时间为1‑5h，获得前驱薄膜；将步骤(2)的前驱薄膜在硫气氛下热处理，在400‑600 ℃下退火1‑5 h得到Cu2ZnSnS4薄膜；硫化退火所使用的硫源为固态硫或气态硫中的一种；最终得到Cu2ZnSnS4薄膜。