一种介孔结构铜铟硫光电薄膜及其制备方法技术

本发明专利技术属于铜铟硫光电薄膜技术领域，具体涉及一种介孔结构铜铟硫光电薄膜及其制备方法。本发明专利技术将其他光电材料的前驱液灌入铜铟硫的孔洞中后退火，可以生成一种体异质结，将铜铟硫光电薄膜做成介孔结构，可以提高相应两种材料的接触面积，有利于激子的分离，这样可以提升光电器件的性能，使其能够应用于铜铟硫-相关的太阳能电池并能改善电池的性能。

【技术实现步骤摘要】
一种介孔结构铜铟硫光电薄膜及其制备方法
本专利技术属于铜铟硫光电薄膜
，具体涉及一种介孔结构铜铟硫光电薄膜及其制备方法。
技术介绍
薄膜太阳电池因其具有质轻、生产成本低、可被制成柔性可卷曲形状、便于大面积连续生产等突出优势，被公认是未来太阳电池发展的主要方向，并已成为国际上研究最多的太阳电池技术之一。铜铟硫光电薄膜这种直接带隙半导体材料具有高的光吸收系数、稳定性好、无光致衰减效应、低毒等优点，成为理想的高性能薄膜太阳能电池的候选材料，引起国内外研究学者的广泛关注。目前在制备铜铟硫光电薄膜领域已有的几种方法如下：上海交通大学的毕恩兵等，将铜源、铟源溶于三乙醇胺、丙酮以及柠檬酸钠溶液中，再加入氨水调节pH，加入摩尔比为2:1硫粉/硫脲的硫源后，再加入水合联氨溶液，最后加入体积比为1:1的水/乙二醇混合溶剂，得到CuInS2前体反应液；将反应液加入反应釜，再插入玻璃片，进行溶剂热原位反应，即可得到具有规则的纳米片阵列薄膜。吉林大学的苏星光等，采用氯化铜、氯化铟这种常见金属盐类化合物，以及含有巯基的羧酸如巯基丙酸和巯基丁二酸，在水热条件下合成出了粒子大小在2-4nm，发射波长在近红外区域的铜铟硫(CuInS2)纳米粒子。中国科学院过程工程研究所的陈运法等，将铜盐和铟盐溶于一定量水中，加入适量巯基酸，调节pH到一定范围，然后加入硫源，搅拌均匀后将所得溶液转入水热反应釜中，在一定温度进行水热反应；将得到的胶体溶液冷却到室温，通过离心沉降得到铜铟硫半导体纳米粒子。浙江大学的汪雷等，采用溶液法利用硼氢化钠还原铜盐和铟盐制备Cu-In合金纳米颗粒，进而将其溶解在有机溶剂中制备成Cu-In合金墨水，涂覆在Si片、Mo片或者玻璃等衬底上制备成前驱体薄膜；而后，在含有H2S/Ar混合气氛中烧结成为表面呈纳米棒阵列的CuInS2薄膜。北京化工大学的元炯亮等，采用电化学沉积法制备铜铟合金膜，再通过硫化退火的方法得到铜铟硫合金膜。拜耳技术服务有限公司的钟海政等，将铜盐、铟盐和烷基硫醇加入到非极性的有机溶剂中，然后在惰性气氛下，加热搅拌、溶解，直至得到深红色的胶体溶液；将得到的胶体溶液冷却到室温，加入极性溶剂，通过离心沉降得到铜铟硫半导体纳米粒子。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种介孔结构铜铟硫光电薄膜及其制备方法，该方法可以将铜铟硫光电薄膜制作成介孔结构。本专利技术采用以下技术方案：一种制备介孔结构铜铟硫光电薄膜的方法，包括以下步骤：1）将切好的ITO导电玻璃清洗，得到洁净的ITO基片；2）称取0.11mmol碘化亚铜、0.1mmol醋酸铟、0.5mmol硫脲，共同溶于1.2ml甲胺与0.08ml丙酸组成的混合溶液中，配置成铜铟硫前驱体溶液；3）取0.08ml步骤2）配置好的铜铟硫前驱体溶液，滴到步骤1）清洗后的ITO基片上，而后匀胶，最后将匀胶好的ITO基片放到热台上，氮气环境下退火，ITO基片上得到一层致密的铜铟硫薄膜，基片记为ITO/compact-CuInS2；4）按步骤2）中的原料用量比例配制铜铟硫前驱体溶液200ml，向其中混入三氧化二铝纳米粒异丙醇悬浊液200ml形成混合液，而后将此混合液磁力搅拌其充分混合；5）取步骤4）的混合液0.08ml滴到步骤3）得到的基片上并匀胶，而后退火，ITO基片上得到掺杂有三氧化二铝的铜铟硫光电薄膜，基片记为ITO/compact-CuInS2/hybrid-CuInS2；6）将步骤5）得到的基片放入氢氧化钠水溶液中浸泡，取出后用去离子水清洗，而后将其放到热台上氮气环境下烘干，即得到具有介孔结构的铜铟硫光电薄膜，基片记为ITO/compact-CuInS2/mesoporous-CuInS2。清洗时依次在异丙醇、丙酮、酒精中各超声清洗15分钟。步骤3）匀胶时的具体操作是放置到匀胶机上以每分钟6000转匀胶60秒；步骤5）匀胶时的具体操作是放置在匀胶机上以每分钟3000转匀胶60秒。步骤3）、5）中的退火是在250℃退火15分钟。步骤4）中三氧化二铝纳米粒的平均粒径为50nm，三氧化二铝纳米粒异丙醇悬浊液的浓度为20wt%。步骤6）中氢氧化钠水溶液的浓度为0.2mol/L，浸泡时间为30分钟。根据以上方法制得的介孔结构铜铟硫光电薄膜。本专利技术制备方法的整个流程操作极其简单，对设备要求很低，选择的中间体三氧化二铝廉价易得，铜铟硫退火成块后掺入的三氧化二铝是均匀分布在其中的，将三氧化二铝用氢氧化钠溶蚀掉以后，剩下的铜铟硫块体自然是窟窟窿窿的，就好比太湖石一样。将其他光电材料的前驱液灌入铜铟硫的孔洞中后退火，可以生成一种体异质结，将铜铟硫光电薄膜做成介孔结构，可以提高相应两种材料的接触面积，有利于激子的分离，这样可以提升光电器件的性能，使其能够应用于铜铟硫-相关的太阳能电池并能改善电池的性能。附图说明图1为本专利技术制得的介孔结构铜铟硫光电薄膜的SEM图；具体实施方式实施例：一种制备介孔结构铜铟硫光电薄膜的方法，包括以下步骤：1）将切好的ITO导电玻璃依次在异丙醇、丙酮、酒精中各超声清洗15分钟，得到洁净的ITO基片；2）称取0.11mmol碘化亚铜、0.1mmol醋酸铟、0.5mmol硫脲，共同溶于1.2ml甲胺与0.08ml丙酸组成的混合溶液中，配置成铜铟硫前驱体溶液；3）取0.08ml步骤2）配置好的铜铟硫前驱体溶液，滴到步骤1）清洗后的ITO基片上，而后放置到匀胶机上以每分钟6000转匀胶60秒，最后将匀胶好的ITO基片放到热台上，氮气环境下在250℃退火15分钟，ITO基片上得到一层致密的铜铟硫薄膜，基片记为ITO/compact-CuInS2；4）按步骤2）中的原料用量比例配制铜铟硫前驱体溶液200ml，向其中混入浓度20wt%的三氧化二铝纳米粒（平均粒径为50nm）异丙醇悬浊液200ml形成混合液，而后将此混合液磁力搅拌其充分混合；5）取步骤4）的混合液0.08ml滴到步骤3）得到的基片上，而后放置在匀胶机上以每分钟3000转匀胶60秒，而后在250℃退火15分钟，ITO基片上得到掺杂有三氧化二铝的铜铟硫光电薄膜，基片记为ITO/compact-CuInS2/hybrid-CuInS2；6）将步骤5）得到的基片放入0.2mol/L氢氧化钠水溶液中浸泡30分钟，取出后用去离子水清洗，而后将其放到热台上氮气环境下烘干，即得到具有介孔结构的铜铟硫光电薄膜，基片记为ITO/compact-CuInS2/mesoporous-CuInS2。具有介孔结构的铜铟硫光电薄膜的SEM图如图1所示，由此图看出本专利技术制得的铜铟硫光电薄膜具有介孔结构。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备介孔结构铜铟硫光电薄膜的方法，其特征在于，包括以下步骤：1）将切好的ITO导电玻璃清洗，得到洁净的ITO基片；2）称取0.11mmol碘化亚铜、0.1mmol醋酸铟、0.5mmol硫脲，共同溶于1.2ml甲胺与0.08ml丙酸组成的混合溶液中，配置成铜铟硫前驱体溶液；3）取0.08ml步骤2）配置好的铜铟硫前驱体溶液，滴到步骤1）清洗后的ITO基片上，而后匀胶，最后将匀胶好的ITO基片放到热台上，氮气环境下退火，ITO基片上得到一层致密的铜铟硫薄膜，基片记为ITO/compact‑CuInS2；4）按步骤2）中的原料用量比例配制铜铟硫前驱体溶液200ml，向其中混入三氧化二铝纳米粒异丙醇悬浊液200ml形成混合液，而后将此混合液磁力搅拌至其充分混合；5）取步骤4）的混合液0.08ml滴到步骤3）得到的基片上并匀胶，而后退火，ITO基片上得到掺杂有三氧化二铝的铜铟硫光电薄膜，基片记为ITO/compact‑CuInS2/hybrid‑ CuInS2；6）将步骤5）得到的基片放入氢氧化钠水溶液中浸泡，取出后用去离子水清洗，而后将其放到热台上氮气环境下烘干，即得到具有介孔结构的铜铟硫光电薄膜，基片记为ITO/compact‑CuInS2/mesoporous‑CuInS2。...

【技术特征摘要】
1.一种制备介孔结构铜铟硫光电薄膜的方法，其特征在于，包括以下步骤：1）将切好的ITO导电玻璃清洗，得到洁净的ITO基片；2）称取0.11mmol碘化亚铜、0.1mmol醋酸铟、0.5mmol硫脲，共同溶于1.2ml甲胺与0.08ml丙酸组成的混合溶液中，配置成铜铟硫前驱体溶液；3）取0.08ml步骤2）配置好的铜铟硫前驱体溶液，滴到步骤1）清洗后的ITO基片上，而后匀胶，最后将匀胶好的ITO基片放到热台上，氮气环境下退火，ITO基片上得到一层致密的铜铟硫薄膜，基片记为ITO/compact-CuInS2；4）按步骤2）中的原料用量比例配制铜铟硫前驱体溶液200ml，向其中混入三氧化二铝纳米粒异丙醇悬浊液200ml形成混合液，而后将此混合液磁力搅拌至其充分混合；三氧化二铝纳米粒的平均粒径为50nm，三氧化二铝纳米粒异丙醇悬浊液的浓度为20wt%；5）取步骤4）的混合液0.08ml滴到步骤3）得到的基片上并匀胶，而后退火，ITO基片上得到掺杂有三氧化二铝的铜铟硫光电薄...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈冲，黎春喜，李福民，翟勇，
申请(专利权)人：河南大学，
类型：发明
国别省市：河南;41