一种低成本黄锡矿结构铜铁锡硫薄膜及其电化学制备方法技术

本发明专利技术公开了一种低成本光伏电池用黄锡矿结构铜铁锡硫薄膜及其电化学制备方法，包括如下步骤：按摩尔比分别配置Cu、Sn、Fe三种金属盐溶液；采用三电极体系，在Mo衬底上依次恒电位沉积Cu、Sn、Fe三种金属叠层；用高纯氮气作保护气，在150～300℃下，对金属叠层进行退火预处理；最后，以氮气为保护气，硫粉为硫源，在500～600℃下对铜铁锡薄膜进行硫化退火，得到黄锡矿结构的Cu

【技术实现步骤摘要】
一种低成本黄锡矿结构铜铁锡硫薄膜及其电化学制备方法
本专利技术属于太阳能光伏电池用吸收层薄膜制备方法领域，涉及一种低成本黄锡矿结构Cu2FeSnS4薄膜及其电化学制备方法，该黄锡矿结构Cu2FeSnS4薄膜应用于CFTS薄膜太阳能电池吸收层。
技术介绍
工业化急剧发展的今天，人们对能源的需求不断提高。伴随着传统化石能源日渐枯竭的世界级难题，能源消耗所产生的环境问题成为又一亟待解决的能源发展阻碍。太阳能电池的开发已成为解决能源和环境问题的重要途径。在众多的太阳能电池中，CuInxGa1-xS(Se)2(CIGS)薄膜太阳能电池因具有良好的稳定性及高达104cm-1～105cm-1的吸收系数被广泛关注。然而由于In、Ga元素的稀少导致价格昂贵，而且Se元素具有毒性，这些都限制了CIGS薄膜太阳能电池的发展。具有黄锡矿结构的铜铁锡硫(Cu2FeSnS4，英文缩写为CFTS)是近年来发展起来的一种太阳电池吸收层薄膜材料。其禁带宽度与半导体太阳电池所要求的最佳禁带宽度(1.5eV)十分接近，并且具有较大的吸收系数(可达104cm-1)，铜铁锡硫中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低成本黄锡矿结构铜铁锡硫薄膜及其电化学制备方法，其特征在于，使用电化学沉积方法，在镀Mo玻璃上，依次沉积Cu、Sn、Fe三种金属叠层，再通过硫化退火形成Cu

【技术特征摘要】
1.一种低成本黄锡矿结构铜铁锡硫薄膜及其电化学制备方法，其特征在于，使用电化学沉积方法，在镀Mo玻璃上，依次沉积Cu、Sn、Fe三种金属叠层，再通过硫化退火形成Cu2FeSnS4薄膜，所述实施步骤如下：
1)用去离子水及分析纯浓度的金属盐分别配置铜、锡、铁三种金属盐溶液；
2)采用含工作电极、对电极及参比电极的三电极电化学体系，在室温下完成金属叠层的沉积。电化学工作站以镀Mo玻璃为工作电极、石墨为对电极、饱和甘汞电极为参比电极。首先对三种金属盐溶液进行循环伏安扫描，分析三种金属盐溶液的C-V曲线，获得三种金属的沉积电位范围；然后，使工作电极在铜电解液中恒电位沉积，制备出Cu/Mo前驱体薄膜。Cu/Mo前驱体薄膜在锡电解液中恒电位沉积，制备Sn/Cu/Mo前驱体薄膜。Sn/Cu/Mo前驱体薄膜在铁电解液中恒电位沉积，制备Fe/Sn/Cu/Mo前驱体薄膜；
3)用去离子水清洗Fe/Sn/Cu/Mo金属叠层，后在干燥箱中干燥；
4)以高纯氮气为保护气，对Fe/Sn/Cu/Mo金属叠层进行硫化前预处理，得到铜铁锡前驱体薄膜。
5)采用硫粉作为硫源，在高纯氮气的环境下，对铜铁锡前驱体薄膜进行硫化退火，得到Cu2FeSnS4薄膜。


2.根据权利要求1所述的一种低成本黄锡矿结构铜铁锡硫薄膜及其电化学制备方法，其特征在于，在步骤1)中，将CuCl2·2H2O、柠檬酸三钠与酒石酸按照摩尔比为(1～3):10:5，制备PH为4～5的铜金属盐溶液；将SnCl4·2H2O、D-山梨醇按摩尔比为(1～1.5):1，制备PH为11～12的锡金属盐溶液；将Fe...

【专利技术属性】
技术研发人员：周继承，国晓微，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43