[发明专利]一种太阳能电池组件用CZTS(Se)系纳米粉体的制备方法

说明书

一种太阳能电池组件用CZTS(Se)系纳米粉体的制备方法，包括Cu、Zn、Sn混合盐微乳液和S或Se源微乳液的制备，共混反应两个步骤；表面活性剂溶解于有机溶剂后，加入Cu、Zn、Sn混合盐溶液或S（Se）源水溶液搅拌至浆糊状后边搅拌边滴加助表面活性剂至浆糊状物质全溶后，超声震荡至澄清透明得到Cu、Zn、Sn混合盐微乳液或S（Se）源微乳液；上述两种微乳液按一定摩尔比混合反应后，离心分离出的沉淀经水洗醇洗干燥得到CZTS或CZTSe纳米粉体。本发明在65~90℃条件下制备出了CZTS或CZTSe纳米粉体，制得的CZTS或CZTSe纳米粉体粒径为20~38nm。

技术领域

本发明涉及一种太阳能电池组件用CZTS(Se)系纳米粉体的制备方法，属于光电功能材料领域。

背景技术

CZTS(Se)系纳米粉体作为新一代太阳能电池材料，不但具有与太阳光相匹配的合适的禁带宽度，还拥有高的吸收系数(1*105 cm^-1)，高辐射稳定性，高能量转换效率等优异性质，因此在光伏产业的应用前景十分广阔。CZTS(Se)系纳米粉体的合成方法很多，粗分为物理方法和化学方法。其中物理方法成本较高，粉体粒径尺寸和微观形貌难以控制，难以得到单分散性的纳米粉体。化学方法成本相对低廉，而且化学合成过程可控参数较多，能通过调控诸多条件来控制粉体粒径和表面形貌，进而获得单分散性好的纳米粉体，便于满足制备光电转换薄膜材料时易于分散均匀的要求。

中国专利CN102642818A一种低温机械合金化制备CZTS(Se)系纳米粉体的方法，将单质Cu粉、Zn粉、Sn粉和S(Se)粉按一定摩尔比加入球磨罐中，以醇类和胺类混合液为过程控制剂，按照额定的球料比、设定转速和球磨时间进行球磨，球磨产物经离心洗涤烘干即可得到目标产物。所述原料中，单质硫粉和硒粉可以任意摩尔比互换；所述过程控制剂是体积比为1~20:1的醇类和胺类混合液，所述醇类为乙醇、乙二醇、正丁醇、异丁醇、异戊醇、叔戊醇和丙三醇中的一种，所述胺类为乙二胺、异丁胺、二异丙胺、己二胺和三乙胺中的一种。该专利最终产品CZTS(Se)粉末的粒径由Cu粉、Zn粉、Sn粉和S(Se)粉球磨过程决定，这几种金属粉硬度、耐磨程度均不相同，统一用相同的球磨加工参数磨制出的粉体，难以得到粒径分布均匀统一的混合粉体。

中国专利CN112210762A公开了一种铜锌锡硒（CZTSe）或铜锌锡硫（CZTS）四元靶材的制备方法，包含以下步骤：(1)使用Cu颗粒、Sn颗粒、Zn颗粒、Se颗粒或者S粉体按比例称量放置于石英管内；(2)将石英管抽真空密封后置于热处理炉中，由室温升温至高温并保温一段时间，制成CZTSe或CZTS化合物块体；(3)将块体破碎制成粒径为80微米以下的粉体；(4)把粉体置于石墨模具中热压烧结制成CZTSe或CZTS四元靶材。该专利所述方法将反应物金属粉末混合烧结成目标产物后，再用物理方法粉碎成80微米以下粉体，高温反应条件能耗高，而且高温烧结后的固体大多是体积较大的不规则颗粒，研磨至纳米级粉末，相对困难而且效率低成本高。

综上可以看出目前CZTS(Se)系纳米粉体的制备主要存在成本高、粒径分布宽、微观形貌难以控制等问题。

发明内容

针对上述现有技术存在的不足，本发明提供一种太阳能电池组件用CZTS(Se)系纳米粉体的制备方法，实现以下发明目的：低温低成本制备出粒径分布集中的纳米级CZTS(Se)系粉体。

为实现上述发明目的，本发明采取以下技术方案：

一种太阳能电池组件用CZTS(Se)系纳米粉体的制备方法，包括Cu、Zn、Sn混合盐微乳液和 S或Se源微乳液的制备，共混反应两个步骤；表面活性剂溶解于有机溶剂后，加入Cu、Zn、Sn混合盐溶液或S（Se）源水溶液搅拌至浆糊状后边搅拌边滴加助表面活性剂至浆糊状物质全溶后，超声震荡至澄清透明得到Cu、Zn、Sn混合盐微乳液或S（Se）源微乳液；上述两种微乳液按一定摩尔比混合反应后，离心分离出沉淀经水洗醇洗干燥得到CZTS或CZTSe纳米粉体。

以下是对上述技术方案的进一步改进：