[发明专利]一种Cu2ZnSnS4/石墨烯复合半导体薄膜的制备方法及其应用

摘要

本发明涉及一种Cu2ZnSnS4/石墨烯复合半导体薄膜的制备方法及其应用，属于半导体薄膜制备技术领域；制备方法为以乙醇为溶剂，氯化铜水合物为铜源，氯化锌为锌源，氯化亚锡水合物为锡源，硫脲为硫源，十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）作为表面活性剂，配置反应前驱液；将清洗干净的FTO玻璃导电面朝上滴加石墨烯的乙二醇溶液，放入干燥箱烘干，然后导电面朝上放入高压反应釜内衬中，将所配置的反应前驱液倒入高压反应釜内衬中，密封后将高压反应釜放入鼓风干燥箱中，恒温反应，在FTO导电玻璃衬底上制备得到Cu2ZnSnS4/石墨烯复合半导体薄膜；该发明方法工艺简单，成本低廉，应用效果好，可以直接用作染料敏化太阳能电池的对电极，也可以用作铜基薄膜太阳能电池的吸收层。

主权项

一种Cu2ZnSnS4/石墨烯复合半导体薄膜的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：（1）FTO 导电玻璃衬底的清洗：将掺F的SnO2透明导电玻璃FTO依次放入丙酮、无水乙醇和去离子水中各超声清洗10 min，烘干；（2）制备石墨烯薄膜骨架：在50ml乙二醇溶液中加入改进hummer法制备的氧化还原石墨烯粉末0.01~0.1g，用超声粉碎仪超声分散10min，然后使用滴管吸取0.02~0.1ml石墨烯悬浊液，滴加在FTO玻璃导电面，置于鼓风干燥机，60‑200℃恒温干燥，得到石墨烯薄膜；（3）配制化学反应前驱体溶液：在50 ml的乙二醇中依次加入4 mmol氯化铜、2 mmol氯化锌、2 mmol氯化亚锡，磁力搅拌至充分溶解；然后加入5~11mmol 硫脲，0~1.28g PVP磁力搅拌至充分溶解，得到反应前驱体溶液；（4）以石墨烯薄膜骨架制备Cu2ZnSnS4/石墨烯复合半导体薄膜：将附有石墨烯的FTO导电玻璃放入高压反应釜的聚四氟乙烯内衬中，且含有石墨烯面朝上放置；将步骤（3）配好的溶液倒入聚四氟乙烯内衬中，封釜，将高压釜置于高温干燥箱中，反应温度为180℃～200℃，反应时间为8～24 h；反应完成后将长有CZTS/石墨烯复合薄膜的FTO导电玻璃取出，分别用无水乙醇和去离子水清洗三遍，再将其60℃真空干燥4小时得到Cu2ZnSnS4/石墨烯复合半导体薄膜；（5）Cu2ZnSnS4/石墨烯复合半导体薄膜的表征：采用扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射（XRD）、透射电子显微镜（TEM）、激光拉曼光谱分析方法，对所制备的CZTS半导体薄膜的形貌、结构、成分和光学性能进行分析。