[发明专利]利用废旧黄铜制备铜锌锡硫硒薄膜太阳电池前驱体的方法

说明书

本发明提供一种利用废旧黄铜制备铜锌锡硫硒薄膜太阳电池前驱体的方法，该方法中，依次通过洗涤、氧化碱浸、蒸氨、酸溶、结晶这些步骤将黄铜中的铜锌合金制备成铜锌锡硫硒薄膜太阳电池前驱体所需金属盐，并且去除铜锌外大部分的杂质元素，并通过获得的铜锌的含量以及铜锌锡硫硒材料中的铜、锌、锡元素配比确定铜盐(或锌盐)、锡盐和硫源的添加量，并加入相应的有机溶剂，得到所需铜锌锡硫硒薄膜太阳电池前驱体溶液。本发明通过一步法从废旧金属直接合成铜锌锡硫硒太阳电池前驱体溶液，无需铜锌分离步骤，且痕量杂质残留对电池效率无明显影响，避免了传统回收需要消耗大量酸碱液和复杂流程，完成资源短流程再利用。

技术领域

本发明涉及薄膜太阳电池领域，尤其涉及一种利用废旧黄铜制备铜锌锡硫硒薄膜太阳电池前驱体的方法。

背景技术

黄铜材料，主要成分为铜锌合金，已大量应用于工业生产、日常生活等多个领域，每年废弃黄铜量巨大。传统黄铜材料回收工艺主要为铜、锌材料的分选，通常先将铜形成硫化铜沉淀与锌分离，在将铜、锌离子还原成金属单质，回收流程复杂、回收成本高昂。

如果在黄铜回收过程中，无需将铜锌元素分选，可大幅缩减工艺流程，降低成本。铜锌锡硫硒薄膜太阳电池前驱体因其同时含有铜、锌两种元素，可以满足黄铜回收无需铜锌分选的要求。铜锌锡硫硒薄膜太阳电池是第二代太阳电池，具有以下特点：柔性化、轻质化、廉价化、无毒化。因其上述特点，铜锌锡硫硒薄膜太阳电池具有良好的发展前景。铜锌锡硫硒薄膜太阳电池主要由背电极层、光吸收层(即铜锌锡硫硒材料层)、缓冲层、窗口层和顶电极层，其中决定电池效率最关键的是铜锌锡硫硒光吸收层。通过将铜、锌、锡三种金属盐及硫源溶于有机溶剂并将溶液涂覆于背电极层表面制备铜锌锡硫硒薄膜太阳电池的技术路线已得到验证，具有广阔的前景。目前，铜锌锡硫硒前驱体材料，是以铜盐、锌盐、锡盐、有机硫源为原料进行生产获得，原料成本可控范围小。

发明内容

本发明旨在至少解决上述技术问题之一。

本发明的目的在于提供一种从废旧黄铜一步法直接合成铜锌锡硫硒前驱体的方法。

为了实现上述目的，本发明提出的一种利用废旧黄铜制备铜锌锡硫硒薄膜太阳电池前驱体的方法，所述方法包括以下步骤：

A、洗涤

在液固比4-10:1、温度25-70℃的条件下用清洗剂搅洗废旧黄铜，其中，所述清洗剂包括乙醇、异丙醇、丙酮中的一种或多种；

B、氧化碱浸

向步骤A洗净后的物质中加入pH稳定剂、氧化剂和氨水，加热至30-70℃并进行搅拌，其中，液固比5-8:1，pH调节至10-11，搅拌转速为200-400rpm；将搅拌后的物质进行过滤得到滤渣和滤液；

C、蒸氨

将步骤B获得的滤液置于旋转蒸发器中，并加热至60-80℃，将溶剂蒸发，其中得到的氨气可循环进入步骤B中再次使用；

D、酸溶

向步骤C获得的物质中加入含酸的水溶液，进行过滤得到滤渣和滤液；

E、蒸发

将步骤D的滤液置于敞口容器中，并加热至80-100℃，将溶剂完全蒸发或将加热后的溶液置于0-10℃环境中，通过溶解度随温度变化快速结晶析出；

F、按配比添加铜盐(或锌盐)、锡盐和硫源

将步骤E得到的物质加入有机溶剂中，并向有机溶剂中添加铜盐、锌盐、锡盐和硫源，得到所需铜锌锡硫硒薄膜太阳电池前驱体溶液，其中，根据步骤E得到的物质中铜和锌的含量以及铜锌锡硫硒前驱体材料中铜、锌、锡的配比值确定铜盐、锌盐、锡盐和硫源添加量。

优选地，所述步骤A中的液固比为5:1，温度为50-60℃。