一种Ag、Fe共取代铜锌锡硫纳米晶的制备方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115385382A(43)申请公布日2022.11.25(21)申请号202211051231.6(22)申请日2022.08.31(71)申请人上海电子信息职业技术学院地址201411上海市奉贤区奉城镇瓦洪公路3098号(72)发明人朱艳董文博(74)专利代理机构昆明隆合知识产权代理事务所(普通合伙)53220专利代理师龙燕(51)Int.Cl.C01G49/00(2006.01)C01G19/00(2006.01)B82Y40/00(2011.01)权利要求书1页说明书5页附图10页(54)发明名称一种Ag、Fe共取代铜锌锡硫纳米晶的制备方法(57)摘要本发明公开一种Ag、Fe共取代铜锌锡硫纳米晶的制备方法，属于光电材料与器件及新能源技术领域。本发明将碘化亚铜，乙酸银，无水氯化铁，五水四氯化锡、无水氯化锌加入有机溶剂油胺中，经超声和磁力搅拌，使溶质完全溶解。然后匀速升温至温度为100~120℃得到前躯体溶液，之后随炉冷却至室温后在前躯体溶液中依次加入正十二硫醇、二硫化碳混合均匀，匀速升温至温度为150~180℃反应20~40min，再匀速升温至220~250℃反应20~40min得到反应生成液，冷却至室温，经离心和无水乙醇和/或正己烷清洗、将沉淀物保温干燥，最终制备出具有不同相结构的CAFZTS纳米晶。本发明方法制得的CAFZTS纳米晶产量大,所用材料价格低廉，产物结晶性良好。最关键的是，仅需要通过调整Ag，Fe的加入比例，就可以得到不同矿相以及不同带隙的CAFZTS纳米CN115385382A晶。CN115385382A权利要求书1/1页1.一种Ag、Fe共取代铜锌锡硫纳米晶的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：（1）按铜源、锌源、锡源、银源、铁源摩尔比为5.6:(0‑3.8):3.0:1.4:(0.2‑4)的比例将铜源、锌源、锡源、银源、铁源加入到有机溶剂油胺中并溶解，然后匀速升温至100~120℃得到前躯体溶液；（2）前躯体溶液在搅拌条件下冷却至室温，在步骤（1）所得前躯体溶液中依次加入正十二烷硫醇和二硫化碳的混合溶液中，硫元素与锡元素的摩尔比为50:3，搅拌过程中，匀速升温至温度为150℃‑180℃反应20‑40min，再匀速升温至220‑250℃反应20‑40min得到反应生成液，冷却至室温；（3）反应产物用有机溶剂进行多次清洗、离心处理，直到产物上清液澄清，倒掉悬浮液，收集产物干燥处理，最终获得不同物相结构的CAFZTS纳米晶。2.根据权利要求1所述Ag、Fe共取代铜锌锡硫纳米晶的制备方法，其特征在于：步骤（1）中铜源为碘化亚铜，锌源为无水氯化锌；锡源为五水四氯化锡，银源为乙酸银；铁源为无水氯化铁。3.根据权利要求1所述Ag、Fe共取代铜锌锡硫纳米晶的制备方法，其特征在于：步骤（2）中的正十二硫醇、二硫化碳的体积比为(40‑35):(3‑2)。4.根据权利要求1所述Ag、Fe共取代铜锌锡硫纳米晶的制备方法，其特征在于：在加热和反应阶段，磁力搅拌器转速设置为400‑500r/min。5.根据权利要求1所述Ag、Fe共取代铜锌锡硫纳米晶的制备方法，其特征在于：样品干燥温度为60~80℃，干燥时间为6~12h。6.根据权利要求1所述Ag、Fe共取代铜锌锡硫纳米晶的制备方法，其特征在于：步骤（3）中有机溶剂为无水乙醇和/或正己烷，无水乙醇与正己烷体积比为(3‑1):(3‑1)。2CN115385382A说明书1/5页一种Ag、Fe共取代铜锌锡硫纳米晶的制备方法技术领域[0001]本发明涉及一种Ag、Fe共取代铜锌锡硫纳米晶的制备方法，属于光电材料与器件及新能源技术领域。背景技术[0002]近年来，能源危机和环境污染使人们迫切需要开发一种新的环境友好型新能源技术。铜锌锡硫(CZTS)作为优秀的P型吸收材料，其光学带隙在1.5eV左右（直接带隙），并且在可见光范围内有很高的光吸收系数(>104cm‑1)，相较于其他化合物材料其所组成元素都是毒性低，且在地壳内分布丰富，因此CZTS是潜力的太阳能材料候选者。然而，CZTS薄膜太阳能电池效率相比于CIGS和CdTe太阳能电池要低很多，主要是因为CZTS中CuZn反位缺陷会影响电池的开路电压过低从而导致电池的效率较低。目前，以CZTS为吸收层的薄膜太阳电池的最高效率达到12.6%，远远小于理论极限转换效率32.2%，说明对CZTS材料的研究远远没有达到预期的结果。发明内容[0003]本发明针对现有技术的不足，提供一种带隙及物相可控的Ag，Fe共取代铜锌锡硫纳米晶的制备方法；具有工艺简单、反应条件温和、时间短、环境友好、制备过程直观可控的特点，单次产量比现有制备方法都高很多，有利于大规模生产，具体步骤如下：（1）