一种快速制备铜锌锡硫纳米颗粒的方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN106379931A(43)申请公布日2017.02.08(21)申请号201610868601.3(22)申请日2016.09.30(71)申请人昆明理工大学地址650093云南省昆明市五华区学府路253号(72)发明人沈韬柴鲜花朱艳甘国友青红梅(51)Int.Cl.C01G19/00(2006.01)B82Y40/00(2011.01)H01L31/054(2014.01)权利要求书1页说明书5页附图3页(54)发明名称一种快速制备铜锌锡硫纳米颗粒的方法(57)摘要本发明公开一种快速制备铜锌锡硫纳米颗粒的方法，属于太阳能电池材料与器件技术领域，将铜源、锌源、锡源、硫源混入有机溶剂，再加入表面活性剂然后置于微波炉中微波加热合成铜锌锡硫Cu2ZnSnS4纳米颗粒；本发明制备铜锌锡硫纳米颗粒反应速度快，原料来源丰富、无毒、价低，可重复性高、反应装置简单、反应过程可控、产物较纯，并且能够通过改变反应时间方便快速的控制物相。CN106379931ACN106379931A权利要求书1/1页1.一种快速制备铜锌锡硫纳米颗粒的方法，其特征在于，具体包括以下步骤：（1）将铜源、锌源、锡源、硫源加入到有机溶剂中，搅拌混合均匀得到澄清溶液，其中铜源、锌源、锡源、硫源的摩尔比为(1.6~2):(1~1.5):(1~1.5):(4~6)；（2）将表面活性剂加入到步骤（1）得到的前驱体中，混合均匀，其中表面活性剂与铜源质量比为1:(0.1~10)；（3）将步骤（2）的混合液进行微波处理，微波功率为40~680W，处理时间为1~4min，自然冷却；（4）将步骤（3）微波处理后的混合液离心弃上层液，收集下层反应产物，离心洗涤后所得产物60~90℃下真空干燥6~10h，即得到铜锌锡硫纳米颗粒。2.根据权利要求1所述快速制备铜锌锡硫纳米颗粒的方法，其特征在于，步骤（1）所述铜源为二水氯化铜、硝酸铜水合物、乙酰丙酮铜、氧化铜、无水乙酸铜中的一种或几种任意比例混合，锌源为二水乙酸锌、硝酸锌、硫酸锌、氯化锌、氧化锌中的一种或几种任意比例混合，锡源为二水氯化锡、乙酸锡、四碘化锡、双乙酰丙酮氯化锡、二氧化锡中的一种或几种混合，硫源为硫脲、硫化钠、硫氰酸铵、硫代乙酰胺中的一种或几种任意比例混合。3.根据权利要求1所述快速制备铜锌锡硫纳米颗粒的方法，其特征在于，步骤（1）所述有机溶剂为乙二醇和三乙烯四胺按体积配比（1~3）:（4~10）混合的混合物。4.根据权利要求1所述快速制备铜锌锡硫纳米颗粒的方法，其特征在于，步骤（1）所述搅拌为磁力搅拌和超声依次进行。5.根据权利要求4所述快速制备铜锌锡硫纳米颗粒的方法，其特征在于，磁力搅拌速度为500~800rpm；超声处理频率为40KHz，超声5~20min。6.根据权利要求1所述快速制备铜锌锡硫纳米颗粒的方法，其特征在于，步骤（2）所述表面活性剂为聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮、乙醇胺、十六烷基三甲基溴化铵、十二烷基磺酸钠中的一种或几种任意比例混合。7.根据权利要求1所述快速制备铜锌锡硫纳米颗粒的方法，其特征在于，步骤（4）所述离心是在转速为10000~12000rpm条件下离心4~10min；所述的离心洗涤是在转速为8000~10000rpm条件下，异丙醇、无水乙醇、去离子水依次分别离心洗涤4~10min，弃上层液。2CN106379931A说明书1/5页一种快速制备铜锌锡硫纳米颗粒的方法技术领域[0001]本发明涉及一种快速制备铜锌锡硫（Cu2ZnSnS4）纳米颗粒的方法，属于太阳能电池材料与器件技术领域。背景技术[0002]铜锌锡硫Cu2ZnSnS（CZTS）作为一种直接带隙半导体，适用于太阳能电池及其他光学4材料，CZTS是与CIGS有类似结构的半导体材料，虽然CIGS的薄膜太阳能电池转化效率达到20.3%，但其原材料In和Ga是稀缺元素，价格昂贵，此外Se既是稀有又是有毒元素，面向大规模生产时受到元素稀缺的制约，CZTS具有无毒、环保的优势作为太阳能电池吸收层是较为理想的半导体材料。[0003]铜锌锡硫常见的结构有锌黄锡矿、黝锡矿和纤锌矿三种，锌黄锡矿CZTS和黝锡矿CZTS的区别在于Cu和Zn的位置不同，纤锌矿CZTS为亚稳态超晶格结构。目前制备合成CZTS半导体材料的方法有真空热蒸发法、电子束蒸发法、溅射法、喷雾热解法、电沉积法、溶剂热法、水热法、溶胶凝胶法、热注入法等。文献JournalofAlloys&Compounds,2015,642:140-147.采用溅射法制备CZTS，但反应装置设备比较复杂，对设备要求较高，工艺较为繁琐；文献JMaterSci：MaterElectron2015,26(10):1-10.采用溶剂热法制备锌黄锡