前驱体溶液及其制备银铜锌锡硫薄膜太阳能电池的方法.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CN112397598A(43)申请公布日2021.02.23(21)申请号202011281856.2(22)申请日2020.11.17(71)申请人南京邮电大学地址210000江苏省南京市鼓楼区新模范马路66号(72)发明人辛颢邱瑞婵龚元才牛传友闫伟博(74)专利代理机构南京瑞弘专利商标事务所(普通合伙)32249代理人王路(51)Int.Cl.H01L31/032(2006.01)H01L31/072(2012.01)H01L31/18(2006.01)权利要求书2页说明书8页附图6页(54)发明名称前驱体溶液及其制备银铜锌锡硫薄膜太阳能电池的方法(57)摘要本发明公开了一种前驱体溶液及其制备银铜锌锡硫薄膜太阳能电池的方法，合成了银、铜和锌的硫脲配合物或硫脲衍生物配合物，合成了锡与二甲基亚砜或N,N‑二甲基甲酰胺的配合物；以金属配合物为原料，溶解于溶剂二甲基亚砜(DMSO)或N,N‑二甲基甲酰胺(DMF)中，配制出银铜锌锡硫前驱体溶液。该前驱体溶液制备的银铜锌锡硫太阳能电池的吸收层材料具有结晶优良的大晶粒、薄膜形貌好、无二次相的特点。金属配合物的使用避免了溶液中氧化还原反应与元素丢失的发生，简化了前驱体溶液的制备过程，有利于工业化生产。通过银配合物进行银掺杂，精准控制了银的含量，且制备的银铜锌锡硫薄膜太阳能电池具有高的开路电压、填充因子和光电转换效率。CN112397598ACN112397598A权利要求书1/2页1.一种前驱体溶液，其特征在于：以DMSO或DMF为溶剂、金属配合物为溶质配制形成，其中，金属配合物包括：银盐、一价铜盐和锌盐分别与硫脲或硫脲衍生物形成的银配合物、铜配合物以及锌配合物，四价锡盐与DMSO或DMF形成的锡配合物。2.根据权利要求1所述的前驱体溶液，其特征在于：所述金属配合物的合成方法为：将硫脲或硫脲衍生物溶解于去离子水中，加入银盐或一价铜盐或锌盐溶解反应，过滤后长出晶体，烘干后对应得到银配合物、铜配合物以及锌配合物；在DMSO或DMF溶剂中加入四价锡盐，反应后静置得到白色沉淀，清洗、烘干得到锡配合物。3.根据权利要求1所述的前驱体溶液，其特征在于：所述银盐：包括但不限于卤化银AgX，硝酸银AgNO3；一价铜盐：包括但不限于卤化亚铜CuX、硝酸亚铜CuNO3；锌盐：包括但不限于卤化锌ZnX2、醋酸锌Zn(OAc)2、硝酸锌Zn(NO3)2、硫酸锌ZnSO4；锡盐：包括但不限于卤化锡SnX4、醋酸锡Sn(OAc)4；X为包括F、Cl、Br、I在内的卤族元素。4.根据权利要求1所述的前驱体溶液，其特征在于：所述硫脲及硫脲衍生物分别具有以下(1)(2)两种结构：其中R1、R2、R3、R4中的n1、n2、n3、n4相互独立为1，2，3，……。5.根据权利要求1所述的前驱体溶液，其特征在于：所述金属配合物中：银元素的物质的量：银元素与铜元素的物质的量之和为：不大于1；银元素与铜元素的物质的量之和：锡元素的物质的量为：(1.5～2.5):1；锌元素的物质的量：锡元素的物质的量为：(0.9-2.5):1；硫元素的物质的量：银元素、铜元素、锌元素与锡元素的物质的量之和为：(1.0～6.0):1。6.根据权利要求1所述的前驱体溶液，其特征在于：所述前驱体溶液中：银元素与铜元素总浓度为0.05mol/L～5mol/L；锡元素浓度为0.05mol/L～5mol/L；锌元素浓度为0.05mol/L～5mol/L；硫元素浓度为0.15mol/L～5mol/L。7.一种制备银铜锌锡硫薄膜太阳能电池的方法，其特征在于：该方法为前驱体溶液法，使用如权利要求1-6任一所述的前驱体溶液制备银铜锌锡硫太阳能电池的吸收层材料。8.根据权利要求7所述的制备银铜锌锡硫薄膜太阳能电池的方法，其特征在于：具体方法如下：2CN112397598A权利要求书2/2页将前驱体溶液旋涂在镀有金属钼的玻璃上，加热退火生成银铜锌锡硫前驱体薄膜；置于惰性气体氛围下的管式炉中加热硒化，生成银铜锌锡硫ACZTSSe薄膜；取出后用去离子水浸泡，再在ACZTSSe薄膜上沉积一层CdS缓冲层并在表面溅射一层i-ZnO和ITO窗口层；最后热蒸镀一层Ag或者Ni:Al顶电极。9.根据权利要求7所述的制备银铜锌锡硫薄膜太阳能电池的方法，其特征在于：所述银铜锌锡硫前驱体薄膜的厚度为0.5-2μm，CdS缓冲层的厚度为10-50nm。10.一种银铜锌锡硫薄膜太阳能电池，其特征在于：使用如权利要求1-6任一所述的前驱体溶液制备得到，或通过如权利要求7-9任一所述的前驱体溶液法制备得到。3CN112397598A说明书1/8页前驱体溶液及其制备银铜锌锡硫薄膜太阳能电池的方法技术领域[0001]本发明属于太阳