太陽(yáng)能電池CIS粉體的回流反應(yīng)法制備及特性研究.pdf

1、CIS系太陽(yáng)電池是最有潛力的薄膜太陽(yáng)能電池之一,但復(fù)雜、難控的CIS系吸收層薄膜的制備技術(shù)是其實(shí)現(xiàn)大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化的瓶頸。CIS系粉體材料的研發(fā)可為吸收層薄膜的制備提供多種簡(jiǎn)潔的思路,有望大幅度改進(jìn)薄膜制備工藝、降低生產(chǎn)成本。本論文針對(duì)CIS系粉體材料的制備研究中存在的問(wèn)題,對(duì)低成本、高質(zhì)量CIS系粉體的可量產(chǎn)化制備技術(shù)進(jìn)行了探索研究,以金屬氯化物和Se/S為原料,在適宜的有機(jī)溶劑中通過(guò)回流反應(yīng)法制備了CIS系粉體。開(kāi)展的主要工作及研究結(jié)果

2、簡(jiǎn)述如下:
　　 (1)以乙二胺為溶劑,通過(guò)回流反應(yīng)結(jié)合快速熱處理的方法制備了CuInSe2粉體；研究了各工藝參數(shù)對(duì)產(chǎn)物的影響,并分析了反應(yīng)機(jī)理。結(jié)果表明,回流反應(yīng)產(chǎn)物為Cu和In的二元硒化物,通過(guò)熱處理可生成單相黃銅礦型CuInSe2,產(chǎn)物元素配比接近理想比例；提高熱處理溫度和增加熱處理時(shí)間(30 min內(nèi))有利于CuInSe2相的完全形成和結(jié)晶質(zhì)量的改善,但熱處理時(shí)間的延長(zhǎng)對(duì)產(chǎn)物微觀形貌有不良影響；600℃/30 min是較

3、佳的熱處理?xiàng)l件。
　　 (2)以三乙烯四胺為溶劑,通過(guò)回流反應(yīng)直接制備了CIS粉體,研究了反應(yīng)溫度和時(shí)間等參數(shù)對(duì)產(chǎn)物各種性質(zhì)的影響,探討了合成機(jī)理。結(jié)果表明:以三乙烯四胺為溶劑可有效制備單相CuInSe2粉體,并且反應(yīng)時(shí)間大大縮短,產(chǎn)物的元素配比良好,形貌規(guī)則。反應(yīng)溫度的提高有利于反應(yīng)的加快和良好的結(jié)晶,200℃/1～2 h是較佳的反應(yīng)條件。而同樣工藝條件用于CuInS2粉體制備時(shí),則出現(xiàn)少量二元雜相,采用三乙烯四胺+乙二醇混合

4、溶劑可得到單相CuInS2,相比CuInSe2粉體,其成相更為容易,粒子更為細(xì)小均勻。
　　 (3)采用三乙烯四胺+乙二醇混合溶劑通過(guò)回流反應(yīng)制備了CuIn(SxSe1-x)2粉體,研究了S的摻入效果和S含量對(duì)產(chǎn)物各種性質(zhì)的影響,并考察了不同S含量下CuIn(SxSe1-x)2的光學(xué)和電學(xué)性能。結(jié)果表明:制得的CuIn(SxSe1-x)2粉體為單相黃銅礦型結(jié)構(gòu),各元素比例與既定配比十分接近；產(chǎn)物微觀形貌良好,粒子接近球形且尺寸較