CN102219192A - 非注射法高温液相合成太阳能电池材料SnS纳米晶 - Google Patents

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陈志钢
唐明华
胡俊青
田启威
胡向华
李文尧
蒋扉然
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Abstract

本发明涉及一种非注射法高温液相合成太阳能电池材料SnS纳米晶的方法，包括：搅拌下，将二乙基二硫代氨基甲酸锡加入到有机溶剂中，搅拌均匀，然后氮气保护下缓慢升温至300-360℃，保持温度稳定下反应10-60min，再自然冷却至室温，得SnS沉淀，最后将所得SnS沉淀洗涤分离，即得。本发明的合成方法操作简单，无设备要求，所使用的各种溶剂均对环境友好，无高毒性物质产生，为制备高效廉价的薄膜太阳能电池提供一种新方法；所得产物SnS纳米晶可制成“纳米晶墨水”，用于组装太阳能电池，容易规模化。

Description

非注射法高温液相合成太阳能电池材料SnS纳米晶
技术领域
本发明属于太阳能光伏电池材料的制备领域，特别涉及一种非注射法高温液相合成太阳能电池材料SnS纳米晶的方法。
背景技术
全球性的能源短缺、环境污染、气候变暖正日益严重地困扰着人类社会，寻求绿色替代能源、实现可持续发展，已成为世界各国共同面临的课题。从中国乃至世界这个大角度来看，常规能源都是有限的，而中国的一次能源储量远远低于世界的平均水平，大约只有世界总储量的10％。因此，发展绿色替代能源，实现传统能源之间、传统能源和新能源之间的替代是解决我国能源供需瓶颈、减轻环境压力的有效途径。
太阳能作为一种可永续利用的清洁能源，有着巨大的开发应用潜力。太阳能电池发电技术同以往其他电源发电原理完全不同，具有以下特点：(1)无枯竭危险；(2)绝对干净；(3)不受资源分布地域的限制；(4)可在用电处就近发电；(5)能源质量高；(6)使用者从感情上容易接受；(7)获取能源花费的时间短。因此，太阳能光伏电池有着广阔的应用前景。
目前市场上应用的太阳能电池仍以单晶硅/多晶硅电池为主，占有全球市场的85％。成本价最低可以降到是6美元每瓦特(最大输出功率)，虽然随着科技和组装条件的优化，其成本价还有降低的空间，但降价空间将会越来越小。相比之下，多元化合物薄膜太阳能电池成本较低，降价空间较大，并且其具有能量回收期短、生产制造成本低、可被制成柔性可卷曲形状、便于大面积连续生产等突出优势，被公认为未来太阳电池发展的主要方向，并已成为国际上研究最多的太阳电池技术之一。
多元化合物薄膜太阳能电池材料一般为无机盐，主要包括砷化镓、碲化镉及铜铟硫(或铜铟镓硫)薄膜电池等几种。但镓、镉等元素有毒，且铜铟硫(或铜铟镓硫)薄膜材料属三元化合物，制备繁琐，这一系列因素限制了此种电池的发展。
相比于铜铟硫(或铜铟镓硫)薄膜电池材料，SnS元素构成简单，并且作为一种p型半导体，其光学带隙为1.3eV，与太阳辐射中的可见光有很好的光谱匹配；同时，Sn、S两种元素地球含量丰富、安全无毒、价格便宜，是一种高效、廉价、环保的薄膜太阳能电池材料。目前，SnS薄膜的制法主要有真空蒸发法、化学浴沉积法、电化学沉积法和喷雾热解法等。但总体上，SnS薄膜的制法研究仍需优化。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种非注射法高温液相合成太阳能电池材料SnS纳米晶的方法，该方法设备要求低、操作简单、容易规模化且环保；所得SnS纳米晶可应用于太阳能薄膜电池，应用前景非常广阔。
本发明的一种非注射法高温液相合成太阳能电池材料SnS纳米晶的方法，包括：
搅拌下，将二乙基二硫代氨基甲酸锡(市售)按照浓度为1∶150-8∶150g/mL加入到高沸点有机溶剂中，搅拌均匀，然后氮气保护下缓慢升温至300-360℃，保持温度稳定下反应10-60min，再自然冷却至室温，得SnS沉淀，最后将所得SnS沉淀洗涤分离，即得。
所述的高沸点有机溶剂为油胺、油酸、十八烯中的一种或几种。
所述的洗涤为用过量的乙醇洗涤。
本发明是将高沸点有机物与二乙基二硫代氨基甲酸锡的前驱体混合，高温液相合成SnS纳米晶；产物可制成“纳米晶墨水”，用于组装太阳能电池，容易规模化；所使用的各种溶剂均对环境友好，无高毒性物质产生。
有益效果
(1)本发明的合成方法所需原材料易得价格低廉，操作过程简便，对环境友好。
(2)分发明中简单的实验装置即可制备SnS纳米晶，无设备要求，并且可以较大量制备。
(3)本发明所得的SnS纳米晶，可应用于太阳能薄膜电池，应用前景非常广阔。
附图说明
图1.是本发明中制备的SnS纳米晶的SEM图片。
图2.是本发明中制备的SnS纳米晶的XRD图谱。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1
纳米晶的合成：量取15mL油胺放入圆底烧瓶中，磁力搅拌下加入0.2g二乙基二硫代氨基甲酸锡，并搅拌均匀，之后氮气保护下缓慢升温至300℃，保持温度稳定下反应20min，然后自然冷却至室温。将所得SnS沉淀用过量的乙醇洗涤分离，即得到SnS纳米晶。
实施例2
纳米晶的合成：量取15mL油酸放入圆底烧瓶中，磁力搅拌下加入0.4g二乙基二硫代氨基甲酸锡，并搅拌均匀，之后氮气保护下缓慢升温至320℃，保持温度稳定下反应30min，然后自然冷却至室温。将所得SnS沉淀用过量的乙醇洗涤分离，即得到SnS纳米晶。
实施例3
纳米晶的合成：量取15mL十八烯放入圆底烧瓶中，磁力搅拌下加入0.6g二乙基二硫代氨基甲酸锡，并搅拌均匀，之后氮气保护下缓慢升温至340℃，保持温度稳定下反应50min，然后自然冷却至室温。将所得SnS沉淀用过量的乙醇洗涤分离，即得到SnS纳米晶。
实施例4
纳米晶的合成：量取10mL油胺、5mL十八烯放入圆底烧瓶中，磁力搅拌下加入0.8g二乙基二硫代氨基甲酸锡，并搅拌均匀，之后氮气保护下缓慢升温至360℃，保持温度稳定下反应50min，然后自然冷却至室温。将所得SnS沉淀用过量的乙醇洗涤分离，即得到SnS纳米晶。
实施例5
纳米晶的合成：量取5mL油胺、5mL油酸、5mL十八烯放入圆底烧瓶中，磁力搅拌下加入0.5g二乙基二硫代氨基甲酸锡，并搅拌均匀，之后氮气保护下缓慢升温至340℃，保持温度稳定下反应60min，然后自然冷却至室温。将所得SnS沉淀用过量的乙醇洗涤分离，即得到SnS纳米晶。

Claims (3)

1.一种非注射法高温液相合成太阳能电池材料SnS纳米晶的方法，包括：
搅拌下，将二乙基二硫代氨基甲酸锡按照浓度为1∶150-8∶150g/mL加入到有机溶剂中，搅拌均匀，然后氮气保护下缓慢升温至300-360℃，保持温度稳定下反应10-60min，再冷却至室温，得SnS沉淀，最后将所得SnS沉淀洗涤分离，即得。
2.根据权利要求1所述的一种非注射法高温液相合成太阳能电池材料SnS纳米晶的方法，其特征在于：所述的有机溶剂为油胺、油酸、十八烯中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的一种非注射法高温液相合成太阳能电池材料SnS纳米晶的方法，其特征在于：所述的洗涤为用过量的乙醇洗涤。
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WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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