CN114388660A - 一种降低CZTSSe薄膜中小晶粒层的方法 - Google Patents
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Abstract
一种降低CZTSSe薄膜中小晶粒层的方法，本发明涉及太阳能电池领域。本发明要解决现有溶液法制备CZTSSe薄膜碳残留会限制CZTSSe晶粒的生长，导致小晶粒层的生成，限制CZTSSe太阳能电池的效率提升的问题。方法：一、CZTS纳米晶前驱体薄膜的制备；二、硒化。本发明用于降低CZTSSe薄膜中小晶粒层。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池领域，具体涉及一种降低CZTSSe薄膜中小晶粒层的方法。
背景技术
铜锌锡硫硒薄膜太阳能电池是从铜铟镓硒太阳能电池演变而来的，用Zn和Sn取代了CIGS中的稀有金属In和Ga，铜锌锡硫硒太阳能电池吸光层材料的化学式为Cu2ZnSn(S,Se)4(CZTSSe)，由于CZTSSe材料的元素储量十分丰富，Zn和Sn的地壳含量分别是In的20000倍和500倍且没有毒性，是一种和铜铟镓硒(CIGSe)类似的但是更为廉价的替代材料。CZTSSe薄膜太阳能电池的制备方法主要分为真空法和非真空法两大类。真空法主要包括共蒸发法、磁控溅射法、脉冲激光法等。非真空法主要包括分子前驱体溶液法、纳米晶溶液法、电化学沉积法等。为了进一步提高薄膜质量，将薄膜进行硒化处理，可提高晶粒尺寸，进而降低吸收层的缺陷和晶粒晶界。
但溶液法制备CZTSSe薄膜，由于前驱体溶液中含有的碳，会导致碳残留。这些碳残留会限制CZTSSe晶粒的生长，导致小晶粒层的生成，进而会增加串联电阻，降低太阳能电池的填充系数，从而限制了CZTSSe太阳能电池的效率提升。
发明内容
本发明要解决现有溶液法制备CZTSSe薄膜碳残留会限制CZTSSe晶粒的生长，导致小晶粒层的生成，限制CZTSSe太阳能电池的效率提升的问题，而提供一种降低CZTSSe薄膜中小晶粒层的方法。
本发明的一种降低CZTSSe薄膜中小晶粒层的方法，它是按照以下步骤进行的：
一、CZTS纳米晶前驱体薄膜的制备：
按摩尔比为1～2mmol：0.6～0.8mmol：0.8～1.0mmol：1～1.1mmol的比例称取硒源、氧化铜、无水四氯化锡和氧化锌；然后与乙醇胺、巯基乙酸和乙二醇甲醚的混合液混合均匀后，得CZTS溶胶前驱体旋涂液；将CZTS溶胶前驱体液旋涂到清洗干净的镀钼玻璃基底上，然后加热，旋涂后得到CZTS纳米晶前驱体薄膜；
所述的乙醇胺、巯基乙酸和乙二醇甲醚的混合液中乙醇胺、巯基乙酸和乙二醇甲醚的体积比为1:0.5～0.7:1～3；
二、硒化：
将二硫化硒与质量百分数为97％～98％的水合肼混合搅拌12h～24h，得到混合物，在氮气气氛下，将CZTS纳米晶前驱体薄膜浸渍于混合物中，并在温度为530℃～550℃的条件下，对CZTS纳米晶前驱体薄膜进行硒化10min～15min，得到CZTSSe薄膜。
本发明的有益效果是：
本发明制备的CZTSSe薄膜由单层大晶粒构成，晶粒尺寸大、致密连续且均匀，无晶界缺陷，几乎不含有小晶粒层。且制备出具有锌黄锡矿结构的薄膜。本发明通过向前驱体溶液中加入硒源，选择合适的溶液组分，能够抑制CZTSSe薄膜的小晶粒层生长。
本发明采用水合肼与二硫化硒制备混合物，硒化过程中可同时生成容易挥发的CS2，利于硒化反应持续进行，得到大晶粒尺寸的薄膜。
附图说明
图1为实施例一制备的CZTSSe薄膜的表面形貌图；
图2为实施例一制备的CZTSSe薄膜的截面形貌图；
图3为实施例一制备的CZTSSe薄膜的XRD图；
图4为实施例一制备的CZTSSe薄膜的禁带宽度图；
图5为对比例一制备的CZTSSe薄膜的截面形貌图；
图6为对比例二制备的CZTSSe薄膜的截面形貌图。
具体实施方式
本发明技术方案不局限于以下所列举的具体实施方式，还包括各具体实施方式之间的任意组合。
具体实施方式一：本实施方式的一种降低CZTSSe薄膜中小晶粒层的方法，它是按照以下步骤进行的：
一、CZTS纳米晶前驱体薄膜的制备：
按摩尔比为1～2mmol：0.6～0.8mmol：0.8～1.0mmol：1～1.1mmol的比例称取硒源、氧化铜、无水四氯化锡和氧化锌；然后与乙醇胺、巯基乙酸和乙二醇甲醚的混合液混合均匀后，得CZTS溶胶前驱体旋涂液；将CZTS溶胶前驱体液旋涂到清洗干净的镀钼玻璃基底上，然后加热，反复旋涂后得到CZTS纳米晶前驱体薄膜；
所述的乙醇胺、巯基乙酸和乙二醇甲醚的混合液中乙醇胺、巯基乙酸和乙二醇甲醚的体积比为1:0.5～0.7:1～3；
二、硒化：
将二硫化硒与质量百分数为97％～98％的水合肼混合搅拌12h～24h，得到混合物，在氮气气氛下，将CZTS纳米晶前驱体薄膜浸渍于混合物中，并在温度为530℃～550℃的条件下，对CZTS纳米晶前驱体薄膜进行硒化10min～15min，得到CZTSSe薄膜。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤一中所述的CZTS纳米晶前驱体薄膜的厚度为1.5μm～1.7μm。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二之一不同的是：步骤一中所述的按摩尔比为2mmol：0.7mmol：0.9mmol：1.05mmol的比例称取硒源、氧化铜、无水四氯化锡和氧化锌。其它与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是：步骤一中所述的乙醇胺、巯基乙酸和乙二醇甲醚的混合液中乙醇胺、巯基乙酸与乙二醇甲醚的体积比为1:0.6:2。其它与具体实施方式一至三相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是：步骤一中将氧化铜、无水四氯化锡、氧化锌、硒源与乙醇胺、巯基乙酸和乙二醇甲醚的混合液，在超声功率为80～100w的条件下超声混合。其它与具体实施方式一至四相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是：步骤一中先将无水四氯化锡加入到乙醇胺、巯基乙酸和乙二醇甲醚的混合液中，在超声功率为80～100w的条件下超声10min，然后加入氧化铜在超声功率为80～100w的条件下超声20～30min，再加入氧化锌在超声功率为80～100w的条件下超声5～10min，最后加入硒源在超声功率为80～100w的条件下超声10～30min。其它与具体实施方式一至五相同。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同的是：步骤一中所述的加热具体是在加热温度为300℃～350℃的条件下，加热1～5min。其它与具体实施方式一至六相同。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一至七之一不同的是：步骤一中所述的硒源、氧化铜、无水四氯化锡和氧化锌的总摩尔与乙醇胺、巯基乙酸和乙二醇甲醚的混合液的总体积比为(0.5～0.7)mmol:1mL。其它与具体实施方式一至七相同。
具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式一至八之一不同的是：步骤一中所述的硒源为硒粉或二氧化硒。其它与具体实施方式一至八相同。
具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式一至九之一不同的是：步骤二中所述的二硫化硒与质量百分数为97％～98％的水合肼的质量比为1:(1～30)。其它与具体实施方式一至九相同。
采用以下实施例验证本发明的有益效果：
实施例一：
一种降低CZTSSe薄膜中小晶粒层的方法，它是按照以下步骤进行的：
一、CZTS纳米晶前驱体薄膜的制备：
先将0.9mmol的无水四氯化锡加入到乙醇胺、巯基乙酸和乙二醇甲醚的混合液中，在超声功率为100w的条件下超声10min，然后加入0.7mmol的氧化铜在超声功率为80w的条件下超声30min，再加入1.05mmol的氧化锌在超声功率为80w的条件下超声5min，最后加入2mmol的硒粉在超声功率为80w的条件下超声15min，得CZTS溶胶前驱体旋涂液，经过过滤后，在转速为3000rpm的条件下将CZTS溶胶前驱体液旋涂到清洗干净的镀钼玻璃基底上，旋涂20s后，320℃加热1min，得到CZTS纳米晶前驱体薄膜；其中，乙醇胺、巯基乙酸和乙二醇甲醚的混合液中含有1.2mL的巯基乙酸、2mL的乙醇胺和4mL的乙二醇甲醚；
所述的CZTS纳米晶前驱体薄膜的厚度为1.6μm；
二、硒化：
将二硫化硒与质量百分数为97％的水合肼混合搅拌12h，得到混合物，在氮气气氛下，将CZTS纳米晶前驱体薄膜浸渍于混合物中，并在温度为540℃的条件下，对CZTS纳米晶前驱体薄膜进行硒化12min，得到CZTSSe薄膜；
所述的二硫化硒与质量百分数为97％～98％的水合肼的质量比为1:20。
对比例一：本对比例与实施例一不同的是：步骤一中不加入硒粉。其它与具体实施方式一相同。
对比例二：本对比例与实施例一不同的是：步骤二中硒化具体为将CZTS纳米晶前驱体薄膜及0.5g的硒粉置于石墨盒内，盖上石墨盖，然后以1min的速度升温至540℃并保持12min后，得到CZTSSe薄膜。其它与具体实施方式一相同。
图1为实施例一制备的CZTSSe薄膜的表面形貌图；图2为实施例一制备的CZTSSe薄膜的截面形貌图；由图可知，所制备的薄膜由单层大晶粒构成，晶粒尺寸大、致密连续且均匀，无晶界缺陷，几乎不含有小晶粒层。
图3为实施例一制备的CZTSSe薄膜的XRD图。由图可知，本实施例制备的材料为锌黄锡矿结构，具有特征(200)晶面的衍射峰，且不存在其他杂相。
由图1至3可知，本发明通过向前驱体溶液中加入硒元素，提高前驱体薄膜中Se和S的比例，提高了硒化后薄膜的结晶性，利于大晶粒的生长。本发明采用水合肼与二硫化硒制备混合物，硒化过程中可同时生成容易挥发的CS2。
图4为实施例一制备的CZTSSe薄膜的禁带宽度图；由图可知，实施例一制备的CZTSSe材料的禁带宽度的光学带隙约为1.39eV。
图5为对比例一制备的CZTSSe薄膜的截面形貌图；由图可知，在前驱体溶液中不加入硒粉后，存在明显的小晶粒层，小晶粒之间存在大量的晶界，增加了缺陷复合，从而降低了CZTSSe吸收层禁带宽度。
图6为对比例二制备的CZTSSe薄膜的截面形貌图；由图可知，虽然在前驱体溶液中加入了硒粉，但是，并未采用实施例一的硒化方法，依旧存在小晶粒层。
将实施例一、对比例一和对比例二的CZTSSe薄膜分别采用常规方法组装成太阳能电池，太阳能电池结构为：SLG/Mo/CZTSSe/CdS/i-ZnO/ITO/Al。测得实施例一的太阳能电池光电转化效率为10.7％；对比例一的太阳能电池光电转化效率为8.7％；对比例二的太阳能电池光电转化效率为9.9％。
实施例二：
一种降低CZTSSe薄膜中小晶粒层的方法，它是按照以下步骤进行的：
一、CZTS纳米晶前驱体薄膜的制备：
先将0.9mmol的无水四氯化锡加入到乙醇胺、巯基乙酸和乙二醇甲醚的混合液中，在超声功率为100w的条件下超声10min，然后加入0.7mmol的氧化铜在超声功率为80w的条件下超声30min，再加入1.05mmol的氧化锌在超声功率为80w的条件下超声5min，最后加入2mmol的二氧化硒在超声功率为80w的条件下超声15min，得CZTS溶胶前驱体旋涂液，经过过滤后，在转速为3000rpm的条件下将CZTS溶胶前驱体液旋涂到清洗干净的镀钼玻璃基底上，旋涂20s后，320℃加热1min，得到CZTS纳米晶前驱体薄膜；其中，乙醇胺、巯基乙酸和乙二醇甲醚的混合液中含有1.2mL的巯基乙酸、2mL的乙醇胺和4mL的乙二醇甲醚；
所述的CZTS纳米晶前驱体薄膜的厚度为1.6μm；
二、硒化：
将二硫化硒与质量百分数为97％的水合肼混合搅拌12h，得到混合物，在氮气气氛下，将CZTS纳米晶前驱体薄膜浸渍于混合物中，并在温度为540℃的条件下，对CZTS纳米晶前驱体薄膜进行硒化12min，得到CZTSSe薄膜；
所述的二硫化硒与质量百分数为97％～98％的水合肼的质量比为1:20。
将实施例二采用常规方法组装成太阳能电池，太阳能电池结构为：SLG/Mo/CZTSSe/CdS/i-ZnO/ITO/Al。测得的太阳能电池光电转化效率为10.4％。
Claims (10)
1.一种降低CZTSSe薄膜中小晶粒层的方法，其特征在于它是按照以下步骤进行的：
一、CZTS纳米晶前驱体薄膜的制备：
按摩尔比为1～2mmol：0.6～0.8mmol：0.8～1.0mmol：1～1.1mmol的比例称取硒源、氧化铜、无水四氯化锡和氧化锌；然后与乙醇胺、巯基乙酸和乙二醇甲醚的混合液混合均匀后，得CZTS溶胶前驱体旋涂液；将CZTS溶胶前驱体液旋涂到清洗干净的镀钼玻璃基底上，然后加热，旋涂后得到CZTS纳米晶前驱体薄膜；
所述的乙醇胺、巯基乙酸和乙二醇甲醚的混合液中乙醇胺、巯基乙酸与乙二醇甲醚的体积比为1:0.5～0.7:1～3；
二、硒化：
将二硫化硒与质量百分数为97％～98％的水合肼混合搅拌12h～24h，得到混合物，在氮气气氛下，将CZTS纳米晶前驱体薄膜浸渍于混合物中，并在温度为530℃～550℃的条件下，对CZTS纳米晶前驱体薄膜进行硒化10min～15min，得到CZTSSe薄膜。
2.根据权利要求1所述的一种降低CZTSSe薄膜中小晶粒层的方法，其特征在于步骤一中所述的CZTS纳米晶前驱体薄膜的厚度为1.5μm～1.7μm。
3.根据权利要求1所述的一种降低CZTSSe薄膜中小晶粒层的方法，其特征在于步骤一中所述的按摩尔比为2mmol：0.7mmol：0.9mmol：1.05mmol的比例称取硒源、氧化铜、无水四氯化锡和氧化锌。
4.根据权利要求1所述的一种降低CZTSSe薄膜中小晶粒层的方法，其特征在于步骤一中所述的乙醇胺、巯基乙酸和乙二醇甲醚的混合液中乙醇胺、巯基乙酸与乙二醇甲醚的体积比为1:0.6:2。
5.根据权利要求1所述的一种降低CZTSSe薄膜中小晶粒层的方法，其特征在于步骤一中将氧化铜、无水四氯化锡、氧化锌、硒源与乙醇胺、巯基乙酸和乙二醇甲醚的混合液，在超声功率为80～100w的条件下超声混合。
6.根据权利要求1或5所述的一种降低CZTSSe薄膜中小晶粒层的方法，其特征在于步骤一中先将无水四氯化锡加入到乙醇胺、巯基乙酸和乙二醇甲醚的混合液中，在超声功率为80～100w的条件下超声10min，然后加入氧化铜在超声功率为80～100w的条件下超声20～30min，再加入氧化锌在超声功率为80～100w的条件下超声5～10min，最后加入硒源在超声功率为80～100w的条件下超声10～30min。
7.根据权利要求1所述的一种降低CZTSSe薄膜中小晶粒层的方法，其特征在于步骤一中所述的加热具体是在加热温度为300℃～350℃的条件下，加热1～5min。
8.根据权利要求1所述的一种降低CZTSSe薄膜中小晶粒层的方法，其特征在步骤一中所述的硒源、氧化铜、无水四氯化锡和氧化锌的总摩尔与乙醇胺、巯基乙酸和乙二醇甲醚的混合液的总体积比为(0.5～0.7)mmol:1mL。
9.根据权利要求1所述的一种降低CZTSSe薄膜中小晶粒层的方法，其特征在于步骤一中所述的硒源为硒粉或二氧化硒。
10.根据权利要求1所述的一种降低CZTSSe薄膜中小晶粒层的方法，其特征在于步骤二中所述的二硫化硒与质量百分数为97％～98％的水合肼的质量比为1:(1～30)。
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Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20120220066A1 (en) * | 2009-11-25 | 2012-08-30 | E.I. Du Pont De Nemours And Company | Czts/se precursor inks and methods for preparing czts/se thin films and czts/se-based photovoltaic cells |
| JP2016044217A (ja) * | 2014-08-21 | 2016-04-04 | 東京応化工業株式会社 | 塗布液、太陽電池用光吸収層および太陽電池、ならびにその製造方法 |
| CN107871795A (zh) * | 2017-11-17 | 2018-04-03 | 福州大学 | 一种基于柔性钼衬底的镉掺杂铜锌锡硫硒薄膜的带隙梯度的调控方法 |
| CN107910390A (zh) * | 2017-11-17 | 2018-04-13 | 福州大学 | 一种银单质掺杂的CZTSSe薄膜的制备方法和应用 |
| CN108400184A (zh) * | 2018-03-07 | 2018-08-14 | 福州大学 | 一种铟单质掺杂的CZTSSe薄膜的制备方法和应用 |
| CN109148625A (zh) * | 2018-05-17 | 2019-01-04 | 中国科学院物理研究所 | 铜锌锡硫硒薄膜太阳能电池及其制备方法 |
| US20190172711A1 (en) * | 2016-10-07 | 2019-06-06 | Haldor Topsøe A/S | KESTERITE MATERIAL OF CZTS, CZTSe OR CZTSSe TYPE |
| CN111640820A (zh) * | 2020-06-02 | 2020-09-08 | 东北师范大学 | 一种简便的用于改善铜锌锡硫硒薄膜光伏器件背接触的方法 |
-
2022
- 2022-01-13 CN CN202210037008.XA patent/CN114388660A/zh not_active Withdrawn
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20120220066A1 (en) * | 2009-11-25 | 2012-08-30 | E.I. Du Pont De Nemours And Company | Czts/se precursor inks and methods for preparing czts/se thin films and czts/se-based photovoltaic cells |
| JP2016044217A (ja) * | 2014-08-21 | 2016-04-04 | 東京応化工業株式会社 | 塗布液、太陽電池用光吸収層および太陽電池、ならびにその製造方法 |
| US20190172711A1 (en) * | 2016-10-07 | 2019-06-06 | Haldor Topsøe A/S | KESTERITE MATERIAL OF CZTS, CZTSe OR CZTSSe TYPE |
| CN107871795A (zh) * | 2017-11-17 | 2018-04-03 | 福州大学 | 一种基于柔性钼衬底的镉掺杂铜锌锡硫硒薄膜的带隙梯度的调控方法 |
| CN107910390A (zh) * | 2017-11-17 | 2018-04-13 | 福州大学 | 一种银单质掺杂的CZTSSe薄膜的制备方法和应用 |
| CN108400184A (zh) * | 2018-03-07 | 2018-08-14 | 福州大学 | 一种铟单质掺杂的CZTSSe薄膜的制备方法和应用 |
| CN109148625A (zh) * | 2018-05-17 | 2019-01-04 | 中国科学院物理研究所 | 铜锌锡硫硒薄膜太阳能电池及其制备方法 |
| CN111640820A (zh) * | 2020-06-02 | 2020-09-08 | 东北师范大学 | 一种简便的用于改善铜锌锡硫硒薄膜光伏器件背接触的方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 戴松元著: "《薄膜太阳电池关键科学和技术》", 31 January 2013, 上海科学技术出版社 * |
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