ES2708374T3 - Nanopartículas de núcleo-corteza de tres capas para fabricar una capa de absorción de luz para células solares y procedimiento de fabricación de las mismas - Google Patents

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Abstract

Nanopartículas de estructura núcleo-corteza de tres capas que forman un precursor para una capa de absorción de luz de células solares que comprenden un núcleo que comprende un calcogenuro que contiene cobre (Cu), y una primera corteza que comprende un calcogenuro que contiene estaño (Sn) y una segunda corteza que comprende a calcogenuro que contiene cinc (Zn); o una primera corteza que comprende un calcogenuro que contiene cinc (Zn) y una segunda corteza que comprende un calcogenuro que contiene estaño (Sn), en el que el calcogenuro que contiene cobre (Cu) es al menos uno seleccionado del grupo que consiste en CuS, CuxS en el que 1,7<=x<=2,0, CuSe, y CuySe en el que 1,7<=y<=2,0; el calcogenuro que contiene estaño (Sn) es SnS y/o SnSe; y el calcogenuro que contiene cinc (Zn) es ZnS y/o ZnSe.

Description

DESCRIPCION
Nanopartfculas de nucleo-corteza de tres capas para fabricar una capa de absorcion de luz para celulas solares y procedimiento de fabricacion de las mismas
Campo tecnico
La presente invencion se refiere a nanopartfculas de nucleo-corteza de tres capas para fabricar una capa de absorcion de luz para celulas solares y a un procedimiento de fabricacion de las mismas.
Antecedentes de la tecnica
Las celulas solares se han fabricado usando una capa de absorcion de luz formada con alto coste y silicio (Si) como material semiconductor desde una fase temprana de desarrollo. Para fabricar de manera mas economica celulas solares viables comercialmente, se han desarrollado estructuras de celulas solares de pelfcula fina, usando un material de absorcion de luz economico tal como sulfo(di)seleniuro de cobre, indio y galio (CIGS) o Cu(In, Ga)(S, Se)2. Tales celulas solares basadas en CIGS normalmente incluyen una capa de electrodo posterior, una parte de union de tipo n y una capa de absorcion de luz de tipo p. Las celulas solares que incluyen tales capas de CIGS tienen una eficiencia de conversion de potencia mayor del 19 %. Sin embargo, a pesar del potencial para celulas solares basadas en CIGS de pelfcula fina, los costes y el suministro insuficiente de In son obstaculos principales para la aplicacion comercial extendida de celulas solares de pelfcula fina que usan capas de absorcion de luz basadas en CIGS. Por tanto, hay una necesidad urgente de desarrollar celulas solares que usen elementos universales libres de In o de bajo coste.
Por consiguiente, como una alternativa a la capa de absorcion de luz basada en CIGS, se ha prestado atencion recientemente a celulas solares basadas en CZTS (Cu2ZnSn(S,Se)4) que incluyen cobre (Cu), cinc (Zn), estano (Sn), azufre (S) o selenio (Se), que son elementos extremadamente baratos. El CZTs tiene un ancho de banda prohibida directo de aproximadamente 1,0 eV a aproximadamente 1,5 eV y un coeficiente de absorcion de 104 cm-1 o mas, las reservas del mismo son relativamente altas, y el CZTS usa Sn y Zn, que son economicos.
En 1996, se notificaron por primera vez batenas de PV de heterounion de CZTS, pero las celulas solares basadas en CZTS han avanzado menos que las celulas solares basadas en CIGS y la eficiencia fotoelectrica de las celulas solares basadas en CZTS es del 10 % o menos, mucho menor que la de celulas solares basadas en CIGS. Las pelfculas finas de CZTS se fabrican mediante pulverizacion catodica, pulverizacion catodica tubrida, deposicion por laser pulsado, pirolisis por pulverizacion, electrodoposicion/sulfurizacion termica, procesamiento de haz de electrones, Cu/Zn/Sn/sulfurizacion termica y un procedimiento sol-gel.
Con respecto a procedimientos de fabricacion, el documento WO2007-134843 divulga un procedimiento de formacion de una capa de CZTS apilando simultanea o secuencialmente Cu, Zn y Sn mediante pulverizacion catodica a vacfo y tratando termicamente el material resultante bajo una atmosfera de S o Se. Algunos artfculos (Phys, Stat. Sol. C. 2006, 3, 2844 y Prog. Photovolt: Res. Appl. 2011; 19:93-96) divulgan un procedimiento de formacion de una capa de CZTS depositando simultaneamente Cu, Zn, Sn, S o Se sobre una base mediante evaporacion a vacfo simultanea. Sin embargo, la tecnica relacionada descrita anteriormente es ventajosa ya que la deposicion se realiza en un estado relativamente bien controlado, pero es desventajosa ya que los costes de fabricacion son altos debido al uso de equipos caros.
Mientras tanto, el documento PCT/US/2010-035792 divulga la formacion de una pelfcula fina a traves de tratamiento termico de tinta que incluye nanopartfculas de CZTS/Se sobre una base. Con respecto a procedimientos de formacion de partfculas precursoras de CZTS, Journal, J. Am. Chem. Soc., 2009, 131, 11672 divulga que se forman nanopartfculas de CZTS mezclando una disolucion que incluye precursores de Cu, Sn y Zn y una disolucion que incluye S o Se a alta temperatura a traves de inyeccion en caliente. Ademas, el documento US2011-0097496 divulga un procedimiento de formacion de una capa de CZTS usando un precursor para formar la capa de CZTS, preparado disolviendo sales de Cu, Zn, Sn junto con un exceso de S o Se en hidrazina, a traves de tratamiento termico y selenizacion en procedimientos posteriores. Sin embargo, la inyeccion en caliente tiene un problema en cuanto a la estabilidad. Ademas, la hidrazina que incluye un compuesto calcogeno que contiene un exceso de S o Se es un disolvente altamente toxico, altamente reactivo y altamente explosivo y por tanto un procedimiento de disolucion que usa hidrazina entrana un alto riesgo. Ademas, la hidrazina es diffcil de manipular y por tanto hay dificultades en los procedimientos de fabricacion.
El documento CN-A-103055774 divulga un procedimiento para formar material compuesto en polvo de estructura nucleo-corteza de ZnS/SnS/CuA a traves de termosmtesis de un disolvente a presion normal, en el que A es uno o ambos de S y Se.
El documento US-A-2013/125988 divulga composiciones de nanopartfculas de calcogenuro binario y ternario recubiertas que pueden usarse como tintas precursoras de calcogenuro de cobre-cinc-estano.
Por lo tanto, hay una gran necesidad de desarrollar una tecnologfa para celulas solares de pelteula fina que incluyan una capa de absorcion de luz de alta eficiencia y que sean estables contra la oxidacion usando un procedimiento de fabricacion que sea menos caro y mas seguro que un procedimiento de preparacion de capa de CZTs existente. Divulgacion
Problema tecnico
Por lo tanto, la presente invencion se ha realizado para resolver el anterior y otros problemas tecnicos que todav^a han de resolverse.
Como resultado de una variedad de estudios intensivos y diversos experimented, los inventores de la presente invencion confirmaron que, cuando se fabrica una capa de absorcion de luz usando nanopartteulas de estructura nucleo-corteza de tres capas que incluyen un nucleo que incluye un calcogenuro que contiene cobre (Cu), y (i) una primera corteza que incluye un calcogenuro que contiene estano (Sn) y una segunda corteza que incluye un calcogenuro que contiene cinc (Zn); o (ii) una primera corteza que incluye un calcogenuro que contiene cinc (Zn) y una segunda corteza que incluye calcogenuro que contiene estano (Sn), puede potenciarse la productividad debido a procedimientos de fabricacion economicos y seguros, la composicion de una pelteula fina es totalmente uniforme, puede proporcionarse una pelteula fina que es resistente a la oxidacion y puede mejorarse la eficiencia fotoelectrica debido al crecimiento de una capa de absorcion de luz para celulas solares basadas en CZTS que tiene alta densidad, completando asf la presente invencion.
Solucion tecnica
Segun un aspecto de la presente invencion, se proporcionan nanopartteulas de estructura nucleo-corteza de tres capas que forman un precursor para una capa de absorcion de luz de celulas solares que incluyen un nucleo que incluye un calcogenuro que contiene cobre (Cu), y
(i) una primera corteza que incluye un calcogenuro que contiene estano (Sn) y una segunda corteza que incluye un calcogenuro que contiene cinc (Zn); o
(ii) una primera corteza que incluye un calcogenuro que contiene cinc (Zn) y una segunda corteza que incluye un calcogenuro que contiene estano (Sn),
en el que el calcogenuro que contiene cobre (Cu) es al menos uno seleccionado del grupo que consiste en CuS, CuxS en el que 1,7<x<2,0, CuSe, y CuySe en el que 1,7<y<2,0; el calcogenuro que contiene estano (Sn) es SnS y/o SnSe; y el calcogenuro que contiene cinc (Zn) es ZnS y/o ZnSe.
En este caso, el “nucleo” significa partteulas sintetizadas principalmente como materiales localizados principalmente en el centro de nanopartteulas que tienen diversas composiciones. La “corteza” significa partteulas, que son diferentes de las partteulas que constituyen el nucleo y rodean una superficie parcial o total del nucleo, en partes de superficie distinguidas del nucleo. Concretamente, la “corteza” significa partteulas que rodean una superficie parcial o una superficie total del nucleo. Las partteulas de estructura nucleo-corteza sintetizadas tal como se describio anteriormente incluyen dos tipos de partteula, cada uno de los cuales constituye una corteza que existe alrededor de un nucleo en un area microscopica de varios cientos de nanometros y, como tal, puede controlarse facilmente la razon de composicion de tres elementos necesaria para la formacion de una capa de absorcion de luz.
El calcogenuro que contiene cobre (Cu) es al menos uno seleccionado del grupo que consiste en CuS, CuxS en el que 1,7<x<2,0, CuSe y CuySe en el que 1,7<y<2,0, particularmente al menos uno seleccionado del grupo que consiste en Cu2S, CuS, Cu2Se y CuSe, mas particularmente CuS y/o CuSe.
Ademas, el calcogenuro que contiene estano (Sn) es SnS y/o SnSe, y el calcogenuro que contiene cinc (Zn) es ZnS y/o ZnSe.
Generalmente, cuando se forma una pelteula fina de CZTS usando nanopartteulas de tipo cristal de CZTS, los cristales formados previamente son pequenos y, como tal, es difteil aumentar los tamanos de los cristales en un procedimiento de fabricacion de pelteula fina posterior. Como resultado, cada grano es pequeno y por tanto se aumentan las superficies de contacto y, por consiguiente, se produce perdida de electrones en las superficies de contacto, dando como resultado un deterioro de la eficiencia.
En comparacion con lo anterior, cuando una pelteula fina de CZTS esta formada por Cu, Zn y Sn, que no son un tipo de cristal de CZTS y existen de manera separada, a traves de una segunda fase, cada elemento se reordena durante un procedimiento de formacion de pelteula fina mientras crecen los cristales y, como tal, pueden mejorarse la densidad de la pelteula y los tamanos de cristal.
Por lo tanto, las nanopartteulas usadas en una pelteula fina tienen que incluir Cu, Zn y Sn, y no deben ser un tipo de cristal de CZTS. Sin embargo, las nanopartfculas metalicas que consisten en un unico elemento metalico pueden oxidarse facilmente y necesitan un procedimiento de retirada de oxfgeno que usa una gran cantidad de Se y alta temperatura.
Como resultado de estudios intensivos, los inventores de la presente invencion confirmaron que, cuando se usan nanopartfculas en las que se combinan metal y un calcogenuro, se proporciona de manera apropiada un elemento de calcogenuro en un procedimiento a alta temperatura para formar una pelfcula fina de CZTs y, como tal, puede prevenirse la oxidacion.
Ademas, cuando una nanopartfcula incluye todos de Cu, Zn y Sn, puede obtenerse una composicion uniforme, en comparacion con diversos tipos de nanopartfculas que incluyen cada elemento. Concretamente, en el caso de una estructura nucleo-corteza, las razones de Cu, Zn y Sn en partfculas pueden controlarse facilmente controlando las razones de materiales que constituyen el nucleo y las cortezas. Por lo tanto, la razon de composicion de una pelfcula fina de CZTS final puede controlarse facilmente y, de ese modo, puede formarse una pelfcula fina de CZTS que tiene una variedad de razones de composicion.
Mientras tanto, con respecto a la estructura, las tendencias de ionizacion de Cu, Zn y Sn son diferentes y por tanto es diffcil fabricar nanopartfculas que tengan una estructura nucleo-corteza de tres capas dispuestas de manera secuencial y que no tengan la estructura segun la presente invencion. Ademas, las nanopartfculas de estructura nucleo-corteza de tres capas dispuestas de manera secuencial no tienen ventajas especiales. Por ejemplo, cuando se usa una sal de Cu para fabricar una corteza de calcogenuro que contiene cobre (Cu) para partfculas del nucleo de un calcogenuro que contiene cinc (Zn), se ioniza algo de Zn de un calcogenuro que contiene cinc (Zn), mientras que el Cu se reduce facilmente durante un procedimiento de fabricacion de nanopartfculas de estructura nucleocorteza debido a las diferentes tendencias de ionizacion entre el Zn y el Cu. Por tanto, no se forman claramente un nucleo de calcogenuro que contiene cinc (Zn) y una corteza de calcogenuro que contiene cobre (Cu) y pueden formarse facilmente partfculas que incluyen Cu, Zn y similares distribuidas de manera no uniforme. Ademas, parte el Zn ionizado se une con oxfgeno y, como tal, pueden generarse oxidos.
En una realizacion espedfica, el diametro del nucleo puede ser de 20 nanometros a 200 nanometros. Fuera de este intervalo, cuando el tamano del nucleo que incluye un calcogenuro que contiene cobre (Cu) es demasiado grande, los tamanos de nanopartfculas de estructura nucleo-corteza que incluyen cortezas formadas aumentan en gran medida y, como tal, se agrandan los poros entre partfculas en una pelfcula fina final que tiene un grosor de 1 micrometro a 2 micrometros. Por el contrario, cuando el diametro del nucleo es demasiado pequeno, las partfculas pueden condensarse facilmente. Ademas, es diffcil obtener cortezas que rodeen la superficie del nucleo de manera que la pelfcula fina final tenga una razon de composicion apropiada.
Mientras tanto, los pesos de la primera corteza y la segunda corteza se controlan mediante el tiempo de reaccion, la temperatura de reaccion y la concentracion de reactante cuando se forma una primera corteza o una segunda corteza sobre la superficie despues de formar un nucleo y luego se forma una primera corteza. La cantidad del calcogenuro de cinc incluido en un material que constituye las cortezas formadas controlando el tiempo de reaccion, la temperatura de reaccion y la concentracion de reactante es preferiblemente de 35 partes en peso a 100 partes en peso basandose en 100 partes en peso de un calcogenuro de cobre que forma el nucleo. Mientras tanto, la cantidad del calcogenuro de estano es preferiblemente de 40 partes en peso a 65 partes en peso basandose en 100 partes en peso del calcogenuro de cobre.
En particular, las cantidades de la primera corteza y la segunda corteza se determinan preferiblemente considerando deseada la razon de composicion total de una pelfcula fina de CZTS y la razon de composicion con respecto al nucleo. Generalmente, la razon de composicion de una pelfcula fina de CZTS es la siguiente: Cu:Zn:Sn=1,5~2,5:0,9~1,5:1. Por lo tanto, cuando se forma una pelfcula fina de CZTS mezclando nanopartfculas metalicas, las nanopartfculas de estructura nucleo-corteza de tres capas pueden tener la siguiente razon de composicion: Cu:Zn=0,3~1,3:0,9~1,5. Por consiguiente, cuando el diametro del nucleo es de 20 nanometros a 200 nanometros, la primera corteza y la segunda corteza pueden incluir materiales en el intervalo anterior.
La presente invencion tambien proporciona un procedimiento de fabricacion de nanopartfculas de estructura nucleocorteza de tres capas, incluyendo el procedimiento:
(i) preparar una primera disolucion que incluye al menos una fuente del grupo VI seleccionada del grupo que consiste en compuestos que incluyen azufre (S) o selenio (Se) o azufre (S) y selenio (Se);
(ii) preparar una segunda disolucion que incluye una sal de cobre (Cu), una tercera disolucion que incluye una sal de estano (Sn) y una cuarta disolucion que incluye una sal de cinc (Zn);
(iii) fabricar y hacer reaccionar una mezcla mezclando la primera disolucion y la segunda disolucion para sintetizar partfculas del nucleo de calcogenuro que contiene cobre (Cu);
(iv) mezclar la tercera disolucion o la cuarta disolucion con un producto que incluye las partfculas del nucleo de la etapa (iii) para formar una primera corteza; y
(v) formar una segunda corteza mezclando la cuarta disolucion o la tercera disolucion no usada en la etapa (iv) con un producto que incluye nanopartfculas de estructura nucleo-corteza en el que la primera corteza de la etapa (iv) se forma para sintetizar nanopartfculas de estructura nucleo-corteza de tres capas, y despues purificar.
En una realizacion espedfica, los disolventes de la primera disolucion a la cuarta disolucion pueden ser cada uno independientemente al menos uno seleccionado del grupo que consiste en agua, metanol, etanol, disolventes de la clase de glicol, oleilamina, dimetilsulfoxido y dimetilformamida.
Los disolventes de la clase de glicol, que no se limitan espedficamente, pueden ser al menos uno seleccionado del grupo que consiste, por ejemplo, en etilenglicol, dietilenglicol, NMP, monoetileter de dietilenglicol (DEGMEE) y trietilenglicol.
Tal como se describio anteriormente, un procedimiento de fabricacion de las nanopartfculas de estructura nucleocorteza de tres capas segun la presente invencion consiste en un procedimiento de disolucion y de ese modo pueden reducirse los costes del procedimiento y no se usan materiales toxicos en un procedimiento de preparacion de disolucion. Ademas, puede reducirse la cantidad del agente de apelmazamiento usado y, como tal, cuando se forma una pelfcula fina de CZTS, pueden reducirse los residuos de carbono.
En una realizacion espedfica, la fuente del grupo VI incluida en la primera disolucion puede ser al menos una seleccionada del grupo que consiste en Se, Na2Se, K2Se, Ca2Se, (CH3^Se, SeO2 , SeCU, H2SeO3 , Na2S, K2S, Ca2S, (CH3)2S, H2SO4, S, Na2S2O3, NH2SO3H e hidratos de los mismos, o puede ser al menos una seleccionada del grupo que consiste en tiourea, tioacetamida y selenourea como materias organicas.
En una realizacion espedfica, las sales incluidas en la segunda disolucion, la tercera disolucion y la cuarta disolucion pueden ser al menos una seleccionada del grupo que consiste en cloruros, nitratos, nitritos, sulfatos, acetatos, sulfitos, acetilacetonatos e hidroxidos. La sal de estano (Sn) no se limita a una sal divalente o sal tetravalente y pueden usarse todos los tipos de sales.
Mientras tanto, cuando se mezcla la segunda disolucion con la primera disolucion en la etapa (iii), la fuente del grupo VI puede incluirse en una cantidad de 0,5 mol o mas, particularmente una razon de composicion deseada en un intervalo de 0,5 mol a 4 mol, basandose en 1 mol de una sal de cobre (Cu).
Fuera del intervalo anterior, cuando la fuente del grupo VI se incluye en una cantidad de menos de 0,5 mol, es imposible el suministro suficiente del elemento del grupo VI y por tanto no se forman fases estables tales como CuS(Se) o Cu2S(Se), y, por consiguiente, pueden cambiarse fases o pueden oxidarse metales separados en procedimientos posteriores.
Ademas, cuando la fuente del grupo VI se incluye en una cantidad mayor de 4 mol, se aumenta la generacion de un elemento del grupo VI no deseado y se evapora la fuente del grupo V i en un procedimiento de tratamiento termico para fabricar una pelfcula fina, y, como tal, pueden generarse poros de manera excesiva en la pelfcula fina final. En particular, para la primera corteza sobre la superficie de las partfculas de calcogenuro que contiene cobre (Cu), las partfculas de calcogenuro que contiene cobre (Cu) pueden mezclarse con la tercera disolucion que incluye la sal de estano (Sn) y la cuarta disolucion que incluye la sal de cinc (Zn).
En el procedimiento de mezclado, las cantidades del calcogenuro que contiene estano (Sn) y el calcogenuro que contiene cinc (Zn) incluidos en materiales que constituyen las cortezas pueden determinarse segun las concentraciones de la sal de estano (Sn) o la sal de cinc (Zn). Por lo tanto, para sintetizar partfculas de estructura de tres capas que tienen la razon anterior, la concentracion de la sal de estano (Sn) que constituye la primera corteza puede determinarse de modo que la razon molar de estano (Sn)/cobre (Cu) este en un intervalo de 0,5 a 3 y la concentracion de la sal de cinc (Zn) que constituye la primera corteza puede determinarse de modo que la razon molar de cinc (Zn)/cobre (Cu) este en un intervalo de 0,6 a 3.
Ademas, cada una de la primera corteza y la segunda corteza puede incluir el calcogenuro que contiene estano (Sn) o el calcogenuro que contiene cinc (Zn). Cuando la primera corteza incluye el calcogenuro que contiene estano (Sn), la segunda corteza incluye el calcogenuro que contiene cinc (Zn). Para sintetizar partfculas de tres capas que tienen la razon de composicion anterior, la concentracion de la sal de cinc (Zn) que constituye la segunda corteza puede determinarse de modo que la razon molar de cinc (Zn)/cobre (Cu) este en un intervalo de 0,6 a 3. Cuando la primera corteza incluye el calcogenuro que contiene cinc (Zn), la concentracion de la sal de estano (Sn) que constituye la segunda corteza puede determinarse de modo que la razon molar de estano (Sn)/cobre (Cu) este en un intervalo de 0,5 a 3.
En una realizacion espedfica, cuando se mezcla la tercera disolucion o la cuarta disolucion, para resolver un problema debido a la deficiencia de un elemento del grupo VI en un procedimiento de formacion de capa de CZTS posterior, la fuente del grupo VI puede anadirse adicionalmente a la tercera disolucion o la cuarta disolucion. En este caso, la cantidad de la fuente del grupo VI anadida puede determinate considerando la cantidad del elemento del grupo VI restante en cada procedimiento.
Mientras tanto, los inventores de la presente solicitud confirmaron que, cuando se fabrica una pelfcula fina con las nanopartfculas de estructura nucleo-corteza de tres capas tal como se describio anteriormente, puede proporcionarse una pelfcula fina de calidad superior y puede obtenerse una pelfcula fina que tiene una composicion totalmente uniforme.
Por consiguiente, la presente invencion proporciona una pelfcula fina que incluye la capa de absorcion de luz basandose en las nanopartfculas de estructura nucleo-corteza de tres capas.
Un procedimiento de fabricacion de la pelfcula fina segun la presente invencion incluye:
(i) dispersar nanopartfculas de estructura nucleo-corteza de tres capas en un disolvente para fabricar una composicion de tinta;
(ii) recubrir la tinta sobre una base dotada de un electrodo; y
(iii) secar y luego tratar termicamente la tinta recubierta sobre la base dotada de un electrodo.
Las nanopartfculas de la etapa (i) tienen, preferiblemente, un diametro de 25 a 300 nanometros. El disolvente de la etapa (i) no esta particularmente limitado siempre que el disolvente sea un disolvente organico general y puede ser un disolvente organico seleccionado de alcanos, alquenos, alquinos, compuestos aromaticos, cetonas, nitrilos, eteres, esteres, haluros organicos, alcoholes, aminas, tioles, acidos carboxflicos, fosfinas, fosfitos, fosfatos, sulfoxidos y amidas o una mezcla de al menos un disolvente organico seleccionado de los mismos.
En particular, los alcoholes pueden ser al menos un disolvente mixto seleccionado de etanol, 1-propanol, 2-propanol, 1-pentanol, 2-pentanol, 1-hexanol, 2-hexanol, 3-hexanol, heptanol, octanol, etilenglicol (EG), monoetileter de dietilenglicol (DEGMEE), monometileter de etilenglicol (EGMME), monoetileter de etilenglicol (EGMEE), dimetileter de etilenglicol (EGDME), dietileter de etilenglicol (EGDEE), monopropileter de etilenglicol (EGMPE), monobutileter de etilenglicol (EGMBE), 2-metil-1-propanol, ciclopentanol, ciclohexanol, propileter de propilenglicol (PGPE), dimetileter de dietilenglicol (DEGDME), 1,2-propanodiol (1,2-PD), 1,3-propanodiol (1,3-PD), 1,4-butanodiol (1,4-BD), 1,3-butanodiol (1,3-BD), a-terpineol, dietilenglicol (DEG), glicerol, 2-(etilamino)etanol, 2-(metilamino)etanol y 2-amino-2-metil-1-propanol.
Las aminas pueden ser al menos un disolvente mixto seleccionado de entre trietilamina, dibutilamina, dipropilamina, butilamina, etanolamina, dietilentriamina (DETA), trietilentetramina (TETA), trietanolamina, 2-aminoetilpiperazina, 2-hidroxietilpiperazina, dibutilamina y tris(2-aminoetil)amina.
Los tioles pueden ser al menos un disolvente mixto seleccionado de 1,2-etanoditiol, pentanotiol, hexanotiol y mercaptoetanol.
Los alcanos pueden ser al menos un disolvente mixto seleccionado de hexano, heptano y octano.
Los compuestos aromaticos pueden ser al menos un disolvente mixto seleccionado de entre tolueno, xileno, nitrobenceno y piridina.
Los haluros organicos pueden ser al menos un disolvente mixto seleccionado de entre cloroformo, cloruro de metileno, tetraclorometano, dicloroetano y clorobenceno.
Los nitrilos pueden ser acetonitrilo.
Las cetonas pueden ser al menos un disolvente mixto seleccionado de entre acetona, ciclohexanona, ciclopentanona y acetilacetona.
Los eteres pueden ser al menos un disolvente mixto seleccionado de entre etileter, tetrahidrofurano y 1,4-dioxano. Los sulfoxidos pueden ser al menos un disolvente mixto seleccionado de entre dimetilsulfoxido (DMSO) y sulfolano. Las amidas pueden ser al menos un disolvente mixto seleccionado de entre dimetilformamida (DMF) y n-metil-2-pirrolidona (NMP).
Los esteres pueden ser al menos un disolvente mixto seleccionado de entre lactato de etilo, y-butirolactona y acetoacetato de etilo.
Los acidos carboxflicos pueden ser al menos un disolvente mixto seleccionado de entre acido propionico, acido hexanoico, acido meso-2,3-dimercaptosuccmico, acido tiolactico y acido tioglicolico.
Sin embargo, los disolventes se facilitan solo como un ejemplo, y las realizaciones de la presente invencion no se limitan a los mismos.
En algunos casos, en la preparacion de la tinta, la tinta puede fabricarse anadiendo adicionalmente un aditivo.
El aditivo puede ser, por ejemplo, al menos uno seleccionado del grupo que consiste en un dispersante, un tensioactivo, un polfmero, un aglutinante, un agente de reticulacion, un agente emulsionante, un agente antiespumante, un agente de secado, un relleno, un agente de carga, un agente espesante, un agente de acondicionamiento de pelfcula, un antioxidante, un fluidizante, un agente de nivelacion y un inhibidor de la corrosion. En particular, el aditivo puede ser al menos uno seleccionado del grupo que consiste en polivinilpirrolidona (PVP), poli(alcohol vimlico), Anti-terra 204, Anti-terra 205, etilcelulosa y DispersBYK110.
Un procedimiento de formacion de una capa de recubrimiento recubriendo la tinta puede ser, por ejemplo, uno cualquiera seleccionado del grupo que consiste en recubrimiento en humedo, recubrimiento por pulverizacion, recubrimiento por centrifugacion, recubrimiento por rasqueta, impresion por contacto, impresion inversa con alimentacion superior, impresion inversa con alimentacion inferior, impresion inversa con alimentacion por boquilla, impresion en huecograbado, impresion en microhuecograbado, impresion en microhuecograbado inversa, recubrimiento por rodillo, recubrimiento por boquilla de ranura, recubrimiento por capilaridad, impresion por chorro de tinta, deposicion por chorro y deposicion por pulverizacion.
El tratamiento termico de la etapa (iii) puede llevarse a cabo a una temperatura de 350 a 900 °C.
Mientras tanto, puede incluirse un procedimiento de selenizacion para preparar una pelfcula fina de celula solar que tiene mucha mayor densidad. El procedimiento de selenizacion puede llevarse a cabo a traves de una variedad de procedimientos.
Como un primer ejemplo, los efectos obtenidos a partir del procedimiento de selenizacion pueden lograrse fabricando una tinta dispersando S y/o Se en tipos de partfcula en un disolvente con nanopartfculas de calcogenuro de metal o una mezcla de nanopartfculas de calcogenuro de metal en la etapa (i), y combinando el tratamiento termico de la etapa (iii).
Como segundo ejemplo, los efectos obtenidos a partir del procedimiento de selenizacion pueden lograrse a traves del tratamiento termico de la etapa (iii) en presencia de S o Se
En particular, pueden estar presentes S o Se suministrando H2S o H2Se en un estado gaseoso o suministrando Se o S en un estado gaseoso a traves de calentamiento.
Como tercer ejemplo, despues de la etapa (ii), puede apilarse S o Se sobre la base recubierta, seguido por la realizacion de la etapa (iii). En particular, el procedimiento de apilamiento puede realizarse mediante un procedimiento de disolucion o un procedimiento de deposicion.
La presente invencion tambien proporciona una pelfcula fina fabricada usando el procedimiento descrito anteriormente.
La pelfcula fina puede tener un grosor de 0,5 |im a 3,0 |im, mas particularmente de 0,5 |im a 2,5 |im.
Cuando el grosor de la pelfcula fina es menor de 0,5 |im, la densidad y la cantidad de la capa de absorcion de luz son insuficientes y por tanto puede no obtenerse la eficiencia fotoelectrica deseada. Por otra parte, cuando el grosor de la pelfcula fina excede de 3,0 |im, aumentan las distancias de movimiento de los soportes y, por consiguiente, hay una probabilidad aumentada de recombinacion, lo cual da como resultado una eficiencia reducida.
La presente invencion tambien proporciona una celula solar de pelfcula fina fabricada usando la pelfcula fina.
En la tecnica se conoce un procedimiento de fabricacion de una celula solar de pelfcula fina y por tanto se omitira una descripcion detallada del mismo en el presente documento.
Breve descripcion de los dibujos
Los anteriores y otros objetos, caractensticas y otras ventajas de la presente invencion se entenderan de manera mas clara a partir de la siguiente descripcion detallada tomada junto con los dibujos adjuntos, en los que:
La figura 1 es una imagen de microscopio electronico de barrido (SEM) de nanopartfculas de CuS formadas segun el ejemplo de fabricacion 13;
la figura 2 es un grafico de difraccion de rayos X (DRX) de nanopartfculas de CuS formadas segun el ejemplo de fabricacion 13;
la figura 3 es una imagen de microscopio electronico de barrido (SEM) de nanopartfculas de CuS formadas segun el ejemplo de fabricacion 14;
la figura 4 es un grafico de difraccion de rayos X (DRX) de nanopartfculas de CuS formadas segun el ejemplo de fabricacion 14;
la figura 5 es una imagen de microscopio electronico de barrido (SEM) de nanopartfculas de nucleo-corteza de CuS-ZnS formadas segun el ejemplo de fabricacion 17;
la figura 6 es una imagen de analisis de microscopio electronico de transmision (TEM, TEM-EDX) de nanopartfculas de nucleo-corteza de CuS-ZnS formadas segun el ejemplo de fabricacion 17;
la figura 7 es una imagen de microscopio electronico de barrido (SEM) de nanopartfculas de nucleo-corteza de CuS-ZnS-SnS formadas segun el ejemplo 2;
la figura 8 es un grafico de difraccion de rayos X (DRX) de nanopartfculas de nucleo-corteza de CuS-ZnS-SnS formadas segun el ejemplo 2;
la figura 9 es una imagen de analisis de microscopio electronico de transmision (TEM, TEM-EDX) de nanopartfculas de nucleo-corteza de CuS-ZnS-SnS formadas segun el ejemplo 2;
la figura 10 es otra imagen de analisis de microscopio electronico de transmision (TEM, TEM-EDX) de nanopartfculas de CuS-ZnS-SnS formadas segun el ejemplo 2; y
la figura 11 es una imagen de microscopio electronico de barrido (SEM) de una pelfcula fina de CZTSSe fabricada segun el ejemplo 3.
Mejor modo
Ahora se describira la presente invencion en mas detalle con referencia a los siguientes ejemplos. Estos ejemplos se proporcionan solo para ilustracion de la presente invencion y no deben interpretarse como limitativos del alcance y espmtu de la presente invencion.
<Ejemplo de fabricacion 1>
Sintesis de particulas de CuS
A 150 ml de una disolucion acuosa que inclrna 5 mmol de Na2S, se le anadieron gota a gota 100 ml de una disolucion acuosa que inclrna 5 mmol de Cu(NO3)2. Posteriormente, se hizo reaccionar la disolucion mientras se agitaba durante 2 horas. Se purificaron las particulas formadas a traves de centrifugacion, dando como resultado nanoparticulas de CuS.
<Ejemplo de fabricacion 2>
Sintesis de particulas de CuS
Se calentaron 200 ml de una disolucion acuosa que inclrna 5 mmol de Cu(NO3)2 y 10 mmol de tioacetamida hasta 80 °C o mas mientras se agitaba. Manteniendo la temperatura, se hizo reaccionar la disolucion mientras se agitaba durante 3 horas. Se purificaron las particulas formadas a traves de centrifugacion, dando como resultado nanoparticulas de CuS.
<Ejemplo de fabricacion 3>
Sintesis de particulas de CuS
Se calentaron 60 ml de una disolucion acuosa que inclrna 5 mmol de CuCl2 hasta 80 °C o mas. Posteriormente, se anadieron lentamente 60 ml de una disolucion acuosa que inclrna 10 mmol de tioacetamida y luego se hizo reaccionar mientras se agitaba durante 3 horas. Se purificaron las particulas formadas a traves de centrifugacion, dando como resultado nanoparticulas de CuS.
<Ejemplo de fabricacion 4>
Sintesis de particulas de CuS
Se calentaron 60 ml de una disolucion de dietilenglicol (DEG) que inclma 5 mmol de Cu(NO3)2 hasta 60 °C o mas. Posteriormente, se anadieron gota a gota 60 ml de una disolucion de DEG que inclma 10 mmol de tioacetamida y luego se hizo reaccionar mientras se agitaba durante 1 hora a 60 °C. Se purificaron las particulas formadas a traves de centrifugacion, dando como resultado nanoparticulas de CuS.
<Ejemplo de fabricacion 5>
Sintesis de particulas de CuS
Se calentaron 300 ml de una disolucion de DEG que inclma 5 mmol de Cu(NO3)2 hasta 120 °C. Posteriormente, se anadieron gota a gota 100 ml de una disolucion de DEG que inclma 10 mmol de tioacetamida y luego se hizo reaccionar mientras se agitaba durante 3 horas a 120 °C. Se purificaron las particulas formadas a traves de centrifugacion, dando como resultado nanoparticulas de CuS.
<Ejemplo de fabricacion 6>
Sintesis de particulas de CuS
Se calentaron 80 ml de una disolucion de etilenglicol (EG) que inclma 5 mmol de Cu(NO3)2 y 10 mmol de tioacetamida hasta 100 °C. Posteriormente, manteniendo la temperatura, se hizo reaccionar la disolucion mientras se agitaba durante 3 horas. Se purificaron las particulas formadas a traves de centrifugacion, dando como resultado nanoparticulas de CuS.
<Ejemplo de fabricacion 7>
Sintesis de particulas de CuS
Se calentaron 200 ml de una disolucion de DEG hasta 120 °C o mas y luego se anadieron gota a gota a 50 ml de una disolucion de DEG que inclma 10 mmol de tioacetamida. Posteriormente, se anadieron gota a gota 50 ml de una disolucion de DEG que inclma 5 mmol de Cu(NO3)2. Manteniendo la temperatura, se hizo reaccionar la disolucion mientras se agitaba durante 3 horas. Se purificaron las particulas formadas a traves de centrifugacion, dando como resultado nanoparticulas de CuS.
<Ejemplo de fabricacion 8>
Sintesis de particulas de CuS
Se calentaron 250 ml de disolucion de EG que inclma 5 mmol de Cu(NO3)2 hasta 170 °C o mas y luego se anadieron gota a gota 50 ml de una disolucion de EG que inclma 10 mmol de tioacetamida. Posteriormente, manteniendo la temperatura, se hizo reaccionar la disolucion mientras se agitaba durante 3 horas. Se purificaron las particulas formadas a traves de centrifugacion, dando como resultado nanoparticulas de CuS.
<Ejemplo de fabricacion 9>
Sintesis de particulas de CuS
Se calentaron 50 ml de una disolucion de dimetilsulfoxido (DMSO) que inclma 4 mmol de tioacetamida hasta 60 °C o mas y luego se anadieron gota a gota 50 ml de una disolucion de dimetilsulfoxido (DMSO) que inclma 2 mmol de Cu(OAc)2. Posteriormente, manteniendo la temperatura, se hizo reaccionar la disolucion mientras se agitaba durante 3 horas. Se purificaron las particulas formadas a traves de centrifugacion, dando como resultado nanoparticulas de CuS.
<Ejemplo de fabricacion 10>
Sintesis de particulas de CuS
Se calentaron 200 ml de una disolucion de dimetilformamida (DMF) hasta 120 °C o mas y luego se anadieron gota a gota 50 ml de una disolucion de DMF que inclma 10 mmol de tioacetamida. Posteriormente, se anadieron gota a gota 50 ml de una disolucion de DMF que inclma 5 mmol de Cu(NO3)2 y luego, manteniendo la temperatura, se hizo reaccionar la disolucion mientras se agitaba durante 3 horas. Se purificaron las particulas formadas a traves de centrifugacion, dando como resultado nanoparticulas de CuS.
<Ejemplo de fabricacion 11>
Sintesis de particulas de CuS
Se calentaron 250 ml de una disolucion acuosa que inclma 5 mmol de Cu(NO3)2 hasta 170 °C o mas y luego se anadieron gota a gota 50 ml de una disolucion de EG que inclma 10 mmol de tioacetamida. Posteriormente, manteniendo la temperatura, se hizo reaccionar la disolucion mientras se agitaba durante 3 horas. Se purificaron las particulas formadas a traves de centrifugacion, dando como resultado nanoparticulas de CuS.
<Ejemplo de fabricacion 12>
Sintesis de particulas de CuS
Se calentaron 200 ml de una disolucion de DEG que inclma 3 g de PVP hasta 120 °C o mas y luego se anadieron gota a gota 50 ml de una disolucion de DEG que inclma 10 mmol de tioacetamida. Posteriormente, se anadieron gota a gota 50 ml de una disolucion de DEG que inclma 5 mmol de Cu(NO3)2 y luego, manteniendo la temperatura, se hizo reaccionar la disolucion mientras se agitaba durante 3 horas. Se purificaron las particulas formadas a traves de centrifugacion, dando como resultado nanoparticulas de CuS.
<Ejemplo de fabricacion 13>
Sintesis de particulas de CuS
Se calentaron 200 ml de una disolucion de DEG que inclma 1 g de dodecilamina hasta 120 °C o mas y luego se anadieron gota a gota 50 ml de una disolucion de DEG que inclma 10 mmol de tioacetamida. Posteriormente, se anadieron gota a gota 50 ml de una disolucion de DEG que inclma 5 mmol de Cu(NO3)2 y luego, manteniendo la temperatura, se hizo reaccionar la disolucion mientras se agitaba durante 3 horas. Se purificaron las particulas formadas a traves de centrifugacion, dando como resultado nanoparticulas de CuS. En las figuras 1 y 2 se ilustran una imagen de microscopio electronico de barrido (SEM) y un grafico de difraccion de rayos X (DRX) para las particulas formadas.
<Ejemplo de fabricacion 14>
Sintesis de particulas de CuS
A 100 ml de una disolucion acuosa que inclma 5 mmol de tiosulfato de sodio, se le anadieron gota a gota 100 ml de una disolucion acuosa que inclma 50 mmol de acido cftrico y luego se calentaron hasta 80 °C o mas. Posteriormente, se anadieron gota a gota 50 ml de una disolucion acuosa que inclma 5 mmol de Cu(NO3)2 y luego, manteniendo la temperatura, se hizo reaccionar la disolucion mientras se agitaba durante 3 horas. Se purificaron las particulas formadas a traves de centrifugacion, dando como resultado nanoparticulas de CuS. En las figuras 3 y 4 se ilustran una imagen de microscopio electronico de barrido (SEM) y un grafico de DRX para las particulas formadas. <Ejemplo de fabricacion 15>
Sintesis de particulas de CuS
A 100 ml de una disolucion de EG que inclma 5 mmol de tiosulfato de sodio, se le anadieron gota a gota 100 ml de una disolucion de EG que inclma 50 mmol de acido cftrico y luego se calento hasta 80 °C o mas. Posteriormente, se anadieron gota a gota 50 ml de una disolucion de EG que inclma 5 mmol de Cu(NO3)2. Posteriormente, manteniendo la temperatura, se hizo reaccionar la disolucion mientras se agitaba durante 3 horas. Se purificaron las particulas formadas a traves de centrifugacion, dando como resultado nanoparticulas de CuS.
<Ejemplo de fabricacion 16>
Sintesis de particulas de CuS
Se calentaron 100 ml de una disolucion de EG que inclma 5 mmol de tiourea hasta 80 °C o mas y luego se anadieron gota a gota 100 ml de una disolucion de EG que inclma 5 mmol de Cu(NO3)2. Posteriormente, manteniendo la temperatura, se hizo reaccionar la disolucion mientras se agitaba durante 3 horas. Se purificaron las particulas formadas a traves de centrifugacion, dando como resultado nanoparticulas de CuS.
<Ejemplo de fabricacion 17>
Sintesis de particulas de CuS-ZnS
Se calentaron 200 ml de una disolucion de DEG que inclma 1 g de dodecilamina hasta 120 °C o mas y luego se anadieron gota a gota 50 ml de una disolucion de DEG que inclma 10 mmol de tioacetamida. Posteriormente, se anadieron gota a gota 50 ml de una disolucion de DEG que inclma 5 mmol de Cu(NO3)2 y luego, manteniendo la temperatura, se hizo reaccionar la disolucion mientras se agitaba durante 3 horas. Se purificaron las partfculas formadas a traves de centrifugacion, dando como resultado nanopartfculas de CuS. Se volvieron a dispersar 100 mg de las nanoparticulas de CuS obtenidas en 100 ml de una disolucion de DEG y luego se anadieron gota a gota 100 ml de una disolucion de DEG que inclrna 10 mmol de tioacetamida y 5 mmol de ZnCh. Posteriormente, se calento la disolucion hasta 120 °C o mas y, manteniendo la temperatura, se agito durante 3 horas. Posteriormente, se purifico la disolucion a traves de centrifugacion para obtener particulas. En las figuras 5 y 6 se ilustran una imagen de microscopio electronico de barrido (SEM) y una imagen de microscopio electronico de transmision (TEM) de las particulas obtenidas.
<Ejemplo 1>
Sintesis de nanoparticulas de nucleo-corteza de tres capas de CuS-SnS-ZnS
Se sintetizaron particulas del nucleo de CuS segun el ejemplo de fabricacion 13. Posteriormente, se anadio una disolucion de EG que inclrna 10 mmol de tioacetamida a las particulas y luego se anadio lentamente gota a gota una disolucion de EG que inclrna 5 mmol de SnCl2. Posteriormente, se elevo la temperatura hasta 125 °C y luego se hizo reaccionar la disolucion mientras se agitaba durante 3 horas. A traves de la reaccion, se formaron nanoparticulas de estructura nucleo-corteza. Posteriormente, se obtuvieron particulas de CuS-SnS a traves de centrifugacion. Se volvieron a dispersar las particulas de CuS-SnS obtenidas en DMSO y luego se anadio una disolucion de DEG que inclrna 10 mmol de tioacetamida a temperatura ambiente. Posteriormente, se anadio lentamente gota a gota una disolucion de DEG que inclrna 6 mmol de ZnCl2. Posteriormente, se elevo la temperatura hasta 130 °C y luego se hizo reaccionar la disolucion mientras se agitaba durante 3 horas. Se purificaron las particulas formadas a traves de centrifugacion, dando como resultado nanoparticulas de CuS-SnS-ZnS de estructura nucleo-corteza de tres capas. <Ejemplo 2>
Sintesis de nanoparticulas de nucleo-corteza de tres capas de CuS-ZnS-SnS
Se sintetizaron particulas del nucleo de CuS segun el ejemplo de fabricacion 13. Posteriormente, se anadio a las particulas una disolucion de DEG que inclrna 10 mmol de tioacetamida a temperatura ambiente y luego se anadio lentamente gota a gota una disolucion de DEG que inclrna 6 mmol de ZnCh mientras se elevaba la temperatura hasta 130 °C. Posteriormente, se hizo reaccionar la disolucion mientras se agitaba durante 3 horas a 130 °C. Como resultado de la reaccion, se formaron nanoparticulas de estructura nucleo-corteza. Se centrifugaron las nanoparticulas de estructura nucleo-corteza formadas para obtener particulas de CuS-ZnS. Se volvieron a dispersar las particulas de CuS-ZnS obtenidas en una disolucion de EG. Posteriormente, a temperatura ambiente, se anadio una disolucion de EG que inclrna 10 mmol de tioacetamida y luego se anadio lentamente gota a gota una disolucion de EG que inclrna 5 mmol de SnCl2. Posteriormente, se elevo la temperatura hasta 12 5°C y luego se hizo reaccionar la disolucion mientras se agitaba durante 3 horas. Se purificaron las particulas formadas a traves de centrifugacion, dando como resultado nanoparticulas de CuS-ZnS-SnS de estructura nucleo-corteza de tres capas. En las figuras 7 a 10 se ilustran una imagen de microscopio electronico de barrido (SEM), un grafico de DRX y una imagen de microscopio electronico de transmision (TEM) de las particulas formadas.
<Ejemplo 3>
Fabricacion de pelicula fina
Se dispersaron nanoparticulas sintetizadas segun el ejemplo 2 en un disolvente mixto que inclrna un disolvente basado en alcohol para fabricar una tinta. Se recubrio con la tinta un sustrato de vidrio recubierto con molibdeno (Mo). Despues de secar la capa de recubrimiento, se calento el sustrato con un sustrato de vidrio depositado con Se para proporcionar una atmosfera de Se a 575 °C de manera que se realizo un recocido termico rapido (RTA). Como resultado, se fabrico una pelfcula fina basada en CZTSSe. En la figura 11 se ilustra una imagen de microscopio electronico de barrido (SEM) de la pelfcula fina obtenida.
Tal como puede observarse a partir de los resultados anteriores, puede fabricarse una celula solar de CZTS usando particulas de estructura nucleo-corteza de tres capas descritas en la presente invencion como precursor. Cuando se fabrica una pelfcula fina usando las particulas de estructura nucleo-corteza de tres capas como precursor, todos los elementos esenciales de CZTS estan presentes en areas microscopicas de varios cientos de nanometros y los elementos existen en una razon deseada. Por lo tanto, puede proporcionarse una pelfcula de calidad superior incluso a traves de un procedimiento de RTA corto y la composicion total de la pelfcula fina puede ser uniforme, y, por consiguiente, pueden moverse electrones facilmente. Como resultado, puede fabricarse una celula solar que tiene eficiencia de fotoconversion totalmente mejorada.
Los expertos en la tecnica apreciaran que son posibles diversas modificaciones, adiciones y sustituciones, sin apartarse del alcance y el esprntu de la invencion como se divulga en las reivindicaciones adjuntas.
Aplicabilidad industrial
Tal como se describio anteriormente, segun la presente invencion, fabricando nanopartfculas de estructura nucleocorteza de tres capas que incluyen un nucleo que incluye calcogenuro que contiene cobre (Cu), y, como calcogenuros que contienen estano (Sn), (i) una primera corteza que incluye un calcogenuro que contiene estano (Sn) y una segunda corteza que incluye un calcogenuro que contiene cinc (Zn); o (ii) una primera corteza que incluye un calcogenuro que contiene cinc (Zn) y una segunda corteza que incluye un calcogenuro que contiene estano (Sn), pueden reducirse los costes del procedimiento y son posibles procedimientos estables, y, como tal, puede aumentarse la productividad.
Ademas, las nanopartfculas de estructura nucleo-corteza de tres capas son estables contra la oxidacion y tienen alta reactividad. Por tanto, cuando se fabrica una pelfcula fina usando las nanopartfculas de estructura nucleo-corteza de tres capas, puede proporcionarse una pelfcula de calidad superior. Ademas, ya que una partfcula incluye todos de Cu, Sn, Zn, y S o/y Se, una composicion total de una pelfcula fina puede ser uniforme. Como resultado, se aumenta la eficiencia fotoelectrica de una celula solar segun la presente invencion.

Claims (12)

REIVINDICACIONES
1. Nanopartfculas de estructura nucleo-corteza de tres capas que forman un precursor para una capa de absorcion de luz de celulas solares que comprenden un nucleo que comprende un calcogenuro que contiene cobre (Cu),
y una primera corteza que comprende un calcogenuro que contiene estano (Sn) y una segunda corteza que comprende a calcogenuro que contiene cinc (Zn); o
una primera corteza que comprende un calcogenuro que contiene cinc (Zn) y una segunda corteza que comprende un calcogenuro que contiene estano (Sn),
en el que el calcogenuro que contiene cobre (Cu) es al menos uno seleccionado del grupo que consiste en CuS, CuxS en el que 1,7<x<2,0, CuSe, y CuySe en el que 1,7<y<2,0; el calcogenuro que contiene estano (Sn) es SnS y/o SnSe; y el calcogenuro que contiene cinc (Zn) es ZnS y/o ZnSe.
2. Nanopartfculas segun la reivindicacion 1, en las que el nucleo tiene un diametro de 20 nanometros a 200 nanometros.
3. Nanopartfculas segun la reivindicacion 1, en las que el peso del calcogenuro que contiene cinc (Zn) comprendido en la primera corteza o la segunda corteza es de 35 partes en peso a 100 partes en peso basandose en 100 partes en peso del calcogenuro que contiene cobre (Cu) comprendido en el nucleo.
4. Nanopartfculas segun la reivindicacion 1, en las que el peso del calcogenuro que contiene estano (Sn) comprendido en la primera corteza o la segunda corteza es de 40 partes en peso a 65 partes en peso basandose en 100 partes en peso del calcogenuro que contiene cobre (Cu) comprendido en el nucleo.
5. Procedimiento de sintetizar las nanopartfculas de estructura nucleo-corteza de tres capas segun la reivindicacion 1, comprendiendo el procedimiento:
preparar una primera disolucion que comprende al menos una fuente del grupo VI seleccionada del grupo que consiste en compuestos que comprenden azufre (S) o selenio (Se), o azufre (S) y selenio (Se); preparar una segunda disolucion que comprende una sal de cobre (Cu), una tercera disolucion que comprende una sal de estano (Sn) y una cuarta disolucion que comprende una sal de cinc (Zn); fabricar y hacer reaccionar una mezcla mezclando la primera disolucion y la segunda disolucion para sintetizar partfculas del nucleo de calcogenuro que contiene cobre (Cu);
mezclar la tercera disolucion o la cuarta disolucion con un producto que comprende las partfculas del nucleo de la fabricacion y hacer reaccionar para formar una primera corteza; y
purificar tras formar una segunda corteza mezclando la cuarta disolucion o la tercera disolucion no comprendida en la mezcla con un producto que comprende las nanopartfculas de estructura nucleo-corteza que comprende la primera corteza de la mezcla para sintetizar las nanopartfculas de estructura nucleocorteza de tres capas.
6. Procedimiento segun la reivindicacion 5, en el que los disolventes de la primera disolucion a la cuarta disolucion son al menos uno seleccionado de agua, metanol, etanol, disolventes de la clase de glicol, oleilamina, dimetilsulfoxido y dimetilformamida.
7. Procedimiento segun la reivindicacion 6, en el que los disolventes de la clase de glicol son al menos uno seleccionado del grupo que consiste en etilenglicol, dietilenglicol, NMP, monoetileter de dietilenglicol (DEGMEE) y trietilenglicol.
8. Procedimiento segun la reivindicacion 5, en el que las sales son al menos una seleccionada de cloruros, nitratos, nitritos, sulfatos, acetatos, sulfitos, acetilacetonatos e hidroxidos.
9. Procedimiento segun la reivindicacion 5, en el que la fuente del grupo VI en la mezcla de la fabricacion y reaccion esta comprendida entre 0,5 mol y 4 mol basandose en 1 mol de la sal de cobre (Cu).
10. Procedimiento segun la reivindicacion 5, en el que la concentracion de la sal de estano (Sn) en la tercera disolucion se determina de manera que la razon molar de estano (Sn)/cobre (Cu) este en un intervalo de 0,5 a 3.
11. Procedimiento segun la reivindicacion 5, en el que la concentracion de la sal de cinc (Zn) en la cuarta disolucion se determina de manera que la razon molar de cinc (Zn)/cobre (Cu) este en un intervalo de 0,6 a 3.
12. Procedimiento segun la reivindicacion 5, en el que, cuando se forma la primera corteza en un producto que comprende las partfculas del nucleo de la mezcla o se forma la segunda corteza en un producto que comprende las nanopartfculas de estructura nucleo-corteza que comprenden la primera corteza de la purificacion, se anade ademas la fuente del grupo VI.
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