为IPa，基底温度为400°C，Ar气和H2S的流量分别为1sccm和900sccm，革巴材到基底的距离为10cm，派射时间30min，制备得预制层Sb2S3。
[0052]后砸化过程工艺参数:使用固态Se粉为砸源，砸源温度为400°C，样品温度为400°C，保温时间40min，升温速率为0.1°C /s,降温速率为1°C /s，得到薄膜样品为
Sb2Stl32Se2.72o
[0053]如图1所示，为制得硫化锑预制层和砸硫化锑薄膜样品的XRD图谱，由图1可以看出，经过砸化退火之后，硫化锑的峰向左偏移，这说明砸元素的掺入使得特征峰向着砸化锑物相偏移。如图2和图3所示为硫化锑预制层和砸硫化锑薄膜样品的光学带隙图，由图可以看出，硫化锑预制层带隙为1.6eV，经过并入砸元素之后，带隙降低至1.08eV。
[0054]实施例2
[0055]预制层制备工作条件:在太阳电池基底上，以Sb2S3靶为溅射靶材，采用射频溅射，溅射功率为60W，工作气压为0.5Pa，基底温度为300°C，靶材到基底的距离为15cm，Ar气的流量为lOOsccm，派射时间40min，制备得预制层Sb2S3，硫化铺预制层的EDS图谱如图4所不O
[0056]后砸化过程工艺参数:使用二乙基砸((C2H5)Se2 = DESe)为砸源，砸源温度为300°C，样品温度为300°C，保温时间60min，升温速率为2°C /s，降温速率为0.2°C /s，得到材料为 Sb2Sa67Se2.38。
[0057]制得硫化锑预制层和砸硫化锑薄膜样品的EDS图谱如图4所示，由图谱可以看出，通过砸化退火实现了砸元素的并入。如图5所示为硫化锑预制层和砸硫化锑薄膜样品表面SEM形貌图，由图可以看出，经过砸化退火之后的薄膜表面晶粒长大，孔洞减少，更加致密、平整。
[0058]实施例3
[0059]预制层制备工作条件:在太阳电池基底上，以Sb靶为溅射靶材，采用中频溅射，溅射功率为100W，工作气压为1.5Pa，基底温度为200°C，靶材到基底的距离为20cm，Ar气和H2S气体的流量分别为200sccm和700sccm，派射时间60min，制备得预制层Sb2S3。
[0060]后砸化过程工艺参数:使用气态砸化氢(H2Se)为砸源，砸源温度为200 °C，样品温度为200°C，保温时间250min，升温速率为3 °C /s，降温速率为2°C /s，得到材料为Sb2S0.89Se2.13o
[0061]实施例4
[0062]预制层制备工作条件:在太阳电池基底上，以Sb2S3靶为溅射靶材，采用射频溅射，溅射功率为120W，工作气压为3.5Pa，基底温度为100°C，靶材到基底的距离为25cm，Ar气的流量为300sccm，派射时间80min，制备得预制层Sb2S3。
[0063]后砸化过程工艺参数:在硫化锑预制层表面通过快速热蒸发的方法蒸发一层厚度约为10nm的砸，然后进行退火，样品温度为500°C，保温时间150min，升温速率为4°C /s,降温速率为3°C /s，得到材料为Sb2Su6Seu113
[0064]实施例5
[0065]预制层制备工作条件:在太阳电池基底上，以Sb靶为溅射靶材，采用中频溅射，溅射功率为140W，工作气压为5.5Pa，基底温度为25 °C，靶材到基底的距离为30cm，Ar气和H2S的流量分别为400sccm和500sccm，派射时间lOOmin，制备得预制层Sb2S3。
[0066]后砸化过程工艺参数:在硫化锑预制层表面通过溅射的方法沉积一层厚约20nm的砸，然后进行退火，样品温度为600°C，保温时间5min，升温速率为5°C /s，降温速率为40C /s，得到材料为Sb2S1^Sen
[0067]实施例6
[0068]预制层制备工作条件:在太阳电池基底上，以Sb2S3靶为溅射靶材，采用射频溅射，溅射功率为180W，工作气压为7.5Pa，基底温度为300°C，靶材到基底的距离为35cm，Ar气流量为500sccm，派射时间120min，制备得预制层Sb2S3。
[0069]后砸化过程工艺参数:在硫化锑预制层表面通过蒸发沉积一层厚度约为500nm的砸，然后进行快速热处理，样品温度为500°C，保温时间lOmin，升温速率为10°C /s，降温速率为5°C /s，得到材料为Sb2Su6Se^6t3
[0070]实施例7
[0071]预制层制备工作条件:在太阳电池基底上，以Sb靶为溅射靶材，采用中频溅射，溅射功率为240W，工作气压为9.5Pa，基底温度为600°C，靶材到基底的距离为20cm，Ar气和H2S的流量分别为600sccm和300sccm，派射时间140min，制备得预制层Sb2S3。
[0072]后砸化过程工艺参数:使用固态Se粉为砸源，砸源温度为200°C，样品温度为300 0C，保温时间200min，升温速率为15 °C /s，降温速率为10 °C /s，得到材料为Sb2S2.14Se0.88o
[0073]实施例8
[0074]预制层制备工作条件:在太阳电池基底上，以Sb2S3靶为溅射靶材，采用脉冲溅射，溅射功率为150W，工作气压为4.5Pa，基底温度为350°C，靶材到基底的距离为15cm，Ar气的流量为700sccm，派射时间180min，制备得预制层Sb2S3。
[0075]后砸化过程工艺参数:使用二乙基砸((C2H5)Se2 = DESe)为砸源，砸源温度为3000C，样品温度为400°C，保温时间120min，升温速率为20°C /s，降温速率为15°C /s，得到材料为 Sb2S2.41SeQ.65。
[0076]实施例9
[0077]预制层制备工作条件:在太阳电池基底上，以Sb靶和Sb2S3靶为溅射靶材，采用射频溅射，溅射功率为70W和100W，工作气压为0.!Pa,基底温度为500°C，靶材到基底的距离为10cm，Ar气和H2S的流量分别为800sccm和lOsccm，派射时间5min，制备得预制层Sb2S3。
[0078]后砸化过程工艺参数:在硫化锑预制层表面通过溅射的方法沉积一层厚度约800nm的砸，然后进行快速热处理，样品温度为500°C，保温时间60min，升温速率为25°C /s，降温速率为20°C /s，得到材料为Sb2S2.75Sea3Q。
【主权项】
1.一种光伏材料；其特征在于:所述光伏材料的化学式为SbJSxSe1 x)3，其中X的取值范围为0〈χ〈1。2.一种制备如权利要求1所述光伏材料的方法；其特征在于:先制备Sb 2S3预制层，然后对Sb2S3预制层进行砸化退火，得到Sb JSxSe1 x)3;其中x的取值范围是0〈χ〈1。3.根据权利要求2所述的一种光伏材料的制备方法，其特征在于:在基底上先通过溅射制备Sb2S3预制层，然后对Sb 2S3预制层进行砸化退火，得到Sb 2(SxSe1 x)3;其中x的取值范围是0〈χ〈1 ;所述基底为太阳能电池底电极。4.根据权利要求3所述的一种光伏材料的制备方法，其特征在于；所述Sb2S3预制层是通过下述方法制备的: 以硫化锑为靶材，以氩气作为工作气体，通过溅射在基底上制备一层Sb2S3预制层；或以锑或硫化锑为靶材，以氩气和硫化氢组成的混合气体作为工作气体，通过反应溅射制备Sb2S3预制层；所述工作气体中，硫化氢的体积百分数大于等于0.01%。5.根据权利要求4所述的一种光伏材料的制备方法，其特征在于:反应溅射程中，硫化氢的气体流量为Isccm?lOOOsccm。6.根据权利要求4所述的一种光伏材料的制备方法，其特征在于:所述通过溅射在基底上制备一层Sb2S3预制层以及通过反应溅射制备Sb 2S3预制层时，控制工作气压为0.0lPa?10Pa、控制溅射功率密度为0.5W/cm2?50W/cm 2、控制基底的温度为25°C?600°C、控制革E材到基底的距离为3cm?40cm、控制派射时间为0.1?200min。7.根据权利要求3所述的一种光伏材料的制备方法，其特征在于:对Sb2S3预制层进行砸化退火的工艺为: 将Sb2S3预制层置于反应炉中，往炉中通入带砸源气体的工作气体，在200°C?600°C进行砸化退火2min?300min ； 所述带砸源气体的工作气体由砸源气体和保护气体组成，所述带砸源气体的工作气体中，砸源气体的体积百分数为0.1-99% ； 所述砸源气体为砸化氢气体、二乙基砸气体或砸蒸气；所述砸源气体的温度为200°C?500°C ;加热砸源产生砸源气体时，控制升温速率为0.1°C /s?30°C /s ； 所述带砸源气体的工作气体在炉内所产生的压力为0.1Pa?10000Pa ； 所述保护气体选自氩气、氮气、氦气中的一种。8.根据权利要求3所述的一种光伏材料的制备方法，其特征在于:对Sb2S3预制层进行砸化退火的工艺为:在Sb2S3预制层表面通过先蒸发或溅射制备一层砸单质，然后在惰性气氛下进行热处理。9.根据权利要求8所述的一种光伏材料的制备方法，其特征在于: 所述砸单质的层厚为1-1OOOnm ； 所述热处理的的温度为200°C?600°C ； 升温速率为0.1°C /s?30 °C /s ； 所述惰性气氛选自氩气气氛、氮气气氛、氦气气氛中的至少一种，惰性气氛在炉内的气压为 0.0lPa ?10000Pa ； 所述热处理的时间为0.1min?300min。
【专利摘要】本发明涉及一种光伏材料及其制备方法；特别涉及一种硒硫化锑薄膜材料及其制备方法，属于新能源材料制备技术领域。本发明所述光伏材料的化学式为Sb2(SxSe1-x)3，其中x的取值范围为0<x<1。其制备方法为：先在基底上通过溅射的方法制备硫化锑预制层，在一定条件下进行硒化退火，得到硒硫化锑薄膜材料。本发明首次设计并提出溅射硫化锑预制层后硒化制备硒硫化锑半导体薄膜材料的方法，制备出的硒硫化锑薄膜材料结晶性好、成分可控，薄膜的致密度高、体积膨胀小，避免现有方法制备半导体薄膜材料过程中存在的成分不易控制、均匀性欠佳及易产生不利杂相等问题，且该方法对设备的要求不高，易于实现产业化，在生产中可以大规模推广。
【IPC分类】C23C14/58, C23C14/06, C01B19/00
【公开号】CN105039909
【申请号】CN201510489479
【发明人】刘芳洋, 高春晖, 蒋良兴, 赵联波, 曾芳琴
【申请人】中南大学
【公开日】2015年11月11日
【申请日】2015年8月11日