用于制备太阳能电池的光吸收层的金属硫族化合物纳米颗粒及其制备方法_4

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ml乙二醇中的2. 5mmol 的化CI2?2&0逐滴加入至经分散的产物中。反应3个小时之后,通过离屯、对溶液进行纯 化,产生化S-化S颗粒。在图5至图7中示出了所形成的颗粒的沈M图像、EDX结果和XRD 曲线图。 阳124] <实施例3〉 阳1巧] 化S-SnS颗粒的合成
[0126] 将W与实施例2中的方法相同的方法获得的IOmmol ZnS分散到200ml乙醇中,然 后将溶解在50ml乙醇中的2.5mmol SnCl4逐滴加入其中。将混合溶液在80°C下揽拌5个 小时,然后进行纯化,产生化S-SnS颗粒。在图8中示出了所形成的颗粒的沈M图像。 阳127] <实施例4〉
[012引SnSH^uS颗粒的合成 阳129]Smmol的SnCl2、5mmol的硫代乙酷胺W及Immol的聚乙締化咯烧酬溶解在100mL乙二醇中,然后在l〇8°C下反应3小时。通过离屯、纯化反应产物,产生SnS颗粒。将SnS颗 粒分散在100mL乙二醇中,然后向其中逐滴加入4mmol的化Clz?2&0溶液。随后,在50°C 下揽拌3小时,产生SnS-化S颗粒。图9和图10示出了所形成的颗粒的沈M图像和XRD曲 线图。 阳130] <实施例5〉
[0131] aiS-SnS-CuS颗粒的合成
[0132] 将W与在实施例3中的方法相同的方法合成的化S-SnS颗粒分散在100mL乙二醇 中,然后向其中逐滴加入溶解在50ml乙二醇中的4. 5mmol的化Clz? 2&0。随后,对溶液揽 拌3个小时。因此,获得化:Zn:Sn=4.5:3:2. 5的化S-SnS-化S纳米颗粒。在图11中示 出了所形成的颗粒的SEM图像。 阳133] <实施例6〉
[0134] ZnSe-CuSe颗粒的合成 阳135]将20mmol的NaBH4溶解在50ml蒸馈水中,然后向其中逐滴加入溶解在50ml蒸馈 水中的IOmmolHzSeOs。揽拌20分钟之后,将溶解在50ml蒸馈水中的IOmmol的化化缓慢 加入其中。将所得到的溶液揽拌5个小时,然后通过离屯、进行纯化,产生化Se颗粒。将所 获得的颗粒分散在100mL乙醇中,然后逐滴加入溶解在50ml乙醇中的2. 5mmol的乙酸铜, 产生化SeH:uSe颗粒。如通过电感禪合等离子体(ICP)确定的所形成的颗粒的分析结果, 化/Zn的比例为0.37。 阳136] <实施例7〉
[0137] aiSe-SnSe颗粒的合成
[0138]W与实施例6的方法相同的方法合成化Se。随后,将所获得的颗粒分散在100mL 乙醇中,然后向其中逐滴加入溶解在50ml乙醇中的5mmol的氯化锡溶液。随后,将所得到 的溶液在50°C下揽拌3个小时,然后通过离屯、进行纯化,产生化Se-SnSe颗粒。 阳139] <实施例8〉
[0140]SnSe-CuSe颗粒的合成 阳141] 将20mmol的NaBH4溶解在50ml蒸馈水中,然后逐滴加入溶解在25ml蒸馈水中的IOmmol的HzSeOs。揽拌20分钟之后,加入溶解在25ml蒸馈水中的IOmmol的化CI2。将所 得到的溶液反应3个小时,然后进行纯化,产生SnSe颗粒。将所获得的颗粒分散在100mL 乙醇中,然后逐滴加入溶解在50ml乙醇中的2. 5mmol化Clz? 2&0。将此溶液在50°C下揽 拌3个小时,然后进行纯化,产生SnSe-化Se颗粒。在图12中示出了所形成的颗粒的沈M 图像。 阳142] <实施例9〉 阳1创aiSe-SnSe-CuSe颗粒的合成 阳144] 将W与实施例7的方法相同的方法合成的化Se-SnSe颗粒分散在100mL乙二醇 中,然后逐滴加入溶解在50ml乙二醇中的3mmol的化Clz? 2&0。随后,将溶液揽拌3. 5个 小时,然后通过离屯、进行纯化。因此,获得Cu:Zn: Sn=4. 5:3:2. 4的SiSe-SnSe-CuSe颗粒。 阳145] <实施例10〉 阳14引化-Sn颗粒的合成 阳147]在1个小时的时程内将包含12mmol的化CI2、IOmmol的SnClz和SOmmol的巧樣酸 =钢的混合水溶液加入到包含eOmmol的NaBH4的水溶液中,然后反应并揽拌24小时。通 过离屯、对所形成的颗粒进行纯化,产生化eSri5双金属纳米颗粒。在图13和图14中示出了 所形成的颗粒的沈M图像和邸D曲线图。 阳14引< 比较例1〉
[0149]CuS、ZnS、SnS颗粒的合成 阳150] 分别W在实施例2和实施例4中的方法合成化S和SnS。为了制造化S,将IOmmol 的化(N03)2和IOmmol的硫代乙酷胺分别溶解并混合在两个单独的50ml乙二醇溶液中。将 所得到的两种混合溶液分别在150°C下反应3个小时,产生化S颗粒。 阳151] <实施例11〉 。側薄腸的制推 阳153]将根据实施例1的化S-化S颗粒与根据实施例10的化-Sn双金属的金属颗粒按 照W下条件混合:化八化+511) = 0. 9,Zn/Sn= 1. 24。随后,将混合物添加至包含乙醇、乙二 醇单甲酸、乙酷丙酬、丙二醇丙酸、环己酬和丙醇的混合溶剂中,然后W18%的浓度分散,W 制造墨。将所获得的墨涂覆在Mo薄膜(被涂覆在玻璃上)上,然后干燥至20(TC。经涂覆 的薄膜在存在Se的情况下在550°C下热处理,产生CZTS薄膜。 阳154] <实施例12〉 巧]薄腸的制推
[0156] 将根据实施例2的化S-化S颗粒和根据实施例10的化-Sn双金属的金属颗粒按照 W下条件混合:化八化+511) = 0. 85,Zn/Sn= 1. 26。随后,将混合物加入到包含乙醇、乙二 醇单甲酸、乙酷丙酬、丙二醇丙酸、环己酬W及丙醇的混合溶剂中,然后W18 %的浓度分散, W制造墨。将所获得的墨涂覆在Mo薄膜(被涂覆在玻璃上)上,然后干燥至20(TC。经涂 覆的薄膜在存在Se的情况下在575°C下热处理,产生CZTS薄膜。在图15和图16中示出了 所获得的薄膜的截面和XRD相。 阳157] <实施例13〉 引 薄腸的制推
[0159] 将根据实施例2的化S-化S颗粒与根据实施例4的SnS-化S颗粒按照W下条件混 合:化八化+5]1) =0. 92,Zn/Sn= 1. 15。随后,将混合物添加至包含乙醇、乙二醇单甲酸、乙 酷丙酬、丙二醇丙酸、环己酬和丙醇的混合溶剂中,然后W16%的浓度分散,W制造墨。将所 获得的墨涂覆在Mo薄膜(被涂覆在玻璃上)上,然后干燥至20(TC。经涂覆的薄膜在存在 Se的情况下在575°C下热处理,产生CZTS薄膜。在图17中示出了所获得的薄膜的截面。 阳16〇] <实施例14〉
[0161]薄腸的制谁. 阳162] 将根据实施例5的化S-SnS-化S颗粒添加至包含乙醇,乙二醇单甲酸、乙酷丙酬、 丙二醇丙酸、环己酬和丙醇的混合溶剂中,然后W16%的浓度分散,W制造墨。将所获得的 墨涂覆在Mo薄膜(被涂覆在玻璃上)上,然后干燥至20(TC。经涂覆的薄膜在存在Se的情 况下在575°C下热处理,产生CZTS薄膜。 阳163] <实施例15〉
[0164]薄腸的制谁. 阳1化]除了将根据实施例6制造的ZnSe-化Se颗粒与根据实施例10制造的化-Sn双金 属的金属颗粒混合W制造墨之外,W与实施例12的方法相同的方法制造CZTS薄膜。 阳166] <实施例16〉 阳167] 薄腸的制谁.
[0168] 除了使用根据实施例9制造的化Se-SnSe-化Se颗粒来制造墨之外,W与实施例14 的方法相同的方法制造CZTS薄膜。 阳1例< 实施例17〉 阳170] 薄腸的制谁. 阳171] 除了将根据实施例6制造的化Se-化Se颗粒与根据实施例8制造的SnSe-化Se颗 粒混合W制造墨之外,W与实施例13的方法相同的方法制造CZTS薄膜。 阳172] <实施例18〉 阳17引薄腸的制推 阳174] 除了将根据实施例2制造的化S-化S颗粒与根据实施例8制造的SnSe-化Se颗粒 混合W制造墨之外,W与实施例13的方法相同的方法制造CZTS薄膜。 阳17引< 比较例2〉 阳17引薄腸的制谁.
[0177] 除了将根据比较例I制造的化S颗粒、ZnS颗粒、SnS颗粒混合W制造墨之外,W与 实施例13的方法相同的方法制造CZTS薄膜。 阳17引 < 实验实施例1〉
[0179] 通过C抓形成CdS缓冲层,然后通过在根据实施例11至实施例18和比较例2制 造的CZTS薄膜上瓣射来顺次堆叠化0和Al:ZnO。随后,通过电子束在薄膜上设置Al电极, 完成电池的制造。在下面的表1和图18中总结了电池的特性。 阳180][表U[0181]
阳182] 在表1中,确定每个太阳能电池的效率的变量Jsc代表电流密度,Voc代表在零输 出电流时测量的开路电压,光电效率意指根据入射在太阳能电池板上的光的福射的电池的 输出率,W及填充因子(F巧代表将在最大功率点处的电流密度与电压值的乘积除WVoc与 Jsc的乘积所获得的值。 阳183] 参照表1和图18,当与通过将包含前述仅一种金属元素的纳米颗粒混合所制造的 纳米颗粒相比较时,使用根据本发明的金属硫族化合物纳米颗粒制造的CZTS薄膜示出了 改善的电流密度、开路电压W及光电效率。尤其是,使用根据
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