銅銦鎵硒銅銻硒復合納米材料及其合成方法、薄膜電池的制作方法
【專利摘要】本發明涉及一種銅銦鎵硒銅銻硒復合納米材料的合成方法，包括以下步驟，提供硒前驅體溶液、銅銦鎵硒前驅體溶液、銅銻前驅體溶液，所述三種前驅體溶液中硒元素總摩爾量是銅元素總摩爾量的1.5?3倍；將硒前驅體溶液與銅銻前驅體溶液，注入到銅銦鎵硒前驅體溶液中，升溫至100?300℃，以長鏈烯化合物為螯合劑，合成銅銦鎵硒銅銻硒復合納米材料。本發明還涉及一種由上述方法合成的銅銦鎵硒銅銻硒復合納米材料以及一種應用上述銅銦鎵硒銅銻硒復合納米材料的一種薄膜電池。
【專利說明】
銅銦鎵砸銅銻砸復合納米材料及其合成方法、薄膜電池
【技術領域】
[0001]本發明涉及電池材料制備領域，尤其涉及一種銅銦鎵砸銅銻砸復合納米材料及其合成方法、薄膜電池。
【【背景技術】】
[0002]銅銦鎵砸薄膜太陽能電池具有生產成本低、污染小、不衰退、弱光性能好等顯著特點，其光電轉換效率居各種薄膜太陽電池之首，接近于晶體硅太陽電池，而成本只是它的三分之一，被稱為下一代非常有前途的新型薄膜太陽電池，是近幾年研究開發的熱點。
[0003]目前，在銅銦鎵砸薄膜的研究中發現摻雜銻的銅銦鎵砸薄膜，太陽能電池轉換率明顯提高。然而在目前來看，現有的摻雜方法如真空法和非真空法中存在較多的問題。以真空法為例，真空法制備摻雜其他金屬銅銦鎵砸薄膜具有生產工藝復雜、反應速度慢、制作成本較高等缺陷，因此不適宜大規模生產。而現有的非真空法中，也存在如實驗條件苛刻、成品形貌可控性較差等問題。因此，亟待提供一種通過產品可控性強且適合大規模生產的銅銦鎵砸復合材料技術方案。
【
【發明內容】
】
[0004]為克服現有摻銻的銅銦鎵砸材料產物結構可控性較差的技術問題，本發明提供一種銅銦鎵砸銅銻砸復合納米材料及其合成方法、薄膜電池。
[0005]本發明解決技術問題的技術方案是提供一種銅銦鎵砸銅銻砸復合納米材料，所述銅銦鎵砸銅鋪砸復合納米材料具有銅鋪砸包覆銅銦鎵砸的結構，其中砸元素摩爾量是銅元素摩爾量的1.5-3倍。
[0006]優選地，所述銅銦鎵砸銅銻砸復合納米材料具有以銅銦鎵砸材料為核體，以銅銻砸材料形成殼體的核殼結構。
[0007]優選地，所述殼體外圍還包覆一長鏈烯化合物。
[0008]優選地，所述長鏈烯化合物包括9-十八烯胺、9-十八碳烯酸中一種或混合。
[0009]本發明解決技術問題的技術方案是提供一種銅銦鎵砸銅銻砸復合納米材料的合成方法，包括步驟SI，提供砸前驅體溶液、銅銦鎵砸前驅體溶液、銅銻前驅體溶液;其中，所述三種前驅體溶液中砸元素總摩爾量是銅元素總摩爾量的1.5-3倍;及步驟S2，將砸前驅體溶液與銅銻前驅體溶液，注入到銅銦鎵砸前驅體溶液中，升溫至100-300°C，以長鏈烯化合物為螯合劑，合成銅銦鎵砸銅銻砸復合納米材料。
[0010]優選地，上述步驟S2具體為:將砸前驅體溶液與銅銻前驅體溶液，以l_3ml/min速率注入，升溫至100-3000C，并以100-2000rpm的速度攪拌0.5_6小時，獲得銅銦鎵砸銅銻砸復合納米材料。
[0011]優選地，在步驟SI中，所述砸前驅體溶液采用摩爾比為(1-2.5):(1.25-3)的砸源與還原劑制備獲得。
[0012]優選地，在步驟SI中，所述銅銦鎵砸前驅體溶液通過以下方法制備獲得:將摩爾比為(1-2): (0.7-1.4): (0.2-0.6)的含銅、銦、鎵化合物鹽與5_30ml的長鏈烯化合物混合，升溫至100-30(TC，再注入所述砸前驅體溶液，升溫至80-30(TC，制備所需銅銦鎵砸前驅體溶液。
[0013]優選地，在步驟SI中，所述銅銻前驅體溶液通過以下方法制備獲得:將摩爾比為(2-5):(1-1.5)的含銅、銻化合物鹽與5-301111的長鏈烯化合物混合，并以100-2000印111的速度攪拌0.5-6小時，得到銅銻前驅體溶液。
[0014]本發明解決技術問題的技術方案是提供一種薄膜電池，包括至少一光吸收層;所述光吸收層包括所述銅銦鎵砸銅銻砸復合納米材料，所述銅銦鎵砸銅銻砸復合納米材料具有銅鋪砸包覆銅銦鎵砸的結構，其中砸元素摩爾量是銅元素總摩爾量的1.5-3倍。
[0015]與現有技術相比，本發明銅銦鎵砸銅銻砸復合納米材料及其合成方法、薄膜電池具有以下優點:
[0016]本發明所述銅銦鎵砸銅銻砸復合納米材料采用砸前驅體溶液與銅銻前驅體溶液，注入到銅銦鎵砸前驅體溶液中合成，并能使其具有銅銻砸包覆銅銦鎵砸的結構，因而能提升銅銦鎵砸銅銻砸復合納米材料的電學性能、結晶性，結晶連續性和致密性。
[0017]采用長鏈烯化合物作為螯合劑，長鏈烯化合物的長鏈結構，以及其長度可控制銅銦鎵砸銅銻砸復合納米材料顆粒的大小，形成納米級顆粒且顆粒分布均勻的銅銻砸包覆銅銦鎵砸的結構。
[0018]本發明中將所提供的砸前驅體溶液與銅銻前驅體溶液注入到銅銦鎵砸前驅體溶液中，并通過控制砸前驅體溶液、銅銦鎵砸前驅體溶液、銅銻前驅體溶液的三種混合前驅體溶液中砸元素總摩爾量是銅元素總摩爾量的1.5-3倍，能控制產物的成分、含量和結構。
[0019]同時對生產設備和條件要求較低，工藝簡單，成本低，而且容易控制添加速率，能簡單有效地將銻摻雜到銅銦鎵砸中，因而提高準備銅銦鎵砸銅銻砸復合納米材料的連續性。
[0020]注入砸前驅體溶液與銅銻前驅體溶液到銅銦鎵砸前驅體溶液中，通過控制添加速率為l-3ml/min，可緩慢地注入，保證砸前驅體溶液與銅鋪前驅體溶液充分反應，并包覆銅銦鎵砸前驅體溶液，促進銅銦鎵砸銅銻砸復合納米材料的合成，并有利于銅銻砸包覆銅銦鎵砸的結構形成。
[0021]本發明只需將砸前驅體溶液與銅銻前驅體溶液注入，即可獲得所需的所述銅銦鎵砸銅銻砸復合納米材料。通過調節反應溫度、攪拌速率、注入流速和反應時間，即可精確控制反應劑量，因此制備過程工藝簡單，易于大規模生產。
[0022]本發明所提供的薄膜電池包括銅銦鎵砸銅銻砸復合納米材料，材料制作簡單，成本低，電子導電率高，因而可以減少薄膜電池制作成本。
【【附圖說明】】
[0023]圖1是本發明銅銦鎵砸銅銻砸復合納米材料的結構示意圖。
[0024]圖2是銅銦鎵砸銅銻砸復合納米材料的透射電子顯微鏡照片。
[0025]圖3是本發明銅銦鎵砸銅銻砸復合納米材料的X射線衍射圖譜。
[0026]圖4是本發明銅銦鎵砸銅銻砸復合納米材料制備的薄膜的掃描電子顯微鏡照片。【【具體實施方式】】
[0027]為了使本發明的目的，技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施實例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。
[0028]本發明第一實施例提供一種銅銦鎵砸銅銻砸復合納米材料的合成方法，其包括如下的步驟:步驟SI砸前驅體溶液制備、步驟S2銅銦鎵砸前驅體溶液(CIGS)制備、步驟S3銅銻前驅體溶液(CAS)制備、及步驟S4合成所需銅銦鎵砸銅銻砸復合納米材料。
[0029]在本發明中，上述的步驟S1-S3之間先后順序關系為:上述步驟SI，S3之間的先后順序不受限制。具體為，所述砸前驅體溶液與所述銅銻前驅體溶液可同時制備，或先制備所述銅銻前驅體溶液，再制備所述砸前驅體溶液。
[0030]上述步驟SI，S2之間先后受限制。具體為，所述先制備砸前驅體溶液，再制備銅銦鎵砸前驅體溶液。
[0031 ]在本發明一些較優的實施方式中，所述銅銦鎵砸銅銻砸復合納米材料的合成方法具體步驟還可為:
[0032]上述步驟SI中，具體獲得所述砸前驅體溶液的步驟如下:
[0033]步驟Pl，配置液態混合物A，液態混合物A包括成分:砸源、還原劑、長鏈烯化合物。
[0034]將砸源、還原劑按砸元素與還原劑摩爾比為(1-1.25):(1.25-3)混合。在砸源、還原劑的混合物中添加長鏈烯化合物5-30ml作螯合劑，備用。
[0035]在本發明一些較優的實施例中，砸元素與還原劑的摩爾比為(1-1.05):(1.25-1.3)、(1-1.I):(I.25-1.3)^(1-1.2):(1.25-1.5)、(1—1.2):(I.25-2.5)、(1—1.25):(I.25-2.5),(1-1.25):(1.5-3)。進一步，在本發明一些更優的實施例中，砸元素與還原劑的摩爾比為1:1、1:1.05、1:1.1、1:1.15、1:1.2、1:1.21、1:1.22、1:1.23、1:1.24、1:1.25、1:1.26、1:1.27、1:1.28、1:1.29、1:1.3、1:1.35、1:1.4、1:1.5、1:2、1:3、1.1:1.25、1.2:1.25、1.25:1.5、1.25:2、1.25:30
[0036]步驟Ρ2，將配置獲得的液態混合物A置于真空環境下，加熱至100-300°C，并以100-2000rpm的速度攪拌，攪拌0.5_6小時，待充分反應，溶液由黑色變為淡黃色透明液體，得到所需砸前驅體溶液。
[0037]步驟P3，將上述步驟P2獲得的砸前驅體溶液溫度保持在80_300°C左右，備用。
[0038]在本發明一個具體的實施例中，上述的步驟P2，可進一步包括如下的步驟:將所述液態混合物加入到一三頸瓶中進行反應，具體流程如下:在三頸瓶中加入攪拌磁子(為了加快反應速率，同時使反應物混合均勻，反應更加充分，以及避免局部反應溫度過高引起暴沸或儀器炸裂)，將活塞接口，冷凝管接口處涂上凡士林(起密封及潤滑的作用，保證氣密性)。然后將活塞接口設置在三頸瓶的最右側，冷凝管設置在三頸瓶的中間，溫度計上套入橡膠活塞，溫度計可設置在三頸瓶的最左側。
[0039]在冷凝管上端接口連接防倒吸裝置，里面裝硅油。冷凝管低處連接一只細水管的一端，該細水管的另一端連接自來水出口；冷凝管高處連接另一只細水管一端，細水管的另一端放入水槽中。開啟自來水管，保證水流通暢，待冷凝管內充滿水即可調小自來水口出水量。將三頸瓶進行固定在適當位置，以滿足放入裝有硅油的油浴鍋時，保證硅油液面浸沒三頸瓶內溶液液面。
[0040]在上述的步驟P2中，上述的真空環境具體可通過如下的步驟獲得:從活塞接口處連接N2輸入管，防倒吸裝置處連接真空機。打開活塞接口，使N2能通入所述三頸瓶內。過一段時間之后，待三頸瓶內空氣排凈，并繼續通入N2—定時間，然后關閉N2閥門和活塞接口。接著啟動真空機開關，開始抽真空。直至防倒吸裝置內不冒泡或均勻冒泡時，關閉真空機。重復操作，循環抽真空三次。
[0041]在本發明中，所述砸源可為單質砸、砸化合物等中一種或其組合。在本發明一些較優的實施例中，所述砸源可具體為砸粉、二乙基砸、砸化鈉等中的一種或幾種的混合物。
[0042]在本發明中，所述還原劑可選用二甲胺硼烷、硼氫化鈉等其中一種或幾種混合。
[0043]在本發明此處及以下所提及的長鏈烯化合物可選用9-十八烯胺、9-十八碳烯酸等中一種或幾種混合。
[0044]上述步驟S2中具體獲得所述銅銦鎵砸前驅體溶液的步驟如下:
[0045]步驟Ql，配置液態混合物Bο液態混合物B成分為含銅、銦、鎵化合物鹽、長鏈烯化合物。
[0046]將含銅、銦、鎵的化合物鹽按其中銅、銦、鎵元素摩爾比為(1-2):(0.7-1.4):(0.2-
0.6)混合，添加螯合劑長鏈烯化合物5-30ml至液態混合物B中，備用。
[0047]在本發明一些較優的實施例中，含銅、銦、鎵化合物鹽按其中銅、銦、鎵元素的摩爾比為(1-1.2): (0.7-1): (0.2-0.3)、α_1.25): (0.7-1): (0.2-0.35)、( 1-1.3): (0.7-1):(0.2-0.4)、(1-1.5):(0.7-1):(0.2-0.45)、(1.5-2):(1-1.4):(0.3-0.5)混合。在本發明一些更優的實施例中，含銅、銦、鎵化合物鹽按其中銅、銦、鎵元素的摩爾比混合為1:0.7:0.2、1:0.7:0.25、1:0.7:0.3、1.2:0.85:0.35、1.5:1:0.45。
[0048]步驟Q2采用與上述步驟P2相同的實驗裝置及真空處理方法，所述步驟Q2與上述步驟P2的不同之處在于:
[0049]將液態混合物B加熱至100-300°C，以100_2000rpm的速度攪拌，攪拌0.5-6小時，直至溶液由藍色變為淡黃色透明液體，得到前驅體溶液C。
[0050]取上述步驟P3中制備的砸前驅體溶液5-30ml，注入所述前驅體溶液C中。
[0051 ]步驟Q3，在上述步驟Q2完成后，在反應體系中通入N2，以排除反應體系中的空氣。進行抽真空操作，使所述反應體系達到真空狀態后，升溫至80-30(TC后，保持該溫度0.5-6小時，獲得銅銦鎵砸前驅體溶液，備用。
[0052]在本發明中此處及以下，所述含銅化合物鹽包括但不受限于:含銅有機化合物鹽、含銅齒族化合物鹽、含銅硫酸鹽等，所述含銅化合物鹽可具體為:乙酰丙酮銅、二水合氯化銅、硫酸銅、乙酸銅、硝酸銅、和氯化亞銅等中的一種或幾種的混合物。
[0053]所述含銦化合物鹽包括但不受限于:氯化銦、四水合氯化銦或乙酰丙酮銦中的一種或幾種的混合物。
[0054]所述含鎵化合物鹽包括但不受限于氯化鎵，硝酸鎵或乙酰丙酮鎵等中的一種或幾種的混合物。
[0055]上述步驟S3中，具體獲得所述銅銻前驅體溶液步驟如下:
[0056]將含銅、銻化合物鹽按其中銅、銻元素的摩爾比為(2-5):(1-1.5)混合，添加螯合劑長鏈烯化合物5_30ml至含銅、銻化合物鹽混合物中，備用。然后采用步驟P2中相同的實驗裝置及真空處理方法，得到所需銅銻前驅體溶液，備用。
[0057]在本發明一些較優的實施例中，將含銅、銻化合物鹽按其中銅、銻元素的摩爾比為(2-3):(1-1.25)、(2-3):(1-1.5)、(3-4):(1-1.25)、(3-4):(1-1.5)、(3-5):(1.25-1.5)、(3-5): (1-1.5)，進行配置。在本發明一些更優的實施例中，將含銅、銻化合物鹽按其中銅、銻元素摩爾比為2:1、2.5:1、2.8:1、2.9:1、3:1、3.05:1、3.1:1、3.2:1.1、3.5:1.25、4.5:1.45ο
[0058]所述含銻化合物鹽包括但不受限于氯化銻、硫酸銻、醋酸銻等中的一種或幾種的混合物。
[0059]進一步地，上述步驟S4中合成銅銦鎵砸銅鋪砸復合納米材料具體步驟如下:
[0060]步驟Tl，配置砸前驅體溶液和銅銻前驅體溶液:
[0061]將上述制備砸前驅體溶液、銅銻前驅體溶液及銅銦鎵砸前驅體溶液按照砸元素總摩爾量是銅元素總摩爾量的1.5-3倍配置，備用。
[0062]其中所述砸前驅體溶液的用量適度過量。由于所述砸前驅體溶液、銅銦鎵砸前驅體溶液及銅銻前驅體溶液中均添加有長鏈烯化合物，并作為螯合劑，因而由三種前驅體溶液組成的混合溶液中，也存在長鏈烯化合物。
[0063]所述三種前驅體溶液的混合溶液中長鏈烯化合物在步驟S4合成銅銦鎵砸銅銻砸復合納米材料中作螯合劑。
[0064]其中，采用兩支吸取裝置分別取出砸前驅體溶液和銅銻前驅體溶液，注入到銅銦鎵砸前驅體溶液。
[0065]步驟Τ2，合成銅銦鎵砸銅銻砸復合納米材料:
[0066]將砸前驅體溶液和銅銻前驅體溶液分別同時以添加速率為l-3ml/min間歇均勻、逐滴加入到銅銦鎵砸前驅體溶液中。將三種前驅體溶液組成的混合溶液升溫至100-300°C，以100-2000rpm的速度攪拌0.5_6小時，以長鏈烯為螯合劑，砸前驅體溶液與銅銻前驅體溶液反應，合成包覆層，銅銦鎵砸前驅體溶液形成被包覆層，獲得銅銻砸包覆銅銦鎵砸的結構。待反應完成后，自然冷卻，將冷卻之后的樣品進行洗滌，獲得銅銦鎵砸銅銻砸復合納米材料。所述銅銦鎵砸銅銻砸復合納米材料具有銅銻砸包覆銅銦鎵砸的結構。
[0067]在上述步驟T2中，所加入的所述砸前驅體溶液用量適度過量，通過加入過量的所述砸前驅體溶液，可促進銅銦鎵砸銅銻砸復合納米材料的合成。
[0068]由于采用長鏈烯化合物其長鏈結構以及其長度可控制銅銦鎵砸銅銻砸復合納米材料顆粒的大小，采用長鏈烯化合物作為所述步驟T2中的反應螯合劑，可利于合成所述銅銦鎵砸銅銻砸復合納米材料可形成顆粒均勻的核殼結構。
[0069]在本發明一些優選的實施例中，所述步驟P2、步驟Q2、步驟T2中反應的溫度可為:至 100-120°C、110-120°C、110-130°C、120-130°C、130-150°C、150-180°C、180-200°C、200_230 °C、220-230 °C、230-250 °C、250-300 °C。在一些更優的實施例中，所述步驟P2、步驟Q2、步驟丁2中反應的溫度可進一步為100°(:、110°(:、115°(:、120°(:、125°(:、130°(:、135°(:、140°(:、145°C、150°C、160°C、180°C、200°C、210°C、215°C、220°C、225°C、230°C、240°C、250°C、270°C、300。。。
[0070]在本發明一些優選的實施例中，所述步驟P3中保存砸前驅體溶液的溫度及步驟Q3中制備獲得銅銦鎵砸前驅體溶液的反應的溫度可為80-100°(:、90-100°(:、90-110°(:、110-150 °C、130-150 °C、150-200 °C、200-230 °C、230-250 °C、240-260 °C、250-270 °C、270-300 °C。在一些更優的實施例中，所述步驟P2中砸前驅體溶液及步驟Q2中前驅體溶液C的制備過程中，反應溫度保持80 °C、85 °C、90 °C、95 °C、100 °C、110 °C、120 °C、150 °C、200 °C、240 °C、250 °C、26(TC、27(TC、30(rCo
[0071]本發明實施例中優選為待合成所述銅銦鎵砸銅銻砸復合納米材料反應完成后，將溶液涂覆于基底(圖未示，基底是在其上形成所需材料的襯底)上，自然冷卻，獲得銅銦鎵砸銅鋪砸復合納米材料薄膜。
[0072]采用本發明所提供的銅銦鎵砸銅銻砸復合納米材料合成方法中注入法合成銅銦鎵砸銅銻砸復合納米材料的方式，可降低生產過程中對生產設備和條件的要求，工藝簡單，成本低，且容易控制各原料的添加劑量、順序及速率，并能有效控制產物的成分和及其形貌結構。
[0073]采用本發明所提供的銅銦鎵砸銅銻砸復合納米材料合成方法能簡單有效地將銻摻雜到銅銦鎵砸中，因而提高電子導電率。
[0074]可以理解，本發明所述砸前驅體溶液、銅銦鎵砸前驅體溶液及銅銻前驅體溶液可由購買獲得。
[0075]進一步，本發明所述銅銦鎵砸銅銻砸復合納米材料合成方法需要在無氧環境下進行，這樣地設置是因為含氧的環境下無法合成銅銻砸包覆銅銦鎵砸的結構銅銦鎵砸銅銻砸復合納米材料。
[0076]本發明的第二實施例提供一種銅銦鎵砸銅銻砸復合納米材料，采用第一實施例中所提供的砸前驅體溶液與銅銻前驅體溶液注入到銅銦鎵砸前驅體溶液中制備獲得。所述銅銦鎵砸銅銻砸復合納米材料具有銅銻砸包覆銅銦鎵砸的結構，由于所述特定包覆結構，相應地提升了銅銦鎵砸銅銻砸復合納米材料的電學性能。銅銦鎵砸銅銻砸復合納米材料中砸元素摩爾量是銅元素總摩爾量的1.5-3倍。
[0077]請參考圖1-2，所述銅銦鎵砸銅銻砸復合納米材料具有銅銻砸包覆銅銦鎵砸的結構，可以是銅銻砸局部包覆銅銦鎵砸的結構或銅銻砸全部包覆銅銦鎵砸的結構。
[0078]本發明實施例中優選為銅銦鎵砸銅銻砸復合納米材料為銅銻砸全部包覆銅銦鎵砸的材料，因而具有核殼結構。具體為以成分銅銦鎵砸材料形成核體U，以成分銅銻砸材料形成殼體13。所述殼體13包覆核體11，同時在殼體外圍包覆一長鏈烯化合物外殼體15。所述核體11由銅銦鎵砸前驅體溶液自然冷卻獲得。所述殼體13由包覆層自然冷卻獲得。
[0079]進一步地，選用本發明提供的銅銦鎵砸銅銻砸復合納米材料的合成方法中其中之一個具體實施例合成獲得的銅銦鎵砸銅銻砸復合納米材料進行X射線衍射檢測及掃描電子顯微鏡檢測，其結果具體如下:
[0080]請參考圖3，所述銅銦鎵砸銅銻砸復合納米材料的X射線衍射圖示，通過對比所述銅銦鎵砸銅銻砸復合納米材料與黃銅礦結構的PDF標準卡(35-1102)、(86-1751)的特征峰發現，本實施例所提供的銅銦鎵砸銅銻砸復合納米材料的核殼結構材料的主要特征峰與標準PDF卡吻合。具體地，從圖3中可以看出，2Θ分別在26.85°、44.62°、52.93°位置對應(112)、(220)、(312)主要特征峰；2Θ 分別在 27.08°、32.10。、33.82。、50.39° 對應(211)、( 122)、(142)、(420)主要特征峰。通過2Θ與其對應特征峰的對比，說明采用本發明所提供的銅銦鎵砸銅銻砸復合納米材料合成獲得銅銦鎵砸銅銻砸復合納米材料。
[0081]請參考圖4，所述銅銦鎵砸銅銻砸復合納米材料制備的薄膜掃描電子顯微鏡照片中，顯示銅銦鎵砸銅銻砸復合納米材料為納米級顆粒且顆粒分布均勻。所述銅銦鎵砸銅銻砸復合納米材料為顆粒尺寸為l_500nm。采用本發明第一實施例提供的所述銅銦鎵砸銅銻砸復合納米材料合成方法，可制備獲得納米級顆粒且顆粒分布均勻的銅銦鎵砸銅銻砸復合納米材料。同時采用銅銦鎵砸銅銻砸復合納米材料制備銅銦鎵砸銅銻砸復合納米材料薄膜，可改善銅銦鎵砸薄膜的結晶性，結晶連續性，和致密性。
[0082]本發明的第三實施例提供一種薄膜電池，其由金屬柵、減反膜、透明電極、窗口層、過渡層、光吸收層、背電極、襯底元件等元件封裝而成。其中，所述光吸收層為所述銅銦鎵砸銅鋪砸復合納米材料制備的電池元件。所述銅銦鎵砸銅鋪砸復合納米材料具有銅鋪砸包覆銅銦鎵砸的結構。上述銅銻砸包覆銅銦鎵砸的結構可以是銅銻砸局部包覆銅銦鎵砸的結構或銅銻砸全部包覆銅銦鎵砸的核殼結構。
[0083]與現有技術相比，本發明一種銅銦鎵砸銅銻砸復合納米材料及其合成方法、薄膜電池具有以下優點:
[0084]本發明所述銅銦鎵砸銅銻砸復合納米材料采用砸前驅體溶液與銅銻前驅體溶液，注入到銅銦鎵砸前驅體溶液中合成，并能使其具有銅銻砸包覆銅銦鎵砸的結構，因而能提升銅銦鎵砸銅銻砸復合納米材料的電學性能、結晶性，結晶連續性和致密性。
[0085]采用長鏈烯化合物作為螯合劑，長鏈烯化合物的長鏈結構，以及其長度可控制銅銦鎵砸銅銻砸復合納米材料顆粒的大小，形成納米級顆粒且顆粒分布均勻的銅銻砸包覆銅銦鎵砸的結構。
[0086]本發明中將所提供的砸前驅體溶液與銅銻前驅體溶液注入到銅銦鎵砸前驅體溶液中，并通過控制砸前驅體溶液、銅銦鎵砸前驅體溶液、銅銻前驅體溶液的三種混合前驅體溶液中砸元素總摩爾量是銅元素總摩爾量的1.5-3倍，能控制產物的成分、含量和結構。
[0087]同時對生產設備和條件要求較低，工藝簡單，成本低，而且容易控制添加速率，能簡單有效地將銻摻雜到銅銦鎵砸中，因而提高準備銅銦鎵砸銅銻砸復合納米材料的連續性。
[0088]注入砸前驅體溶液與銅銻前驅體溶液到銅銦鎵砸前驅體溶液中，通過控制添加速率為l-3ml/min，可緩慢地注入，保證砸前驅體溶液與銅鋪前驅體溶液充分反應，并包覆銅銦鎵砸前驅體溶液，促進銅銦鎵砸銅銻砸復合納米材料的合成，并有利于銅銻砸包覆銅銦鎵砸的結構形成。
[0089]本發明只需將砸前驅體溶液與銅銻前驅體溶液注入，即可獲得所需的所述銅銦鎵砸銅銻砸復合納米材料。通過調節反應溫度、攪拌速率、注入流速和反應時間，即可精確控制反應劑量，因此制備過程工藝簡單，易于大規模生產。
[0090]本發明所提供的薄膜電池包括銅銦鎵砸銅銻砸復合納米材料，材料制作簡單，成本低，電子導電率高，因而可以減少薄膜電池制作成本。
[0091]以上所述僅為本發明較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明原則之內所作的任何修改，等同替換和改進等均應包含本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種銅銦鎵砸銅銻砸復合納米材料，其特征在于:所述銅銦鎵砸銅銻砸復合納米材料具有銅鋪砸包覆銅銦鎵砸的結構，其中砸元素摩爾量是銅元素摩爾量的1.5-3倍。2.如權利要求1所述的銅銦鎵砸銅銻砸復合納米材料，其特征在于:所述銅銦鎵砸銅銻砸復合納米材料具有以銅銦鎵砸材料為核體，以銅銻砸材料形成殼體的核殼結構。3.如權利要求2所述的銅銦鎵砸銅鋪砸復合納米材料，其特征在于:所述殼體外圍還包覆一長鏈烯化合物。4.如權利要求3所述的銅銦鎵砸銅銻砸復合納米材料，其特征在于:所述長鏈烯化合物包括9-十八烯胺、9-十八碳烯酸中一種或混合。5.一種銅銦鎵砸銅銻砸復合納米材料的合成方法，其特征在于:包括 步驟SI，提供砸前驅體溶液、銅銦鎵砸前驅體溶液、銅銻前驅體溶液； 其中，所述三種前驅體溶液中砸元素總摩爾量是銅元素總摩爾量的1.5-3倍； 及步驟S2，將砸前驅體溶液與銅銻前驅體溶液，注入到銅銦鎵砸前驅體溶液中，升溫至100-300°C，以長鏈烯化合物為螯合劑，合成銅銦鎵砸銅銻砸復合納米材料。6.如權利要求5中所述的銅銦鎵砸銅銻砸復合納米材料的合成方法，其特征在于:上述步驟S2具體為:將砸前驅體溶液與銅銻前驅體溶液，以l_3ml/min速率注入，升溫至100-300°C，并以100-2000rpm的速度攪拌0.5-6小時，獲得銅銦鎵砸銅銻砸復合納米材料。7.如權利要求5所述的銅銦鎵砸銅銻砸復合納米材料的合成方法，其特征在于:在步驟SI中，所述砸前驅體溶液采用摩爾比為(1-2.5):(1.25-3)的砸源與還原劑制備獲得。8.如權利要求5所述的銅銦鎵砸銅銻砸復合納米材料的合成方法，其特征在于:在步驟SI中，所述銅銦鎵砸前驅體溶液通過以下方法制備獲得:將摩爾比為(1-2):(0.7-1.4):(0.2-0.6)的含銅、銦、鎵化合物鹽與5-30ml的長鏈烯化合物混合，升溫至100-300°C，再注入所述砸前驅體溶液，升溫至80-30(TC，制備所需銅銦鎵砸前驅體溶液。9.如權利要求5所述的銅銦鎵砸銅銻砸復合納米材料的合成方法，其特征在于:在步驟SI中，所述銅銻前驅體溶液通過以下方法制備獲得:將摩爾比為(2-5):(1-1.5)的含銅、銻化合物鹽與5-30ml的長鏈烯化合物混合，并以100-2000rpm的速度攪拌0.5_6小時，得到銅銻前驅體溶液。10.—種薄膜電池，其特征在于:包括至少一光吸收層;所述光吸收層包括權利要求1-4中所述銅銦鎵砸銅銻砸復合納米材料;所述銅銦鎵砸銅銻砸復合納米材料具有銅銻砸包覆銅銦鎵砸的結構，其中砸元素摩爾量是銅元素總摩爾量的1.5-3倍。
【文檔編號】H01L31/032GK105845760SQ201610364756
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年5月26日
【發明人】張曉琨, 楊詠梅, 向勇, 高詩光, 夏天培
【申請人】電子科技大學