室温固相合成Cu₂ZnSnS₄纳米粉体及其性能研究

【作者】 马瑞新； 李士娜； 王硕； 杨帆；

【机构】 北京科技大学；

【摘要】 四元化合物铜锌锡硫（CZTS）是一种新型薄膜太阳能电池吸收层材料,具有和铜铟镓硒相似的晶体结构与光电性能。CZTS是一种P型半导体材料,禁带宽度介于1.4eV¹.5eV间。光吸收效率高达10⁴cm^-1,理论光电转换效率为32.2%。它不含有任何有毒元素或者稀有元素,被公认为是环境最为有好的太阳能电池吸收层材料。CZTS吸收层的制备方法主要有两类,一类是基于真空的工艺过程,另一类是基于非真空的工艺过程。基于真空的工艺过程主要有真空热蒸发法^[1]、溅射法^[2]和电子脉冲沉积法^[3]等;基于非真空的工艺过程主要有电沉积法^[4]、溶胶凝胶法^[5]和旋涂法^[6]等。以上所有制备方法都已经被证实在一定程度上是可行的,然而它们也有一些不可忽视的缺陷,诸如能量消耗高,周期长以及生产复杂等问题。本文提出室温固相合成法成功制备了化学计量比合适、相纯度高的CZTS粉体。利用固相合成法制得的粉体作为前驱体,采用低成本的刮刀涂布法制备出性能优良的CZTS吸收层材料。本问所述CZTS粉体与其吸收层的制备方法为低成本、大规模太阳能电池的应用提供了基础。更多还原