微波溶剂热法合成CuIn1-xGaxSe2粉体的.pdfVIP

第 41 卷 第 10 期 稀有金属材料与工程 Vol.41, No.10 2012 年 10 月 RARE METAL MATERIALS AND ENGINEERING October 2012 微波溶剂热法合成 CuIn Ga Se 粉体的研究 1-x x 2 邹正光，谢春艳，龙 飞，高 洁，吴 一 (桂林理工大学 有色金属材料及其加工新技术教育部重点实验室，广西 桂林 541004) 摘 要：以乙二胺为溶剂采用微波溶剂热法合成铜铟镓硒 (CIGS)粉体，研究了反应温度、表面活性剂对合成产物物相 及形貌的影响。采用 X 射线衍射仪、扫描电镜及 X 射线能谱仪对产物的物相、形貌及组成进行表征。结果表明：在反 应温度为 230 ℃ (反应时间为 2 h) 条件下可以获得物相单一，颗粒尺寸较小的 CIGS 粉体。在基准溶液中加入表面 活性剂十二烷基硫酸钠 (SDS) 后对合成产物形貌有明显改善作用，粉体分散性较好，呈圆球状且粒径较小，为 100~200 nm。 关键词：溶剂热；铜铟镓硒；粉体；表面活性剂 中图法分类号：TG146.2 文献标识码：A 文章编号：1002-185X(2012)10-1851-04 铜铟镓硒 (CuIn Ga Se ，简称 CIGS) 是一种 动化控制。 1-x x 2 Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ2 族硫属化合物，是具有四方晶系黄铜矿结构 采用微波辅助溶剂热法合成 CIGS 粉体，以氯化 的直接带隙半导体材料[1-3] ，它的光吸收系数高达 105 铜、氯化铟、氯化镓和硒粉为原料，以乙二胺为溶剂， cm-1 ，是至今为止被发现的光吸收系数最高的，并且 主要研究了不同反应温度对合成产物物相及形貌的影 具有较大范围的太阳光谱响应特性[4] ，因此太阳电池 响。探讨不同表面活性剂，如：十六烷基三甲基溴化 中所需的CIGS 薄膜厚度很小 (一般在 2 μm 左右)[5,6] 。 铵 (CTAB) 、十二烷基苯磺酸钠 (SDBS) 、十二烷基硫 CIGS 薄膜作为太阳电池的光吸收层具有效率高、成本 酸钠 (SDS) 、聚乙二醇 (PEG-4000) 对合成产物物相的 低、性能稳定、抗辐射能力强等特点[7-11] ，因此被国 影响及对产物形貌的改善作用。 际上称为最有前途的廉价太阳电池之一[12] 。近年来 1 实 验 CIGS 研究领域一直试图通过低成本的非真空法制备 高性能的CIGS 薄膜，即通过低温化学合成CIGS 粉体， 以 0.05 mol/L 氯 化 铜 (CuCl ·2H O, 纯 度 ≥ 2 2 再通过成膜手段将其转移到基板上后致密化获得 99.99%) 、 0.025 mol/L 氯 化 铟 (InCl ·4H O, 纯 度 ≥ 3 2 CIGS 薄膜。采用这种方法，要得到光电转换效率较高 99.99%) 、0.025 mol/L氯化镓(GaCl3 , 纯度≥99.999%) 的 CIGS 薄膜，首先获得物相纯净，符合理论化学计 和0.1 mol/L硒粉(Se,纯度≥99.5%)为基准反应浓度， 量比、形貌较好的 CIGS