【技術(shù)領(lǐng)域】

本發(fā)明涉及電池材料制備領(lǐng)域，尤其涉及一種銅銦鎵硒銅銻硒復(fù)合納米材料及其合成方法、薄膜電池。

【背景技術(shù)】

銅銦鎵硒薄膜太陽能電池具有生產(chǎn)成本低、污染小、不衰退、弱光性能好等顯著特點(diǎn)，其光電轉(zhuǎn)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(fā)的熱點(diǎn)。

目前，在銅銦鎵硒薄膜的研究中發(fā)現(xiàn)摻雜銻的銅銦鎵硒薄膜，太陽能電池轉(zhuǎn)換率明顯提高。然而在目前來看，現(xiàn)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硒薄膜具有生產(chǎn)工藝復(fù)雜、反應(yīng)速度慢、制作成本較高等缺陷，因此不適宜大規(guī)模生產(chǎn)。而現(xiàn)有的非真空法中，也存在如實(shí)驗(yàn)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(chǎn)品可控性強(qiáng)且適合大規(guī)模生產(chǎn)的銅銦鎵硒復(fù)合材料技術(shù)方案。

【發(fā)明內(nèi)容】

為克服現(xiàn)有摻銻的銅銦鎵硒材料產(chǎn)物結(jié)構(gòu)可控性較差的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種銅銦鎵硒銅銻硒復(fù)合納米材料及其合成方法、薄膜電池。

本發(fā)明解決技術(shù)問題的技術(shù)方案是提供一種銅銦鎵硒銅銻硒復(fù)合納米材料，所述銅銦鎵硒銅銻硒復(fù)合納米材料具有以銅銦鎵硒材料為核體，以銅銻硒材料形成殼體的核殼結(jié)構(gòu)，其中硒元素摩爾量是銅元素摩爾量的1.5-3倍。

優(yōu)選地，所述殼體外圍還包覆一長鏈烯化合物。

優(yōu)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。

本發(fā)明解決技術(shù)問題的技術(shù)方案是提供一種銅銦鎵硒銅銻硒復(fù)合納米材料的合成方法，包括步驟S1，提供三種前驅(qū)體溶液：硒前驅(qū)體溶液、銅銦鎵硒前驅(qū)體溶液、銅銻前驅(qū)體溶液；其中，所述三種前驅(qū)體溶液中硒元素總摩爾量是銅元素總摩爾量的1.5-3倍；及步驟S2，將硒前驅(qū)體溶液與銅銻前驅(qū)體溶液，注入到銅銦鎵硒前驅(qū)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(fù)合納米材料。

優(yōu)選地，上述步驟S2具體為：將硒前驅(qū)體溶液與銅銻前驅(qū)體溶液，以1-3ml/min速率注入，升溫至100-300℃，并以100-2000rpm的速度攪拌0.5-6小時(shí)，獲得銅銦鎵硒銅銻硒復(fù)合納米材料。

優(yōu)選地，在步驟S1中，所述硒前驅(qū)體溶液采用摩爾比為(1-2.5):(1.25-3)的硒源與還原劑制備獲得。

優(yōu)選地，在步驟S1中，所述銅銦鎵硒前驅(qū)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℃，再注入所述硒前驅(qū)體溶液，升溫至80-300℃，制備所需銅銦鎵硒前驅(qū)體溶液。

優(yōu)選地，在步驟S1中，所述銅銻前驅(qū)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(shí)，得到銅銻前驅(qū)體溶液。

本發(fā)明解決技術(shù)問題的技術(shù)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硒銅銻硒復(fù)合納米材料，所述銅銦鎵硒銅銻硒復(fù)合納米材料具有以銅銦鎵硒材料為核體，以銅銻硒材料形成殼體的核殼結(jié)構(gòu)，其中硒元素摩爾量是銅元素總摩爾量的1.5-3倍。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明銅銦鎵硒銅銻硒復(fù)合納米材料及其合成方法、薄膜電池具有以下優(yōu)點(diǎn)：

本發(fā)明所述銅銦鎵硒銅銻硒復(fù)合納米材料采用硒前驅(qū)體溶液與銅銻前驅(qū)體溶液，注入到銅銦鎵硒前驅(qū)體溶液中合成，并能使其具有以銅銦鎵硒材料為核體，以銅銻硒材料形成殼體的核殼結(jié)構(gòu)，因而能提升銅銦鎵硒銅銻硒復(fù)合納米材料的電學(xué)性能、結(jié)晶性，結(jié)晶連續(xù)性和致密性。

采用長鏈烯化合物作為螯合劑，長鏈烯化合物的長鏈結(jié)構(gòu)，以及其長度可控制銅銦鎵硒銅銻硒復(fù)合納米材料顆粒的大小，形成納米級(jí)顆粒且顆粒分布均勻的銅銻硒包覆銅銦鎵硒的結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明中將所提供的硒前驅(qū)體溶液與銅銻前驅(qū)體溶液注入到銅銦鎵硒前驅(qū)體溶液中，以形成以銅銦鎵硒材料為核體，以銅銻硒材料形成殼體的核殼結(jié)構(gòu)的銅銦鎵硒銅銻硒復(fù)合納米材料。同時(shí)通過控制硒前驅(qū)體溶液、銅銦鎵硒前驅(qū)體溶液、銅銻前驅(qū)體溶液的三種混合前驅(qū)體溶液中硒元素總摩爾量是銅元素總摩爾量的1.5-3倍，能控制產(chǎn)物的成分、含量和結(jié)構(gòu)。

同時(shí)對(duì)生產(chǎn)設(shè)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硒中，因而提高準(zhǔn)備銅銦鎵硒銅銻硒復(fù)合納米材料的連續(xù)性。