新材料及其应用

本发明提供了一种铜锌锡硫薄膜的制备方法，属于光伏材料制备领域，包括以下步骤：将硫化亚铜、硫化锌、二硫化锡、硫以及无水乙醇球磨混合后压制成型，得到靶坯，在硫蒸气和惰性气体的混合气氛下，对靶坯进行烧结，得到靶材，再在衬底上对靶材进行磁控溅射，得到铜锌锡硫薄膜。本发明制得了单一化合物靶材，实现了Cu2ZnSnS4薄膜的一步法原位生长，制备的薄膜均匀性好、结晶质量高、物相纯，且工艺流程短，成本低，适合工业化生产。

光吸收层的吸光效率和光电转换效率是光伏材料进行能量转换的重要影响因素。四元化合物铜锌锡硫Cu2ZnSnS4(CZTS)近年来逐渐成为研究热点，其禁带宽度约1.5eV，十分接近于半导体太阳能电池的最佳禁带宽度(1.45eV)；是一种直接带隙半导体，光吸收系数超过104cm-1，电池中CZTS薄膜的厚度较薄仅需1～2μm即可吸收绝大部分的入射太阳光；与应用最为广泛的Cu(In,Ga)Se2(CIGS)具有相似的晶体结构，CZTS中各元素在自然界中含量丰富且无毒，是最有希望替代昂贵的CIGS的材料。

本发明提供了一种铜锌锡硫薄膜的制备方法，包括以下步骤：将硫化亚铜、硫化锌、二硫化锡、硫以及无水乙醇球磨混合后压制成型，得到靶坯，在硫蒸气和惰性气体的混合气氛下，对靶坯烧结，得到靶材，再在衬底上对靶材进行磁控溅射，得到铜锌锡硫薄膜。本发明制得了单一化合物靶材，实现了Cu2ZnSnS4薄膜的一步法原位生长，制备的薄膜均匀性好、结晶质量高、物相纯，且工艺流程短，成本低，适合工业化生产。