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专利号: 2014103537155
申请人: 陕西师范大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 电解或电泳工艺;其所用设备〔4〕
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种铜锌锡薄膜材料的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:

1)铜锌锡薄膜材料含有至少铜、锌和锡三种主体金属元素;电镀液中含有三种主体金属元素中的任意两种;添加液含有所述电镀液中缺少的第三种主体金属元素;

2)在电镀液中有至少一个导电电极作为第一电极,待镀薄膜衬底作为第二电极;所述的待镀薄膜衬底为导电衬底或表面覆盖有导电薄膜的衬底;

3)在第一电极和第二电极间通电时,控制速率加入添加液,即开始同时沉积含铜、锌和锡三种金属的薄膜,得到表面沉积铜锌锡金属薄膜的衬底,即为铜锌锡薄膜材料;在电镀过程中,第二电极电位相对第一电极为负。

2.根据权利要求1中所述的一种铜锌锡薄膜材料的制备方法,其特征在于,在步骤3)之后,将表面沉积铜锌锡金属薄膜的衬底加热到200~400℃温度下处理20~60分钟得到铜锌锡合金薄膜材料。

3.根据权利要求1或2中所述的一种铜锌锡薄膜材料的制备方法,其特征在于,在步骤

3)之后,将铜锌锡薄膜材料或铜锌锡合金薄膜材料暴露在含硫气氛,加热到400~700℃温度下处理1~40分钟,制备得到铜锌锡硫薄膜材料。

4.根据权利要求1或2中所述的一种铜锌锡薄膜材料的制备方法,其特征在于,在步骤3)之后,将铜锌锡薄膜材料或铜锌锡合金薄膜材料暴露在含硫和硒气氛,加热到400~

700℃温度下处理1~40分钟,制备得到铜锌锡硫硒薄膜材料;薄膜材料中硫和硒的比例,通过控制气氛中硫和硒的比例进行调节。

5.根据权利要求1中所述的一种铜锌锡薄膜材料的制备方法,其特征在于,步骤1)中电镀液由锌锡或铜锡或锌锡的金属盐和络合物溶解于水制成,各自的盐浓度范围为

0.01~1M,络合物为氢氧化物、硫代硫酸盐、亚硫酸盐、柠檬酸盐、焦磷酸盐、酒石酸、酒石酸盐和氰化物中的一种或几种,络合物浓度范围为0.01~0.5M。

6.根据权利要求1或5中所述的一种铜锌锡薄膜材料的制备方法,其特征在于,步骤

1)中添加液由第三种待镀金属盐和络合物溶解于水制成,盐浓度范围为0.01~1M,络合物为氢氧化物、硫代硫酸盐、亚硫酸盐、柠檬酸盐、焦磷酸盐、酒石酸、酒石酸盐和氰化物中的一种或几种,络合物浓度范围为0.1~0.5M。

7.根据权利要求1中所述的一种铜锌锡薄膜材料的制备方法,其特征在于,步骤2)中,电镀液和添加液的加入总量浸没待镀薄膜衬底的镀膜部分;待镀薄膜衬底和阴极相连,第一电极和阳极相连,电镀液中独立设置有参比电极;电镀前调节电镀液pH值至2~6;电镀时在第一电极和第二电极之间施加电压-10~0V,距离为0.2~20cm,电镀时电镀液保持

20-80℃的恒温。

8.根据权利要求1中所述的一种铜锌锡薄膜材料的制备方法,其特征在于,采用的表面覆盖有导电薄膜的衬底,导电薄膜为厚度是0.1~10微米的金属或金属氧化物薄膜。

9.根据权利要求1或8中所述的一种铜锌锡薄膜材料的制备方法,其特征在于,所述待镀薄膜衬底为刚性衬底,刚性衬底包括金属衬底、硅片和镀有导电薄膜的玻璃衬底或陶瓷衬底。

10.根据权利要求9中所述的一种铜锌锡薄膜材料的制备方法,其特征在于,所述的金属衬底包括铜片、铝片和不锈钢片;所述的玻璃衬底包括镀有FTO的玻璃和镀有ITO的玻璃。

11.根据权利要求1或8中所述的一种铜锌锡薄膜材料的制备方法,其特征在于,所述待镀薄膜衬底为包括金属箔和高分子聚合物膜的柔性衬底。

12.根据权利要求11中所述的一种铜锌锡薄膜材料的制备方法,其特征在于,所述的柔性衬底以卷到卷方式通过电镀液,在柔性衬底上制备铜锌锡金属薄膜。

13.一种组成可控的铜锌锡薄膜材料,其特征在于,由权利要求1~12中任意一种铜锌锡薄膜材料的制备方法制得。

14.根据权利要求13所述的一种组成可控的铜锌锡薄膜材料,其特征在于,铜锌锡薄膜材料的厚度为500~5000纳米。

15.根据权利要求14所述的一种组成可控的铜锌锡薄膜材料,其特征在于,铜锌锡薄膜材料的厚度为1000~3000纳米,铜锌锡金属薄膜厚度为700~1500纳米。

16.一种铜锌锡硫基太阳能电池的制备方法,其特征在于,在权利要求1~12中任意一项所述的一种铜锌锡薄膜材料的制备方法的步骤3)之后,还包括如下步骤:在铜锌锡薄膜材料上依次沉积硫化镉缓冲层和ZnO薄膜以及ITO薄膜或AZO薄膜后得到铜锌锡硫基太阳能电池。

17.一种铜锌锡硫基太阳能电池,其特征在于,由权利要求16所述的制备方法制得。