一种AgSbSSe薄膜及其制备方法和应用与流程

本发明涉及薄膜太阳能电池，尤其涉及一种agsbsse薄膜及其制备方法和应用。

背景技术：

1、近些年来，锑基硫属化合物因其卓越的光电性能逐渐成为了当下新兴光伏材料。其中银锑硒(agsbse2)材料具有超低导热性和合适的光学带隙，银锑硫(agsbs2)具有较大的吸收系数(～104cm-1)和较宽的光学带隙(1.8～2.0ev)，非常适用于光伏材料应用。因此固溶体银锑硫硒(agsbsse)结合了两种材料的优势，具备着成为高性能太阳能电池吸收层的潜能。目前这种材料的研究较少，薄膜制备方式大部分都是采用的旋涂后硒化，随后制备出太阳能电池组件。然而这种方法较为复杂的工序，且制备出的薄膜孔洞较多，在一定程度上限制了薄膜产品的光学效率。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种agsbsse薄膜及其制备方法和应用。

2、为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

3、本发明提供了一种agsbsse薄膜的制备方法，包含下列步骤：

4、将酒石酸锑钾溶液、edta-2na、硝酸银、硫代硫酸钠和硒代硫酸钠溶液混合进行水热反应后退火即得所述agsbsse薄膜。

5、作为优选，所述酒石酸锑钾溶液包含酒石酸锑钾和水；

6、所述酒石酸锑钾和水的质量比为0.4～0.6：30～50。

7、作为优选，所述酒石酸锑钾与edta-2na的质量比为0.4～0.6：0.1～0.3。例如，所述酒石酸锑钾与edta-2na的质量比为0.42：0.1～0.3、0.44：0.1～0.3、0.46：0.1～0.3、0.48：0.1～0.3、0.5：0.1～0.3、0.52：0.1～0.3、0.54：0.1～0.3、0.56：0.1～0.3、0.58：0.1～0.3或0.6：0.1～0.3。

8、作为优选，所述硝酸银中银元素与酒石酸锑钾中锑元素的摩尔比为0.1～0.7：1。例如，所述硝酸银中银元素与酒石酸锑钾中锑元素的摩尔比为0.1：1、0.12：1、0.15：1、0.17：1、0.2:1、0.25：1、0.3：1、0.35：1、0.4：1、0.45：1、0.5：1、0.55：1、0.6：1、0.65：1或0.7：1。

9、作为优选，所述酒石酸锑钾与硫代硫酸钠的质量比为0.4～0.6：1.0～1.5。例如，所述酒石酸锑钾与硫代硫酸钠的质量比为0.4：1.0～1.5、0.42：1.0～1.5、0.44：1.0～1.5、0.46：1.0～1.5、0.48：1.0～1.5、0.5：1.0～1.5、0.52：1.0～1.5、0.54：1.0～1.5、0.56：1.0～1.5、0.58：1.0～1.5或0.6：1.0～1.5。

10、作为优选，所述酒石酸锑钾与硒代硫酸钠溶液的质量体积比为0.4～0.6g：1～5ml；例如，所述酒石酸锑钾与硒代硫酸钠溶液的质量体积比为0.4g：1～5ml、0.42g：1～5ml、0.5g：1～5ml、0.55g：1～5ml或0.6g：1～5ml；

11、所述硒代硫酸钠溶液的质量分数为1.5～3.5％。

12、作为优选，所述水热反应的温度为100～140℃，所述水热反应的时间为160～200min。例如，所述水热反应的温度为100℃、110℃、120℃、130℃或140℃。

13、作为优选，所述退火的温度为300～400℃，所述退火的时间为5～15min。例如，所述退火的温度为300℃、320℃、340℃、360℃、380℃或400℃，所述退火的时间为5～15min。

14、本发明还提供了所述制备方法得到的agsbsse薄膜。

15、本发明还提供了所述的agsbsse薄膜在光电器件中的应用。

16、本发明具有以下有益效果：

17、本发明提供了一种agsbsse薄膜的制备方法，包含下列步骤：将酒石酸锑钾溶液、edta-2na、硝酸银、硫代硫酸钠和硒代硫酸钠溶液混合进行水热反应后退火即得所述agsbsse薄膜。本发明通过一步水热法合成了agsbsse薄膜，步骤简单且条件梯度可控，反应结束退火即可获得纯相样品，无需进一步操作；所制备的样品薄膜形貌致密无孔洞，结晶性好。

18、在本发明中，酒石酸锑钾水解后得到的酒石酸根与硫代硫酸钠水解后产生的硫代硫酸根能够和银离子能形成稳定的络合物；选用edta-2na作为络合物能够促进银离子的络合效果，从而使银离子在水热过程中能够缓慢释放，形成垂直梯度均匀的agsbsse薄膜。

19、本发明还提供了所述制备方法得到的agsbsse薄膜，结晶性高，没有孔洞，具有致密均匀的形貌。

20、本发明还提供了所述agsbsse薄膜在光电器件中的应用。将本发明制备的agsbsse薄膜组建为结构glass/fto/tio2/agsbsse/spior-ometad/au的太阳能电池，效率高达2.36％。

技术特征：

1.一种agsbsse薄膜的制备方法，其特征在于，包含下列步骤：

2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述酒石酸锑钾溶液包含酒石酸锑钾和水；

3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述酒石酸锑钾与edta-2na的质量比为0.4～0.6：0.1～0.3。

4.如权利要求2或3所述的制备方法，其特征在于，所述硝酸银中银元素与酒石酸锑钾中锑元素的摩尔比为0.1～0.7：1。

5.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述酒石酸锑钾与硫代硫酸钠的质量比为0.4～0.6：1.0～1.5。

6.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述酒石酸锑钾与硒代硫酸钠溶液的质量体积比为0.4～0.6g：1～5ml；

7.如权利要求5或6所述的制备方法，其特征在于，所述水热反应的温度为100～140℃，所述水热反应的时间为160～200min。

8.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述退火的温度为300～400℃，所述退火的时间为5～15min。

9.权利要求1～8任一项所述制备方法得到的agsbsse薄膜。

10.权利要求9所述的agsbsse薄膜在光电器件中的应用。

技术总结
本发明提供了一种AgSbSSe薄膜及其制备方法和应用，涉及薄膜太阳能电池技术领域，包含下列步骤：将酒石酸锑钾溶液、EDTA‑2Na、硝酸银、硫代硫酸钠和硒代硫酸钠溶液混合进行水热反应后退火即得所述AgSbSSe薄膜。本发明通过一步水热法合成了AgSbSSe薄膜，步骤简单且条件梯度可控，反应结束退火即可获得纯相样品，无需进一步操作；所制备的样品薄膜形貌致密无孔洞，结晶性好。将其组装成太阳能电池器件，最高光电转换效率可达2.36％，短路电流密度(J<subgt;SC</subgt;)以及填充因子(FF)分别可达0.459V、10.996mA·cm‑2和46.841％。

技术研发人员：陈涛,彭小琪,盛淑伟,唐荣风,朱长飞
受保护的技术使用者：合肥综合性国家科学中心能源研究院（安徽省能源实验室）
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16