一種硒化銅薄膜的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種納米薄膜的制備方法，尤其涉及一種砸化銅納米片狀薄膜的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]砸化銅因其優(yōu)異的光電性能廣泛應(yīng)用于太陽(yáng)能電池等領(lǐng)域而成為學(xué)術(shù)界的研究熱點(diǎn)之一。砸化銅具有一個(gè)大小為2.2eV的直接帶隙和一個(gè)大小在1.0?1.4eV的間接帶隙，此帶隙適合吸收太陽(yáng)光，所以砸化銅被認(rèn)為是一種很好的太陽(yáng)能電池材料。在砸化銅晶體中，由于普遍存在的晶格中的銅原子空位導(dǎo)致銅離子形成受主能級(jí)，所以砸化銅具有P型導(dǎo)電特性。砸化銅可以和N型導(dǎo)電半導(dǎo)體一起形成PN結(jié)太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)。
[0003]到目前為止，已經(jīng)有多人報(bào)道過(guò)砸化銅的制備方法。包括超聲化學(xué)法，微波輔助法，水熱法以及溶劑熱法等。這些方法雖然工藝簡(jiǎn)單，但是合成出來(lái)的都是砸化銅納米顆粒，這些方法合成的材料是無(wú)法通過(guò)后續(xù)手段構(gòu)建PN結(jié)而形成太陽(yáng)能電池。
[0004]因此，一種工藝簡(jiǎn)單，成本低廉且能耗較低的砸化銅薄膜制備方法的開(kāi)發(fā)很有必要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]發(fā)明目的:本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種采用電化學(xué)沉積法制備砸化銅納米片狀薄膜，本發(fā)明方法能夠直接得到砸化銅片狀薄膜，且制備工藝簡(jiǎn)單，成本低廉。
[0006]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為:
[0007]—種砸化銅薄膜的制備方法，包括如下步驟:
[0008]步驟1，電解液的配制:分別將所需量的含砸化合物和含銅化合物溶于水中，得到初始溶液，再用適量的酸溶液對(duì)初始溶液進(jìn)行滴定，得到所需PH值的電解液，其中，電解液中，砸離子的濃度為I?100mM/L ;銅離子的濃度為I?100mM/L ；
[0009]步驟2，砸化銅薄膜的制備:以導(dǎo)電襯底作為工作電極，采用三電極體系，使用步驟I的電解液進(jìn)行電化學(xué)沉積，其中，所述沉積電位為-0.05?-0.5V，所述沉積溫度為20 ?90°C。
[0010]其中，步驟I中，所述含砸化合物為Se02、Na2SeO3S K 2Se03中的任意一種；所述含銅化合物為 CuCl2.2H20、Cu (NO3) 2.3H20、CuSO4.H2O 或(CH3COO)2Cu.H2O 中的任意一種。[0011 ] 其中，步驟I中，所述酸溶液為硫酸、鹽酸或硝酸。
[0012]進(jìn)一步優(yōu)選，步驟I中，為了增強(qiáng)溶液的導(dǎo)電性，在往水中加入含砸化合物和含銅化合物的同時(shí)加入一定量的NaCl或KCl，電解液中NaCl或KCl的濃度為0.1M/L。
[0013]其中，步驟I中，所述電解液的PH值為I?4。
[0014]其中，步驟2中，所述導(dǎo)電襯底為氧化銦錫(ITO)玻璃、摻氟的SnO2(FTO)玻璃、摻銻的SnO2(ATO)玻璃、摻鋁的ZnO(ZAO)玻璃、鍍鉬(Mo)玻璃或鍍有導(dǎo)電層的聚酰亞胺膜(PI膜)中的其中一種。
[0015]其中，步驟2中，所述三電極體系是指采用飽和甘汞電極作為參比電極，Pt為對(duì)電極。
[0016]其中，步驟2中，沉積時(shí)間5?120分鐘。
[0017]有益效果:采用現(xiàn)有技術(shù)的方法制備得到的砸化銅其微粒結(jié)構(gòu)為分散的，從而使砸化銅無(wú)法通過(guò)后續(xù)手段構(gòu)建PN結(jié)而形成太陽(yáng)能電池，而本發(fā)明采用電化學(xué)沉積法制備得到的砸化銅薄膜，其微粒結(jié)構(gòu)呈片狀均勻排布，本發(fā)明方法得到的砸化銅薄膜可以和N型導(dǎo)電半導(dǎo)體一起形成PN結(jié)太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)；本發(fā)明方法工藝簡(jiǎn)單、成本低、適合工業(yè)化生產(chǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1為本發(fā)明實(shí)施例1制得的砸化銅薄膜的SEM照片；
[0019]圖2為本發(fā)明實(shí)施例1制得的砸化銅薄膜的XRD譜圖；
[0020]圖3為本發(fā)明實(shí)施例2制得的砸化銅薄膜的SEM照片；
[0021]圖4為本發(fā)明實(shí)施例3制得的砸化銅薄膜的SEM照片。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例來(lái)對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0023]實(shí)施例1
[0024]取CuCl20.34g (2.5mM)，KCL7.45g (0.1M)，SeO20.50g (4.5mM)依次溶于一升的蒸餾水中，使用鹽酸滴定，保持溶液PH值為1.5，即得電解液；將此電解液加入電解池中；ΙΤ0玻璃襯底作為工作電極，Pt作為對(duì)電極，飽和甘汞電極(SCE)作為參比電極，使用水浴維持反應(yīng)體系溫度為90°C，通過(guò)電化學(xué)工作站給工作電極施加相對(duì)于參比電極為-0.1OV的電壓，反應(yīng)時(shí)間30分鐘，在工作電極上得到黑色產(chǎn)物，即為產(chǎn)物砸化銅片狀薄膜。
[0025]產(chǎn)物形貌見(jiàn)圖1的SEM照片，相結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2的XRD譜圖。
[0026]實(shí)施例2
[0027]取CuCl20.34g (2.5mM)，KCL7.45g (0.1M)，SeO20.50g (4.5mM)依次溶于一升的蒸餾水中，使用鹽酸滴定，保持溶液PH值為1.5，即得電解液；將此電解液加入電解池中；FT0玻璃襯底作為工作電極，Pt作為對(duì)電極，飽和甘汞電極(SCE)作為參比電極，使用水浴維持反應(yīng)體系溫度為20°C，通過(guò)電化學(xué)工作站給工作電極施加相對(duì)于參比電極為-0.1OV的電壓，反應(yīng)時(shí)間30分鐘，在工作電極上得到黑色產(chǎn)物，即為產(chǎn)物砸化銅片狀薄膜。
[0028]產(chǎn)物形貌見(jiàn)圖2的SEM照片。
[0029]實(shí)施例3
[0030]取CuCl20.34g (2.5mM)，KCL7.45g (0.1M)，SeO20.50g (4.5mM)依次溶于一升的蒸餾水中，使用鹽酸滴定，保持溶液PH值為1.5，即得電解液；將此電解液加入電解池中；ΑΤ0玻璃襯底作為工作電極，Pt作為對(duì)電極，飽和甘汞電極(SCE)作為參比電極，使用水浴維持反應(yīng)體系溫度為90°C，通過(guò)電化學(xué)工作站給工作電極施加相對(duì)于參比電極為-0.15V的電壓，反應(yīng)時(shí)間30分鐘，在工作電極上得到黑色產(chǎn)物，即為產(chǎn)物砸化銅片狀薄膜。
[0031 ] 產(chǎn)物形貌見(jiàn)圖3的SEM照片。
[0032]實(shí)施例4
[0033]取CuCl20.34g (2.5mM)，KCL7.45g (0.1M)，SeO20.50g (4.5mM)依次溶于一升的蒸餾水中，使用鹽酸滴定，保持溶液PH值為1.5，即得電解液；將此電解液加入電解池中；ΑΖ0玻璃襯底作為工作電極，Pt作為對(duì)電極，飽和甘汞電極(SCE)作為參比電極，使用水浴維持反應(yīng)體系溫度為90°C，通過(guò)電化學(xué)工作站給工作電極施加相對(duì)于參比電極為-0.15V的電壓，反應(yīng)時(shí)間30分鐘，在工作電極上得到黑色產(chǎn)物，即為產(chǎn)物砸化銅片狀薄膜。
[0034]實(shí)施例5
[0035]取CuCl20.34g (2.5mM)，KCL7.45g (0.1M)，SeO20.50g (4.5mM)依次溶于一升的蒸餾水中，使用鹽酸滴定，保持溶液PH值為1.5，即得電解液；將此電解液加入電解池中；Mo玻璃襯底作為工作電極，Pt作為對(duì)電極，飽和甘汞電極(SCE)作為參比電極，使用水浴維持反應(yīng)體系溫度為90°C，通過(guò)電化學(xué)工作站給工作電極施加相對(duì)于參比電極為-0.5V的電壓，反應(yīng)時(shí)間30分鐘，在工作電極上得到黑色產(chǎn)物，即為產(chǎn)物砸化銅片狀薄膜。
[0036]實(shí)施例6
[0037]取CuCl20.34g (2.5mM)，KCL7.45g (0.1M)，SeO20.50g (4.5mM)依次溶于一升的蒸餾水中，使用鹽酸滴定，保持溶液PH值為1.5，即得電解液；將此電解液加入電解池中；PI膜襯底作為工作電極，Pt作為對(duì)電極，飽和甘汞電極(SCE)作為參比電極，使用水浴維持反應(yīng)體系溫度為90°C，通過(guò)電化學(xué)工作站給工作電極施加相對(duì)于參比電極為-0.15V的電壓，反應(yīng)時(shí)間120分鐘，在工作電極上得到黑色產(chǎn)物，即為產(chǎn)物砸化銅片狀薄膜。
[0038]通過(guò)圖1、圖3和圖4我們可以得知，采用本發(fā)明方法制備得到的砸化銅其微粒呈片狀且排布均勻。
[0039]本發(fā)明方法中隨著沉積電位的降低(從-0.05V到-0.5V)，產(chǎn)物會(huì)從原來(lái)的片狀薄膜結(jié)構(gòu)演變?yōu)殡s亂無(wú)章的顆粒；隨著沉積溫度的降低(從90度到20度)均勻的片狀結(jié)構(gòu)將變?yōu)楸『癫痪?，大小不一的片狀結(jié)構(gòu)，而且材料的結(jié)晶度變差；當(dāng)溶液中的離子濃度改變時(shí)，沉積產(chǎn)物的化學(xué)成分也會(huì)跟著發(fā)生變化，比如，當(dāng)砸離子濃度增加時(shí)，產(chǎn)物中的砸比例明顯增加，此時(shí)會(huì)有多余的砸顆粒生長(zhǎng)在砸化銅納米片上。
[0040]顯然，上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說(shuō)明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式的限定。對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在上述說(shuō)明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)。這里無(wú)需也無(wú)法對(duì)所有的實(shí)施方式予以窮舉。而這些屬于本發(fā)明的精神所引伸出的顯而易見(jiàn)的變化或變動(dòng)仍處于本發(fā)明的保護(hù)范圍之中。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種砸化銅薄膜的制備方法，其特征在于:包括如下步驟: 步驟1，電解液的配制:分別將所需量的含砸化合物和含銅化合物溶于水中，得到初始溶液，再用適量的酸溶液對(duì)初始溶液進(jìn)行滴定，得到所需PH值的電解液，其中，電解液中，砸離子的濃度為I?100mM/L ;銅離子的濃度為I?100mM/L ； 步驟2，砸化銅薄膜的制備:以導(dǎo)電襯底作為工作電極，采用三電極體系，使用步驟I的電解液進(jìn)行電化學(xué)沉積，其中，所述沉積電位為-0.05?-0.5V，所述沉積溫度為20?90。。。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的砸化銅薄膜的制備方法，其特征在于:步驟I中，所述含砸化合物為Se02、Na2SeO3S K2SeO3中的任意一種；所述含銅化合物為CuCl 2.2H20、Cu (NO3) 2.3H20、CuSO4.H2O 或(CH3COO)2Cu.H2O 中的任意一種。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的砸化銅薄膜的制備方法，其特征在于:步驟I中，所述酸溶液為硫酸、鹽酸或硝酸。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的砸化銅薄膜的制備方法，其特征在于:步驟I中，在往水中加入含砸化合物和含銅化合物的同時(shí)加入一定量的NaCl或KC1，電解液中，NaCl或KCl的濃度為 0.lM/Lo5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的砸化銅薄膜的制備方法，其特征在于:步驟I中，所述電解液的PH值為I?4。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的砸化銅薄膜的制備方法，其特征在于:步驟2中，所述導(dǎo)電襯底為ITO玻璃、FTO玻璃、ATO玻璃、ZAO玻璃、鍍鉬玻璃或鍍有導(dǎo)電層的聚酰亞胺膜中的其中一種。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的砸化銅薄膜的制備方法，其特征在于:步驟2中，所述三電極體系是指采用飽和甘汞電極作為參比電極，Pt為對(duì)電極。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的砸化銅薄膜的制備方法，其特征在于:步驟2中，沉積時(shí)間5?120分鐘。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種硒化銅薄膜的制備方法，包括如下步驟：配制電解液：分別將所需量的含硒化合物和含銅化合物溶于水中，得到初始溶液，再用適量的酸溶液對(duì)初始溶液進(jìn)行滴定，得到所需PH值的電解液；制備硒化銅薄膜：以導(dǎo)電襯底作為工作電極，采用三電極體系，使用步驟1的電解液進(jìn)行電化學(xué)沉積，其中，所述沉積電位為-0.05～-0.5V，所述沉積溫度為20～90℃。本發(fā)明采用電化學(xué)沉積法制備得到的硒化銅薄膜，其微粒結(jié)構(gòu)呈片狀均勻排布，本發(fā)明方法得到的硒化銅薄膜可以和N型導(dǎo)電半導(dǎo)體一起形成PN結(jié)太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)；本發(fā)明制備方法工藝簡(jiǎn)單、成本低、適合工業(yè)化生產(chǎn)。
【IPC分類(lèi)】C25D9/08
【公開(kāi)號(hào)】CN105177663
【申請(qǐng)?zhí)枴?br>【發(fā)明人】鞏江峰, 李靈芝, 張軍, 張開(kāi)驍, 唐春梅, 朱衛(wèi)華
【申請(qǐng)人】河海大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年12月23日
【申請(qǐng)日】2015年10月29日