水热法合成制备CuInS2纳米材料 水热法合成制备 CuInS2 纳米材料

水热法合成制备CuInS2纳米材料

CuInS2作为太阳电池的光吸收层引起了科学家与企业广泛关注，其优势是原材料损耗小，对温度的变化不敏感、性能稳定、吸收系数高达105cm-1，“经过理论预测，CuInS2类太阳能电池的转换效率在28%-32%，它是Z有希望实现工业化的薄膜型太阳能电池材料。”

目前存在好多制备CuInS2方法，比如磁控溅射法、真空蒸镀法、电沉积法、水热法等。其中溶剂热法因其工艺简单，成本低，污染小等优势逐渐成为研究热点。近年来，大多数研究机构以乙二醇作溶剂成功制备了性能较好的CuInS2纳米晶体，但晶体团聚现象严重。

以CuCl22H2O为铜源，InCl34H2O为铟源、DMF、乙二醇、丙三醇、DMF和乙二醇的等体积混合为溶剂，用北京吉泰远成科技有限公司厂家直销的水热合成反应釜，在190℃下反应12h合成CuInS2纳米晶体。从实验数据分析发现，不同反应介质对纳米晶体原子配比、晶体物相结构、表面形貌、光吸收性能均有影响，同时PH值对CuInS2纳米晶体物相结构和光吸收性能也有影响。

1.不同反应溶剂合成的CuInS2纳米晶体物相结构不同，有的晶粒细，纯度较高，有的则不然。

2.CuInS2纳米晶体原子配比，是影响其电学性质的主要因素，CuInS2纳米晶体的元素组成偏离化学计量比时会产生点缺陷，但是CuInS2纳米晶体具有本征自掺杂特性，不需要其他元素的掺杂，只需通过调整元素的组成比就可以获得不同的导电类型材料。此外，即使组成严重偏离1:1:2，CuInS2纳米晶体仍具有黄铜矿结构，其物理、化学性质不会发生太大改变。所以反应介质对CuInS2纳米晶体原子配比没有影响。

3.CuInS2纳米晶体的表面形貌也受反应介质的影响，不同的溶剂中制备出的晶体团聚现象严重程度是不同的。

4.水热合成反应釜中使用不同反应溶剂对合成CuInS2纳米晶体光吸收性能有影响，选用DMF、乙二醇、丙三醇、DMF与乙二醇等体积混合作溶剂制备的CuInS2纳米晶体在可见光区均有很好的吸收，部分紫外区也有光吸收现象，但因杂质影响，导致形状各异。

5.PH值越低所制得的纳米晶体尺寸越小；随着反应体系PH值的下降，在强酸体系下制备的CuInS2纳米晶体逐渐由团聚的微球变为较为清晰的纳米片组成的微球；不同PH值对合成纳米晶体原子配比无影响，原子配比没有明显的偏离。

6.在强酸体系中制备的CuInS2纳米晶体其禁带宽度与理论值非常接近。同时也满足太阳能电池材料的Z佳禁带宽度（1.45eV）。

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