技术领域
[0001] 本
发明涉及
太阳能电池薄膜材料制备技术领域，尤其涉及一种在金属衬底上制备BaZrS3太阳能电池薄膜材料的方法。
背景技术
[0002] 目前，太阳能电池按光吸收层材料来分类的话，可以分为三类：第一类是
硅基太阳能电池，这类电池技术成熟，光电转换效率较高，也是目前市场上已经实现商业化应用的的一类电池；第二类是多元化合物
薄膜太阳能电池，主要包括GaAs，InP，
铜铟镓硒CIGS，CdTe太阳能电池等，这类电池的转换效率较高，器件性能稳定，电池吸光层厚度较薄，可以大幅减少原材料消耗，是业界比较看好的薄膜型太阳能电池。但是这类电池使用的材料部分元素有毒性或者储量稀少，限制了该类电池的大面积推广使用。第三类新型太阳能电池，主要包括
钙钛矿太阳能电池、染料敏化太阳能电池、
有机太阳能电池和
量子点太阳能电池等。
[0003] 新一代太阳能电池大多还处在实验室研发阶段，要想真正推向市场实现商用，还有一段较长的路要走，这几年新型
钙钛矿太阳能电池迅速受到世界瞩目，因其在很短的时间内
能量转换效率就可以增加至22.1％，这种能量转换效率是其他太阳能电池所不曾具有的，但是目前已有的新一代太阳能电池很大一部分是有机、无机和杂化钙钛矿太阳能电池，抑或是含铅钙钛矿太阳能电池，因其含铅，所以具有一定的毒性，且能量转换效率不稳定。
[0004] 因此，本领域技术人员致
力于开发一种在金属衬底上制备BaZrS3太阳能电池薄膜材料的方法，使得制备的BaZrS3太阳能电池薄膜材料具有较好的
稳定性和优异的环境友好性。
发明内容
[0005] 有鉴于
现有技术的上述
缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种在金属衬底上制备BaZrS3太阳能电池薄膜材料的方法，使得制备的BaZrS3太阳能电池薄膜材料具有较好的稳定性和优异的环境友好性。
[0006] 为实现上述目的，本方发明提供了一种在金属衬底上制备BaZrS3太阳能电池薄膜材料的方法，包括步骤：
[0007] S100、称取BaZrO3粉末并硫化处理得到靶材A；
[0008] S200、将蓝
宝石衬底放入
磁控溅射系统中
镀钨得到衬底B；
[0009] S300、对靶材A和衬底B进行
镀膜得到样品C；
[0010] S400、将样品C进行
热处理得到最终产物BaZrS3太阳能电池薄膜材料。
[0011] 与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
[0012] 本发明首先制备靶材和金属衬底，然后将制备的靶材和金属衬底放置在
脉冲激光沉积设备中溅射镀膜得到样品，然后对样品进行热处理得到最终产物BaZrS3太阳能电池薄膜材料，填补了利用金属衬底制备钙钛矿结构的太阳能电池薄膜材料的空白，对于利用金属衬底制备钙钛矿结构的太阳能电池薄膜材料具有一定的指导意义。
附图说明
[0013] 图1是本发明的一个较佳
实施例的制备方法
流程图；
[0014] 图2(a)和图2(b)是本发明的一个较佳实施例的制备方法制备的BaZrS3太阳能电池薄膜材料的XRD图与BaZrS3钙钛矿材料的标准Pnma图，其中，图2(a)是本发明的一个较佳实施例的制备方法制备的BaZrS3太阳能电池薄膜材料的XRD，图2(b)是BaZrS3钙钛矿材料的标准Pnma图。
具体实施方式
[0015] 以下参考
说明书附图介绍本发明的多个优选实施例，使其技术内容更加清楚和便于理解。本发明可以通过许多不同形式的实施例来得以体现，本发明的保护范围并非仅限于文中提到的实施例。
[0016] 图1是本发明的一个较佳实施例的制备方法流程图，包括以下步骤：
[0017] S100、称取5-10g BaZrO3粉末盛入
坩埚放入
化学气相沉积炉，开始向炉内通氩气4-8h，直到排空炉内
氧气，然后开始以5℃/min的速率升温至800-850℃后，将氩气通道切换至装有CS2溶液的冷阱中，使得CS2进入化学气相沉积炉参加反应，同时继续以5℃/min的速率对化学气相沉积炉加热升温至1000-1100℃后保温2-10h，保温时间到后设置化学气相沉积炉以5℃/min的速率降温至800-850℃，切换到氩气通道至化学气相沉积炉，直到炉温降至室温，得到样品A，取出样品A后用
有机溶剂清洗3-5次后干燥，球磨，
造粒，然后压片得到靶材A，其中，
有机溶剂包括但不限于丙
酮、酒精或者乙酸乙酯；
[0018] S200、取钨靶和蓝宝石放入磁控溅射系统，抽
真空至10-5Pa，设定功率为30W，打开氩气通道通入氩气，当系统内气压达到20Pa时，开始溅射，持续时间15-20mins，得到衬底B；
[0019] S300、将靶材A和衬底B放入脉冲激光沉积设备的溅射室中，抽真空至10-5Pa，使靶材A和衬底B保持间距6-8cm，设置衬底B
温度700-800℃，打开激光沉积设备溅射1-2h，得到样品C；
[0020] S400、取出样品C，将其放入化学气相沉积炉内通氩气4-6h后以5℃/min的速率升温至800-850℃，将氩气通道切换至装有CS2溶液的冷阱，使得CS2进入化学气相沉积炉参加反应，同时继续以5℃/min的速率对化学气相沉积炉加热到1000-1100℃保温2-5h后得到最终产物BaZrS3太阳能电池薄膜材料。
[0021] 下面通过3个应用实施例具体介绍本发明的实施过程。
[0022] 应用实施例1
[0023] S100、称取5g BaZrO3粉末盛入坩埚放入化学气相沉积炉，开始向炉内通氩气4h，直到排空炉内氧气，然后开始以5℃/min的速率升温至800℃后，将氩气通道切换至装有CS2溶液的冷阱中，使得CS2进入化学气相沉积炉参加反应，同时继续以5℃/min的速率对化学气相沉积炉加热升温至1000℃后保温4h，保温时间到后设置化学气相沉积炉以5℃/min的速率降温至800℃，切换到氩气通道至化学气相沉积炉，直到炉温降至室温，得到样品A，取出样品A后用有机溶剂清洗3次后干燥，球磨，造粒，然后压片得到靶材A，其中，有机溶剂包括但不限于丙酮、酒精或者乙酸乙酯；
[0024] S200、取钨靶和蓝宝石放入磁控溅射系统，抽真空至10-5Pa，设定功率为30W，打开氩气通道通入氩气，当系统内气压达到20Pa时，开始溅射，持续时间15mins，得到衬底B；
[0025] S300、将靶材A和衬底B放入脉冲激光沉积设备的溅射室中，抽真空至10-5Pa，使靶材A和衬底B保持间距6cm，设置衬底B温度700℃，打开激光沉积设备溅射1h，得到样品C；
[0026] S400、取出样品C，将其放入化学气相沉积炉内通氩气4h后以5℃/min的速率升温至800℃，将氩气通道切换至装有CS2溶液的冷阱，使得CS2进入化学气相沉积炉参加反应，同时继续以5℃/min的速率对化学气相沉积炉加热到1000℃保温2h后得到最终产物BaZrS3太阳能电池薄膜材料。
[0027] 应用实施例2
[0028] S100、称取8g BaZrO3粉末盛入坩埚放入化学气相沉积炉，开始向炉内通氩气6h，直到排空炉内氧气，然后开始以5℃/min的速率升温至820℃后，将氩气通道切换至装有CS2溶液的冷阱中，使得CS2进入化学气相沉积炉参加反应，同时继续以5℃/min的速率对化学气相沉积炉加热升温至1050℃后保温6h，保温时间到后设置化学气相沉积炉以5℃/min的速率降温至800℃，切换到氩气通道至化学气相沉积炉，直到炉温降至室温，得到样品A，取出样品A后用有机溶剂清洗4次后干燥，球磨，造粒，然后压片得到靶材A，其中，有机溶剂包括但不限于丙酮、酒精或者乙酸乙酯；
[0029] S200、取钨靶和蓝宝石放入磁控溅射系统，抽真空至10-5Pa，设定功率为30W，打开氩气通道通入氩气，当系统内气压达到20Pa时，开始溅射，持续时间18mins，得到衬底B；
[0030] S300、将靶材A和衬底B放入脉冲激光沉积设备的溅射室中，抽真空至10-5Pa，使靶材A和衬底B保持间距7cm，设置衬底B温度750℃，打开激光沉积设备溅射1.5h，得到样品C；
[0031] S400、取出样品C，将其放入化学气相沉积炉内通氩气5h后以5℃/min的速率升温至820℃，将氩气通道切换至装有CS2溶液的冷阱，使得CS2进入化学气相沉积炉参加反应，同时继续以5℃/min的速率对化学气相沉积炉加热到1050℃保温2h后得到最终产物BaZrS3太阳能电池薄膜材料。
[0032] 应用实施例3
[0033] S100、称取10g BaZrO3粉末盛入坩埚放入化学气相沉积炉，开始向炉内通氩气8h，直到排空炉内氧气，然后开始以5℃/min的速率升温至850℃后，将氩气通道切换至装有CS2溶液的冷阱中，使得CS2进入化学气相沉积炉参加反应，同时继续以5℃/min的速率对化学气相沉积炉加热升温至1100℃后保温8h，保温时间到后设置化学气相沉积炉以5℃/min的速率降温至850℃，切换到氩气通道至化学气相沉积炉，直到炉温降至室温，得到样品A，取出样品A后用有机溶剂清洗5次后干燥，球磨，造粒，然后压片得到靶材A，其中，有机溶剂包括但不限于丙酮、酒精或者乙酸乙酯；
[0034] S200、取钨靶和蓝宝石放入磁控溅射系统，抽真空至10-5Pa，设定功率为30W，打开氩气通道通入氩气，当系统内气压达到20Pa时，开始溅射，持续时间20mins，得到衬底B；
[0035] S300、将靶材A和衬底B放入脉冲激光沉积设备的溅射室中，抽真空至10-5Pa，使靶材A和衬底B保持间距8cm，设置衬底B温度800℃，打开激光沉积设备溅射2h，得到样品C；
[0036] S400、取出样品C，将其放入化学气相沉积炉内通氩气5h后以5℃/min的速率升温至850℃，将氩气通道切换至装有CS2溶液的冷阱，使得CS2进入化学气相沉积炉参加反应，同时继续以5℃/min的速率对化学气相沉积炉加热到1100℃保温5h后得到最终产物BaZrS3太阳能电池薄膜材料。
[0037] 图2(a)和图2(b)是本发明的一个较佳实施例的制备方法制备的BaZrS3太阳能电池薄膜材料的XRD图与BaZrS3钙钛矿材料的标准Pnma图，其中，图2(b)是BaZrS3钙钛矿材料的标准Pnma图，图2(a)是本发明的一个较佳实施例的制备方法制备的BaZrS3太阳能电池薄膜材料的XRD图，从图中看到，图2(a)中衍射峰正好出现在图2(b)相应晶面所对应的
位置上，说明本发明的制备方法合成了BaZrS3太阳能电池薄膜材料，具有
正交的钙钛矿结构，空间点群是Pnma。
[0038] 以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多
修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的
基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由
权利要求书所确定的保护范围内。
