周 超 王 丹 高延敏

(江苏科技大学材料科学与工程学院，镇江 212003)

0 引 言

薄膜太阳能电池成本低廉，易实现大规模商业化生产极具商业化前景。其中，CIGS薄膜太阳能电池具有性能稳定、光电转换效率高(约为20.3%)等优点[1]，成为光伏领域的研究热点之一。但由于In、Ga元素稀缺，Se有毒，从而限制了CIGS薄膜太阳能电池材料大规模商业化应用。近年来，直接带隙半导体材料Cu2ZnSnS4(CZTS)引起全世界科学家的高度关注，成为太阳能电池领域的前沿性课题。CZTS与黄铜矿型CIGS晶体结构相似，帯隙(Eg)为1.5 eV，与太阳光谱匹配好，吸收系数高(大于104cm-1)，组成元素无毒，来源丰富，生产成本低，是CIGS的理想替代材料。近期报道CZTS最高转化率已经达到了11.1%[2]，与理论计算值32.2%[3]，还有相当大的差距，因此CZTS极具研究价值。

目前，旋涂是制造太阳能电池最经济的方法。但是旋涂对CZTS合成材料有严格的要求，合适形貌的CZTS纳米颗粒有利于提高薄膜电池转化效率。为研制不同形貌适合旋涂的纳米颗粒，科学家进行了各种努力。例如，Michelle等[4]以二硫代氨基甲酸盐作为金属源，十二烷基硫醇作为硫源，十六烷和三辛胺作为表面活性剂合成了一端细长的纳米颗粒。由于上述报道中使用的金属源均为研究者自制，这样使得制备过程相对较为繁琐。随后，Lu等[5]采用热注入法，以金属氯化物作为金属源，十二烷基硫醇作为硫源，通过使用不同的溶剂分别合成出了纳米三棱结构和纳米片状结构，之后该课题组又将两种不同形貌的颗粒溶于有机溶剂中，通过滴涂的方式制备了薄膜，测试其电阻分别为0.838和5.470 Ω·m。……