基于光伏电池用的I-III-VI2族多元硫属化合物纳米晶的液相合成、机理及性能研究

基于铟或镓的I-III-VI2族多元硫属化合物由于具有与太阳能匹配的禁带能、高吸收效率、无光致衰退、可调控的光电性能等特点，成为一类极具潜力的新型光伏电池的光吸收转化材料。而纳米晶"墨水"的应用是简化光伏电池制作工艺和降低成本的重要途径之一。本项目在反应体系设计的基础上，通过反应环境及前驱物反应活性的控制，以CuInS2和CuInSe2纳米晶（或胶体）的合成为切入点，发展一种表面活性剂辅助的溶剂热反应合成高质量的I-III-VI2族多元硫属化合物纳米晶或"墨水"的方法；明确多元硫属化合物液相合成的关键问题；系统研究反应条件对纳米晶的化学组成、表面性质及粒径等影响规律，深刻认识高质量多元硫属化合物纳米晶的控制合成机理；揭示纳米晶的材料特性与光电性能间的关系；研究纳米晶半导体薄膜的成膜及后处理等工艺与薄膜微观结构和性能的关系，为光伏器件的制作和改善材料的光电转化效率提供理论和实验依据。

本项目以单分散性的CuInS2和CuInSe2纳米材料（或胶体）的合成为切入点，围绕不同表面性质纳米晶的控制合成为目标。主要通过反应体系设计，以液相法制备表面修饰的基于铟或镓的I-III-VI2型三元硫属化合物纳米晶，系统研究溶剂、前驱物、表面活性剂以及各种反应条件对三元硫属化合物纳米材料的物相、组成、形貌、尺寸以及光学性能的影响，研究其反应机理，建立较完善的反应控制体系。本项目已按照既定计划完成，并在该项目的资助下围绕能源和环境两大主要方向，开展了储能材料和光催化材料的设计和控制合成，研究其构效关系。