太阳能电池材料碲化镉中氯离子的测定.doc

太阳能电池材料碲化镉中氯离子的测定摘 要：本文论述离子色谱法测定太阳能电池膜材料高纯碲化镉中的痕量氯。硝酸分解样品。强碱条件下碳酸镉沉淀与氯离子分离。碲化镉晶粉中氯的含量为0.00097；方法回收率范围为 91.52 - 107.7；重现性均值RSD =3.15 (N=6)。方法较简便，重现性好，灵敏度高,痕量分析结果的准确度亦较高。 关键词：太阳能电池，碲化镉，离子色谱，氯离子 1 前言 近年来，碲化镉(CdTe)晶粉，作为一种太阳能电池板中的新型薄膜材料，以其高转化率等项特性，越来越受到国内外的高度关注。国外First Solar(USA), 国内四川大学（王瑞林等）是此领域的杰出者。从成份来说，高纯CdTe中氯等杂质含量，是影响该种电池板的转化率和稳定性的重要因素。微观漏电通道的破坏作用，可能与氯离子无不相关。可见，对CdTe中氯离子的测定, 意义非比寻常。 实验证明，传统的分光光度(比浊)法，设备价廉，方法很简便，可是由于其分析校准曲线在痕量级浓度(ng/ml)范围内，线性不够理想等原因，使得分析结果误差增加。质谱法功能强大，但设备昂贵，运行和维护费用亦高。离子色谱(IC)法具有设备性价比优越，灵敏度高，重现性好以及一次进样多离子同时分析等突出优点。笔者认为，对于CdTe研制与应用的工业在线质量监控，IC是各种方法中的首选。 维普科技文献库的检索表明，利用国产离子色谱仪，分析太阳能电池用的高纯CdTe中氯离子，国内至今罕有文献报导。 2 实验部分 2.1 仪器及试剂 仪器：PIC10A型(一体机)离子色谱仪； PR-SA 阴离子交换柱（4 x 250mm）； 五极电导检测器；电渗析循环式自动再生抑制器； 精密温控装置；高压平流泵。 色谱工作站: 软件HW2000(备有中文英文两种可选操作界面); 联想扬天M4600V微机, 19英寸液晶显示, WINDOWS XP 操作系统。 试剂：Na2CO3，NaHCO3 优级纯；HNO3 超级纯；NaOH、H2O2均为分析纯；实验用水为先蒸馏后去离子的超纯水,电阻率不小于18 M /cm。 高纯CdTe（标样）, 纯度为99.999% 。 1 mol /L 浓度的Na2CO3 及NaHCO3 淋洗储备液。 2.2 样品处理 2.2.1 分析液的制备 准确称取0.100g黑色高纯碲化镉粉末两份。于小烧杯中，加入5ml硝酸及1ml双氧水, 溶解样品。待样品完全溶解后，小心加热至潮盐状。冷却至室温， 加入10ml去离子水溶解潮盐。加10% 碳酸钠溶液5ml将镉离子转变为碳酸镉沉淀完全。定量滤纸过滤并洗涤。溶液再经0.45m微孔滤膜过滤。并调节滤液的PH至中性，转移并准确定容到100ml容量瓶中。必要时，可再经洁净C18柱处理。以完成离子色谱分析分析液制备。 2.2.2 回收率试验 称取三份质量各为0.100 g CdTe的试样于烧杯中，分别准确加入1.0 ml,2.0 ml,3.0 ml浓度为10.00mg/l的氯离子标准溶液。此后样品处理过程,与2.2.1节中采用的酸溶,沉淀与过滤等步骤完全相同。 2.2.3 IC 分析 淋洗液为1.8mM Na2CO3/1.7mM NaHCO3。PR-10A配备国产除重金属保护柱和阴离子分析柱,阴离子背景抑制器（见上2.1节）,工作环境温度25 。起动HW2000，标准样品和试样氯离子分析时间均为6分钟。试样分析时，每次洗硝酸根时间8分钟。 按设定条件，自动扣除背景，进行峰高和峰面积计算，利用单点法（或三点式校准曲线法）计算含量。自动打印谱图和分析结果。 3 结果与讨论 3.1 CdTe中Cl的分析结果如表1所示。 3.2 特征IC谱图 高浓度试样液的IC分析谱图全貌(Cl- ,NO3-)及 0.100g试样液对应的Cl-谱图实例，分别如图1和图2所示。 3.3 讨论 3.3.1样品溶解-沉淀法预处理问题 太阳能电池CdTe粉末为高纯级(99.999%)。重金属Cd2+对阴离子交换柱的危害极大。如何除净高浓度的Cd2+，又能准确定量测定痕量级Cl-，了成为本方法的关键。我们经过了多次试验，证实硝酸加双氧水才能完全溶解CdTe粉末。双氧水提高了硝酸的氧化能力，所得溶液清澈透明。对于完全除掉金属Cd2+，我们也进行了多次的实验。镉离子能够生成氢氧化镉或者碳酸镉沉淀。试验用NaOH或者KOH来沉淀Cd2+时，在滤液定容后进IC分析,所得CI-色谱峰的峰形不理想。采用淋洗液Na2CO3来沉淀Cd2+,取得了理想CI-谱图的效果。 3.3.2 微波热液Cl-溶出问题 一种微波Cl-热溶法正在试验过程中。从理论上来说，在一定的pH条件下，高纯CdTe细粉中痕量杂质离子型氯化物，是可被微波热液溶出。此法的优点是基本不破坏CdTe晶格结构。使用较简易的过滤分离，就能取得Cl-待测样液。它有效地节省了工时和劳动强度，缩短了分析周期。 3.3.3 相关标准加入法问题简述 在上述的3.1节表1中，列出三个样液加标准测定回收率。它们亦可组成 “标准加入法”分析曲线的三个点, 直接用来测算试液中的Cl-含量。标准加入法在痕量分析中经常应