[发明专利]Cu-In-Ga-Se四元合金溅射靶

说明书

技术领域

本发明涉及在形成作为薄膜太阳能电池的光吸收层的Cu-In-Ga-Se(以下记作CIGS)四元合金薄膜时使用的CIGS四元合金溅射靶。

背景技术

近年来，作为薄膜太阳能电池的高转换效率的CIGS太阳能电池的技术开发正在取得进展。作为制造该薄膜太阳能电池的光吸收层的方法，已知蒸镀法和硒化法。但是，通过蒸镀法制造的太阳能电池，虽然具有高转换效率的优点，但是具有低成膜速度、高成本、低生产率的缺点。另一方面，硒化法也适合产业上大量生产，但是在制作Cu-Ga与In的层叠膜后，要进行在氢化硒气氛气体中进行热处理从而硒化的复杂且危险的工序，从而存在耗费成本和时间的缺点。

因此，尝试使用CIGS四元合金溅射靶通过一次溅射来制作CIGS四元合金光吸收层。但是，现状是尚未制作出适合形成光吸收层的CIGS四元合金溅射靶。

在专利文献1中，公开了如下方法：将In投入到Cu-Se二元合金熔体中，然后依次投入Ga而形成CIGS四元合金锭，然后将该锭干式粉碎，并将该粉碎粉末进行热压，由此制造CIGS四元合金溅射靶。

但是，通过该制造方法得到的CIGS四元合金溅射靶，作为与溅射靶有关的重要特性的密度、氧浓度、体电阻等完全不清楚。

另外，在非专利文献1中，公开了制作作为纳米粉末原料的机械合金化粉末后，进行HIP处理的CIGS四元合金溅射靶的制造方法以及该靶的特性。

但是，对于通过该制造方法得到的CIGS四元合金溅射靶的特性虽有密度高的定性记载，但是具体的密度数值完全不清楚。

另外，由于使用纳米粉末，因此可以推定氧浓度高，但是对于烧结体的氧浓度也完全不清楚。另外，对溅射特性有影响的体电阻也完全没有记载。另外，使用高价的纳米粉末作为原料，因此不适合作为要求低成本的太阳能电池用材料。

另外，在非专利文献2中，公开了组成为Cu(In_0.8Ga_0.2)Se₂、密度为5.5g/cm³、相对密度为97％的烧结体。

但是，作为其制造方法，仅记载了将独自合成的原料粉末通过热压法进行烧结的方法，因此具体的制造方法不清楚。另外，对于所得到的烧结体的氧浓度或体电阻也没有记载。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2008-163367号公报

非专利文献

非专利文献1：Thin Solid Films 332(1998)340-344

非专利文献2：電子材料(《电子材料》)2009年11月42-45页

发明内容

本发明的课题在于提供密度高且氧浓度低的CIGS四元合金溅射靶、以及具有所需体电阻的CIGS四元合金溅射靶。

为了解决上述问题，本发明人进行了广泛深入的研究，结果发现，CIGS四元合金溅射靶的密度与原料粉末制作时的合成温度分布以及热压时的设定温度有关，即通过设定为适当的合成温度、升温速度、保持时间等，可以使靶为高密度。

另外，发现CIGS四元合金溅射靶的氧浓度与原料粉末的粒径以及后面工序的设定温度有关，即通过使用适当的平均粒径的原料粉末以及设定为适当的后面工序的温度，可以减少靶的氧浓度。

另外，发现体电阻及其偏差与CIGS四元合金溅射靶中异相的存在有关，即通过优化原料合成及热压条件，可以得到所需的体电阻，并且可以减少该电阻值的偏差，并且完成了本发明。

即，本发明提供：

1.一种Cu-In-Ga-Se溅射靶，为包含铜(Cu)、铟(In)、镓(Ga)和硒(Se)的四元合金溅射靶，其特征在于，其组成由组成式CuIn_1-xGa_xSe_2-y(其中，x、y各自表示原子比率)表示，其组成范围为0＜x≤0.5，0≤y≤0.04，并且相对密度为90％以上。

另外，本发明提供：

2.如上述1所述的Cu-In-Ga-Se四元合金溅射靶，其特征在于，氧浓度为200重量ppm以下。

3.如上述1或2所述的Cu-In-Ga-Se四元合金溅射靶，其特征在于，体电阻为50～100Ωcm的范围。

4.如上述1至3中任一项所述的Cu-In-Ga-Se四元合金溅射靶，其特征在于，体电阻的偏差在靶面内为±5％以下。