[发明专利]用于硫属化物光伏应用的低熔点溅射靶及其制造方法

说明书

技术领域

本发明一般性地涉及光伏器件的制造，特别涉及低熔点溅射靶的制造，所述溅射靶用于沉积所述器件的半导体性硫属化物(chalcogenide)膜。

背景技术

半导体性硫属化物膜通常在光伏器件(例如太阳能电池)中用作吸收层。硫属化物是指由至少一种硫族离子(元素周期表中第16(VI)族元素，例如硫(S)、硒(Se)和碲(Te))和至少一种更具正电性元素组成的化合物。本领域技术人员明白，当提到“硫属化物”时通常仅指硫化物、硒化物和碲化物。基于薄膜的太阳能电池器件可以使用这些硫属化物半导体材料本身作为吸收层，或者使用它们与其他元素或甚至化合物(例如氧化物、氮化物和碳化物等)的合金作为吸收层。(单独的或混合的)硫属化物半导体具有正好在地球太阳能光谱范围内的光学带隙(optical band gap)，因此可以在薄膜基太阳能电池中用作光子吸收剂来产生电子孔穴对并将光能转化为可用的电能。

传统上通常使用基于物理气相沉积(PVD)的工艺，特别是基于溅射的沉积工艺，以高产量和产率来大批量生产这种薄膜层。这些薄膜层可以通过高纯度溅射靶的溅射(以反应性溅射/非反应性溅射或共溅射的形式)来沉积。通常，所得半导体薄膜的质量取决于提供材料的溅射靶的质量，而溅射靶的质量类似地通常取决于靶制造工艺的质量。通过具有相同化学计量比的合适材料的高纯度溅射靶的非反应性溅射，可以理想地实现制造工艺的简化同时确保精确地控制(薄膜层的)化学计量比。然而，因为这类材料中的一些具有拥有不同溅射速率的不同原子种类以及不同的熔点，所以在薄膜中实现精确的化学计量比控制仍然是一个挑战。所得薄膜中的任何化学计量比的偏离都会导致结构体中未经调整的电荷补偿，进而可能影响器件特性。此外，从溅射靶中引入杂质到薄膜吸收层中还会导致器件特性的不一致和不可靠。例如，杂质可能在带隙中充当陷阱能级(根据不同的杂质及其相对浓度可能变化)，另外，为了在沉积工艺中减少电弧和缺陷的产生，溅射靶本身也需要具有适当的密度，因为这些电弧和缺陷会限制工艺的产率。

附图说明

图1示出了平衡Cu-Se相图。

图2示出了平衡Cu-S相图。

图3示出了平衡Cu-Te相图。

图4示出了通过示例性溅射靶得到的特征X-射线衍射图案的实例。

图5示出了制造示例性溅射靶的工艺实例的流程图。

图6示出了制造示例性溅射靶的工艺实例的流程图。

图7A和7B分别示出了示例性溅射靶的俯视图和侧视截面图。

具体实施方式

本发明一般性地涉及适用于光伏应用的溅射靶，并且具体地涉及用于沉积所述应用中所用的半导体性硫属化物膜的低熔点溅射靶的制造。