[发明专利]Cu-Ga合金溅射靶的制造方法以及Cu-Ga合金溅射靶

说明书

技术领域

本发明涉及在CIGS(Cu-In-Ga-Se四元合金)太阳能电池的光吸收层的形成中使用的、含碱金属的Cu-Ga合金溅射靶的制造方法以及Cu-Ga合金溅射靶。

背景技术

近年来，将以Cu-In-Ga-Se四元合金为代表的薄膜化合物半导体用于光吸收层的薄膜太阳能电池已被实用化。

该Cu-In-Ga-Se薄膜太阳能电池具有在玻璃基板上形成有作为正极的Mo电极层，在该Mo电极层上形成有由Cu-In-Ga-Se合金膜构成的光吸收层，在该光吸收层上形成有由ZnS、CdS等构成的缓冲层，且在该缓冲层上形成有作为负极的透明导电膜的基本结构(例如，参照专利文献1)。

为了使该Cu-In-Ga-Se薄膜太阳能电池高性能化，必须在光吸收层中添加钠等的碱金属。

通常，当将以碱石灰(soda lime)为主成分的碱石灰玻璃等用于基板时，由于包含在基板中的碱金属向光吸收层扩散，因此，没有必要特意添加碱金属。

另一方面，当希望将耐热性优异的无碱玻璃或低碱玻璃用于基板上时，或者，为了制造挠性太阳能电池而想使用金属基板或塑料基板时，由于无法从基板扩散碱金属，因此，必须通过使用碱前驱体(alkali precursor)来使碱金属向光吸收层扩散(例如，参照专利文献2)。

在专利文献2记载的方法中，形成碱前驱体，并由该碱前驱体向光吸收层扩散碱金属。在该方法中，为了设置碱前驱体，导致工序数的增加，不利于工业生产。另外，在如此地使碱金属扩散到光吸收层的方法中，难以细致地控制碱金属的添加量。进而，在该方法中，若在光吸收层的厚度方向上考虑，当接近碱金属源时，碱金属的浓度提高，相反，在与碱金属源相反侧，则有碱金属的浓度降低的倾向。这在谋求太阳能电池的高性能化方面而言，不能说是好的方法。

当对在制作Cu-In-Ga-Se光吸收层时使用的成膜材料、即对溅射靶或蒸镀材料中添加碱金属时，能够向Cu-In-Ga-Se光吸收层中添加碱金属。然而，由于碱金属是反应性非常高的金属，因此，难以操作。为此，在用于形成薄膜太阳能电池的含碱金属的光吸收层的溅射靶的制造方法中，希望开发出不使用碱金属单体的情况下制造含碱金属的溅射靶的方法。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2008-138232号公报

专利文献2：国际公开第2009/116626号

发明内容

本发明是鉴于如上所述的以往实情完成的，其目的在于，提供一种在不使用难以操作的碱金属单体的情况下，制造含碱金属的Cu-Ga合金溅射靶的Cu-Ga合金溅射靶的制造方法以及由该制造方法得到的Cu-Ga合金溅射靶。

为了达成上述目的，本发明的Cu-Ga合金溅射靶的制造方法，其特征在于，对至少混合了含碱金属的有机物以及含镓和铜的Cu-Ga合金粉末的混合粉末进行烧结，以使在Cu-Ga合金溅射靶中含有0.01～5质量％的上述碱金属，从而制造含有0.01～5质量％的碱金属Cu-Ga合金溅射靶。

另外，为了达成上述目的，本发明的Cu-Ga合金溅射靶，其特征在于，对至少混合了含碱金属的有机物以及含镓和铜的Cu-Ga合金粉末的混合粉末进行烧结而得到，且至少含有铜、镓以及0.01～5质量％的碱金属。

发明的效果

在本发明中，对至少混合了含碱金属的有机物以及含镓和铜的Cu-Ga合金粉末的混合粉末进行烧结而制造Cu-Ga合金溅射靶，不使用反应性高的碱金属，因此，在混合粉末不发热的情况下，可安全地制造含有0.01～5质量％的碱金属的Cu-Ga合金溅射靶。

具体实施方式

下面，详细说明使用了本发明的Cu-Ga合金溅射靶的制造方法以及由该制造方法得到的Cu-Ga合金溅射靶。另外，除非有特殊的限定，本发明并不限定于以下的详细说明。

Cu-Ga合金溅射靶是含有铜和镓的合金；以及碱金属的溅射靶。该Cu-Ga合金溅射靶是通过如下所述的方法，在不使用碱金属的情况下制造。

Cu-Ga合金溅射靶的制造方法是：混合含镓和铜的Cu-Ga合金粉末以及含碱金属的有机物，对所得到的混合粉末进行烧结，从而制造Cu-Ga合金溅射靶。

Cu-Ga合金粉末是含有1～45质量％的镓(Ga)、且其余部分由铜(Cu)和不可避免的杂质构成的粒径为10～500μm左右的粉末。当镓的比率超过45质量％时，在之后进行的对混合粉末实施烧结的工序中，熔点低的镓发生熔融，从而在局部发生液相，无法得到均匀组织的溅射靶。