[发明专利]Cu2

说明书

本发明公开了一种Cu₂Se化合物旋转靶材的制备方法，包括：以无磁金属管件作为基体，选用平均粒度1～5μm的Cu₂Se粉体；利用超音速冷喷涂技术在基体外表面喷涂Cu₂Se粉体，沉积层厚度不超过20mm；利用冷等静压技术高压处理，进一步提高密度；通过高温烧结获取旋转靶材毛坯，旋转靶材毛坯的相对密度96％～98％；对成型的旋转靶材毛坯进行机械加工，加工完毕后再进行清洗、烘干得到旋转靶材。本发明获取的Cu₂Se材料的内部密度均匀，有利于良好镀膜的形成，减少太阳能产品的次品率。

技术领域

本发明涉及一种光电材料技术，具体说，涉及一种Cu₂Se化合物旋转靶材的制备方法。

背景技术

太阳能电池经过近20年的发展，已由硅晶系向化合物薄膜方向发展。硅晶系光转换效率目前已达17％以上，但其制造成本高。整个产业在前期由于制备多晶硅、单晶硅消耗了大量的能源，给环境带来了较大的影响。薄膜太阳能电池工艺过程中，使用了Cu₂Se化合物作为磁控溅射镀膜用靶材之一，使太阳能电池的生产更简单，投资成本更低，生产成本更小，最终产品成本更低。

利用旋转靶材制备铜铟镓硒薄膜太阳能电池是目前最理想的方法。目前，中国及亚太地区旋转靶材的市场需求量超过世界总需求量的70％，市场前景广阔。但是，现在的靶材生产方法成本高，密度相对不够均匀，材料利用率不超过40％。

发明内容

本发明所解决的技术问题是提供一种Cu₂Se化合物旋转靶材的制备方法，获取的Cu₂Se材料的内部密度均匀，有利于良好镀膜的形成，减少太阳能产品的次品率。

技术方案如下：

一种Cu₂Se化合物旋转靶材的制备方法，包括：

以无磁金属管件作为基体，选用平均粒度1～5μm的Cu₂Se粉体；

利用超音速冷喷涂技术在基体外表面喷涂Cu₂Se粉体，沉积层厚度不超过 20mm；利用冷等静压技术高压处理，进一步提高密度；

通过高温烧结获取旋转靶材毛坯，旋转靶材毛坯的相对密度96％～98％；对成型的旋转靶材毛坯进行机械加工，加工完毕后再进行清洗、烘干得到旋转靶材。

进一步：对无磁金属管件做预处理，两端按要求加工成连接用螺扣，并对其表面进行喷砂、清洗、烘干；Cu₂Se粉体的纯度为99.9％～99.999％，杂质总含量小于1000ppm，单杂质元素小于500ppm。

进一步：无磁金属管件选用无磁不锈钢管、金属铜管、金属钛管、镍铬管或者镍铝管。

进一步：在基体外表面喷涂Cu₂Se粉体过程中，在氦气或氮气保护气氛下，送粉装置将Cu₂Se粉体送到超音速冷喷涂技术枪，无磁金属管件保持旋转状态，高速气流将Cu₂Se粉体按扫描方式逐层喷射在基体表面，每层1～5μm，直至Cu₂Se 层堆积达到5～20mm，冷却至室温。

进一步：冷喷涂进口处气体压强为2～3MPa，气体温度为300～400℃；工作气加热到400～600℃，增压至3～5MPa；喷射距离为30～55mm。

进一步：在喷涂了Cu₂Se堆积层的基体外表面包裹一层防渗漏材料，在冷等静压机中高压处理，压力不超过1000MPa。

进一步：在氩气或氮气的保护炉中，烧结温度500～800℃，加热处理时间5 小时，靶材相对密度96％～98％。