[发明专利]Cu-In-Ga-Se化合物旋转靶材的制备方法

说明书

本发明公开了一种Cu‑In‑Ga‑Se化合物旋转靶材的制备方法，包括：将无磁管件作为基体，制备Cu‑In‑Ga‑Se粉体，其中，Cu‑In‑Ga‑Se粉体中铜、铟、镓、硒的摩尔比为1:(0.3～2):(0.1～1):(1～3)；利用超音速冷喷涂技术将Cu‑In‑Ga‑Se粉体在预处理后的基体外表面喷涂、沉积层厚度不超过20mm，利用冷等静压技术进一步提高密度；通过高温烧结获取相应组织结构的旋转靶材毛坯，对旋转靶材毛坯进行处理后得到旋转靶材。本发明得到的Cu‑In‑Ga‑Se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Cu-In-Ga-Se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Cu-In-Ga-Se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。

目前，中国及亚太地区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，制备靶材的方法成本高，靶材密度不够均匀，成本高，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Cu-In-Ga-Se化合物旋转靶材的制备方法，Cu-In-Ga-Se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Cu-In-Ga-Se化合物旋转靶材的制备方法，包括：

将无磁管件作为基体，制备Cu-In-Ga-Se粉体，其中，Cu-In-Ga-Se粉体中铜、铟、镓、硒的摩尔比为1:(0.3～2):(0.1～1):(1～3)；

利用超音速冷喷涂技术将Cu-In-Ga-Se粉体在预处理后的基体外表面喷涂、沉积层厚度不超过20mm，利用冷等静压技术进一步提高密度；

通过高温烧结获取相应组织结构的旋转靶材毛坯，对旋转靶材毛坯进行处理后得到旋转靶材。

进一步：无磁管件进行预处理，两端按要求加工成连接用螺扣，并对其表面进行喷砂、清洗、烘干处理。

进一步：无磁管件选用无磁不锈钢管、金属铜管、金属钛管、镍铬管或镍铝管。

进一步：Cu-In-Ga-Se粉体的平均粒度1～5μm，纯度在99.9％～99.999％之间，杂质总含量小于1000ppm，单杂质元素小于500ppm。

进一步：在氦气或氮气保护气氛下，送粉装置将Cu-In-Ga-Se粉体送到超音速冷喷涂技术枪，在无磁管件保持旋转的情况下，高速气流把Cu-In-Ga-Se粉体按扫描方式逐层喷射在基体表面，每层1～5μm，直至Cu-In-Ga-Se层堆积达到5～20mm，冷却至室温；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：喷涂了Cu-In-Ga-Se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：在气氛保护炉中，高温烧结获取相应组织结构的旋转靶材毛坯，保护气体为氩气或氮气，温度500～900℃，加热处理时间5小时，靶材相对密度96％～98％。

进一步：旋转靶材的产品形状为筒状，Cu-In-Ga-Se厚度＜20mm，平整度小于0.15mm。

与现有技术相比，本发明技术效果包括：