[发明专利]CuSe化合物旋转靶材的制备方法

说明书

本发明公开了一种CuSe化合物旋转靶材的制备方法，包括：选用无磁管材为基体；利用超音速冷喷涂技术将CuSe粉体在预处理后的基体外表面喷涂，沉积层厚度不超过20mm；再利用冷等静压技术在超高压下进一步提高密度；通过高温烧结获取相应组织结构的旋转靶材毛坯，机加工得到旋转靶材。本发明制取得到的CuSe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CuSe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。为了更好的利用太阳能，开发了制造成本较低、耗能相对较少、可批量生产的Cu-In-Ga-Se化合物薄膜太阳能电池。

在Cu-In-Ga-Se化合物薄膜太阳能电池制备工艺过程中，使用了CuSe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，制备CuSe靶材的方法成本高，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CuSe化合物旋转靶材的制备方法，CuSe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CuSe化合物旋转靶材的制备方法，包括：

选用无磁管材为基体；

利用超音速冷喷涂技术将CuSe粉体在预处理后的基体外表面喷涂，沉积层厚度不超过20mm；再利用冷等静压技术在超高压下进一步提高密度；

通过高温烧结获取相应组织结构的旋转靶材毛坯，机加工得到旋转靶材。

进一步：无磁管材选用无磁不锈钢管、金属铜管、金属钛管、镍铬管、镍铝管，两端按要求加工成连接用螺扣，并对基体表面进行喷砂、清洗、烘干的预处理。

进一步：CuSe粉体的平均粒度1～5μm，的纯度在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，通过送粉装置将CuSe粉体送到超音速冷喷涂技术枪，高速气流将CuSe粉体按扫描方式逐层喷射在基体表面，每层1～5μm，直至CuSe堆积层的厚度达到5～20mm，冷却至室温，其中，冷喷涂进口处气体压强为2～3MPa，气体温度为100～200℃；工作气加热到200～300℃，增压至3～5MPa；喷射距离为30～55mm。

进一步：喷涂了CuSe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，保护气体为氩气或氮气，高温烧结获取的旋转靶材毛坯，温度100～300℃，加热处理时间5小时，靶材相对密度96％～98％。

进一步：旋转靶材产品的形状为筒状，CuSe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：

本发明制造的旋转靶材具有致密度高、无偏析、组织均匀、晶粒细小、孔隙度低等优点，其制造方法具有工艺流程短，可控性好，生产成本低，生产效率高等优点。

1、CuSe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。

2、本发明制备的旋转靶材，材料的使用率可以超过80％。材料利用率的提高可以显著降低生产成本，增强产品的市场竞争能力。