[发明专利]一种靶材的制备方法

说明书

本发明涉及靶材的制备技术领域，具体涉及一种靶材的制备方法。本发明提供的靶材的制备方法，包括如下步骤：将粉末填充到模具中，通过振动使粉末在模具内填充密实；对填充密实后的粉末层进行热等静压烧结，然后进行后处理，得到所述靶材。本发明提供的制备方法工序简便，背衬管与靶材直接一体化等静压成型，实现了批量生产，大大缩短了生产周期，提高了粉末利用率。

技术领域

本发明涉及靶材的制备技术领域，具体涉及一种靶材的制备方法。

背景技术

随着煤、石油、天然气等能源日益枯竭，以及环境污染日益加剧，人们迫切需要寻找清洁可再生新能源。作为地球无限可再生的无污染能源—太阳能，其应用日益引起人们的关注，因而将太阳能转化为电能的太阳能电池的研制开发得到了迅速发展。目前以商品化的晶体硅太阳能电池的光电转化效率最高，但受材料纯度和制备工艺限制，晶体硅太阳能电池成本高，且很难再提高转化效率或降低成本。

而薄膜太阳能电池只需几微米的厚度就能实现光电转换，是降低成本和提高光子循环的理想材料。其中，铜铟镓(CIG)材料由于能降为1.1eV，适于太阳光的光电转换，且CIG薄膜太阳电池不存在光致衰退问题，因此，CIG用作高转换效率薄膜太阳能电池材料引起了人们的高度重视。目前CIG旋转靶材的制备主要通过采用雾化法制备一定粒径的合金粉，再通过大气喷涂或者冷喷涂来实现粉末沉积在背衬管上，然后按图纸要求机加工到合格尺寸。但这种工艺存在如下局限性：

1)喷涂工艺粉末利用率低、成本高昂。

2)喷涂法工序繁杂，生产周期长。

3)喷涂法生产的铜铟镓靶材致密度低，存在孔隙，一般密度只有80-90％。

4)喷涂法生产过程中粉末容易氧化，造成无法精确把控合金元素实际含量比。

5)喷涂法不可控性因素多，喷嘴容易堵塞。

6)由于喷涂存在内应力，无法制备过厚尺寸旋转靶材，一般只能在6-10mm左右。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中旋转靶材生产过程中粉末利用率低、生产周期长、靶材密度、纯度较低的问题，从而提供一种靶材的制备方法。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种靶材的制备方法，包括如下步骤：

将粉末填充到模具中，通过振动使粉末在模具内填充密实；

对填充密实后的粉末层进行热等静压烧结，然后进行后处理，得到所述靶材。

在本发明的一个具体实施方式中，所述填充密实后的粉末层的堆积密度为3.5-4.5g/cm³。

在本发明的一个具体实施方式中，所述振动包括旋转和震动。

在本发明的一个具体实施方式中，所述粉末为铜粉、铟粉和镓粉的混合粉末；所述靶材为旋转靶材。

在本发明的一个具体实施方式中，所述热等静压烧结的温度为450-650℃，和/或所述热等静压烧结的压力为80-150MPa，和/或所述热等静压烧结的时间1-3h。

在本发明的一个具体实施方式中，所述振动通过以下方式实现：将填充有粉末的所述模具安装在旋转震动底座上，通过所述旋转震动底座来带动所述模具中的粉末振动。

在本发明的一个具体实施方式中，所述模具包括：

筒体；

衬管，所述衬管设于所述筒体内部，且与所述筒体的底板相配合；所述衬管与所述筒体形成环状空间，所述环状空间用于容纳所述粉末；

盖板，所述盖板固定于所述筒体的上方，用于密封所述环状空间。