[发明专利]Cu-Ga合金溅射靶及Cu-Ga合金溅射靶的制造方法

说明书

本发明的Cu‑Ga合金溅射靶具有如下组成：作为金属成分，以20原子％以上且45原子％以下的范围含有Ga，进一步以合计0.1原子％以上且2原子％以下的范围含有K及Na，剩余部分由Cu及不可避免的杂质构成，在Cu‑Ga合金的母相中分散有包含Na、K及F的复合氟化物，所述复合氟化物的内切圆的最大直径为30μm以下，在将所述复合氟化物中的Na的原子比设为[Na]且将所述复合氟化物中的K的原子比设为[K]的情况下，[Na]/([Na]+[K])在0.3以上且0.9以下的范围内。

技术领域

本发明涉及一种Cu-Ga合金溅射靶及该Cu-Ga合金溅射靶的制造方法，该Cu-Ga合金溅射靶例如在形成Cu-In-Ga-Se化合物膜(以下，简称为CIGS膜)时使用，该Cu-In-Ga-Se化合物膜成为CIGS太阳能电池的光吸收层。

本申请主张基于2017年12月22日在日本申请的专利申请2017-246339号的优先权，并将其内容援用于此。

背景技术

以往，作为由化合物半导体构成的薄膜太阳能电池，提供了具备由CIGS膜构成的光吸收层的CIGS系太阳能电池。

作为形成由CIGS膜构成的光吸收层的方法，已知利用蒸镀法来成膜的方法。虽然具备利用蒸镀法来成膜的光吸收层的太阳能电池具有能量转换效率高的优点，但存在不适合大面积化要求且生产效率低的问题。并且，存在容易降低膜厚分布的均匀性的问题。

因此，提出了利用溅射法来形成由CIGS膜构成的光吸收层的方法。

在溅射法中，首先使用In溅射靶形成In膜，使用Cu-Ga溅射靶在该In膜上形成Cu-Ga膜，从而形成In膜与Cu-Ga膜的层叠膜。然后，在Se气氛中对该层叠膜进行热处理而对层叠膜进行硒化，由此形成CIGS膜。

已知作为光吸收层的CIGS膜例如如非专利文献1所示，通过添加Na、K等碱金属来提高太阳能电池的转换效率。

作为在CIGS膜中添加碱金属的方法，例如在专利文献1中公开了在形成Cu-Ga膜时使用的Cu-Ga合金溅射靶中添加Na的方法，在专利文献2中提出了在Cu-Ga合金溅射靶中添加K的方法。

专利文献1：日本特开2015-030870号公报

专利文献2：日本特开2016-050363号公报

非专利文献1：Adrian Chirila et；Potassium-induced surface modificationof Cu(In,Ga)Se₂thin films for high-efficiency solar cells；NATURE MATERALS,vol.12,DECEBER(2013)

在溅射靶中添加Na和K时，能够使用硒化物、硫化物等，但由于这些化合物的吸湿性极高，因此在制造溅射靶时，需要严格管理这些原料。

虽然钾氟化物(KF)的吸湿性比硒化物、硫化物低，但具有较容易吸湿的性质。在添加钾氟化物(KF)的情况下，若将溅射靶保存在空气中，则吸收空气中的水分，导致溅射靶的表面氧化而变色，并且可能产生溅射时的异常放电等不良现象。因此，需要严格保存溅射靶，制造太阳能电池的工程管理可能会受到严重干扰。

发明内容

本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种Cu-Ga合金溅射靶及该Cu-Ga合金溅射靶的制造方法，该Cu-Ga合金溅射靶包含Na及K，即使保存在空气中也可抑制变色，并且能够稳定地形成溅射膜。

本发明人等为了解决上述问题而进行深入研究的结果，发现通过对钠氟化物(NaF)及钾氟化物(KF)进行加热混合，与钾氟化物(KF)相比，吸湿性得到充分改善。因此，发现预先将钠氟化物(NaF)及钾氟化物(KF)进行熔解并作为混合物，将其粉碎并用作原料粉末，从而能够获得吸湿性低且不易变色的溅射靶。