[发明专利]一种用于蒸镀的烧结体及其制备方法

说明书

本发明提供了一种用于蒸镀的烧结体及其制备方法。该烧结体，由氧化铟、掺杂元素x和硅元素制备得到，其中掺杂元素x的含量以x的氧化物/(氧化铟+x的氧化物)的重量比为0.2～5.0％，硅元素在所述烧结体中的含量为5～600ppm，硅元素为纳米氧化硅粉末和二氧化硅溶胶中的至少一种。将氧化铟与掺杂元素x的氧化物混合物料在高温获得具有方铁锰矿结构的、固溶有元素x的氧化铟单一晶相粉末，再与硅元素混合后压制成所需尺寸的胚体，再进行烧结得到烧结体。此烧结体进行RPD镀膜可获得高的迁移率，同时解决了烧结体由于密度低而在使用过程中掉粉影响镀膜过程连续进行而导致生产效率降低的问题，无需再停机针对掉粉问题进行清理，实现了持续的生产，提高了生产效率。

技术领域

本发明属于活化等离子体沉积技术领域，具体涉及一种用于蒸镀的烧结体及其制备方法，可应用于太阳能电池等用高导电性透明氧化物膜。

背景技术

各种薄膜材料中，透明导电薄膜可广泛应用于太阳能电池，建筑节能玻璃、各类传感器及平板显示等领域。其中氧化铟材料是一种n型半导体材料，因其接近金属的导电率、高可见光透过率等独特的物理性能而被广泛应用于太阳能电池。氧化铟材料薄膜的制备方法很多，常见的有真空热蒸发、电子束蒸发、磁控溅射、等离子体增强化学气相沉积、喷涂法和溶胶-凝胶法。前四种方法需要在真空环境下完成，由于不受空气中各种杂质的影响，可以获得比较纯净的材料，成膜质量较高，相应的成本较高，大面积制备比较困难。后面两种方法可以在大气压下完成，大面积制备比较容易，成本比较低，但是要获得比较纯净的高质量薄膜比较困难。

活化等离子体沉积(Reactive Plasma Deposition，RPD)是最近发展起来的一种优势明显的薄膜沉积方法。其主要优势包括：(1)对衬底的低轰击损伤，RPD镀膜本质上可认为是一种离子辅助蒸发技术，镀膜过程中粒子能量小，几乎不存在高能粒子，低能量的粒子避免了对衬底表面的损伤；(2)可低温获得高质量薄膜，RPD沉积过程的特殊性使得低温条件下也可以获得高质量的薄膜；(3)源材料利用率高，RPD镀膜可控制到达坩埚的等离子束功率密度，最终提高蒸发源材料的利用率，远远高于溅射靶材料的利用率，为降低成本奠定了基础；(4)用途广泛，RPD设备可用于制备IWO、AZO、GZO等透明导电薄膜。

RPD镀膜是利用等离子体将烧结体进行气化、离解，在衬底上反应成膜。与溅射过程相比，烧结体物质是靠等离子体的热能使之气化，并以离子的形式扩散到衬底表面，对衬底的轰击作用弱。与反应磁控溅射不同，反应磁控溅射中的“反应”，是指通入反应气体来获得化合物薄膜，例如在制备铟锡氧化物薄膜时通入氧气，而RPD中的反应物质是利用源物质本身，是以离子的形式到达衬底发生化学反应的。

现有技术中，由于烧结体本身为密度较低的非致密体，在使用过程中存在掉粉的问题，出现掉粉问题后，需要停机将轨道清理干净后才能继续生产，降低了生产效率。此前有专利CN103347836A说明了一种掺杂钨的氧化铟烧结体应用于RPD技术进行镀膜，其核心是采用具有方铁锰矿结构的、固溶有钨的氧化铟晶相粉末和氧化铟粉末混合烧结得到双相结构的烧结体来规避烧结体在镀膜过程中的开裂与喷溅问题。但客户在使用过程还是会发生少量粉末掉落的问题，对连续生产会带来隐患。

同时，作为太阳能作为一种清洁能源，已广泛应用于我们生活，成为最有应用前景的新能源之一。太阳能电池的关键是将太阳能更好的转换成电能，其中关键的是需实现对截止波长在1200纳米内的光有良好透过率，且能将转化出的电能更高效率的导出，实现更高的光电转换效率，从而制备性能优异的太阳能电池产品；同时要提高生产效率，降低太阳能电池的成本，实现更大规模的应用。

发明内容

本发明要解决的问题

本发明提供了一种用于蒸镀的烧结体及其制备方法。本发明在于通过掺杂元素x来制作烧结体，该烧结体进行RPD镀膜可以获得高的迁移率。同时为解决烧结体由于密度低而导致在使用过程中的掉粉问题而影响镀膜过程的连续进行而导致生产效率降低的问题。本发明通过加入极微量的硅元素，在烧结后形成粘结相，在不降低镀膜质量的前提下，解决了镀膜过程中烧结体掉粉问题。