CN103789729A

CN103789729A - 四方晶结构的铟靶材

Info

Publication number: CN103789729A
Application number: CN201210428240.2A
Authority: CN
Inventors: 许舒惠; 林俊荣; 张博钦; 杜承鑫
Original assignee: GUANGYANG APPLIED MATERIAL SCIENCE & TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: GUANGYANG APPLIED MATERIAL SCIENCE & TECHNOLOGY Co Ltd; Solar Applied Material Technology Corp
Priority date: 2012-10-31
Filing date: 2012-10-31
Publication date: 2014-05-14

Abstract

本发明公开一种四方晶结构的铟靶材，其平均晶粒尺寸介于10至500微米之间。本发明的四方晶结构的铟靶材由于其平均晶粒尺寸远小于现有技术的铟靶材的平均晶粒尺寸，故于溅镀过程时，可大幅降低电弧产生的次数，进而大幅减少铟微粒附着于溅镀薄膜的表面，因而增加溅镀薄膜的质量，例如大幅提升其薄膜均匀性等，且本发明的四方晶结构的铟靶材应用于铜铟镓硒薄膜太阳能电池时，由于溅镀薄膜的质量提高，故能使该CIGS薄膜太阳能电池具有良好的性能。

Description

四方晶结构的铟靶材

技术领域

本发明涉及一种铟靶材，尤其涉及一种具有细化的晶粒的四方晶结构的铟靶材。

背景技术

铟靶材是现今制备铜铟镓硒(Copper Indium Gallium Diselenide，CIGS)薄膜太阳能电池时常使用的材料之一。铟靶材的晶粒尺寸与靶材溅镀过程中电弧的形成以及电浆的均匀程度息息相关，故影响到形成的溅镀薄膜的均匀性，进而影响制得的太阳能电池的转换效率。

日本专利公开文献第2012-052193号公开一种铟靶材的晶粒细化技术，其利用超音波震荡降低晶粒尺寸，使最终制得的铟靶材的平均晶粒尺寸不大于10mm。但该发明专利于说明书内公开的最小的平均晶粒尺寸仅为毫米等级，并无法达到更细化的微米等级，致使前公开专利文献所述的铟靶材在进行薄膜溅镀过程中所产生的电弧量无法有效被降低，使得电弧产生的大量微粒会沉积于溅镀薄膜的表面上，进而影响溅镀形成的薄膜的质量。

此外，另一种常用于细化铟靶材的晶粒尺寸的方法为冷压延，但冷压延的方式仅适用于平面靶，对于例如旋转靶等非平面靶的异形靶而言，并无法用冷压延的方式达到晶粒细化的目的，故异形靶更难具有较小晶粒尺寸，而衍生了前述薄膜质量不佳且制得的CIGS薄膜太阳能电池的转换效率不佳的问题，进而降低了其产业利用性，故有必要发展出一种具有细化的晶粒的铟靶材。

发明内容

本发明提供一种四方晶结构的铟靶材，其平均晶粒尺寸(average grain size)介于10μm(微米)至500μm之间，可解决铟靶材的平均晶粒尺寸过大的问题，

为实现上述目的，本发明提供一种四方晶结构的铟靶材，其平均晶粒尺寸介于10μm至500μm之间。

其中，所述的四方晶结构的铟靶材指该铟靶材的晶格结构为四方晶(tetragonal)排列。

其中，本发明所述的四方晶结构的铟靶材的纯度例如但不限于大于99.95%(3N5)以上。

其中，本发明所述的四方晶结构的铟靶材指任何形式的铟靶材，其例如但不限于平面靶材或是异型靶材等。

其中，本发明所述的平均晶粒尺寸例如但不限于单位面积为1.0×1.3平方厘米的四方晶结构的铟靶材的表面的各晶粒尺寸的平均值。其中量测平均晶粒尺寸的方式例如但不限于利用光学显微镜以100的放大倍率放大该表面并取得影像，在该影像上画四条切线，该四条切线呈米字型排列，利用影像分析软件量测各晶粒尺寸，并分别计算该四条切线的平均晶粒尺寸，再计算该四条切线的平均晶粒尺寸的总平均值。

其中，较佳的，该四方晶结构的铟靶材的平均晶粒尺寸介于10μm至400μm之间。

其中，本发明所述的四方晶结构的铟靶材为利用熔炼方式形成一铟液，再以浇铸法形成一四方晶结构的铟靶材，该四方晶结构的铟靶材于模具内时，令一冷却介质快速流过该模具相对于该四方晶结构的铟靶材的一侧，较佳的，在该模具的该侧外围设置一入口端以及一与该入口端形成一间距的出口端，使该冷却介质由入口端流入再由出口端流出，借以快速将模具温度降低，进而达成急速冷却该四方晶结构的铟靶材的目的。

其中，本发明的“急速冷却”为以一特定速率使一冷却介质流过该模具的相对于该四方晶结构的铟靶材的一侧，借以传送该四方晶结构的铟靶材的热能，直到该四方晶结构的铟靶材到达所需温度。任何人都可依据所需而调整冷却的速率，借以使该四方晶结构的铟靶材得以急速冷却。较佳的，所述的急速冷却指于5分钟内令该四方晶结构的铟靶材的温度由206°C下降至50°C至70°C之间。

其中，前述的冷却介质可为不具危险性且具有安定性，以及不影响整体靶材工艺的流动性物质。较佳的，所述的冷却介质包括但不限于水、油或是气体。

其中，本发明所述的“该四方晶结构的铟靶材急速冷却”，指借由流过该模具的相对于该四方晶结构的铟靶材的一侧的冷却介质传送该四方晶结构的铟靶材热能，使置于该模具内的四方晶结构的铟靶材自靠近该冷却介质的方向开始急速冷却，其可应用于任何形式的铟靶材，其例如但不限于平面靶材或是异型靶材等。

其中，较佳的，该四方晶结构的铟靶材的二端的平均晶粒尺寸的比值介于0.5至2.0之间。

其中，本发明所述的二端为前段以及后段，所述的前段指靠近前述的入口端，而所述的后段则靠近前述的出口端。

其中，本发明所述的二端的平均晶粒尺寸的比值为前段与后段的比值或是后段与前段的比值。

其中，较佳的，该四方晶结构的铟靶材的氧含量不大于50ppm。

其中，较佳的，该四方晶结构的铟靶材的铁含量不大于20ppm。

其中，较佳的，该四方晶结构的铟靶材的锌含量不大于20ppm。

其中，较佳的，该四方晶结构的铟靶材的锡含量不大于20ppm。

其中，较佳的，该四方晶结构的铟靶材的表面包含以下晶面：(101)、(103)、(200)、(112)、(110)、(211)、(202)以及(002)。

其中，较佳的，该四方晶结构的铟靶材为平面靶材。

其中，本发明所述平面靶材例如但不限于：圆靶或是矩形靶等。

其中，较佳的，该四方晶结构的铟靶材为非平面靶的异型靶材。

其中，本发明所述的异型靶材例如但不限于旋转靶材或阶梯状靶材等。

其中，较佳的，该四方晶结构的铟靶材未经冷压延的步骤前，每一晶面的强度比例与12.5%(无优选方向(random orientation)的各晶面强度比例：100%/8peaks=12.5%/per peak)的比值介于0.5至2.0之间。

其中，本发明的四方晶结构的铟靶材为平面靶材时，可再接续进行冷压延的步骤，借以使该铟靶材具有一晶面的优选方向。

其中，较佳的，该四方晶结构的铟靶材为平面靶材且经过冷压延步骤时，其中一晶面的强度比例与12.5%(无优选方向的各晶面强度比例)的比值大于2。

其中，本发明的四方晶结构的铟靶材的质量借由溅镀过程中产生的微电弧(micro arc)次数以及强电弧(hard arc)次数判定。

其中，本发明的测试电弧次数的仪器为型号为Pinnacle(Advanced Energy制)的仪器，其测试方式为于溅镀工艺中，侦测到一电弧的电压值低于50V，且该电弧维持时间低于40毫秒，该电弧称为微电弧；若侦测到一电弧的电压值低于50V，且该电弧维持时间高于40毫秒，该电弧称为强电弧。

本发明提供的四方晶结构的铟靶材，由于其平均晶粒尺寸介于10至500微米(μm)之间，远小于现有技术的铟靶材的平均晶粒尺寸，故于溅镀过程时，可大幅降低电弧产生的次数，进而大幅减少铟微粒附着于溅镀薄膜的表面，因而增加溅镀薄膜的质量，例如大幅提升其薄膜均匀性等。

又，本发明的四方晶结构的铟靶材的二端的平均晶粒尺寸的比值介于0.5至2.0之间，故该四方晶结构的铟靶材整体的平均晶粒尺寸的均匀性佳，故提升了该四方晶结构的铟靶材的质量。

又，由于本发明的四方晶结构的铟靶材的氧含量不大于50ppm，故该四方晶结构的铟靶材具有较少的氧化铟，可避免因氧化铟造成薄膜高电阻、溅镀过程中电弧次数增加与靶材表面不平整等缺点。

又，由于本发明的四方晶结构的铟靶材的铁含量不大于20ppm、锌含量不大于20ppm或锡含量不大于20ppm，故该四方晶结构的铟靶材应用于制备薄膜太阳能电池时，可减少吸收层中的缺陷，因此降低电子与电洞复合的机率，进而提高光电转换效率的优点。

此外，本发明提供一种平面靶材的四方晶结构的铟靶材，其表面包含晶面(101)、(103)、(200)、(112)、(110)、(211)、(202)以及(002)，且其中每一晶面的强度比例与12.5%(无优选方向的各晶面强度比例)的比值介于0.5至2.0之间，即该四方晶结构的铟靶材的晶面接近无优选方向的状态，故更增加了溅镀薄膜的均匀性。

进一步的，本发明提供一种为经过冷压延工艺的平面靶材的四方晶结构的铟靶材，其表面的晶面包含(101)、(103)、(200)、(112)、(110)、(211)、(202)以及(002)，且其中一晶面的强度比例与12.5%(无优选方向的各晶面强度比例)的比值大于2，即该四方晶结构的铟靶材具有该单一晶面的优选方向，借以符合后续工艺的需求。

又，本发明提供一种为异型靶材的四方晶结构的铟靶材，其表面的晶面包含(101)、(103)、(200)、(112)、(110)、(211)、(202)以及(002)，且其中每一晶面的强度比例与12.5%(无优选方向的各晶面强度比例)的比值介于0.5至2.0之间，即该四方晶结构的铟靶材的晶面接近无优选方向的状态，故更增加了溅镀薄膜的均匀性。

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

附图说明

图1为实施例1的矩形平面的四方晶结构的铟靶材的前段的断面中心的光学显微镜影像图。

图2为实施例1的矩形平面的四方晶结构的铟靶材的中段的断面中心的光学显微镜影像图。

图3为实施例1的矩形平面的四方晶结构的铟靶材的后段的断面中心的光学显微镜影像图。

图4为图1的切线L1的平均晶粒尺寸的量测方式的示意图。

图5为图1的切线L2的平均晶粒尺寸的量测方式的示意图。

图6为图1的切线L3的平均晶粒尺寸的量测方式的示意图。

图7为图1的切线L4的平均晶粒尺寸的量测方式的示意图。

图8为实施例3的四方晶结构的铟旋转靶材的前段的断面中心的光学显微镜影像图。

图9为实施例3的四方晶结构的铟旋转靶材的中段的断面中心的光学显微镜影像图。

图10为实施例3的四方晶结构的铟旋转靶材的后段的断面中心的光学显微镜影像图。

图11为比较例的矩形平面的四方晶结构的铟靶材的光学显微镜影像图。

图12为实施例1的矩形平面的四方晶结构的铟靶材、实施例2的矩形平面的四方晶结构的铟靶材、比较例的矩形平面铟靶材以及作为标定物的铟粉末的X光绕射图。

图13为比较例与实施例的铟靶材的电弧次数与功率密度的关系图。

图14为比较例的铟前驱薄膜的表面的放大倍率为5倍的光学显微镜影像图。

图15为比较例的铟前驱薄膜的表面的放大倍率为10倍的光学显微镜影像图。

图16为实施例的铟前驱薄膜的表面的放大倍率为5倍的光学显微镜影像图。

图17为实施例的铟前驱薄膜的表面的放大倍率为10倍的光学显微镜影像图。

图18为比较例与本发明的CIGS薄膜太阳能电池的电压与电流密度的关系图。

其中，附图标记：

10：铟微粒

20：铟微粒

A：切线与晶界的交点

具体实施方式

为能详细了解本发明的技术特征与实用功效，并可依照说明书的内容来实施，请进一步配合图式及较佳实施例，以阐述本发明为达目的所使用的技术手段。

下述实施例的实验备制流程中所述及各样品的来源以及成分比例叙述如下：

铟原料：纯度为4N5(99.995%)。

光学显微镜：型号：Olympus BX51M(产地：日本)。

X光绕射仪：型号：Rigaku-UltimaIV(产地：日本)。

实施例1

本实施例以熔炼以及浇铸时急速冷却的方式制备一矩形平面的四方晶结构的铟靶材，其详细的制备方式如下所述：

首先，齐备一铟原料，以206°C的熔炼温度熔炼该铟原料，得到一铟液，接续利用浇铸法借以形成四方晶结构的铟靶材，该四方晶结构的铟靶材于一模具内，一冷却装置设置于该模具的一侧，该冷却装置设置有一入口端以及一与该入口端形成一间距的出口端，使一冷却介质从该冷却装置的入口端流至该冷却装置的出口端，以使该冷却介质通过该冷却装置以及该模具传导该四方晶结构的铟靶材的热能，借以使形成的四方晶结构的铟靶材从一侧开始急速冷却，其中该冷却介质为水，使用的水流量为12升/分钟(liter per minute，LPM)，冷却的速率为5分钟内令该四方晶结构的铟靶材的温度下降至约60°C，于此停止通入水，自然冷却该四方晶结构的铟靶材的温度直到接近室温，制得矩形平面的四方晶结构的铟靶材，对该矩形平面的四方晶结构的铟靶材的表面进行研磨以及使用异丙醇擦拭等表面处理后，使用光学显微镜放大该矩形平面的四方晶结构的铟靶材长边的前段、中段以及后段的断面中心，其中该前段靠近前述的入口端，该后段靠近前述的出口端，该中段则介于该前段以及该后端之间，结果如图1至图3所示，并利用影像分析软件Image-Pro Plus进行后续平均晶粒尺寸的量测。前述的断面中心指该四方晶结构的铟靶材的横截面的宽度为1/2以及厚度为1/2的交集处。

本实施例的平均晶粒尺寸的量测方式为在影像图上画四条切线，该四条切线呈米字型排列，分别计算该四条切线上的平均晶粒尺寸，再计算该四条切线的平均晶粒尺寸的总平均值。

取得本实施例的前段的断面中心的平均晶例尺寸的详细步骤如下所述：

请参考图4至图7所示，将图1的影像画L1至L4四条呈米字型排列的切线，其中A为切线与晶界的交点，两相邻的A之间的距离为一晶粒尺寸，每一条切线的晶粒数目、各晶粒尺寸以及平均晶粒尺寸如表1所示。

表1图4至图7的切线L1至L4的晶粒数目、各晶粒尺寸与平均晶粒尺寸

注：NA为未测得。

再平均该四条切线的平均晶粒尺寸，故可得知实施例1的前段的断面中心的平均晶粒尺寸为68μm。

实施例1的中段以及后段的断面中心的平均晶粒尺寸的量测方式如前所述，在此便不再赘述。故可得知实施例1的前段、中段以及后段的断面中心的平均晶粒尺寸分别为68μm、73μm以及83μm，都小于200μm，且实施例1的前段与后段的比值为0.82，而后段与前段的比值为1.22，都介于0.5至2.0之间，故实施例1整体的平均晶粒尺寸的均匀性佳。

此外，实施例1的氧含量为9.4ppm，铁含量为3.9ppm，锡含量低于方法的侦测极限值，故小于2.5ppm，锌含量为5.7ppm。

实施例2

本实施例大致上以如同实施例1所述的工艺方法制得矩形平面的四方晶结构的铟靶材，其主要不同点在于，制得该矩形平面的四方晶结构的铟靶材后，接续对该矩形平面的四方晶结构的铟靶材进行冷压延，其压延比为40%，借以使该矩形平面铟靶材具有(101)晶面优选方向(preferred orientation)。

实施例3

本实施例以熔炼以及浇铸时急速冷却的方式制备一四方晶结构的铟旋转靶材，其详细的制备方式如实施例1所述，在此便不再赘述。该四方晶结构的铟旋转靶材的前段、中段以及后段的断面中心如图8至10所示，各段的平均晶粒尺寸的量测方式如实施例1所述，在此便不再赘述，前述的断面中心指该四方晶结构的铟旋转靶材的横截面的中心处。故可得知实施例3的前段、中段以及后段的断面中心的平均晶粒尺寸分别为127μm、151μm以及141μm，都小于200μm，且各段的平均晶粒尺寸的均匀性佳。且实施例3的前段与后段的比值为0.9，而后段与前段的比值为1.11，都介于0.5至2.0之间，故实施例3整体的平均晶粒尺寸的均匀性佳。

此外，实施例1的氧含量为7.2ppm，铁含量为9.16ppm，锡含量低于方法的侦测极限值，故小于2.5ppm，锌含量低于方法的侦测极限值，故小于1ppm。

比较例

本比较例以熔炼以及浇铸时自然冷却的方式制备一矩形平面铟靶材，其详细的制备方式如下所述：首先，齐备一铟原料，以206°C的熔炼温度熔炼该铟原料，得到一铟液，接续利用浇铸法借以形成铟靶材，并使该形成的铟靶材以空冷方式自然冷却至室温(23°C)，得到一矩形平面铟靶材，使用光学显微镜量测该矩形平面铟靶材的平均晶粒尺寸。结果如图11所示，平均晶粒尺寸大于2000μm。对该矩形平面铟靶材的进行冷压延借以细化该矩形平面铟靶材的平均晶粒尺寸，其压延比为10%、20%、30%、40%以及50%，并使用光学显微镜量测各阶段的矩形平面铟靶材的平均晶粒尺寸，可得知当压延比为30%以上时，平均晶粒尺寸介于500至1000μm之间。

测试例1：铟靶材的晶面优选方向分析

本测试例中使用X光绕射分析仪检测实施例1、2以及比较例的矩形平面铟靶材，借以测定各样品的晶面，并且利用MDI Jade分析软件分析各晶面的强度，并通过计算以及与标定物的强度比例借以测定各样品的晶面的强度比例，详细的方式如下所述。

结果如图12所示，实施例1的矩形平面的四方晶结构的铟靶材、比较例的矩形平面铟靶材以及作为标定物的铟粉末的X光绕射分析结果，其中比较例的矩形平面铟靶材经过冷压延处理，且压延比为40%。

本测试例中利用MDI Jade分析软件取得晶面强度的数据，借以得到各晶面的强度比例以得知该矩形平面铟靶材的晶面方向，如表1所示。

表1实施例1的矩形平面的四方晶结构的铟靶材的各晶面的强度比例

其中Ai为MDI Jade分析软件分析各晶面的强度的结果；Bi为标准化的结果，Bi=Ai/A(101)×100，例如：249.78/1725.74×100=14.468；Ci是从数据库取得的标定物的强度的参考数据；Di为晶面与标定物的比例，Di=Bi/Ci，例如：14.468/21=0.689；Ei为晶面的强度比例，Ei=(Di/ΣDi)×100，例如0.689/7.67×100=8.98%，Ei亦可表示为[Ai/A(101)]/Ci/(Σ{[Ai/A(101)]/Ci})×100。若表1所示的八个晶面为无优选方向(random orientation)时，即每个晶面的强度比例皆为12.5%，则实施例1的矩形平面的四方晶结构的铟靶材的每一晶面的强度比例与12.5%的比值小于等于2.0，例如E(101)/12.5%=13.03%/12.5%=1.042≦2.0，亦即实施例1的矩形平面的四方晶结构的铟靶材由于未经过冷压延的处理，故该矩形的四方晶结构的铟靶材的晶面接近无优选方向。

表2比较例的矩形平面铟靶材的各晶面强度的比例

各数值的取得方式如前所述，在此不再赘述。其与前述不同的地方在于，比较例的矩形平面铟靶材的其中一晶面的强度比例与12.5%的比值大于等于2.0，例如E(101)/12.5%=33.26%/12.5%=2.66≧2.0，亦即比较例的矩形平面铟靶材由于经过冷压延的处理，故该矩形平面铟靶材具有(101)晶面的优选方向。

由图12可得知，实施例2的X光绕射分析结果与比较例的结果相似，故实施例2的矩形平面的四方晶结构的铟靶材具有(101)晶面的优选方向，其余7个晶面的强度相对较弱。

测试例2：铟靶材的溅镀过程产生电弧次数的分析

本测试例中齐备实施例1的矩形平面的四方晶结构的铟靶材以及比较例的矩形平面铟靶材，改变溅镀功率密度，以借由各溅镀过程中所产生的电弧次数判定各矩形平面铟靶材的品质。

结果如图13所示，溅镀比较例的矩形平面铟靶材的过程中所产生的强电弧次数或是微电弧次数，皆明显高于溅镀实施例1的矩形平面的四方晶结构的铟靶材的过程中所产生的强电弧次数以及微电弧次数，即实施例1的矩形平面的四方晶结构的铟靶材的溅镀过程中所产生电弧次数大幅降低，其是因为实施例1的矩形平面的四方晶结构的铟靶材的平均晶粒尺寸明显小于比较例的矩形平面铟靶材的平均晶粒尺寸。

测试例3：矩形平面铟靶材形成的铟前驱薄膜的质量分析

本测试例中齐备实施例1的矩形平面的四方晶结构的铟靶材以及比较例的矩形平面铟靶材，以下述的成膜参数溅镀形成实施例的铟前驱薄膜以及比较例的铟前驱薄膜。铟前驱薄膜的质量借由溅镀矩形平面铟靶材的过程所产生的强电弧以及微电弧次数予以判定。

上述溅镀成膜的参数为溅镀功率密度为3.58每平方厘米瓦(W/cm²)，操作压力为2.1毫托耳(mTorr)，氩气流量为50每分钟标准毫升(Standard CubicCentimeter per Minute，sccm)，基板温度为室温，依据强电弧以及微电弧次数分析结果发现，于溅镀实施例1的矩形平面的四方晶结构的铟靶材的过程中，微电弧产生的次数为27次，于溅镀比较例的矩形平面铟靶材的过程中，微电弧产生的次数为462次，如测试例2所述，其是因为实施例1的矩形平面的四方晶结构的铟靶材的平均晶粒尺寸明显小于比较例的矩形平面铟靶材的平均晶粒尺寸所致。

此外，请参考图14与图15所示，由于溅镀比较例的矩形平面铟靶材的过程中产生大量的微电弧，导致大量的铟微粒10附着于比较例的铟前驱薄膜的表面，造成比较例的铟前驱薄膜的组成以及厚度不均匀，进而降低比较例的铟前驱薄膜的质量。

请进一步配合参考图16与图17所示，溅镀实施例的矩形平面铟靶材的过程所产生的微电弧次数大幅降低，而降低铟微粒20附着于实施例的铟前驱薄膜的表面的机率，且相较于图14与图15的比较例的矩形平面铟靶材，附着于实施例1的铟前驱薄膜的表面的最大铟微粒的尺寸明显小于附着于比较例的铟前驱薄膜的表面的最大铟微粒的尺寸。基于上述可见，依据本发明的铟前驱薄膜的组成以及厚度的均匀性大幅提升，而使依据本发明的铟前驱薄膜的质量明显优于现有技术的铟前驱薄膜的质量。

测试例4CIGS薄膜太阳能电池的性能分析

本测试例中齐备实施例1的矩形平面的四方晶结构的铟靶材以及比较例的矩形平面铟靶材，以测试例3的成膜参数以及下述的镀膜流程制得本发明的CIGS薄膜太阳能电池以及比较例的CIGS薄膜太阳能电池：于一钠玻璃基板上溅镀一钼电极层。接着沉积一镓化铜前驱物层于该钼电极层上。然后沉积一层铟金属前驱物层，借以形成一太阳能吸收前驱物反应层。再于真空度低于10^-2Torr的环境下，利用硒材料对该太阳能吸收前驱物反应层进行三段高温热处理步骤，以形成一铜铟镓硒化合物薄膜。

接着，利用化学水浴沉积法，制作一硫化镉N-型半导体缓冲层于该铜铟镓硒化合物薄膜上。再溅镀氧化锌窗口层薄膜，之后溅镀氧化铝锌前电极薄膜，最后蒸镀铝电极薄膜。

分析各CIGS薄膜太阳能电池的光电性能，其结果如表3以及图18所示。于此，四元化合物薄膜太阳能电池为一种仅包含铜铟镓硒化合物薄膜为半导体层的薄膜太阳能电池。

表3本发明的CIGS薄膜太阳能电池以及比较例的CIGS薄膜太阳能电池的性质差异

由表3可知，本发明的CIGS薄膜太阳能电池，由于使用实施例1的矩形平面的四方晶结构的铟靶材制得，如前所述，由于实施例1的矩形平面的四方晶结构的铟靶材的平均晶粒尺寸远小于比较例的矩形平面铟靶材，故于溅镀过程中可大幅降低电弧产生的次数且避免铟微粒附着于溅镀薄膜上，故大幅增加溅镀薄膜的组成以及厚度的均匀程度，故本发明的CIGS薄膜太阳能电池，其转换效率、短路电流密度、并联电阻以及填充因子明显优于比较例的CIGS薄膜太阳能电池。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明权利要求的保护范围。

Claims

1.一种四方晶结构的铟靶材，其特征在于，其平均晶粒尺寸介于10μm至500μm之间。

2.根据权利要求1所述的四方晶结构的铟靶材，其特征在于，其平均晶粒尺寸介于10μm至400μm之间。

3.根据权利要求1所述的四方晶结构的铟靶材，其特征在于，其二端的平均晶粒尺寸的比值介于0.5至2.0之间。

4.根据权利要求1所述的四方晶结构的铟靶材，其特征在于，其氧含量不大于50ppm。

5.根据权利要求1所述的四方晶结构的铟靶材，其特征在于，其铁含量不大于20ppm。

6.根据权利要求1所述的四方晶结构的铟靶材，其特征在于，其锌含量不大于20ppm。

7.根据权利要求1所述的四方晶结构的铟靶材，其特征在于，其锡含量不大于20ppm。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的四方晶结构的铟靶材，其特征在于，其表面包含以下晶面：(101)、(103)、(200)、(112)、(110)、(211)、(202)以及(002)。

9.根据权利要求8所述的四方晶结构的铟靶材，其特征在于，其为平面靶材。

10.根据权利要求9所述四方晶结构的铟靶材，其特征在于，其中毎一晶面的强度比例与12.5%的比值介于0.5至2.0之间。

11.根据权利要求9所述四方晶结构的铟靶材，其特征在于，其中一晶面的强度比例与12.5%的比值大于2。

12.根据权利要求8所述四方晶结构的铟靶材，其特征在于，其为异型靶材。

13.根据权利要求12所述四方晶结构的铟靶材，其特征在于，其中每一晶面的强度比例与12.5%的比值介于0.5至2.0之间。