CN104404457A - 一种铜铟镓硒四元靶材的Na掺杂方法 - Google Patents

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余新平
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Abstract

本发明涉及一种铜铟镓硒四元靶材的Na掺杂方法。以纯度≥4N的Cu2Se、In2Se3、Ga2Se3粉末为原料制备铜铟镓硒(CIGS)四元靶材，在球磨过程中将含Na化合物添加进上述三种硒化物混合粉末中混合均匀，然后经热压烧结制成掺Na的CIGS四元靶材。含Na的化合物主要为NaF、Na2S、Na2Se中的任何一种。所制得的掺Na CIGS四元靶材具有成型性好，致密性高，Na元素在靶材中分布均匀，溅射性能良好的特点。本发明方法工艺简单、掺杂均匀、成品率高，为CIGS薄膜掺Na提供了便捷方法，对提高CIGS成膜性能、降低制造成本有着重要意义。

Description

一种铜铟镓硒四元靶材的Na掺杂方法
技术领域
本发明属于光电材料新能源技术领域，特别涉及一种铜铟镓硒四元靶材的Na掺杂方法。
背景技术
黄铜矿结构的铜铟硒(CIS)属于Ⅰ-Ⅲ-Ⅴ族直接带隙材料，其作为吸收层的太阳薄膜电池不存在光致衰退S-W效应。该材料制备的电池具有转换效率高、稳定性好、成本低等优点，被认为最具发展前景的太阳能电池。铜铟镓硒(CIGS)是在CIS的基础上，部分In被Ga元素所取代，形成CIGS四元固溶多晶体，其作为光吸收层制备的薄膜电池的转化效率可以与传统硅太阳电池相媲美，因此备受研究者们关注。
铜铟镓硒(CIGS)薄膜的制备方法众多，其中共蒸发和溅射后硒化法已成为工业上沉积CIGS薄膜的两种主流方法。目前，为制备高效率的CIGS薄膜太阳能电池，掺入适量Na元素已成为必不可少的过程。因为CIGS薄膜电池掺入Na可促使CIGS薄膜晶粒的生长，减少缺陷的形成，增加净载流子浓度。目前CIGS吸收层掺Na的主要方法是通过钠钙玻璃基体中的Na向吸收层扩散，但是掺Na量不易控制且难以得知。因此也有研究者在沉积CIGS薄膜之前或之后，沉积含Na化合物膜层，或者在CIGS薄膜沉积过程中同时蒸发含Na化合物。然而，上述方法同样存在工艺可控性不好，大面积均匀掺杂难度较大的问题。
由于溅射方法制备薄膜具有沉积速率可控好、薄膜成分均匀、结合力好等特点，采用在靶材中掺Na即可实现对薄膜的大面积均匀掺杂，其关键环节是在CIGS四元靶材制备过程中将Na元素均匀、有效地掺入。
发明内容
本发明提供了一种铜铟镓硒四元靶材的Na掺杂方法，不仅可以均匀、有效地将Na掺入靶材，而且靶材成分和掺入量均可很好地控制。所制得的掺Na CIGS四元靶材具有成型性好，致密性高，Na元素在靶材中分布均匀，溅射性能良好的特点。
本发明具体采用以下技术方案。
一种铜铟镓硒四元靶材的Na掺杂方法，其特征在于：按照制备CIGS太阳能薄膜电池所需化学计量比将Cu2Se、In2Se3、Ga2Se3粉末以及含Na化合物粉末混合均匀，然后烘干、过筛，最后将混合粉末置于模具中，通过热压烧结工艺制成掺Na的CIGS四元靶材。
一种铜铟镓硒四元靶材的Na掺杂方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：
(1)按照制备CIGS太阳能薄膜电池所需化学计量比CuxIn(1-y)GaySe(x+3)/2(0.6≤x≤1.1，0.1≤y≤0.6)将纯度≥4N的Cu2Se、In2Se3、Ga2Se3粉末以及含Na化合物粉末分别称量，同时置于球磨罐中，加入磨球和球磨介质，通过球磨混粉的方式混合均匀；
(2)然后将混合粉末烘干、过筛；
(3)将烘干、过筛后的混合粉末置于模具中，通过热压烧结工艺制成掺Na的CIGS四元靶材。
本发明还进一步优选采用以下技术方案：
所述含钠化合物为NaF、Na2S、Na2Se中的任意一种。
所述Na的掺入量为0.01～5mol％。
在球磨混粉时，所述磨球的材质为ZrO2或者玛瑙的一种，所述球磨介质为无水乙醇或者去离子水的一种。
在步骤(1)中，所述球磨混粉的时间为1～24h。
本发明的功能要点有二个方面，其一是将Na元素均匀、有效地掺入CIGS四元靶材，其二是靶材成分和掺入量均可很好地控制。
本发明方法工艺简单、易于控制，掺杂均匀、成品率高，非常适于规模化生产。本发明为CIGS薄膜掺Na提供了一种便捷方法，对提高CIGS成膜性能、降低制造成本有着重要意义。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明的技术方案做进一步详细介绍。
实例1：按照制备CIGS太阳能薄膜电池所需化学计量比CuxIn(1-y)GaySe(x+3)/2(0.6≤x≤1.1，0.1≤y≤0.6)将纯度≥4N的Cu2Se、In2Se3、Ga2Se3粉末以及NaF分别称量，其中Na的掺入量为0.05mol％，同时置于球磨罐中，加入ZrO2磨球，以无水乙醇为球磨介质，通过球磨混粉6h混合均匀；然后将混合粉末烘干，过筛；制备得到的混合均匀的粉末置于模具中，通过热压烧结工艺制成掺Na的CIGS四元靶材。
实例2：按照制备CIGS太阳能薄膜电池所需化学计量比CuxIn(1-y)GaySe(x+3)/2(0.6≤x≤1.1，0.1≤y≤0.6)将纯度≥4N的Cu2Se、In2Se3、Ga2Se3粉末以及Na2S分别称量，其中Na的掺入量为0.5mol％，同时置于球磨罐中，加入玛瑙磨球，以去离子水为球磨介质，通过球磨混粉12h混合均匀；然后将混合粉末烘干，过筛；制备得到的混合均匀的粉末置于模具中，通过热压烧结工艺制成掺Na的CIGS四元靶材。
实例3：按照制备CIGS太阳能薄膜电池所需化学计量比CuxIn(1-y)GaySe(x+3)/2(0.6≤x≤1.1，0.1≤y≤0.6)将纯度≥4N的Cu2Se、In2Se3、Ga2Se3粉末以及Na2Se分别称量，其中Na的掺入量为2mol％，同时置于球磨罐中，加入ZrO2磨球，以去离子水为球磨介质，通过球磨混粉24h混合均匀；然后将混合粉末烘干，过筛；制备得到的混合均匀的粉末置于模具中，通过热压烧结工艺制成掺Na的CIGS四元靶材。
实例4：按照制备CIGS太阳能薄膜电池所需化学计量比CuxIn(1-y)GaySe(x+3)/2(0.6≤x≤1.1，0.1≤y≤0.6)将纯度≥4N的Cu2Se、In2Se3、Ga2Se3粉末以及NaF分别称量，其中Na的掺入量为1mol％，同时置于球磨罐中，加入玛瑙磨球，以去离子水为球磨介质，通过球磨混粉18h混合均匀；然后将混合粉末烘干，过筛；制备得到的混合均匀的粉末置于模具中，通过热压烧结工艺制成掺Na的CIGS四元靶材。
实例5：按照制备CIGS太阳能薄膜电池所需化学计量比CuxIn(1-y)GaySe(x+3)/2(0.6≤x≤1.1，0.1≤y≤0.6)将纯度≥4N的Cu2Se、In2Se3、Ga2Se3粉末以及Na2S分别称量，其中Na的掺入量为0.01mol％，同时置于球磨罐中，加入ZrO2磨球，以无水乙醇为球磨介质，通过球磨混粉6h混合均匀；然后将混合粉末烘干，过筛；制备得到的混合均匀的粉末置于模具中，通过热压烧结工艺制成掺Na的CIGS四元靶材。
实例6：按照制备CIGS太阳能薄膜电池所需化学计量比CuxIn(1-y)GaySe(x+3)/2(0.6≤x≤1.1，0.1≤y≤0.6)将纯度≥4N的Cu2Se、In2Se3、Ga2Se3粉末以及NaF分别称量，其中Na的掺入量为3mol％，同时置于球磨罐中，加入玛瑙磨球，以去离子水为球磨介质，通过球磨混粉4h混合均匀；然后将混合粉末烘干，过筛；制备得到的混合均匀的粉末置于模具中，通过热压烧结工艺制成掺Na的CIGS四元靶材。
实例7：按照制备CIGS太阳能薄膜电池所需化学计量比CuxIn(1-y)GaySe(x+3)/2(0.6≤x≤1.1，0.1≤y≤0.6)将纯度≥4N的Cu2Se、In2Se3、Ga2Se3粉末以及Na2S分别称量，其中Na的掺入量为5mol％，同时置于球磨罐中，加入ZrO2磨球，以无水乙醇为球磨介质，通过球磨混粉1h混合均匀；然后将混合粉末烘干，过筛；制备得到的混合均匀的粉末置于模具中，通过热压烧结工艺制成掺Na的CIGS四元靶材。
实例8：按照制备CIGS太阳能薄膜电池所需化学计量比CuxIn(1-y)GaySe(x+3)/2(0.6≤x≤1.1，0.1≤y≤0.6)将纯度≥4N的Cu2Se、In2Se3、Ga2Se3粉末以及Na2Se分别称量，其中Na的掺入量为为0.05mol％，同时置于球磨罐中，加入ZrO2磨球，以去离子水为球磨介质，通过球磨混粉16h混合均匀；然后将混合粉末烘干，过筛；制备得到的混合均匀的粉末置于模具中，通过热压烧结工艺制成掺Na的CIGS四元靶材。
申请人对本发明的实施例做了详细的说明与描述，但是本领域技术人员应该理解，以上实施例仅为本发明的优选实施方案，详尽的说明只是为了帮助读者更好地理解本发明精神，而并非对本发明保护范围的限制，相反，任何基于本发明的发明精神所作的任何改进或修饰都应当落在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种铜铟镓硒四元靶材的Na掺杂方法，其特征在于：按照制备CIGS太阳能薄膜电池所需化学计量比将Cu2Se、In2Se3、Ga2Se3粉末以及含Na化合物粉末混合均匀，然后烘干、过筛，最后将混合粉末置于模具中，通过热压烧结工艺制成掺Na的CIGS四元靶材。
2.一种铜铟镓硒四元靶材的Na掺杂方法，其特征在于，所述方法包含以下步骤：
(1)按照制备CIGS太阳能薄膜电池所需化学计量比CuxIn(1-y)GaySe(x+3)/2将Cu2Se、In2Se3、Ga2Se3粉末以及含Na化合物粉末分别称量，同时置于球磨罐中，加入磨球和球磨介质，通过球磨混粉的方式混合均匀；
(2)然后将混合粉末烘干、过筛；
(3)将烘干、过筛后的混合粉末置于模具中，通过热压烧结工艺制成掺Na的CIGS四元靶材。
3.根据权利要求2所述的一种铜铟镓硒四元靶材的Na掺杂方法，其特征在于：
在步骤(1)中，化学计量比为：0.6≤x≤1.1，0.1≤y≤0.6；
Cu2Se、In2Se3、Ga2Se3粉末的纯度为纯度≥4N。
4.根据权利要求2或3所述的一种铜铟镓硒四元靶材的Na掺杂方法，其特征在于，所述Na的掺入量为0.01～5mol％。
5.根据权利要求4所述的一种铜铟镓硒四元靶材的Na掺杂方法，其特征在于，所述的含Na化合物为NaF、Na2S、Na2Se中的任何一种。
6.根据权利要求1所述的一种铜铟镓硒四元靶材的Na掺杂方法，其特征在于，所述球磨混粉时的磨球材质为ZrO2或者玛瑙的一种，球磨介质为无水乙醇或者去离子水的一种。
7.根据权利要求1所述的一种铜铟镓硒四元靶材的Na掺杂方法，其特征在于，所述球磨混粉的时间为1～24h。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105070791A (zh) * 2015-08-25 2015-11-18 成都先锋材料有限公司 掺杂铋化合物的cigs及其掺杂方法
CN110373641A (zh) * 2019-07-10 2019-10-25 桂林理工大学 一种太阳能电池cigs靶材的快速制备方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101397647A (zh) * 2008-11-03 2009-04-01 清华大学 铜铟镓硒或铜铟铝硒太阳能电池吸收层靶材及其制备方法
US20100227066A1 (en) * 2009-03-04 2010-09-09 Jun-Wen Chung Multi-element metal chalcogenide and method for preparing the same
WO2014069652A1 (ja) * 2012-11-05 2014-05-08 三菱マテリアル株式会社 スパッタリングターゲット及びその製造方法
CN103917689A (zh) * 2011-11-10 2014-07-09 三菱综合材料株式会社 溅射靶及其制造方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101397647A (zh) * 2008-11-03 2009-04-01 清华大学 铜铟镓硒或铜铟铝硒太阳能电池吸收层靶材及其制备方法
US20100227066A1 (en) * 2009-03-04 2010-09-09 Jun-Wen Chung Multi-element metal chalcogenide and method for preparing the same
CN103917689A (zh) * 2011-11-10 2014-07-09 三菱综合材料株式会社 溅射靶及其制造方法
WO2014069652A1 (ja) * 2012-11-05 2014-05-08 三菱マテリアル株式会社 スパッタリングターゲット及びその製造方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105070791A (zh) * 2015-08-25 2015-11-18 成都先锋材料有限公司 掺杂铋化合物的cigs及其掺杂方法
CN110373641A (zh) * 2019-07-10 2019-10-25 桂林理工大学 一种太阳能电池cigs靶材的快速制备方法

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