[發(fā)明專利]靶材以及該靶材所制造的薄膜

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200710078740.7
• 申請日: 2007-02-17
• 公開（公告）號: CN101245443A
• 公開（公告）日: 2008-08-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李仲仁;趙勤孝;毛慶中
• 申請（專利權(quán)）人: 光洋應(yīng)用材料科技股份有限公司
• 主分類號: C23C14/34
• 分類號: C23C14/34;C23C14/14;H01L31/0216
• 代理公司: 北京三友知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 黃健

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明主要是關(guān)于一種靶材，尤其是指一種具有IB-IIIA-VIA元素組成的靶材，其可應(yīng)用于濺鍍制造太陽能電池的薄膜。?

背景技術(shù)

在石化燃料逐漸缺乏的時代，加上全球氣候變遷以及空氣污染等問題日益嚴(yán)重，替代性能源的應(yīng)用愈來愈受到人們重視，而其中太陽能電池(solarcell)因具有可提供低廉且源源不絕電力的潛力而受到注目。目前的產(chǎn)品中，太陽能電池粗略可分為：?

(1)芯片型(wafer?type)太陽能電池：包含單晶(single?crystal)硅及多晶(polycrystalline)硅；以及?

(2)薄膜型(thin?film?type)太陽能電池。?

雖然硅芯片型太陽能電池為目前市場主流，但因其為間接能隙(indirectenergy?gap)，因此需要較厚的硅材料做為吸收層(absorber)；而薄膜型太陽能電池中具有IB-IIIA-VIA元素組成(如CuInGaSe₂，CIGS)的材料為直接能隙(direct?energy?gap)，且光的吸收效率很高，加上可藉由In/Ga成分的比例來調(diào)整能隙的大小，因此僅需很薄一層材料即可產(chǎn)生高光電轉(zhuǎn)換效率，故可大幅節(jié)省材料，降低太陽能電池制作成本。因此具有IB-IIIA-VIA元素組成的太陽能電池為未來前展性極佳的產(chǎn)品。?

CIGS薄膜的制作方式有化學(xué)氣相沉積法(CVD，chemical?vapordeposition，如美國專利第5474939號專利所揭示)、物理氣相沉積法(PVD，physical?vapor?deposition，如美國專利第5141564號專利所揭示)及液相沉積?法(LPE、liquid?phase?deposition)等；其中屬于物理氣相沉積法的濺鍍法(sputter)為可提供工藝低廉且薄膜特性佳的方法，但目前并沒有具完整元素組成的CIGS濺鍍靶材(target)，因此CIGS薄膜并無法直接以濺鍍法制造。?

目前CIGS薄膜的制造方法是先于基板上沉積先驅(qū)物(precursor)，再經(jīng)由硒化(selenization)工藝的熱化學(xué)反應(yīng)形成CIGS薄膜(如日本第10-135495號專利所揭示)，然而此工藝相當(dāng)繁瑣。?

此外，于日本第2000-73163號專利中，獲原淳一郎等人利用鑄造(casting)方法來制作Cu-Ga(銅-鎵)合金靶材，藉由控制降溫速率使得具脆性(brittle)的Cu-Ga合金在冷卻過程中不會裂開；另外，于中國第1719626號專利中，莊大明等人也使用鑄造方式來制作Cu-Ga合金靶材。雖然鑄造可獲得高密度及低氧含量的靶材，但該銅鎵二元合金應(yīng)用于制作太陽能電池的吸收層時，需使用較繁雜的共濺鍍(Co-sputtering)或多道濺鍍(multi-sputtering)程序，甚至還需加上硒化(selenization)方法，這樣才能制作出CIGS系列的合金薄膜，因此工藝上也相當(dāng)復(fù)雜；另外，熔煉(melting)Cu-Ga二元合金時，因Ga的蒸汽壓很高，使得鑄件(ingot)的成分不易控制；再者，鑄造會衍生縮孔(shrinkage)及成分偏析(segregation)等問題。?

綜上所述，如何制作具有完整元素成分的IB-IIIA-VIA靶材為使用濺鍍工藝制造CIGS太陽能電池的關(guān)鍵瓶頸，若能提供一含完整成分的CIGS靶材，則可大幅降低工藝復(fù)雜度，也可降低太陽能電池的制造成本。?

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于現(xiàn)有CIGS薄膜的制作工藝相當(dāng)繁瑣，本發(fā)明的目的在于提供一種靶材，其可應(yīng)用于制造具有IB-IIIA-VIA元素組成的薄膜。?

本發(fā)明的另一目的在于提供一種以該靶材所制作的薄膜，其可應(yīng)用于太陽能電池上，而可以較低廉的制造成本制造太陽能電池。?

為達(dá)到所述的目的，本發(fā)明的靶材的元素組成為IB_x-IIIA_y-VIA_z；其中，?

IB選自于以下群組中的至少一種：Cu及Ag；?

IIIA選自于以下群組中的至少一種：In及Ga；?

VIA選自于以下群組中的至少一種：S、Se及Te；?

x為IB含量的原子百分比、y為IIIA含量的原子百分比、z為VIA含量的原子百分比，且滿足0＜x＜1、0＜y＜1、0＜z＜1，x+y+z＝1。?

本發(fā)明的靶材的制作方法包含以下步驟：?

形成預(yù)合金：將一靶材元素與靶材元素組成中一種以上的其它元素合成預(yù)合金；?