[發明專利]銅銦鎵硒靶材的制作方法

無效

• 申請號: 201010132083.1
• 申請日: 2010-03-25
• 公開（公告）號: CN102199751A
• 公開（公告）日: 2011-09-28
• 發明（設計）人: 鍾潤文
• 申請（專利權）人: 慧濠光電科技股份有限公司
• 主分類號: C23C14/34
• 分類號: C23C14/34;B22F3/16
• 代理公司: 北京華夏博通專利事務所 11264
• 代理人: 劉俊

技術領域

本發明涉及一種銅銦鎵硒靶材，尤其涉及一種銅銦鎵硒靶材的制作方法。

背景技術

近年來，由于環保意識的抬頭，各國投入大量資源全力開發太陽能電池。在眾多太陽能電池中，硅太陽能電池雖具有較佳光電轉換效率且制造技術成熟，但是因上游原材料的硅晶圓供應量不足，使得終端硅太陽能電池的量產規模受到相當大的限制。染料敏化太陽能電池雖然具有較低的制造成本且因不需硅晶圓而沒有受到全球性硅晶圓不足的問題，但是需要特定的光敏染料，且僅少數廠家能供應，所以染料敏化太陽能電池仍有原材料供應穩定性的問題。

銅銦鎵硒太陽能電池是很有潛力的太陽能電池，主要的優點是所需原材料為銅、銦、鎵以及硒，因用量不大而不會造成原材料供應不穩定的問題，且可制作在可撓性的基板上，使得終端太陽能電池產品可具有不同的形狀，擴大應用領域與使用方便性。目前的實驗室技術可使光電轉換率高達20％，而軟性塑料基板的光電轉換率也可達14％。

在銅銦鎵硒太陽能電池中，關鍵在于制作銅銦鎵硒薄膜的過程，現有銅銦鎵硒薄膜的制作過程如圖1所示，包含靶材制作步驟S1、銅銦鎵薄膜濺鍍步驟S2以及硒化步驟S3。在靶材制作步驟S1中，由于鎵在30℃即轉換為液態，通常是以粉末冶金的方式形成銅鎵合金靶材、銅銦合金靶材或銅銦鎵合金靶材，接著在銅銦鎵薄膜濺鍍步驟S2中，以濺鍍銅銦鎵合金靶材、共濺鍍銅鎵合金靶材及銦靶材、共濺鍍銅鎵合金靶材及銅銦合金靶材等方式，制作出銅銦鎵薄膜，接著進行硒化步驟S3，將銅銦鎵薄膜在高溫下通入硒蒸氣或氫化硒，而形成銅銦鎵硒薄膜。

然而，在硒化步驟S3中，硒蒸氣或氫化硒均為對人體有毒的氣體，在制程以及機械保養的過程中都具有潛在的危險，且硒化步驟S3生產時間耗時較久、材料利用率不高，使得制造成本昂貴，另外，經過硒化步驟S3所制作的銅銦鎵硒薄膜，其中銅、銦、鎵、硒的組成及晶相并不均勻，在晶界上常有CuxSe、In2Se3等雜項產生，而造成得良率不佳，進而減低了太陽能電池的轉換效率。

再者，亦有所謂銅銦鎵硒(CIGS)合金靶，現有技術中為采用粉末冶金，將單一元素或合金粉末，經球磨混合均勻，高溫熔融成靶材，此一形態的靶材因未化合，濺鍍的過程，易產生偏析，使成分隨使用時間變化，膜質再現性不佳。

發明內容

本發明針對現有技術的弊端，提供一種銅銦鎵硒靶材的制作方法。

本發明所述的銅銦鎵硒靶材的制作方法，包含銅銦鎵硒化合物制作步驟、銅銦鎵硒粉末制作步驟、靶材初胚制作步驟、燒結步驟以及整型步驟。本發明主要是在銅銦鎵硒化合物制作步驟依照原子比例，將銅、銦、鎵的金屬粉末或其合金粉末以及硒粉以有機溶劑均勻混合，再以高溫反應合成為銅銦鎵硒化合物，然后在銅銦鎵硒粉末制作步驟中，將銅銦鎵硒化合物形成粒徑小于5μm的銅銦鎵硒粉末，再以靶材初胚制作步驟、燒結步驟以及整型步驟將銅銦鎵硒粉末制作為銅銦鎵硒靶材，使太陽能的銅銦鎵硒薄膜能夠直接以銅銦鎵硒靶材濺鍍而成。

藉由本發明銅銦鎵硒靶材的制作方法，能夠在銅銦鎵硒薄膜的制程中省略現有的硒化步驟，不必通入氫化硒或硒蒸氣，能夠確保制程的安全性，以避免工人安全問題，同時能夠縮減制程時間、減少耗能、增加材料的利用率。進一步地，利用本發明方法所制作的銅銦鎵硒靶材，在所濺鍍的薄膜上，能有效地使薄膜的均勻度及晶相一致，沒有現有技術產生雜項、組成不均的問題，提升了薄膜質量以及太陽能電池的轉換效率。

附圖說明

圖1為現有技術銅銦鎵硒薄膜制作方法的流程圖；

圖2為本發明銅銦鎵硒靶材制作方法的流程圖；

圖3為本發明銅銦鎵硒粉末制作步驟的細部說明流程圖；

圖4為本發明靶材初胚制作步驟的細部說明流程圖；以及

圖5為本發明銅銦鎵硒靶材制作方法另一實施例的流程圖。

具體實施方式

以下配合說明書附圖對本發明的實施方式做更詳細的說明，以使本領域技術人員在研讀本說明書后能據以實施。

圖2為本發明銅銦鎵硒靶材制作方法的流程圖。參閱圖2，本發明銅銦鎵硒靶材制作方法包含銅銦鎵硒化合物制作步驟S10、銅銦鎵硒粉末制作步驟S20、靶材初胚制作步驟S30、燒結步驟S40以及整型步驟S50。