[發明專利]用于硫屬化物光伏應用的低熔點濺射靶及其制造方法

有效

• 申請號: 201080053733.1
• 申請日: 2010-11-24
• 公開（公告）號: CN102630254A
• 公開（公告）日: 2012-08-08
• 發明（設計）人: 邁克爾·巴塞洛繆茲;布賴恩·約瑟夫·巴塞洛繆茲;馬里安娜·穆特安祐;伊洛·戈特
• 申請（專利權）人: AQT太陽能公司
• 主分類號: C23C14/34
• 分類號: C23C14/34;C23C14/14;B22F3/115
• 代理公司: 北京東方億思知識產權代理有限責任公司 11258
• 代理人: 李劍

技術領域

本發明一般性地涉及光伏器件的制造，特別涉及低熔點濺射靶的制造，所述濺射靶用于沉積所述器件的半導體性硫屬化物(chalcogenide)膜。

背景技術

半導體性硫屬化物膜通常在光伏器件(例如太陽能電池)中用作吸收層。硫屬化物是指由至少一種硫族離子(元素周期表中第16(VI)族元素，例如硫(S)、硒(Se)和碲(Te))和至少一種更具正電性元素組成的化合物。本領域技術人員明白，當提到“硫屬化物”時通常僅指硫化物、硒化物和碲化物。基于薄膜的太陽能電池器件可以使用這些硫屬化物半導體材料本身作為吸收層，或者使用它們與其他元素或甚至化合物(例如氧化物、氮化物和碳化物等)的合金作為吸收層。(單獨的或混合的)硫屬化物半導體具有正好在地球太陽能光譜范圍內的光學帶隙(optical?band?gap)，因此可以在薄膜基太陽能電池中用作光子吸收劑來產生電子孔穴對并將光能轉化為可用的電能。

傳統上通常使用基于物理氣相沉積(PVD)的工藝，特別是基于濺射的沉積工藝，以高產量和產率來大批量生產這種薄膜層。這些薄膜層可以通過高純度濺射靶的濺射(以反應性濺射/非反應性濺射或共濺射的形式)來沉積。通常，所得半導體薄膜的質量取決于提供材料的濺射靶的質量，而濺射靶的質量類似地通常取決于靶制造工藝的質量。通過具有相同化學計量比的合適材料的高純度濺射靶的非反應性濺射，可以理想地實現制造工藝的簡化同時確保精確地控制(薄膜層的)化學計量比。然而，因為這類材料中的一些具有擁有不同濺射速率的不同原子種類以及不同的熔點，所以在薄膜中實現精確的化學計量比控制仍然是一個挑戰。所得薄膜中的任何化學計量比的偏離都會導致結構體中未經調整的電荷補償，進而可能影響器件特性。此外，從濺射靶中引入雜質到薄膜吸收層中還會導致器件特性的不一致和不可靠。例如，雜質可能在帶隙中充當陷阱能級(根據不同的雜質及其相對濃度可能變化)，另外，為了在沉積工藝中減少電弧和缺陷的產生，濺射靶本身也需要具有適當的密度，因為這些電弧和缺陷會限制工藝的產率。

附圖說明

圖1示出了平衡Cu-Se相圖。

圖2示出了平衡Cu-S相圖。

圖3示出了平衡Cu-Te相圖。

圖4示出了通過示例性濺射靶得到的特征X-射線衍射圖案的實例。

圖5示出了制造示例性濺射靶的工藝實例的流程圖。

圖6示出了制造示例性濺射靶的工藝實例的流程圖。

圖7A和7B分別示出了示例性濺射靶的俯視圖和側視截面圖。

具體實施方式

本發明一般性地涉及適用于光伏應用的濺射靶，并且具體地涉及用于沉積所述應用中所用的半導體性硫屬化物膜的低熔點濺射靶的制造。