[發明專利]一種碲化鋅摻銅靶材的制備方法

有效

• 申請號: 202110658965.X
• 申請日: 2021-06-11
• 公開（公告）號: CN113372117B
• 公開（公告）日: 2023-03-10
• 發明（設計）人: 周榮艷;吳彩紅;文崇斌
• 申請（專利權）人: 先導薄膜材料有限公司
• 主分類號: C04B35/515
• 分類號: C04B35/515;C04B35/622;C04B35/645;C23C14/35
• 代理公司: 廣州三環專利商標代理有限公司 44202
• 代理人: 顏希文

本發明公開了一種碲化鋅摻銅靶材的制備方法。本發明碲化鋅摻銅靶材的制備方法包括以下步驟：將碲化鋅和碲化亞銅混合均勻的粉末混合物裝入真空熱壓燒結機中的模具中進行預壓；預壓結束后進行真空熱壓燒結，即得碲化鋅摻銅靶材。本發明在熱壓燒結前先進行預壓處理，確保所得碲化鋅摻銅靶材具有較高的密度；同時熱壓燒結在真空條件下進行，可以控制環境中的氧含量，減少雜質的引入，確保所得靶材具有較高的純度。

技術領域

本發明屬于金屬靶材領域，涉及一種碲化鋅摻銅靶材的制備方法。

背景技術

CdTe(碲化鎘)太陽能電池是一種發展較快的薄膜太陽能電池，因CdTe光吸收層難以與電極材料形成穩定的低歐姆接觸，需要在電極和光吸收層之間插入一層過渡層，即背接觸層。碲化鋅(ZnTe)摻銅是CdTe太陽能電池背接觸層的理想材料，可以與CdTe光吸收層以及電極形成良好的歐姆接觸，使用碲化鋅摻銅復合背接觸層可提高CdTe薄膜太陽能電池的性能。

研究發現，通過磁控濺射碲化鋅摻碲化亞銅(Cu₂Te)可以制備ZnTe/ZnTe：Cu背接觸層中的ZnTe：Cu膜層(“ZnTe/ZnTe：Cu背接觸層”表示ZnTe膜層與ZnTe摻銅膜層形成的復合背接觸層，“ZnTe：Cu膜層”表示ZnTe摻銅膜層，其他類似描述同理)。目前，尚未有合成碲化鋅摻碲化亞銅和制備碲化鋅摻碲化亞銅靶材的專利發表，而且研究文章多采用共沉積的方法來制備ZnTe/ZnTe：Cu復合膜層，但相對使用靶材進行磁控濺射鍍膜而言，使用共沉積方法所形成的鍍膜的純度、致密性、成分均勻性都較差；也有制備碲化鋅單一成分靶材的專利發表，其主要是采用熱等靜壓(HIP)的方法制備碲化鋅靶材，雖然制備的靶材性能優良，但成本相對較高。

因此，有必要開發一種成本較低、性能優良的碲化鋅摻銅靶材的制備方法。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足之處而提供一種碲化鋅摻銅靶材的制備方法，不僅制備工藝簡單，對設備要求低，成本低，而且所得碲化鋅摻銅靶材的純度和密度均較高。

為實現上述目的，本發明提供了一種碲化鋅摻銅靶材的制備方法，其包括以下步驟：

(1)將碲化鋅和碲化亞銅混合均勻的粉末混合物裝入真空熱壓燒結爐中的模具中進行預壓；

(2)預壓結束后進行真空熱壓燒結，即得碲化鋅摻銅靶材。

上述制備方法在熱壓燒結前先進行預壓處理，確保所得碲化鋅摻銅靶材具有較高的密度；同時熱壓燒結在真空條件下進行，可以控制環境中的氧含量，減少雜質的引入，確保所得靶材具有較高的純度。

優選地，所述真空熱壓燒結的步驟包括：抽真空后升溫至690～725℃進行保溫，保溫20～30min后加壓，加壓結束后降溫，即得所述碲化鋅摻銅靶材。這樣，熱壓燒結的溫度較低，原料全程為固態，避免出現偏析，確保所得碲化鋅摻銅靶材具有良好的均勻性。進一步優選地，所述真空熱壓燒結的步驟包括：抽真空后升溫至700℃進行保溫，保溫20～30min后加壓，加壓結束后降溫，即得所述碲化鋅摻銅靶材。

優選地，所述升溫至690～725℃進行保溫的步驟包括：以9～10℃/min的速率升溫至390～410℃進行第一次保溫，然后以9～10℃/min的速率升溫至690～725℃進行第二次保溫，所述第一次保溫和所述第二次保溫的時間均為20～30min。將熱壓燒結的升溫處理分成特定的兩階段，物料燒結更充分，所得碲化鋅摻銅靶材密度更高。

優選地，所述步驟(2)中，所述加壓步驟包括：加壓至40～45MPa，保壓時間0.5～1.1h。在這樣的加壓程序下，所得碲化鋅摻銅靶材具有更高的密度。

優選地，所述步驟(2)中，所述降溫為自然降溫；在所述降溫過程中，溫度低于450℃后，停止抽真空并充入保護氣。在降溫的過程中停止抽真空并充入保護氣，有利于脫模。