一种薄膜太阳能电池用合金靶材及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种薄膜太阳能电池用合金靶材及其制备方法，制备方法包括：钼酸钠粉体或钼酸钾粉体在300

【技术实现步骤摘要】
一种薄膜太阳能电池用合金靶材及其制备方法


[0001]本专利技术涉及薄膜太阳能材料
，尤其涉及一种薄膜太阳能电池用合金靶材及其制备方法。

技术介绍

[0002]CIGS薄膜太阳能电池因转换效率高，耐候性好，成为下一代薄膜太阳能电池的主要发展方向。研究表明在CIGS膜层中掺杂少量Na和K(0.1at％)，可使其光电转换效率明显提高。然而由于Na、K碱金属非常活泼，直接掺杂于CIGS靶材或者薄膜中非常困难。目前采取在电池基板和Mo背极层间添加Mo
‑
Na(K)合金层，可有效地将Na(K)均匀的渗透到CIGS膜层中。MoNa(K)薄膜层通常是由MoNa(K)合金靶材通过磁控溅射等方法制备而成，因此，制备高品质薄膜需要以获得质量优异的靶材为前提。

技术实现思路

[0003]本专利技术提供一种薄膜太阳能电池用合金靶材及其制备方法，以获得组织均匀性好、密度高、碱金属Na或K含量均匀稳定的高品质薄膜太阳能电池用MoNa(K)合金靶材。
[0004]具体
技术实现思路
如下：
[0005]第一方面，本专利技术提供一种薄膜太阳能电池用合金靶材的制备方法，所述制备方法包括如下制备步骤：
[0006]S1、钼酸钠粉体或钼酸钾粉体在300
‑
400℃下进行煅烧预处理，获得预处理粉体；
[0007]S2、将高纯Mo粉体与所述预处理粉体混合均匀后，装入石墨模具中进行冷压，获得成型坯体；其中，所述预处理粉体含量为2～30wt％；
[0008]S3、将所述成型坯体转移至真空热压炉内进行两阶段真空热压烧结并随炉冷却，得到烧结坯体；
[0009]S4、将烧结坯体进行无水外形加工，然后置于真空炉内，在400～700℃下进行真空退火处理，并对退火处理后的靶材进行表面精磨加工，获得所述合金靶材；
[0010]其中，所述两阶段真空热压烧结包括：
[0011]第一阶段真空热压烧结：所述真空热压炉以15～25℃/min的升温速率从室温升至550
‑
700℃，压力升至10Mpa，随后在550
‑
700℃下保温0.5
‑
1h；
[0012]第二阶段真空热压烧结：所述真空热压炉以5℃/min的升温速率从550
‑
700℃升温至900～1300℃，压力升至50
‑
60Mpa，随后在900～1300℃下保温保压2～4h。
[0013]可选地，步骤S1中，所述煅烧预处理后，所述方法还包括：对所述冷却后的钼酸钠粉体或钼酸钾粉体进行球磨处理，获得中位粒径D50为1～10um的预处理粉体；
[0014]所述球磨处理的球料比1:3，时间为24h。
[0015]可选地，步骤S1中，所述煅烧预处理的时间为4
‑
6h、升温速率为4
‑
6℃/min。
[0016]可选地，步骤S2中，采用在双运动混料机将所述高纯Mo粉体与所述预处理粉体混合均匀；所述双运动混料机的转速为40
‑
60r/min，时间为4
‑
6h。
[0017]可选地，步骤S2中，所述石墨模具为圆形石墨模具、方形石墨模具或环形圆筒石墨模具，所述石墨模具的尺寸依据实际应用需要的靶材尺寸确定。
[0018]可选地，步骤S2中，所述冷压的压力为0.5
‑
10t。
[0019]可选地，步骤S3中，所述随炉冷却的温度低至100℃时，将所述石墨模具整体出炉，并在空气中冷至室温后，脱模得到所述烧结坯体。
[0020]可选地，步骤S4中，所述无水外形加工包括：在不辅以冷却水的情况下对所述烧结坯体进行车床加工、铣床加工以及磨床加工中的至少一种加工手段。
[0021]可选地，步骤S4中，所述真空退火处理的升温速度3～5℃/min，时间为4～6h。
[0022]第二方面，本专利技术提供一种上述第一方面所述的制备方法获得的薄膜太阳能电池用合金靶材。
[0023]与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：
[0024]本专利技术还提供一种薄膜太阳能电池用合金靶材的制备方法，采用无水Na2MoO4和K2MoO4作为原料，并对原料粉体进行热处理，可以保证原料粉体不含水分，采用双运动混料方式，可以实现金属Mo和化合物粉体Na2MoO4或K2MoO4的充分混合，实现Na和K在靶材中的均匀分布。采用热压烧结方式，可以生产大尺寸的方形和圆形靶材，保证靶材的工业化应用，两段式高压烧结，低温实现金属Mo和Na2MoO4或K2MoO4的充分化合，高温实现靶材的深度致密化。此外，靶材的干加工避免了碱金属Na和K的溶解损失，后期真空处理消除靶材应力的同时，去除了靶材表面加工过程中可能形成的吸附结晶水，避免靶材溅射过程中的放气，提高稳定性。
[0025]本专利技术还提供一种薄膜太阳能电池用合金靶材，该薄膜太阳能电池用合金靶材具体为MoNa合金靶材或MoK合金靶材，具有组织均匀性好、密度高、碱金属Na或K含量均匀稳定的优点，该高品质MoNa(K)合金靶材该材料可直接用于磁控溅射镀膜制备MoNa(K)膜层，其中Na(K)将向光电转换CIGS膜层中扩散渗透，以提高电池的光电转换效率。
附图说明
[0026]为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0027]图1示出了本专利技术实施例提供的薄膜太阳能电池用合金靶材的制备方法流程示意图；
[0028]图2示出了本专利技术实施例1提供的薄膜太阳能电池用合金靶材的实物图；
[0029]图3示出了本专利技术实施例1提供的薄膜太阳能电池用合金靶材的扫描电镜显微形貌图。
具体实施方式
[0030]提供下述实施例是为了更好地进一步理解本专利技术，并不局限于所述最佳实施方式，不对本专利技术的内容和保护范围构成限制，任何人在本专利技术的启示下或是将本专利技术与其他现有技术的特征进行组合而得出的任何与本专利技术相同或相近似的产品，均落在本专利技术的
保护范围之内。
[0031]实施例中未注明具体实验步骤或者条件，按照本领域内的现有技术所描述的常规实验步骤的操作或条件即可进行。所用试剂以及其他仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规试剂产品。此外，附图仅为本公开实施例的示意性图解，并非一定是按比例绘制。图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。附图中所示的一些方框图是功能实体，不一定必须与物理或逻辑上独立的实体相对应。
[0032]MoNa(K)合金靶材以Mo金属粉，Na2MoO4或K2MoO4化合物粉为原料制备时，Mo(密度10.28g/cm3，熔点2617℃)与Na2MoO4(密度3.28g/cm3，熔点687℃)或K2MoO本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种薄膜太阳能电池用合金靶材的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下制备步骤：S1、钼酸钠粉体或钼酸钾粉体在300
‑
400℃下进行煅烧预处理，获得预处理粉体；S2、将高纯Mo粉体与所述预处理粉体混合均匀后，装入石墨模具中进行冷压，获得成型坯体；其中，所述预处理粉体含量为2～30wt％；S3、将所述成型坯体转移至真空热压炉内进行两阶段真空热压烧结并随炉冷却，得到烧结坯体；S4、将烧结坯体进行无水外形加工，然后置于真空炉内，在400～700℃下进行真空退火处理，并对退火处理后的靶材进行表面精磨加工，获得所述合金靶材；其中，所述两阶段真空热压烧结包括：第一阶段真空热压烧结：所述真空热压炉以15～25℃/min的升温速率从室温升至550～700℃，压力升至10Mpa，随后在550～700℃下保温0.5
‑
1h；第二阶段真空热压烧结：所述真空热压炉以5℃/min的升温速率从550～700℃升温至900～1300℃，压力升至50～60Mpa，随后在900～1300℃下保温保压2～4h。2.根据权利要求1所述的薄膜太阳能电池用合金靶材的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述煅烧预处理后，所述方法还包括：对所述冷却后的钼酸钠粉体或钼酸钾粉体进行球磨处理，获得中位粒径D50为1～10um的预处理粉体；所述球磨处理的球料比1:3，时间为24h。3.根据权利要求1所述的薄膜太阳能电池用合金靶材的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述煅烧预处理的时间为4
‑...

【专利技术属性】
技术研发人员：储茂友，张恒，白雪，刘宇阳，韩沧，杨秀玉，
申请(专利权)人：有研资源环境技术研究院北京有限公司，
类型：发明
国别省市：