含有Cu、In、Ga及Se元素的粉末、烧结体及溅射靶、以及上述粉末的制造方法技术

本发明专利技术提供一种在烧结时或加工时不会发生破损的、含有Cu、In、Ga及Se的Cu-In-Ga-Se系粉末、以及使用该粉末的烧结体及溅射靶。本发明专利技术涉及含有Cu、In、Ga及Se元素的粉末，其中，Cu-In-Ga-Se系化合物和/或Cu-In-Se系化合物共计含有60质量％以上。本发明专利技术的粉末优选含有20质量％以下的In-Se系化合物和/或20质量％以下的Cu-In系化合物。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及在形成太阳能电池的光吸收层中适合使用的、含有Cu、In、Ga及Se元素的粉末、烧结体及溅射靶、以及含有Cu、In、Ga及Se元素的粉末的制造方法。
技术介绍
在CIGS系薄膜太阳能电池的光吸收层的形成中，一直以来，使用层叠利用溅射形成的Cu-Ga膜以及In膜并对得到的层叠膜在含有Se的气体气氛中进行热处理而形成Cu-In-Ga-Se系化合物膜的方法(例如专利文献I)。但是，这样的成膜方法中，需要Cu-Ga二元系合金和In的各自的成膜用成膜室和溅射靶材，而且为了在Se气氛中进行热处理还需要热处理炉，制造成本高。 因此，为了有效地使Cu-In-Ga-Se系化合物膜成膜，进行了使用Cu-In-Ga-Se系化合物粉末的印刷法、使用Cu-In-Ga-Se系化合物的蒸镀法、及使用Cu-In-Ga-Se系化合物溅射靶材的溅射法的开发。但是，要用通常的粉末烧结法(例如准备Cu、In、Ga及Se的各自的粉末进行烧结的方法)或熔化铸造法来制作Cu-In-Ga-Se系化合物，则在In熔化的同时In与Se剧烈反应，有引起爆炸的危险。为了避免此类危险，例如专利文献2中公开了下述的方法在Se中投入Cu，制作Cu-Se 二元系合金熔液，再在该Cu-Se 二元系合金熔液中投入In,制作Cu-Se-In三元系化合物熔液，再在得到的Cu-Se-In三元系化合物熔液中投入Ga，制作Cu-In-Ga-Se四元系化合物熔液。但是，该方法中，当Se以单体的形式残存于Cu-Se二元系合金熔液时，也会与In剧烈反应等，从而可能产生爆炸，在安全性、稳定性方面还有改善的余地。另外，例如专利文献3中公开了下述方法准备Cu-Se 二元系合金粉末、Cu-In二兀系合金粉末、Cu-Ga 二兀系合金粉末、Cu-In-Ga三兀系合金粉末,将它们混合并进行热压，由此制作热压体。由于该方法是通过热压混合粉末而使化合物化和烧结同时进行的方法，因此，如果考虑到化合物化时会在反应室内产生气体，则不能充分提高热压的温度(例如140°C左右)，其结果是，不能提高得到的热压体的相对密度而机械强度变得不充分，或者在热压中或热压后进行加工时产生破损的可能性非常大。现有技术文献专利文献专利文献I :日本专利第3249408号公报专利文献2 日本特开2008-163367号公报专利文献3 日本特开2009-287092号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的技术问题本专利技术就是鉴于上述技术问题而完成的，其目的在于提供一种适合在没有爆炸等危险伴随的情况下使CIGS系薄膜成膜的、含有Cu、In、Ga及Se元素的粉末及其制造方法，同时还提供一种在烧结时或加工时不会产生破损的、含有Cu、In、Ga及Se元素的粉末、以及使用该粉末的烧结体及溅射靶。解决问题的手段本专利技术提供以下的粉末、烧结体、溅射靶及粉末的制造方法。 一种粉末，其为含有Cu、In、Ga及Se元素的粉末，其中，Cu-In-Ga-Se系化合物和/或Cu-In-Se系化合物共计含有60质量％以上。根据所述的粉末，其中，含有20质量％以下的In-Se系化合物和/或20质量％以下的Cu-In系化合物。根据所述的粉末，其中，设定所述粉末中的Cu、In、Ga及Se的总计量为 100原子％时，Cu为20原子％以上且30原子％以下；In为10原子以上且25原子以下；Ga为0. I原子以上且15原子以下；Se为40原子以上且60原子以下。根据所述的粉末，其中，设定所述粉末中的Cu、In、Ga及Se的总计量为100原子％时，Cu为20原子％以上且30原子％以下；In为10原子％以上且25原子％以下；Ga为0. I原子以上且15原子以下；Se为40原子以上且60原子以下。 一种粉末的制造方法，其为 中任一项所述的粉末的制造方法，包括(I)将含有In及Ga的Cu基合金的熔液粉化(atomize)而得到含有In、Ga及Cu元素的粉末的第一工序；(2)在所述含有In、Ga及Cu元素的粉末中混合Se粉末而得到混合粉末的第二工序;(3)对所述混合粉末进行热处理而得到含有Cu-In-Ga-Se系化合物和/或Cu-In-Se系化合物的反应物的第三工序；以及(4)对在所述第三工序中得到的反应物进行粉碎而得到含有Cu、In、Ga及Se元素的粉末的第四工序。根据所述的制造方法，其中，所述Se粉末的平均粒径为0. I 10 y m。根据所述的制造方法，其中，所述第三工序中的热处理温度为500°C以上且1000°C以下。根据所述的制造方法，其中，所述第三工序中的热处理温度为500°C以上且1000°C以下。 一种烧结体，其为含有Cu、In、Ga及Se元素的烧结体，其中，Cu-In-Ga-Se系化合物和/或Cu-In-Se系化合物共计含有60质量％以上。根据所述的烧结体，其中，含有20质量％以下的In-Se系化合物和/或20质量％以下的Cu-In系化合物。 一种溅射靶，其为含有Cu、In、Ga及Se元素的溅射靶，其中，Cu-In-Ga-Se系化合物和/或Cu-In-Se系化合物共计含有60质量％以上。根据所述的溅射靶，其中，含有20质量％以下的In-Se系化合物和/或20质量％以下的Cu-In系化合物。根据所述的溅射靶，其中，对所述派射革巴的表面，进行0. 24mmX0. 24mm范围的EPMA面分析(mappinganalysis)时，In含量为36质量％以上的In系化合物的面积率为10%以下。 根据 中任一项所述的溅射靶，其中，相对密度为90%以上。专利技术效果根据本专利技术的制造方法，可在没有爆炸等危险伴随的情况下制造含有Cu、In、Ga及Se元素的粉末。另外，本专利技术的粉末可恰当地调整粉末中含有的化合物相，因此使用该粉末的烧结体及溅射靶可减少烧结时或加工过程中的破损。附图说明图I为表示后述的实施例(实验例I)的Cu-In-Ga-Se系粉末的X射线衍射结果的图。图2的(a) (f)为表示后述的实施例(实验例I)的Cu-In-Ga-Se系溅射靶的EMPA面分析结果的图。图3为表示后述的实施例(实验例6)的Cu-In-Ga-Se系粉末的X射线衍射结果的图。具体实施例方式本专利技术人等为了在不使In和Se发生发热反应而引发爆炸的情况下制作含有Cu、In、Ga及Se的粉末，进行了反复的探讨。结果发现利用粉化法预先制作含有Cu、In以及Ga元素的三元系粉末(以下，称为“Cu-In-Ga系粉末”)而在粉末内掺入In相，再对该Cu-In-Ga系粉末和Se粉末进行热处理，则可减小In与Se的接触面积，从而可抑制由直接接触而引起的急剧发热反应，使反应缓慢进行，其结果是能够安全地得到含有Cu、In、Ga及Se元素的反应物,通过对该反应物进行粉碎,可得到含有Cu、In、Ga及Se的粉末。另外,还明确利用本专利技术的制造方法得到的粉末可减少烧结时或加工过程中的破损。以下，对本专利技术的制造方法及粉末进行依次说明。本专利技术的制造方法包括以下四个工序。第一工序第一工序中，将含有In及Ga的Cu基合金(含有In及Ga且余部为Cu及不可避免的杂质(例如C(碳)、N(氮)、0(氧))的合金)加热到其熔点以上(约900 1200°C )，制成熔液，使该熔液从喷嘴流下，从周围向熔液吹送气体(例如氮气等不活泼气体)进行使其本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：得平雅也，南部旭，柏井茂雄，福住正文，
申请(专利权)人：株式会社钢臂功科研，兵库县，
类型：
国别省市：