cigs靶材在烧结制备过程中的研究

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3、混合原料粉末，通过常压烧结的方式来制备CIGS靶材。结果发现，在烧结的靶材中只有CuIn0.7Ga0.3Se2相存在。较细粉末和较高冷压力的条件下，烧结的样品孔隙更小，并且孔隙分布的更均匀。靶材密度的下降是由两个原因引起的，一是在烧结过程中Ga的挥发，二是因为在烧结过程中靶材体积的膨胀。较粗粉末和较高冷压力的条件下，抗-致密化的倾向更强。对烧结过程和抗-致密化的原因进行了讨论。最后，采用热压工艺进行处理，这对增加CIGS密度是相当有效。可以采用磁控溅射沉积的方法制备CIGS靶材。1、简介CuInSe2（CIS）薄膜太阳能电池被认为是很有前途的光伏发电技术。实验室规模CIGS电池的光

4、电转换效率已达到19.9％[1]，超过大面积模块CIGS电池的13％[2]。时下最流行的CIGS吸收体的沉积制备方法是共蒸发法和硒处理前躯体金属层法。小面积高效率CIGS电池的元素来源于共蒸发。这种方法需要精确控制每个元素的蒸发速率和沉积量。与共蒸发法相比，硒处理前躯体金属层法比较容易实现成分的均匀，尤其是对大面积的电池材料，这有利于商业生产和产量的提高[3]。硒处理前躯体金属层法通常被描述为两个步骤，第一步是CuInGa金属前驱层的沉积，第二步是硒化处理生产CIGS吸收体。但事实上，根据以往的研究结果[2,4-9]，还有几个关键问题需要解决。这些问题包括，例如，随着温度的变化硒化

5、反应的敏感区域，由于Ga的扩散，在CIGS/Mo接触层产生了Ga的聚集，并且在硒化过程中有有害气体相形成。因此，传统的两个步骤过程通过控制和调整Ga的浓度很难制备出带有渐变带隙的CIGS吸收体，尤其是制备复杂的带隙结构，如双层或多层梯度结构。最近，我们用另一种方法来制造铜铟镓硒薄膜[10]。此方法是首先通过烧结工艺制备铜铟镓硒四元合金靶材，然后使用此靶材通过磁控溅射沉积的方法制备CIGS薄膜。以Cu2Se，In2Se3，和Ga2Se3粉末为原料。硒可以从CIGS靶材的溅射过程中直接加入到CIGS吸收体。在对磁控溅射沉积CIGS的研究期间，我们发现沉积的CIGS薄膜的成分组成比例与靶

6、材的一致，并在薄膜中检测到只有铜铟镓硒相存在。结果表明磁控溅射制备CIGS吸收体是可行的制备方法。因此，硒化处理方法，由于硒化处理过程很难控制并且会产生H2Se有毒气体，所以此方法的可行性很低。此外，我们还发现了靶材的密度对薄膜组成的影响。如果靶材的相对密度较低，那么薄膜的元素成分比例将偏离靶材的元素成分比例。如果我们把靶材的相对密度提高到92％以上，那么就可以消除偏差。出现这种现象的原因现在我们还不知道。上述的结果将在别处说明。因此，为了获得高品质的CIGS吸收体，我们必须首先获得高品质的CIGS靶材，并解决了一系列问题，先烧结靶材，然后使用靶材通过磁控溅射方法制备CIGS薄膜。

7、在这篇文章里，我们主要关注的是CIGS靶材烧结性能的研究。在这项研究中，CIGS靶材是通过冷压制备常压烧结的方法制成。对CIGS靶材粒子的尺寸和冷压力与靶材相对密度的关系进行了研究。通过X射线荧光（XRF）光谱仪，X射线衍射（XRD），扫描电子显微镜（SEM）和光学显微镜（OM），分别检测烧结试样的组成成分，相结构和微观结构。最后，通过热压工艺的初步尝试，进一步提高了CIGS靶材的密度。2.实验根据分子式CuIn0.72Ga0.28Se2的化学计量比，把5N纯度的Cu