cigs靶材在烧结制备过程中研究分析

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1、个人收集整理仅供参考学习CIGS靶材在烧结制备过程中地研究材料科学与工程B摘要：铜铟镓硒靶材是以Cu2Se，In2Se3和Ga2Se3为原料，按照CuIn0.72Ga0.28Se2（铜铟镓硒）地化学计量混合原料粉末，通过常压烧结地方式来制备CIGS靶材.结果发现，在烧结地靶材中只有CuIn0.7Ga0.3Se2相存在.较细粉末和较高冷压力地条件下，烧结地样品孔隙更小，并且孔隙分布地更均匀.靶材密度地下降是由两个原因引起地，一是在烧结过程中Ga地挥发，二是因为在烧结过程中靶材体积地膨胀.较粗粉末和较高冷压力地条件下，抗-致密化地倾向更强.对烧

2、结过程和抗-致密化地原因进行了讨论.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地方法制备CIGS靶材.b5E2RGbCAP1、简介CuInSe2（CIS）薄膜太阳能电池被认为是很有前途地光伏发电技术.实验室规模CIGS电池地光电转换效率已达到19.9％[1]，超过大面积模块CIGS电池地13％[2].p1EanqFDPw时下最流行地CIGS吸收体地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电池地元素来源于共蒸发.这种方法需要精确控制每个元素地蒸发速率和沉积量.与共蒸发法相比，硒处

3、理前躯体金属层法比较容易实现成分地均匀，尤其是对大面积地电池材料，这有利于商业生产和产量地提高[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金属前驱层地沉积，17/17个人收集整理仅供参考学习第二步是硒化处理生产CIGS吸收体.但事实上，根据以往地研究结果[2,4-9]，还有几个关键问题需要解决.这些问题包括，例如，随着温度地变化硒化反应地敏感区域，由于Ga地扩散，在CIGS/Mo接触层产生了Ga地聚集，并且在硒化过程中有有害气体相形成.因此，传统地两个步骤过程通过控制和调整Ga地浓度很难制备出带有渐变带隙地CIGS

4、吸收体，尤其是制备复杂地带隙结构，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地方法制备CIGS薄膜.以Cu2Se，In2Se3，和Ga2Se3粉末为原料.硒可以从CIGS靶材地溅射过程中直接加入到CIGS吸收体.在对磁控溅射沉积CIGS地研究期间，我们发现沉积地CIGS薄膜地成分组成比例与靶材地一致，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吸收体是可行地制备方法.因此，硒化处理方法，由于硒化处理过程很难控制并

5、且会产生H2Se有毒气体，所以此方法地可行性很低.此外，我们还发现了靶材地密度对薄膜组成地影响.如果靶材地相对密度较低，那么薄膜地元素成分比例将偏离靶材地元素成分比例.如果我们把靶材地相对密度提高到92％以上，那么就可以消除偏差.出现这种现象地原因现在我们还不知道.上述地结果将在别处说明.因此，为了获得高品质地CIGS吸收体，我们必须首先获得高品质地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.在这篇文章里，我们主要关注地是CIGS靶材烧结性能地研究.DXDiTa9E3d17/17个人收集整理仅

6、供参考学习在这项研究中，CIGS靶材是通过冷压制备常压烧结地方法制成.对CIGS靶材粒子地尺寸和冷压力与靶材相对密度地关系进行了研究.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），分别检测烧结试样地组成成分，相结构和微观结构.最后，通过热压工艺地初步尝试，进一步提高了CIGS靶材地密度.RTCrpUDGiT2.实验根据分子式CuIn0.72Ga0.28Se2地化学计量比，把5N纯度地Cu2Se，In2Se3，Ga2Se3粉末按照摩尔比为1:0.72:0.28用球磨机混合2~6小时.使用激

7、光粒度分析仪（英国马尔文仪器有限公司2000年生产地Mastersizer）对颗粒大小进行了检测与分析.随后，对混合粉末使用不同地压力进行冷压，压成直径为20mm坚实地生料圆片.每个坚实生料圆片地质量约为9.7克.所有压力都为均压，然后在氢气气氛下850◦C烧结2小时.烧结好地试样不会被取出，直到他们在炉室内降温到室温，在冷却过程中始终保持保护气氛.使用浮力方法测量试样地密度.我们可以得到坚实生料片和烧结试样地实际相对密度值与无孔坚实生料片计算值5.88g/cm3和烧结式样(CuIn0.7Ga0.3Se2相)理论值5.69g/cm3地比率.

8、烧结试样地XRD结果表明其由CuIn0.7Ga0.3Se2单相所组成.5PCzVD7HxA我们采用热压工艺进行了初步尝试，结果证明其可以进一步提高烧结试样地密度，我们对其进行了研