Cu－Ga合金粉末的制造方法和Cu－Ga合金粉末、以及Cu－Ga合金濺射靶的制造方法和Cu－Ga合金濺射靶技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)提供能夠容易地制造高品質(zhì)Cu－Ga合金粉末的Cu－Ga合金粉末的制造方法和Cu－Ga合金粉末、以及Cu－Ga合金濺射靶的制造方法和Cu－Ga合金濺射靶。本發(fā)明專利技術(shù)將以85：15～55：45的質(zhì)量比配合Cu粉末和Ga而成的混合粉末，在非活性氣體環(huán)境中以30～700℃的溫度加以攪拌而進(jìn)行合金化，從而獲得Cu－Ga合金粉末。另外，通過對(duì)該Cu－Ga合金粉末加以成型并進(jìn)行燒結(jié)，獲得Cu－Ga合金濺射靶。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
【國外來華專利技術(shù)】
本專利技術(shù)涉及ー種在形成CIGS (Cu 一 In — Ga — Se四元系合金)太陽能電池的光吸收層時(shí)使用的Cu — Ga合金粉末的制造方法和Cu — Ga合金粉末、以及Cu — Ga合金派射革巴的制造方法和Cu — Ga合金派射革巴。本申請(qǐng)基于在日本國于2010年4月9日申請(qǐng)的日本專利申請(qǐng)?zhí)柼卦?010 —090475和在日本國于2010年8月24日申請(qǐng)的日本專利申請(qǐng)?zhí)柼卦?010 — 187160主張優(yōu)先權(quán)，并通過參照上述申請(qǐng)，援引在本申請(qǐng)中。
技術(shù)介紹
近年來，作為綠色能源，太陽光發(fā)電備受關(guān)注，并主要是在使用結(jié)晶系Si的太陽能電池，但由于在供給方面和成本上存在問題，轉(zhuǎn)換效率高的CIGS (Cu 一 In — Ga — Se四兀系合金)系太陽能電池越來越受人關(guān)注。作為CIGS太陽能電池的基本結(jié)構(gòu)，具有形成于鈉鈣玻璃基板上并作為背電極的Mo電極層；形成于該Mo電極層上并作為光吸收層的Cu — In — Ga — Se四兀系合金膜；在由該Cu — In — Ga — Se四元系合金膜構(gòu)成的光吸收層上形成并包含ZnS、CdS等的緩沖層；以及在該緩沖層上形成的透明電極。作為由Cu — In — Ga — Se四元系合金膜構(gòu)成的光吸收層的形成方法，已知有蒸鍍法，但為了在更寬的面積上得到均勻的膜，提出了通過濺射法形成的方法。濺射法是首先使用In靶并通過濺射形成In膜后，使用Cu — Ga合金濺射靶在該In膜上進(jìn)行濺射而形成Cu — Ga合金膜,在Se環(huán)境氣體對(duì)所得到的由In膜和Cu — Ga合金膜構(gòu)成的層疊膜進(jìn)行熱處理，從而形成Cu — In — Ga — Se四元系合金膜的方法。由該濺射法形成的Cu — In —Ga 一 Se四元系合金膜的品質(zhì)在很大程度上依賴于Cu — Ga合金濺射靶的品質(zhì)，因此，希望有高品質(zhì)的Cu — Ga合金濺射靶。作為Cu — Ga合金濺射靶的制造方法，已知有溶解法和粉末燒結(jié)法。溶解法中存在溶解鋳造的CIGS系太陽能電池用途的組成即Cu-Ga合金變脆且容易破裂的問題。另ー方面，由于粉末燒結(jié)法能夠得到均勻的組成，因此，被認(rèn)為是有前途的濺射靶的制造方法。作為粉末燒結(jié)法，例如在專利文獻(xiàn)I中，記載了將Ga含量高的Cu — Ga合金粉末和純Cu或Ga含量低的Cu — Ga合金粉末加以配合，并通過熱壓法制造濺射靶的方法。現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)I :日本特開2008 — 138232號(hào)公報(bào)
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
專利技術(shù)要解決的課題由于Ga的熔點(diǎn)為29. 78°C，是極低的熔點(diǎn)，從Cu粉末和Ga無法直接獲得燒結(jié)體，因此，作為粉末燒結(jié)法的原料使用Cu — Ga合金粉末。通常，利用Cu — Ga合金為脆性材料的特性，先溶解Cu和Ga而進(jìn)行合金化，然后將其粉碎而獲得Cu — Ga合金粉末。S卩，為了得到Cu — Ga合金粉末，需要在高溫下使Cu和Ga溶解的エ藝、以及粉碎Cu — Ga合金鑄錠等的粉末化工藝。本專利技術(shù)是鑒于上述情形而完成的，根據(jù)本專利技術(shù)，提供能夠容易地制造出高品質(zhì)Cu — Ga合金粉末的Cu — Ga合金粉末的制造方法和Cu — Ga合金粉末、以及Cu — Ga合金派射祀的制造方法和Cu — Ga合金派射革巴。用于解決課題的方法本專利技術(shù)人等經(jīng)過深入研究發(fā)現(xiàn)，通過以規(guī)定的比例配合Cu粉末和Ga，并在規(guī)定的溫度范圍下進(jìn)行合金化，能夠容易地獲得高品質(zhì)Cu — Ga合金粉末，而且能夠獲得高品質(zhì)Cu — Ga合金派射革巴。 S卩，本專利技術(shù)的Cu — Ga合金粉末的制造方法，其特征在于，將以85 :15 55 45的質(zhì)量比配合Cu粉末和Ga而成的混合粉末，在非活性氣體環(huán)境中以30 700°C的溫度加以攪拌而進(jìn)行合金化。另外，本專利技術(shù)的Cu — Ga合金粉末,其特征在于,通過上述Cu — Ga合金粉末的制造方法制造。另外，本專利技術(shù)的Cu-Ga合金濺射靶的制造方法，其特征在于，包括制造エ序，將以85 :15 55 :45的質(zhì)量比配合Cu粉末和Ga而成的混合粉末，在非活性氣體環(huán)境中以30 700°C溫度加以攪拌而進(jìn)行合金化，從而制造Cu — Ga合金粉末；以及燒結(jié)エ序，對(duì)Cu — Ga合金粉末加以成型并進(jìn)行燒結(jié)。另外，本專利技術(shù)的Cu — Ga合金濺射靶，其特征在于，通過上述Cu — Ga合金濺射靶的制造方法制造。專利技術(shù)的效果根據(jù)本專利技術(shù)，能夠容易地獲得高品質(zhì)Cu — Ga合金粉末，井能夠獲得均勻性、加工性優(yōu)異的Cu — Ga合金濺射靶。附圖說明圖I是Cu — Ga合金粉末的示意剖面圖。圖2是用于說明本專利技術(shù)ー實(shí)施方式中的Cu — Ga合金濺射靶的制造方法的概要圖。圖3是根據(jù)EPMA映射分析獲得的Cu — Ga合金粉末的剖面照片。圖4是圖3所示剖面照片的示意圖。圖5是根據(jù)EPMA映射分析獲得的Cu — Ga合金燒結(jié)體的剖面照片。圖6是圖5所示剖面照片的示意圖。圖7是根據(jù)EPMA映射分析獲得的Cu — Ga合金粉末的剖面照片。圖8是圖7所示剖面照片的示意圖。具體實(shí)施例方式下面，參照附圖詳細(xì)說明本專利技術(shù)的具體實(shí)施方式。< I. Cu — Ga合金粉末的制造方法>(原料)作為Cu - Ga合金粉末的原料，使用Cu粉末和Ga。適當(dāng)?shù)剡x擇Cu粉末和Ga的純度，以不會(huì)影響由Cu — Ga合金濺射靶形成的CIGS光吸收層的特性。作為Cu粉末，例如，可使用通過電解法或噴霧法制造的電解Cu粉末或霧化Cu粉末。對(duì)電解Cu粉末而言，在硫酸銅溶液等的電解液中通過電解使海綿狀或樹枝狀的Cu析出在陰極而制造電解Cu粉末。對(duì)霧化Cu粉末而言,通過氣體噴霧法、水噴霧法、離心噴霧法、熔體提取法(Melt Extraction)等制造出球狀或無定形的Cu粉末。此外，Cu粉末也可以使用通過這些方法以外的方法制造的Cu粉末。優(yōu)選Cu粉末的平均粒徑為I 300 μ m。通過Cu粉末的平均粒徑為I μ m以上，能 夠防止Cu粉末的飛散而不需要特殊的操作，而且，能夠防止因Cu粉末的松裝體積增加而導(dǎo)致合金粉末制造裝置大型化、并需要高額的裝置的現(xiàn)象。另外，通過Cu粉末的平均粒徑為300 μ m以下，能夠防止因需要由Ga包覆的Cu粉末的表面積(BET)不足而容易使過剩的未反應(yīng)液相Ga殘留的現(xiàn)象。此外，Cu粉末的平均粒徑是指通過激光衍射法測(cè)定Cu粉末的粒度分布，并從小粒徑側(cè)開始累計(jì)的累計(jì)粒度分布百分?jǐn)?shù)達(dá)到50%時(shí)所對(duì)應(yīng)的粒徑(D50)。Ga是熔點(diǎn)低的金屬(熔點(diǎn)29. 78°C )，通過加熱容易發(fā)生熔解。熔解后的Ga包覆Cu粉末，從而進(jìn)行ニ元系合金化。對(duì)Ga的形狀并沒有特別的限定，但當(dāng)Ga的形狀為小片吋，容易秤量。小片是通過在室溫附近溶解Ga而進(jìn)行鋳造，并粉碎鋳造物而獲得。(配合)以85 :15 55 45的質(zhì)量比配合Cu粉末和Ga。由于Ga是熔點(diǎn)低的金屬(熔點(diǎn)29. 780C )，因此，通過加熱容易發(fā)生熔解，由熔解后的Ga包覆Cu粉末。通過Ga量為15質(zhì)量％以上，能夠?qū)崿F(xiàn)Ga的均勻包覆，而且對(duì)所得到的粉末進(jìn)行燒結(jié)時(shí)，能夠得到均勻的合金組織。另外，通過Ga量在45質(zhì)量％以下，能夠防止因Cu粉末之間大量存在的Ga導(dǎo)致粉末之間結(jié)合而成為塊狀的現(xiàn)象，能夠提高合金粉末的收率。另外，更優(yōu)選Ga量為25 41質(zhì)量％。通過Ga量為25質(zhì)量％以上，能夠在短小時(shí)內(nèi)均勻地包覆，另外，通過G本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】

【技術(shù)特征摘要】
【國外來華專利技術(shù)】2010.04.09 JP 2010-090475;2010.08.24 JP 2010-187161.ー種Cu — Ga合金粉末的制造方法，其特征在于， 將以85 :15 55 45的質(zhì)量比配合Cu粉末和Ga而成的混合粉末，在非活性氣體環(huán)境中以30 700°C的溫度加以攪拌，從而進(jìn)行合金化。2.如權(quán)利要求I所述的Cu— Ga合金粉末的制造方法，其特征在干， 在非活性氣體環(huán)境中以30°C以上且低于400°C的溫度攪拌所述混合粉末，在所述Cu粉末的表面形成Cu — Ga ニ兀系合金層。3.如權(quán)利要求I所述的Cu— Ga合金粉末的制造方法，其特征在干， 在非活性氣體環(huán)境中以400°C以上且700°C以下的溫度攪拌所述混合粉末，在所述Cu粉末的內(nèi)部形成Cu — Ga ニ元系合金。4.如權(quán)利要求I所述的Cu— Ga合金粉末的制造方法，其特征在干， 在非活性氣體環(huán)...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：森本敏夫，高橋辰也，安東勛雄，小向哲史，高木正德，佐藤惠理子，南浩尚，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：住友金屬礦山株式會(huì)社，
類型：
國別省市：