一种CIGS电极用钛铝合金复合靶材材料及其制备方法与流程

文档序号:16137581发布日期:2018-12-01 01:12阅读:181来源:国知局

本发明涉及一种新型电极用钛铝合金(钛铝钠或钛铝钾)复合靶材材料及其制备方法,应用于cigs薄膜太阳能电池领域。

背景技术

全球能源需求逐年攀高,在节能及环保意识抬头下,发展再生能源为全球共同的目标;以再生能源来说,无论水力、风力、地热发电来说,均需以动能转换方式来获得转换效率,而太阳能发电则是利用太阳光转换成电能之发电系统,在太阳能发电系统中无可动部分,不像风力、水力、地热等发电系统中均须用到转动机械,因此不会有高温高压及噪音等困扰,在发电过程中不造成环境负担,为一洁净的绿色能源。另外,太阳光源取之不尽用之不竭的特性,使得太阳能发电系统能具有永续利用之一大优点;虽然现今太阳能发电之光电转换效率尚不高,但太阳能发电系统不需耗费额外的能源成本为其优势,换句话说,这些原本不被人们利用的能源现在有部分比例作为电力来源。太阳每天照射到地表的能量超过全人类30年所需要的能源,太阳能电池已成为未来替代能源的主流。

太阳能电池的种类众多,而cigs(铜铟镓硒)薄膜太阳能电池拥有高转换效率及发展潜力而受到瞩目,目前cigs(铜铟镓硒)薄膜太阳能电池最高转换效率由美国再生能源实验室(nrel)所创造,其效率已达22%。cigs(铜铟镓硒)薄膜太阳能电池发展至今其组件结构大致件由上电极(al/ni)、光窗层(azo低阻和zno高阻)、缓冲层(cds)、吸收层(cigs)、背电极(mo/namo)与基板(glass)所组成。在单一膜层内,各材料成份比之参数调配、薄膜晶体结构、制程方式与优化制程等各种因素为其制备上的挑战,此外,还需考虑到各膜层堆栈成组件的匹配性、各膜层制备方式与制程间的相互影响等众多因素,尤其从相关文献显示cigs(铜铟镓硒)对于各种制程参数下对于组件影响极其敏感,更增添cigs(铜铟镓硒)薄膜太阳能电池在制备上的困难,同时也使得技术门坎相对地提高,在国际光伏界认为是技术难度比较大的一种太阳电池。

文献报导钠金属元素添加在下电极中,第一会提高吸收层中载子浓度,改善吸收层电性,提高组件短路电流;第二是钠、硒彼此交互作用,其结果有助于获得较大晶粒之吸收层,改善吸收层膜质,提高转换效率;钾金属元素能填补缺陷提高组件开路电压。目前业界主要是使用mona/mo双层结构材料为主作为cigs下电极层,但mona此材料制程困难,材料脆性高及良率低,必须采用高昂的热均压设备才能制造,制程温度高且气体耗量大,因此成本居高不下,产业大量应用有其限制。



技术实现要素:

本发明的目的在于提供一种新型cigs电极用钛铝合金(钛铝硅酸钠或钛铝硅酸钾)复合材料及其制备方法。

一种钛铝合金复合靶材,包含钛元素和铝元素,其特征在于:还包含钠元素或钾元素,钛元素所占整个复合靶材的比例为52.5~71.25at%,铝元素所占整个复合靶材的比例为17.5~23.75at%,钠元素或钾元素所占整复合靶材的比例为5~30at%。

优选的,所述的钛铝合金复合靶材的理论密度大于99.0%。

优选的,所述的钛铝合金复合靶材呈圆形,直径为75~230mm,厚度为6~16mm。

一种钛铝合金复合靶材的制备方法,包括如下步骤:钛粉末、铝粉末和硅酸钠粉末经v型混拌机混合后,放入合金钢的模具中,通过热压机热压成型,得钛铝合金复合靶材;其中,压力约为200~400mpa,热压的温度约为450~600℃。

所述的制备方法中,钛粉末的纯度大于等于99.99wt%,铝粉末的纯度大于等于99.99wt%,硅酸钠粉末的纯度大于等于99.99wt%。

所述的制备方法中,硅酸钠粉末可以用硅酸钾代替,硅酸钾粉末的纯度大于等于99.99wt%。

所述的制备方法中,还可以包括对成型后的钛铝合金复合靶材实施机械加工的步骤,以符合溅镀设备相对应的溅射靶。实施机械加工后,tialna或tialk复合圆形溅射靶直径可以为75~230mm,厚度可以为6~16mm。

所述的钛铝合金复合靶材能够应用于太阳能电池领域,例如用于制作cigs电池的下电极膜层镀膜。可单独用钛铝硅酸钠或钛铝硅酸钾复合靶材来溅镀cigs一层下电极结构膜层,亦可依顺序1.钛铝硅酸钠2.钛铝硅酸钾或1.钛铝硅酸钾2.钛铝硅酸钠复合靶材来溅镀cigs二层下电极结构膜层,其下电极一层或二层之结构膜层总厚度为50~600nm。

以下是cigs薄膜太阳能电池组件的制作方法:以无碱玻璃或不锈钢为基板,接着把所需镀着的基材放入溅镀腔体中,以真空抽气系统将溅镀腔体背景压力抽至0.7×10-5~0.9×10-5torr后,利用氩气当作工作气体,透过节流阀将通入氩气控制溅镀腔体的工作压力为1×10-3~3×10-3torr,先以dc电源溅镀第一层50~600nm厚的下电极,其中下电极薄膜层为tialna/tialk一层或二层之结构薄膜层,然后溅镀第二层50~300nm厚的纯mo薄膜层,接着用多阶段蒸镀方式制作1000~2000nm第三层cigs吸收层,然后用真空溅镀的方式分别制作in2s3(10~100nm)、znmgo(20~200nm)及ito(80~300nm)等膜层,最后用银胶网印的方式完成表面金属线路的制作,完成整个cigs组件的制作。

本发明的有益效果:采用低成本的热压方式来制造此靶材,设备成本较低,由于材料温度较低且延展性较佳,同一批次可以多片同时热压,提高靶材的产率。本发明的靶材应用于cigs电池的下电极膜层镀膜,由于原料成本较低因此能降低溅镀膜层成本。随着靶材中钠钾含量的提高,在后制程中能提供较多的na/k元素扩散至cigs吸收层,提高载流子浓度及k元素填补缺陷提高组件开路电压,有利于转换效率的提高。在相同的效率要求下,也可以降低膜层的厚度,有利于提高设备的产率,降低设备成本并满足了大规模量产的要求。

具体实施方式

为进一步阐释本发明的构成、特征及其他目的,以下乃举本发明之若干较佳实施例。惟以下所述者,仅在于说明本发明之较佳实施例,并非用以限制本发明之范围。故凡有以本发明之精神为基础,而为本发明任何形式之修饰或变更,皆仍应属于本发明意图保护之范畴。

实施例1:

其溅镀靶由纯度99.99wt%钛粉末、纯度99.99wt%铝粉末、纯度99.99wt%硅酸钠或硅酸钾粉末混合物,分别经v型混拌机混和后,放入合金钢的模具中,通过热压机热压成型,压力约为200mpa及模具直径为80mm的条件下压成圆形靶材胚体,热压的温度约500℃,所制成圆形胚理论密度大于99.0%。其中钛铝硅酸钠材料靶材钛元素所占整个复合靶材比例为71.25at%,铝元素所占整个复合靶材比例为23.75at%,钠元素所占整复合靶材比例为5at%。其中钛铝硅酸钾材料靶材钛元素所占整个复合靶材比例为71.25at%,铝元素所占整个复合靶材比例为23.75at%,钾元素所占整复合靶材比例为5at%。接着对圆形胚体实施机械加工,以符合溅镀设备相对应的溅射靶,加工后tialna及tialk复合圆形溅射靶直径为75mm厚度为6mm。

在玻璃基板上通过dc溅射,功率200w,通以2×10-3torr的氩气,依序使1.tialna及2.tialk复合材料沉积在基板上(基板规格25.4mm×25.4mm×0.12mm),沉积厚度50nm,再溅镀或蒸镀其他膜层,并网印金属线路,完成cigs薄膜太阳能电池组件制作并量测其效率。

实施例2:

其溅镀靶由纯度99.99wt%钛粉末与纯度99.99wt%铝粉末与纯度99.99wt%硅酸钠或硅酸钾粉末混合物,分别经v型混拌机混和后,放入合金钢的模具中,通过热压机热压成型,压力约为200mpa及模具直径为80mm的条件下压成圆形靶材胚体,热压的温度约500℃,所制成圆形胚理论密度大于99.0%。其中钛铝硅酸钠材料靶材钛元素所占整个复合靶材比例为71.25at%,铝元素所占整个复合靶材比例为23.75at%,钠元素所占整复合靶材比例为5at%。其中钛铝硅酸钾材料靶材钛元素所占整个复合靶材比例为71.25at%,铝元素所占整个复合靶材比例为23.75at%,钾元素所占整复合靶材比例为5at%。接着对圆形胚体实施机械加工,以符合溅镀设备相对应的溅射靶,加工后tialna及tialk复合圆形溅射靶直径为75mm厚度为6mm。

在玻璃基板上通过dc溅射,功率200w,通以2×10-3torr的氩气,依序使1.tialna及2.tialk复合材料沉积在基板上(基板规格25.4mm×25.4mm×0.12mm),沉积厚度100nm,再溅镀或蒸镀其他膜层,并网印金属线路,完成cigs薄膜太阳能电池组件制作并量测其效率。

实施例3:

其溅镀靶由纯度99.99wt%钛粉末与纯度99.99wt%铝粉末与纯度99.99wt%硅酸钠或硅酸钾粉末混合物,分别经v型混拌机混和后,放入合金钢的模具中,通过热压机热压成型,压力约为200mpa及模具直径为80mm的条件下压成圆形靶材胚体,热压的温度约500℃,所制成圆形胚理论密度大于99.0%。其中钛铝硅酸钠材料靶材钛元素所占整个复合靶材比例为71.25at%,铝元素所占整个复合靶材比例为23.75at%,钠元素所占整复合靶材比例为5at%。其中钛铝硅酸钾材料靶材钛元素所占整个复合靶材比例为71.25at%,铝元素所占整个复合靶材比例为23.75at%,钾元素所占整复合靶材比例为5at%。接着对圆形胚体实施机械加工,以符合溅镀设备相对应的溅射靶,加工后tialna及tialk复合圆形溅射靶直径为75mm厚度为6mm。

在玻璃基板上通过dc溅射,功率200w,通以2×10-3torr的氩气,依序使1.tialna及2.tialk复合材料沉积在基板上(基板规格25.4mm×25.4mm×0.12mm),沉积厚度150nm,再溅镀或蒸镀其他膜层,并网印金属线路,完成cigs薄膜太阳能电池组件制作并量测其效率。

实施例4:

其溅镀靶由纯度99.99wt%钛粉末与纯度99.99wt%铝粉末与纯度99.99wt%硅酸钠或硅酸钾粉末混合物,分别经v型混拌机混和后,放入合金钢的模具中,通过热压机热压成型,压力约为200mpa及模具直径为80mm的条件下压成圆形靶材胚体,热压的温度约500℃,所制成圆形胚理论密度大于99.0%。其中钛铝硅酸钠材料靶材钛元素所占整个复合靶材比例为71.25at%,铝元素所占整个复合靶材比例为23.75at%,钠元素所占整复合靶材比例为5at%。其中钛铝硅酸钾材料靶材钛元素所占整个复合靶材比例为71.25at%,铝元素所占整个复合靶材比例为23.75at%,钾元素所占整复合靶材比例为5at%。接着对圆形胚体实施机械加工,以符合溅镀设备相对应的溅射靶,加工后tialna及tialk复合圆形溅射靶直径为75mm厚度为6mm。

在玻璃基板上通过dc溅射,功率200w,通以2×10-3torr的氩气,依序使1.tialna及2.tialk复合材料沉积在基板上(基板规格25.4mm×25.4mm×0.12mm),沉积厚度200nm,再溅镀或蒸镀其他膜层,并网印金属线路,完成cigs薄膜太阳能电池组件制作并量测其效率。

实施例5:

其溅镀靶由纯度99.99wt%钛粉末与纯度99.99wt%铝粉末与纯度99.99wt%硅酸钠或硅酸钾粉末混合物,分别经v型混拌机混和后,放入合金钢的模具中,通过热压机热压成型,压力约为200mpa及模具直径为80mm的条件下压成圆形靶材胚体,热压的温度约500℃,所制成圆形胚理论密度大于99.0%。其中钛铝硅酸钠材料靶材钛元素所占整个复合靶材比例为71.25at%,铝元素所占整个复合靶材比例为23.75at%,钠元素所占整复合靶材比例为5at%。其中钛铝硅酸钾材料靶材钛元素所占整个复合靶材比例为71.25at%,铝元素所占整个复合靶材比例为23.75at%,钾元素所占整复合靶材比例为5at%。接着对圆形胚体实施机械加工,以符合溅镀设备相对应的溅射靶,加工后tialna及tialk复合圆形溅射靶直径为75mm厚度为6mm。

在玻璃基板上通过dc溅射,功率200w,通以2×10-3torr的氩气,依序使1.tialna及2.tialk复合材料沉积在基板上(基板规格25.4mm×25.4mm×0.12mm),沉积厚度300nm,再溅镀或蒸镀其他膜层,并网印金属线路,完成cigs薄膜太阳能电池组件制作并量测其效率。

实施例6:

其溅镀靶由纯度99.99wt%钛粉末与纯度99.99wt%铝粉末与纯度99.99wt%硅酸钠或硅酸钾粉末混合物,分别经v型混拌机混和后,放入合金钢的模具中,通过热压机热压成型,压力约为200mpa及模具直径为80mm的条件下压成圆形靶材胚体,热压的温度约500℃,所制成圆形胚理论密度大于99.0%。其中钛铝硅酸钠材料靶材钛元素所占整个复合靶材比例为71.25at%,铝元素所占整个复合靶材比例为23.75at%,钠元素所占整复合靶材比例为5at%。其中钛铝硅酸钾材料靶材钛元素所占整个复合靶材比例为71.25at%,铝元素所占整个复合靶材比例为23.75at%,钾元素所占整复合靶材比例为5at%。接着对圆形胚体实施机械加工,以符合溅镀设备相对应的溅射靶,加工后tialna及tialk复合圆形溅射靶直径为75mm厚度为6mm。在玻璃基板上通过dc溅射,功率200w,通以2×10-3torr的氩气,依序使1.tialna及2.tialk复合材料沉积在基板上(基板规格25.4mm×25.4mm×0.12mm),沉积厚度400nm,再溅镀或蒸镀其他膜层,并网印金属线路,完成cigs薄膜太阳能电池组件制作并量测其效率。

实施例7:

其溅镀靶由纯度99.99wt%钛粉末与纯度99.99wt%铝粉末与纯度99.99wt%硅酸钠或硅酸钾粉末混合物,分别经v型混拌机混和后,放入合金钢的模具中,通过热压机热压成型,压力约为200mpa及模具直径为80mm的条件下压成圆形靶材胚体,热压的温度约500℃,所制成圆形胚理论密度大于99.0%。其中钛铝硅酸钠材料靶材钛元素所占整个复合靶材比例为71.25at%,铝元素所占整个复合靶材比例为23.75at%,钠元素所占整复合靶材比例为5at%。其中钛铝硅酸钾材料靶材钛元素所占整个复合靶材比例为71.25at%,铝元素所占整个复合靶材比例为23.75at%,钾元素所占整复合靶材比例为5at%。接着对圆形胚体实施机械加工,以符合溅镀设备相对应的溅射靶,加工后tialna及tialk复合圆形溅射靶直径为75mm厚度为6mm。

在玻璃基板上通过dc溅射,功率200w,通以2×10-3torr的氩气,依序使1.tialna及2.tialk复合材料沉积在基板上(基板规格25.4mm×25.4mm×0.12mm),沉积厚度500nm,再溅镀或蒸镀其他膜层,并网印金属线路,完成cigs薄膜太阳能电池组件制作并量测其效率。

实施例8:

其溅镀靶由纯度99.99wt%钛粉末与纯度99.99wt%铝粉末与纯度99.99wt%硅酸钠或硅酸钾粉末混合物,分别经v型混拌机混和后,放入合金钢的模具中,通过热压机热压成型,压力约为200mpa及模具直径为80mm的条件下压成圆形靶材胚体,热压的温度约500℃,所制成圆形胚理论密度大于99.0%。其中钛铝硅酸钠材料靶材钛元素所占整个复合靶材比例为71.25at%,铝元素所占整个复合靶材比例为23.75at%,钠元素所占整复合靶材比例为5at%。其中钛铝硅酸钾材料靶材钛元素所占整个复合靶材比例为71.25at%,铝元素所占整个复合靶材比例为23.75at%,钾元素所占整复合靶材比例为5at%。接着对圆形胚体实施机械加工,以符合溅镀设备相对应的溅射靶,加工后tialna及tialk复合圆形溅射靶直径为75mm厚度为6mm。

在玻璃基板上通过dc溅射,功率200w,通以2×10-3torr的氩气,依序使1.tialna及2.tialk复合材料沉积在基板上(基板规格25.4mm×25.4mm×0.12mm),沉积厚度600nm,再溅镀或蒸镀其他膜层,并网印金属线路,完成cigs薄膜太阳能电池组件制作并量测其效率。

实施例9:

其溅镀靶由纯度99.99wt%钛粉末与纯度99.99wt%铝粉末与纯度99.99wt%硅酸钠或硅酸钾粉末混合物,分别经v型混拌机混和后,放入合金钢的模具中,通过热压机热压成型,压力约为200mpa及模具直径为80mm的条件下压成圆形靶材胚体,热压的温度约500℃,所制成圆形胚理论密度大于99.0%。其中钛铝硅酸钠材料靶材钛元素所占整个复合靶材比例为67.5at%,铝元素所占整个复合靶材比例为22.5at%,钠元素所占整复合靶材比例为10at%。其中钛铝硅酸钾材料靶材钛元素所占整个复合靶材比例为67.5at%,铝元素所占整个复合靶材比例为22.5at%,钾元素所占整复合靶材比例为10at%。接着对圆形胚体实施机械加工,以符合溅镀设备相对应的溅射靶,加工后tialna及tialk复合圆形溅射靶直径为75mm厚度为6mm。

在玻璃基板上通过dc溅射,功率200w,通以2×10-3torr的氩气,依序使1.tialna及2.tialk复合材料沉积在基板上(基板规格25.4mm×25.4mm×0.12mm),沉积厚度50nm,再溅镀或蒸镀其他膜层,并网印金属线路,完成cigs薄膜太阳能电池组件制作并量测其效率。

实施例10:

其溅镀靶由纯度99.99wt%钛粉末与纯度99.99wt%铝粉末与纯度99.99wt%硅酸钠或硅酸钾粉末混合物,分别经v型混拌机混和后,放入合金钢的模具中,通过热压机热压成型,压力约为200mpa及模具直径为80mm的条件下压成圆形靶材胚体,热压的温度约500℃,所制成圆形胚理论密度大于99.0%。其中钛铝硅酸钠材料靶材钛元素所占整个复合靶材比例为63.75at%,铝元素所占整个复合靶材比例为21.25at%,钠元素所占整复合靶材比例为15at%。其中钛铝硅酸钾材料靶材钛元素所占整个复合靶材比例为63.75at%,铝元素所占整个复合靶材比例为21.25at%,钾元素所占整复合靶材比例为15at%。接着对圆形胚体实施机械加工,以符合溅镀设备相对应的溅射靶,加工后tialna及tialk复合圆形溅射靶直径为75mm厚度为6mm。

在玻璃基板上通过dc溅射,功率200w,通以2×10-3torr的氩气,依序使1.tialna及2.tialk复合材料沉积在基板上(基板规格25.4mm×25.4mm×0.12mm),沉积厚度50nm,再溅镀或蒸镀其他膜层,并网印金属线路,完成cigs薄膜太阳能电池组件制作并量测其效率。

实施例11:

其溅镀靶由纯度99.99wt%钛粉末与纯度99.99wt%铝粉末与纯度99.99wt%硅酸钠或硅酸钾粉末混合物,分别经v型混拌机混和后,放入合金钢的模具中,通过热压机热压成型,压力约为200mpa及模具直径为80mm的条件下压成圆形靶材胚体,热压的温度约500℃,所制成圆形胚理论密度大于99.0%。其中钛铝硅酸钠材料靶材钛元素所占整个复合靶材比例为60at%,铝元素所占整个复合靶材比例为20at%,钠元素所占整复合靶材比例为20at%。其中钛铝硅酸钾材料靶材钛元素所占整个复合靶材比例为60at%,铝元素所占整个复合靶材比例为20at%,钾元素所占整复合靶材比例为20at%。接着对圆形胚体实施机械加工,以符合溅镀设备相对应的溅射靶,加工后tialna及tialk复合圆形溅射靶直径为75mm厚度为6mm。

在玻璃基板上通过dc溅射,功率200w,通以2×10-3torr的氩气,依序使1.tialna及2.tialk复合材料沉积在基板上(基板规格25.4mm×25.4mm×0.12mm),沉积厚度50nm,再溅镀或蒸镀其他膜层,并网印金属线路,完成cigs薄膜太阳能电池组件制作并量测其效率。

实施例12:

其溅镀靶由纯度99.99wt%钛粉末与纯度99.99wt%铝粉末与纯度99.99wt%硅酸钠或硅酸钾粉末混合物,分别经v型混拌机混和后,放入合金钢的模具中,通过热压机热压成型,压力约为200mpa及模具直径为80mm的条件下压成圆形靶材胚体,热压的温度约500℃,所制成圆形胚理论密度大于99.0%。其中钛铝硅酸钠材料靶材钛元素所占整个复合靶材比例为56.25at%,铝元素所占整个复合靶材比例为18.75at%,钠元素所占整复合靶材比例为25at%。其中钛铝硅酸钾材料靶材钛元素所占整个复合靶材比例为56.25at%,铝元素所占整个复合靶材比例为18.75at%,钾元素所占整复合靶材比例为25at%。接着对圆形胚体实施机械加工,以符合溅镀设备相对应的溅射靶,加工后tialna及tialk复合圆形溅射靶直径为75mm厚度为6mm。

在玻璃基板上通过dc溅射,功率200w,通以2×10-3torr的氩气,依序使1.tialna及2.tialk复合材料沉积在基板上(基板规格25.4mm×25.4mm×0.12mm),沉积厚度50nm,再溅镀或蒸镀其他膜层,并网印金属线路,完成cigs薄膜太阳能电池组件制作并量测其效率。

实施例13:

其溅镀靶由纯度99.99wt%钛粉末与纯度99.99wt%铝粉末与纯度99.99wt%硅酸钠或硅酸钾粉末混合物,分别经v型混拌机混和后,放入合金钢的模具中,通过热压机热压成型,压力约为200mpa及模具直径为80mm的条件下压成圆形靶材胚体,热压的温度约500℃,所制成圆形胚理论密度大于99.0%。其中钛铝硅酸钠材料靶材钛元素所占整个复合靶材比例为52.5at%,铝元素所占整个复合靶材比例为17.5at%,钠元素所占整复合靶材比例为30at%。其中钛铝硅酸钾材料靶材钛元素所占整个复合靶材比例为52.5at%,铝元素所占整个复合靶材比例为17.5at%,钾元素所占整复合靶材比例为30at%。接着对圆形胚体实施机械加工,以符合溅镀设备相对应的溅射靶,加工后tialna及tialk复合圆形溅射靶直径为75mm厚度为6mm。

在玻璃基板上通过dc溅射,功率200w,通以2×10-3torr的氩气,依序使1.tialna及2.tialk复合材料沉积在基板上(基板规格25.4mm×25.4mm×0.12mm),沉积厚度50nm,再溅镀或蒸镀其他膜层,并网印金属线路,完成cigs薄膜太阳能电池组件制作并量测其效率。

实施例14:

其溅镀靶由纯度99.99wt%钛粉末与纯度99.99wt%铝粉末与纯度99.99wt%硅酸钠或硅酸钾粉末混合物,分别经v型混拌机混和后,放入合金钢的模具中,通过热压机热压成型,压力约为200mpa及模具直径为80mm的条件下压成圆形靶材胚体,热压的温度约500℃,所制成圆形胚理论密度大于99.0%。其中钛铝硅酸钠材料靶材钛元素所占整个复合靶材比例为71.25at%,铝元素所占整个复合靶材比例为23.75at%,钠元素所占整复合靶材比例为5at%。其中钛铝硅酸钾材料靶材钛元素所占整个复合靶材比例为71.25at%,铝元素所占整个复合靶材比例为23.75at%,钾元素所占整复合靶材比例为5at%。接着对圆形胚体实施机械加工,以符合溅镀设备相对应的溅射靶,加工后tialna及tialk复合圆形溅射靶直径为75mm厚度为6mm。

在430不锈钢基板上通过dc溅射,功率200w,通以2×10-3torr的氩气,依序使1.tialna及2.tialk复合材料沉积在基板上(基板规格25.4mm×25.4mm×0.12mm),沉积厚度50nm,再溅镀或蒸镀其他膜层,并网印金属线路,完成cigs薄膜太阳能电池组件制作并量测其效率。

实施例15:

其溅镀靶由纯度99.99wt%钛粉末与纯度99.99wt%铝粉末与纯度99.99wt%硅酸钠或硅酸钾粉末混合物,分别经v型混拌机混和后,放入合金钢的模具中,通过热压机热压成型,压力约为400mpa及模具直径为240mm的条件下压成圆形靶材胚体,热压的温度约550℃,所制成圆形胚理论密度大于99.0%。其中钛铝硅酸钠材料靶材钛元素所占整个复合靶材比例为71.25at%,铝元素所占整个复合靶材比例为23.75at%,钠元素所占整复合靶材比例为5at%。其中钛铝硅酸钾材料靶材钛元素所占整个复合靶材比例为71.25at%,铝元素所占整个复合靶材比例为23.75at%,钾元素所占整复合靶材比例为5at%。接着对圆形胚体实施机械加工。接着对圆形胚体实施机械加工,以符合溅镀设备相对应的溅射靶,加工后tialna及tialk复合圆形溅射靶直径为230mm厚度为8mm。

在不锈钢基板上通过dc溅射,功率1600w,通以2×10-3torr的氩气,依序使1.tialna及2.tialk复合材料沉积在基板156mmx156mmx0.12mm上,沉积厚度50nm,再溅镀或蒸镀其他膜层并网印金属线路完成cigs薄膜太阳能电池组件制作并量测其效率。

实施例16:

其溅镀靶由纯度99.99wt%钛粉末与纯度99.99wt%铝粉末与纯度99.99wt%硅酸钠,经v型混拌机混和后,放入合金钢的模具中,通过热压机热压成型,压力约为200mpa及模具直径为80mm的条件下压成圆形靶材胚体,热压的温度约500℃,所制成圆形胚理论密度大于99.0%。其中钛铝硅酸钠材料靶材钛元素所占整个复合靶材比例为71.25at%,铝元素所占整个复合靶材比例为23.75at%,钠元素所占整复合靶材比例为5at%。接着对圆形胚体实施机械加工,以符合溅镀设备相对应的溅射靶,加工后tialna复合圆形溅射靶直径为75mm厚度为6mm。

在玻璃基板上通过dc溅射,功率200w,通以2×10-3torr的氩气,使tialna复合材料沉积在基板上(基板规格25.4mm×25.4mm×0.12mm),沉积厚度300nm,再溅镀或蒸镀其他膜层,并网印金属线路,完成cigs薄膜太阳能电池组件制作并量测其效率。

实施例17:

其溅镀靶由纯度99.99wt%钛粉末与纯度99.99wt%铝粉末与纯度99.99wt%硅酸钠,经v型混拌机混和后,放入合金钢的模具中,通过热压机热压成型,压力约为200mpa及模具直径为80mm的条件下压成圆形靶材胚体,热压的温度约500℃,所制成圆形胚理论密度大于99.0%。其中钛铝硅酸钠材料靶材钛元素所占整个复合靶材比例为66.25at%,铝元素所占整个复合靶材比例为18.75at%,钠元素所占整复合靶材比例为15at%。接着对圆形胚体实施机械加工,以符合溅镀设备相对应的溅射靶,加工后tialna复合圆形溅射靶直径为75mm厚度为6mm。

在玻璃基板上通过dc溅射,功率200w,通以2×10-3torr的氩气,使tialna复合材料沉积在基板上(基板规格25.4mm×25.4mm×0.12mm),沉积厚度300nm,再溅镀或蒸镀其他膜层,并网印金属线路,完成cigs薄膜太阳能电池组件制作并量测其效率。

实施例18:

其溅镀靶由纯度99.99wt%钛粉末与纯度99.99wt%铝粉末与纯度99.99wt%硅酸钠,经v型混拌机混和后,放入合金钢的模具中,通过热压机热压成型,压力约为200mpa及模具直径为80mm的条件下压成圆形靶材胚体,热压的温度约500℃,所制成圆形胚理论密度大于99.0%。其中钛铝硅酸钠材料靶材钛元素所占整个复合靶材比例为66.25at%,铝元素所占整个复合靶材比例为13.75at%,钠元素所占整复合靶材比例为30at%。接着对圆形胚体实施机械加工,以符合溅镀设备相对应的溅射靶,加工后tialna复合圆形溅射靶直径为75mm厚度为6mm。

在玻璃基板上通过dc溅射,功率200w,通以2×10-3torr的氩气,使tialna复合材料沉积在基板上(基板规格25.4mm×25.4mm×0.12mm),沉积厚度300nm,再溅镀或蒸镀其他膜层,并网印金属线路,完成cigs薄膜太阳能电池组件制作并量测其效率。

实施例19:

其溅镀靶由纯度99.99wt%钛粉末与纯度99.99wt%铝粉末与纯度99.99wt%硅酸钾粉末混合物,经v型混拌机混和后,放入合金钢的模具中,通过热压机热压成型,压力约为200mpa及模具直径为80mm的条件下压成圆形靶材胚体,热压的温度约500℃,所制成圆形胚理论密度大于99.0%。其中钛铝硅酸钾材料靶材钛元素所占整个复合靶材比例为71.25at%,铝元素所占整个复合靶材比例为23.75at%,钾元素所占整复合靶材比例为5at%。接着对圆形胚体实施机械加工,以符合溅镀设备相对应的溅射靶,加工后tialk复合圆形溅射靶直径为75mm厚度为6mm。

在玻璃基板上通过dc溅射,功率200w,通以2×10-3torr的氩气,使tialk复合材料沉积在基板上(基板规格25.4mm×25.4mm×0.12mm),沉积厚度300nm,再溅镀或蒸镀其他膜层,并网印金属线路,完成cigs薄膜太阳能电池组件制作并量测其效率。

实施例20:

其溅镀靶由纯度99.99wt%钛粉末与纯度99.99wt%铝粉末与纯度99.99wt%硅酸钾粉末混合物,经v型混拌机混和后,放入合金钢的模具中,通过热压机热压成型,压力约为200mpa及模具直径为80mm的条件下压成圆形靶材胚体,热压的温度约500℃,所制成圆形胚理论密度大于99.0%。其中钛铝硅酸钾材料靶材钛元素所占整个复合靶材比例为66.25at%,铝元素所占整个复合靶材比例为18.75at%,钾元素所占整复合靶材比例为15at%。接着对圆形胚体实施机械加工,以符合溅镀设备相对应的溅射靶,加工后tialk复合圆形溅射靶直径为75mm厚度为6mm。

在玻璃基板上通过dc溅射,功率200w,通以2×10-3torr的氩气,使tialk复合材料沉积在基板上(基板规格25.4mm×25.4mm×0.12mm),沉积厚度300nm,再溅镀或蒸镀其他膜层,并网印金属线路,完成cigs薄膜太阳能电池组件制作并量测其效率。

实施例21:

其溅镀靶由纯度99.99wt%钛粉末与纯度99.99wt%铝粉末与纯度99.99wt%硅酸钾粉末混合物,经v型混拌机混和后,放入合金钢的模具中,通过热压机热压成型,压力约为200mpa及模具直径为80mm的条件下压成圆形靶材胚体,热压的温度约500℃,所制成圆形胚理论密度大于99.0%。其中钛铝硅酸钾材料靶材钛元素所占整个复合靶材比例为56.25at%,铝元素所占整个复合靶材比例为13.75at%,钾元素所占整复合靶材比例为30at%。接着对圆形胚体实施机械加工,以符合溅镀设备相对应的溅射靶,加工后tialk复合圆形溅射靶直径为75mm厚度为6mm。

在玻璃基板上通过dc溅射,功率200w,通以2×10-3torr的氩气,使tialk复合材料沉积在基板上(基板规格25.4mm×25.4mm×0.12mm),沉积厚度300nm,再溅镀或蒸镀其他膜层,并网印金属线路,完成cigs薄膜太阳能电池组件制作并量测其效率。

实施例22:

其溅镀靶由纯度99.99wt%钛粉末与纯度99.99wt%铝粉末与纯度99.99wt%硅酸钠或硅酸钾粉末混合物,分别经v型混拌机混和后,放入合金钢的模具中,通过热压机热压成型,压力约为400mpa及模具直径为240mm的条件下压成圆形靶材胚体,热压的温度约550℃,所制成圆形胚理论密度大于99.0%。其中钛铝硅酸钠材料靶材钛元素所占整个复合靶材比例为71.25at%,铝元素所占整个复合靶材比例为23.75at%,钠元素所占整复合靶材比例为5at%。其中钛铝硅酸钾材料靶材钛元素所占整个复合靶材比例为71.25at%,铝元素所占整个复合靶材比例为23.75at%,钾元素所占整复合靶材比例为5at%。接着对圆形胚体实施机械加工。接着对圆形胚体实施机械加工,以符合溅镀设备相对应的溅射靶,加工后tialna及tialk复合圆形溅射靶直径为230mm厚度为8mm。

在无碱玻璃基板上通过dc溅射,功率1600w,通以2×10-3torr的氩气,依序使1.tialna及2.tialk复合材料沉积在基板156mmx156mmx0.12mm上,沉积厚度50nm,再溅镀或蒸镀其他膜层并网印金属线路完成cigs薄膜太阳能电池组件制作并量测其效率。

对比例1:

以玻璃基板上(基板规格25.4mm×25.4mm×0.12mm)溅镀或蒸镀cigs各个膜层,但缺少tialna/tialk反应下电极层,制作成cigs薄膜太阳能电池组件并量测其效率。

各实施例和对比例制得的cigs薄膜太阳能电池效率如下表所示:

从上表结果可以看出,采用本发明的热压成型方法制得的新成份钛铝合金(钛铝硅酸钠或钛铝硅酸钾)材料实施溅镀镀膜,cigs薄膜太阳能电池效率远远高于没有钛铝硅酸钠及钛铝硅酸钾复合材料膜层的cigs薄膜太阳能电池,本发明靶材适合应用于cigs薄膜太阳能电池组件的制作中。

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