[发明专利]溅射靶及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种在形成用于形成CIGS薄膜型太阳能电池的光吸收层的 Cu-In-Ga-Se化合物膜(以下有时简单记作CIGS膜。)时使用的溅射靶及其制造方法。

背景技术

近年来，基于黄铜矿系化合物半导体的薄膜型太阳能电池提供于实际使用中，基 于该化合物半导体的薄膜型太阳能电池具有如下基本结构：在钠钙玻璃基板上形成成 为正电极的Mo电极层，在该Mo电极层上形成有由CIGS膜构成的光吸收层，在该光 吸收层上形成有由ZnS、CdS等构成的缓冲层，在该缓冲层上形成有成为负电极的透 明电极层。

作为上述光吸收层的形成方法，已知有例如通过多源蒸镀法进行成膜的方法。通 过该方法得到的光吸收层可得到较高的能量转换效率，但由于是基于点放射源的蒸镀， 因此在大面积的基板上进行成膜时，膜厚分布的均匀性容易下降。因此，提出有通过 溅射法形成光吸收层的方法。

作为通过溅射法形成上述光吸收层的方法，提出有如下方法(所谓的硒化法)：首 先，使用In靶通过溅射来形成In膜。在该In膜上使用Cu-Ga二元合金靶通过溅射来 成膜Cu-Ga二元合金膜，将由所得到的In膜及Cu-Ga二元合金膜构成的层叠前体膜 在Se气氛中进行热处理来形成CIGS膜。

进而，以上述技术为背景，提出有如下技术：从金属背面电极层侧起以Ga含量 较高的Cu-Ga合金层、Ga含量较低的Cu-Ga合金层、In层的顺序通过溅射法来制作 所述Cu-Ga合金膜及In膜的层叠前体膜，并将其在硒和/或硫黄气氛中进行热处理， 由此使从界面层(缓冲层)侧朝向金属背面电极层侧的薄膜光吸收层内部的Ga的浓 度梯度逐渐地(阶段性地)发生变化，从而实现开路电压较大的薄膜型太阳能电池， 并且防止薄膜光吸收层从其他层剥离。此时，提出在CuGa靶中的Ga含量为1～40 原子％(参考专利文献1)。

作为用于形成这种CuGa合金层的CuGa靶，例如在专利文献2中提出有将以水 雾化装置制作的Cu-Ga混合细粉通过热压来烧结的Cu-Ga合金烧结体溅射靶。该 Cu-Ga合金烧结体溅射靶由单一组成构成，Cu-Ga合金的基于X射线衍射的主峰(γ 相(Cu₉Ga₄相))以外的峰值强度相对于主峰设为5％以下，其平均晶体粒径为5～30 μm。并且，该靶中，氧含量为350～400ppm。

专利文献1：日本专利公开平10-135495号公报

专利文献2：国际公开第2011/010529号公报

上述以往的技术中，留有以下课题。

即，专利文献2所记载的技术中，通过热压进行制作，从而降低了氧含量并且减 少了异常放电，但现状是太阳能电池制造商要求着氧含量更少的靶。并且，通过熔解 法制作的靶中，如在专利文献2的表1中所记载，氧含量能够大幅降低为40～50ppm， 相对于此，平均粒径成为830～1100μm，非常大，导致了异常放电增加的问题。

发明内容

本发明鉴于前述课题而完成，其目的在于提供一种能够进一步降低氧含量且能够 抑制异常放电的Cu-Ga烧结体的溅射靶及其制造方法。

本发明为了解决上述课题而采用了以下结构。即，其特征在于，第1发明所涉及 的溅射靶具有含有20at％以上且小于30at％的Ga，且剩余部分由Cu及不可避免的杂 质构成的成分组成，并且由通过X射线衍射观察到CuGa的归属于γ相的衍射峰和归 属于ζ相的衍射峰的烧结体构成，归属于所述ζ相的衍射峰的主峰强度为归属于所述 γ相的衍射峰的主峰强度的10％以上，氧含量为100ppm以下，平均粒径为100μm 以下。

另外，所述γ及ζ相以从“BinaryAlloyPhaseDiagrams(第2版)”(Copyright1990 byASMInternational(R)，ISBN：0-87170-405-6)的1410页所记载的基于 P.R.Subramanian和D.E.Laughlin的Cu-Ga系的项目来定义，其各自的化学式及空间群 如下。

(化学式)γ相：Cu₉Ga₄，ζ相：Cu₃Ga

(空间群)γ相：P-43m，ζ相：P63/mmcE

在该溅射靶中，氧含量为100ppm以下，平均粒径为100ppm以下，氧含量较低且 粒径较小，因此能够大幅降低异常放电。