[发明专利]一种高效太阳能电池用旋转陶瓷靶材

说明书

本发明公开了一种高效太阳能电池用旋转陶瓷靶材，所述陶瓷靶材的组份为97‑98wt%的氧化铟以及0.5‑2wt%的氧化锡和1‑2.5wt%的掺杂氧化物；所述掺杂氧化物为氧化钛、氧化钨、氧化钼、氧化锆、氧化铈、氧化硅中的3‑5种。本发明采用多元素的掺杂并配合特定的烧结温度制度，可有效实现较高的靶材密度，改善连续溅射过程中靶材表面产生节瘤的问题。本发明可有效提高薄膜在红外波段的透光率，进而提高太阳能电池红外波段的光电转换能力。

技术领域

本发明属于真空镀膜靶材技术领域，具体涉及一种高效太阳能电池用旋转陶瓷靶材。

背景技术

在太阳能电池光伏领域，为提高太阳能电池的光电转换效率，需要利用好红外波段的太阳光能量，需要在红外波段具有较高透光率的透明导电氧化物（TCO）薄膜。提高TCO薄膜红外波段的透光率需要降低薄膜的电子浓度，但为了保证优良的导电性，则需要通过提高薄膜的电子迁移率来降低电阻率（方块电阻）。

传统ITO靶材由于SnO₂含量高，载流子浓度高，导致电子迁移率低。降低SnO₂含量时，如添加在1%到5%范围内时，载流子浓度略有降低，电子迁移率略有提高。但是，迁移率还是不够高，导致薄膜的导电性会略有降低。更为重要的是难以烧制超高密度的靶材，使得靶材在连续使用过程中容易产生表面节瘤，进而影响薄膜的质量和连续生产。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种高效太阳能电池用旋转陶瓷靶材，利用独特的靶材组成和烧结工艺，获得一种高电子迁移率、高红外透光率且超高密度的陶瓷靶材，可提高太阳能电池的转化效率，且适合规模生产。

本发明提供的陶瓷靶材，主要成份为In₂O₃，次要成份为SnO₂，并含有氧化钛、氧化钨、氧化钼、氧化锆、氧化铈、氧化硅中的3-5种组成的掺杂氧化物。In₂O₃含量为97-98wt%，SnO₂含量为0.5-2.0wt%，掺杂氧化物含量为1.0-2.5wt%。

本发明提供的陶瓷靶材，其制备方法包括以下步骤：

（1）按比例分别称取氧化铟粉体、氧化锡粉体和掺杂氧化物粉体。

（2）加入去离子水、分散剂，先粗磨再细磨，获得混合均匀且分散性好的浆料。

（3）经研磨后的浆料添加聚乙烯醇粘接剂，使用喷雾干燥机进行喷雾造粒。

（4）造粒粉体装入胶套模具中，采用冷等静压机压制得到靶材素坯。

（5）对素坯采用特定的升温工艺进行烧结，获得高密度旋转陶瓷靶材。

本发明烧结工艺的温度制度特点在于从室温开始，升温到最高温1550℃阶段没有保温过程，共设置7个升温阶段，其温度区间和升温速度分别为：室温-120℃（1℃/min）、120-400℃（0.8℃/min）、400-750℃（0.5℃/min）、750-1000℃（1℃/min）、1000-1150℃（0.5℃/min）、1150-1300（2℃/min）、1300℃-1550℃（0.2℃/min）。到达1550℃后以10℃/min的速度先降温到1520℃并保温5-10h，再以同样速度降温到1490℃并保温15-25h，以对靶材内部微观组织进行调整。随后开始降温，在1490-1000℃区间的降温速度为0.6℃/min，然后关闭热源自然降温。

陶瓷靶材通常都是在纯氧气氛下烧结，本发明烧结工艺的另一个特点是不要求完全纯氧气氛烧结：烧结时，升温到300℃后开始通入净化的空气，持续升温到1000℃时再切换为纯氧气，氧气通入直至降温到1300℃时停止。

本发明的技术特点及有益效果：