[发明专利]含有Cu、In、Ga及Se元素的粉末、烧结体及溅射靶、以及上述粉末的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及在形成太阳能电池的光吸收层中适合使用的、含有Cu、In、Ga及Se元素的粉末、烧结体及溅射靶、以及含有Cu、In、Ga及Se元素的粉末的制造方法。

背景技术

在CIGS系薄膜太阳能电池的光吸收层的形成中，一直以来，使用层叠利用溅射形成的Cu-Ga膜以及In膜并对得到的层叠膜在含有Se的气体气氛中进行热处理而形成Cu-In-Ga-Se系化合物膜的方法(例如专利文献1)。但是，这样的成膜方法中，需要Cu-Ga二元系合金和In的各自的成膜用成膜室和溅射靶材，而且为了在Se气氛中进行热处理还需要热处理炉，制造成本高。

因此，为了有效地使Cu-In-Ga-Se系化合物膜成膜，进行了使用Cu-In-Ga-Se系化合物粉末的印刷法、使用Cu-In-Ga-Se系化合物的蒸镀法、及使用Cu-In-Ga-Se系化合物溅射靶材的溅射法的开发。但是，要用通常的粉末烧结法(例如准备Cu、In、Ga及Se的各自的粉末进行烧结的方法)或熔化铸造法来制作Cu-In-Ga-Se系化合物，则在In熔化的同时In与Se剧烈反应，有引起爆炸的危险。为了避免此类危险，例如专利文献2中公开了下述的方法：在Se中投入Cu，制作Cu-Se二元系合金熔液，再在该Cu-Se二元系合金熔液中投入In，制作Cu-Se-In三元系化合物熔液，再在得到的Cu-Se-In三元系化合物熔液中投入Ga，制作Cu-In-Ga-Se四元系化合物熔液。但是，该方法中，当Se以单体的形式残存于Cu-Se二元系合金熔液时，也会与In剧烈反应等，从而可能产生爆炸，在安全性、稳定性方面还有改善的余地。另外，例如专利文献3中公开了下述方法：准备Cu-Se二元系合金粉末、Cu-In二元系合金粉末、Cu-Ga二元系合金粉末、Cu-In-Ga三元系合金粉末，将它们混合并进行热压，由此制作热压体。由于该方法是通过热压混合粉末而使化合物化和烧结同时进行的方法，因此，如果考虑到化合物化时会在反应室内产生气体，则不能充分提高热压的温度(例如140℃左右)，其结果是，不能提高得到的热压体的相对密度而机械强度变得不充分，或者在热压中或热压后进行加工时产生破损的可能性非常大。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第3249408号公报

专利文献2：日本特开2008-163367号公报

专利文献3：日本特开2009-287092号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

本发明就是鉴于上述技术问题而完成的，其目的在于提供一种适合在没有爆炸等危险伴随的情况下使CIGS系薄膜成膜的、含有Cu、In、Ga及Se元素的粉末及其制造方法，同时还提供一种在烧结时或加工时不会产生破损的、含有Cu、In、Ga及Se元素的粉末、以及使用该粉末的烧结体及溅射靶。

解决问题的手段

本发明提供以下的粉末、烧结体、溅射靶及粉末的制造方法。

[1]一种粉末，其为含有Cu、In、Ga及Se元素的粉末，其中，

Cu-In-Ga-Se系化合物和/或Cu-In-Se系化合物共计含有60质量％以上。

[2]根据[1]所述的粉末，其中，含有20质量％以下的In-Se系化合物和/或20质量％以下的Cu-In系化合物。

[3]根据[1]所述的粉末，其中，设定所述粉末中的Cu、In、Ga及Se的总计量为100原子％时，

Cu为20原子％以上且30原子％以下；

In为10原子％以上且25原子％以下；

Ga为0.1原子％以上且15原子％以下；

Se为40原子％以上且60原子％以下。

[4]根据[2]所述的粉末，其中，设定所述粉末中的Cu、In、Ga及Se的总计量为100原子％时，

Cu为20原子％以上且30原子％以下；

In为10原子％以上且25原子％以下；

Ga为0.1原子％以上且15原子％以下；

Se为40原子％以上且60原子％以下。

[5]一种粉末的制造方法，其为[1]～[4]中任一项所述的粉末的制造方法，包括：

(1)将含有In及Ga的Cu基合金的熔液粉化(atomize)而得到含有In、Ga及Cu元素的粉末的第一工序；

(2)在所述含有In、Ga及Cu元素的粉末中混合Se粉末而得到混合粉末的第二工序；