[发明专利]Cu-Ga二元系溅射靶及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种形成例如作为太阳能电池的光吸收层的Cu-In-Ga-Se四元系合金膜时所使用的Cu-Ga二元系溅射靶及其制造方法。

本申请主张基于2012年10月17日在日本申请的专利申请2012-229469号、及2013年10月3日在日本申请的专利申请2013-208191号的优先权，将其内容援用于此。

背景技术

以往，CuGa溅射靶是制造太阳能电池时所必须的材料，所述太阳能电池将利用所谓硒(Se)化法所得到的Cu-In-Ga-Se四元系合金膜(CIGS膜)使用于光吸收层。另外，硒化是指，例如将溅射CuGa约500nm，在其上溅射In膜约500nm厚度的叠层膜，在500℃的H₂Se气体中进行加热，并使Se在CuGaIn中扩散，从而形成CuInGaSe的化合物膜的方法(例如参考专利文献1)。

以往，在上述光吸收层形成中所使用的高密度且高Ga含量的CuGa溅射靶中，尤其在Ga超过28原子％的情况下，缺乏加工性且脆性的γ相的析出比例会增加，因此高密度化的溅射靶会非常硬，且缺乏延展性。尤其在通过熔解铸造得到的铸造体的情况下，在以切削进行表面加工时，会发生破裂或缺损，因此切削加工难以进行，会有不得不使用磨削加工的不良状况。因此，靶的加工速度较慢，且复杂形状的加工非常困难。

因此，提出一种由高Ga含量Cu-Ga二元系合金形成的溅射靶，所述溅射靶具有含Ga：30～60质量％、余量由Cu所构成的成分组成，而且具有以由Ga：15质量％以下的低Ga含量Cu-Ga二元系合金所构成的晶界相(低Ga相)包围含Ga：30质量％以上、余量由Cu所构成的高Ga含量Cu-Ga二元系合金粒(高Ga相)的二相共存组织(例如参考专利文献2)。

该提出的高Ga含量Cu-Ga二元系合金溅射靶中，具有以延展性优异的低Ga相包围脆性的γ相的上述二相共存组织，由此切削时不会发生破裂或缺损，且能够得到良好的产率。

另一方面，为了提高由Cu-In-Ga-Se四元系合金膜所构成的光吸收层的发电效率，提出在该光吸收层中添加钠(Na)(例如参考专利文献2、非专利文献1)。在该提案中示出了普遍将前驱体膜(Cu-In-Ga-Se四元系合金膜)中的Na含量设定在0.1％左右。

专利文献1：日本专利第3249408号公报(B)

专利文献2：日本专利公开2008-138232号公报(A)

非专利文献1：A.Romeo,“Development of Thin-film Cu(In,Ga)Se2and CdTe Solar Cells”,Prog.Photovolt:Res.Appl.2004；12:93-111(DOI:10.1002/pip.527)

在上述现有技术中，残留了以下的课题。

在上述专利文献2所记载的溅射靶中，即使通过切削进行表面加工也不易发生破裂或缺损，但是高Ga相与低Ga相的Ga含量的差异大，因此从高Ga相往低Ga相扩散的Ga(或从低Ga相往高Ga相扩散的Cu)呈没有充分扩散的状态，不怎么进展烧结的情形较多。因此，该烧结体会有密度较低，抗弯强度较低的不良状况。并且，已知若将低Ga含量Cu-Ga二元系合金粒的Ga含量增加至高于上述范围而实现高密度化，则抑制破裂或缺损发生的效果会降低。

发明内容

本发明鉴于所述课题而完成的，其目的在于提供一种机械加工性优异，并且为高密度且抗弯强度较高，并含有28原子％以上的Ga的Cu-Ga二元系溅射靶及其制造方法。

本发明人等为了制造Cu-Ga二元系合金溅射靶而进行了研究，所述Cu-Ga二元系合金溅射靶在用于表面精加工的切削时，不会因发生破裂或缺损而成为不良品，同时具有高抗弯强度。结果发现，通过设计成具有与上述专利文献2所记载的溅射靶不同的特定的低Ga含量Cu-Ga二元系合金相与高Ga含量Cu-Ga二元系合金相的共存组织的溅射靶，能够兼具良好的机械加工性与高抗弯强度。

因此，本发明是由上述见解所得到的，为了解决所述课题，采用了以下的构成。

即，本发明所涉及的Cu-Ga二元系溅射靶，其中，具有含Ga：28～35原子％、余量由Cu及不可避免的杂质所构成的成分组成，还具有以Ga：28原子％以上的高Ga含量Cu-Ga二元系合金相包围含Ga：26原子％以下、余量由Cu所构成的低Ga含量Cu-Ga二元系合金相的共存组织。