[发明专利]Cu-Ga-In-Na靶

说明书

本发明涉及一种由合金构成的溅镀靶，该合金由5at％至70at％的至少一种来自(Ga，In)群组的元素及0.1at％至15at％的Na、剩余Cu及常见杂质组成，其特征在于该溅镀靶包含至少一个金属间含Na相。

技术领域

本发明涉及一种由合金构成的溅镀靶，该合金由5at％至70at％的至少一种来自(Ga，In)群组的元素及0.1at％至15at％Na、剩余Cu及常见杂质组成。本发明进一步涉及一种用于制造溅镀靶的方法及其用途。

背景技术

用于薄膜太阳能电池的光敏层经由物理气相沉积(physical vapor deposition＝PVD)方法来制成。该方法为涂层方法，其中涂层的形成通过使形成层的粒子从靶而蒸发且此蒸汽冷凝于待涂层的基板上而产生。该方法的目的为沉积具有均一层厚度的均匀层。

为了以此方式制成的基于CIGS的太阳能电池的光敏层，使用由Cu-Ga、Cu-In及Cu-In-Ga构成的溅镀靶。这样的溅镀靶可借由熔融冶金途径或经由粉末冶金制造途径来制造。

借由熔融冶金制备的溅镀靶显示出粗结构的缺点，其导致在溅镀过程中经由不均匀剥蚀形成凸纹。此问题可借由粉末冶金制备途径来抵消。借由粉末冶金制备的溅镀靶显示出极均匀的细粒微结构，其随后确保在溅镀过程中的均匀剥蚀及优化的薄涂层。借由熔融冶金来制备Cu-In-Ga溅镀靶在例如EP 1 932 939中有所描述；借由粉末冶金来制备Cu-Ga溅镀靶例如在WO 2011 126092有所揭示。

正如例如由Contreras等作者在第26届IEEE PVSC,Anaheim,California,9月30日-10月3日(1997)359-362所发表的，基于CIGS的薄膜太阳能电池中可达成的效率可通过添加碱金属来提高。就此而言，尤其发现Na优于K及Cs。根据一般文献理解，效率提高是基于CIGS层中以及因此在开路电压中的p型传导率的增加。

可通过向用于层沉积的靶中引入碱金属盐或有机化合物而向薄膜太阳能电池的CIGS层中引入碱金属原子(US20100258191、EP 2 410 556、WO 2011 055537)。此等靶例如是具有相应份额的有机碱金属化合物或碱金属盐的Cu-Ga靶。

碱金属原子的此类引入的缺点为由于所用的有机成分或所用的盐的阳离子而产生的杂质，这随后导致微结构均匀性及靶密度的下降。由此也降低了沉积层的质量，且不能达成所需最佳溅镀结果。此外，这些碱金属化合物相对较低的化学稳定性导致制备过程期间的材料损失，且因此导致由此制备的溅镀靶的组成成分的不稳定。随后，在用这样的溅镀靶所沉积的层中也出现不期望的、并且降低效能的不均匀性。经由引入有机成分和/或盐所制备的溅镀靶的加工和存放也存在缺点。举例而言，所引入盐的吸湿性质会导致靶的腐蚀趋势的增加；因此，以此方式而制备的靶仅能够干式加工。

发明内容

本发明的目标为在避免所提及的缺点的情况下由Cu-Ga-Na合金、Cu-In-Na合金或Cu-Ga-In-Na合金制备溅镀靶。特别是提供具有高纯度的根据本发明的溅镀靶，该溅镀靶具有均匀且细粒的微结构。本发明的溅镀靶可以低成本方式制备，具有良好可加工性且易于操作，并且可在不添加有机化合物或盐的情况下达成。

经由独立权利要求达成该目标。有利的设计方案由从属权利要求给出。

本发明的溅镀靶由合金构成，该合金由5at％至70at％的至少一种来自(Ga，In)群组的元素及0.1at％至15at％的Na、剩余Cu及常见杂质组成，其特征在于，该溅镀靶包含至少一个金属间含Na相。经由引入至少一个金属间含Na相，优选完全地免除使用盐或有机化合物作为Na载体。此增加溅镀靶的纯度且因此也改善溅镀结果。