[发明专利]一种旋转硅磷合金靶材及其制备方法与应用

说明书

本发明提供了一种旋转硅磷合金靶材及其制备方法与应用，属于金属靶材技术领域。本发明将基管依次进行喷砂和打底喷涂处理后，围绕其中心轴旋转，并采用等离子喷枪中的等离子体作为热源将硅磷合金粉末加热至熔化状态，同时将等离子喷枪边进行喷涂边相对基管沿基管的中心轴的方向往复运动，制得半成品靶材，再将半成品靶材经机加工制得旋转硅磷合金靶材。本发明通过采用由硅和红磷制备而成的硅磷合金粉末以及在等离子喷涂过程中在基管内通冷却液，确保了制备过程的安全性，且制得的旋转硅磷合金靶材密度高、电阻率低、氧含量低，填补了异质结太阳能电池行业所需硅磷靶材的空白。另外，本发明制备方法工艺简单，适合工业化生产。

技术领域

本发明属于金属靶材技术领域，涉及一种旋转硅磷合金靶材及其制备方法与应用。

背景技术

作为一种取之不尽的清洁能源，太阳能的开发利用引起人类的极大关注。目前，大规模商业化太阳能电池以硅基异质结太阳电池为主。硅基异质结太阳电池不仅具有高转化效率、高开路电压的特点，而且具有低温度系数、无光致衰减(LID)、无电致衰减(PID)、低的制备工艺温度等优势。

磷具有多种同素异形体，其中白磷燃点只有40℃，而且有毒，硅磷靶材在制作过程中，存在磷在同素异形体之间转换的风险，导致目前还没有人生产出硅磷靶材。针对异质结太阳电池镀膜行业对硅磷靶材的需求，本发明开发出旋转硅磷合金靶材新产品，填补了市场的空白。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺点与不足，本发明的目的在于提供一种旋转硅磷合金靶材及其制备方法与应用，以在确保硅磷靶材制备过程安全性的同时，制得具有密度高、电阻率低、氧含量低等优异性能的旋转硅磷合金靶材。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

第一方面，本发明提供了一种旋转硅磷合金靶材的制备方法，包括以下步骤：

(1)对基管A进行喷砂处理，得到基管B，再对所述基管B进行打底喷涂处理以制备过渡层，得到基管C；

(2)将所述基管C围绕中心轴旋转，同时，在所述基管C内通冷却液，采用等离子喷枪中的等离子体作为热源将硅磷合金粉末加热至完全熔化或部分熔化状态，所述等离子喷枪边进行喷涂边相对所述基管C沿基管C的中心轴的方向往复运动，制得半成品靶材，其中所述硅磷合金粉末主要由硅和红磷制备而成；

(3)将所述半成品靶材进行机加工，即得所述旋转硅磷合金靶材。所述制备方法所采用的硅磷合金粉末由硅和红磷制备而成，从原料方面确保制备过程的安全性；同时，在硅磷合金粉末喷涂过程中，基管C内通入冷却液，降低了红磷转变为白磷的风险，进一步保证了制备过程的安全性。另外，所述制备方法制得的旋转硅磷合金靶材具有密度高、电阻率低、氧含量低等特性。

作为本发明制备方法的优选实施方式，所述硅磷合金粉末通过以步骤制备而成：在真空或保护气气氛中将硅粉和红磷粉混合物熔炼制成硅红磷合金锭，再将所述硅红磷合金锭进行粉碎、筛分，即得所述硅磷合金粉末，其中所述硅红磷合金锭的纯度＞99.9wt％。硅粉和红磷粉直接混合，所得粉末存在组分分布不均匀的问题，但通过先制备硅红磷合金锭再将其粉碎，能确保制得的硅磷合金粉末组分分布均匀；在真空或保护气气氛中熔炼得到硅红磷合金锭，能防止红磷向白磷转变，确保硅红磷合金锭制备过程以及所得硅磷合金粉末的安全性。

作为本发明制备方法的优选实施方式，所述步骤(1)中，喷砂处理为将基管A围绕中心轴旋转的同时，喷砂嘴边进行喷砂边相对所述基管A沿基管A的中心轴的方向往复运动；打底喷涂处理为将基管B围绕中心轴旋转的同时，电弧喷枪边进行打底喷涂边相对所述基管B沿基管B的中心轴的方向往复运动。