一种太阳能电池用低电阻无铟靶材的制备工艺的制作方法

本发明涉及靶材，尤其涉及一种太阳能电池用低电阻无铟靶材的制备工艺。

背景技术：

1、氧化锡溅射靶材是一种用于薄膜沉积和电子器件制备的关键材料。氧化锡是一种无机化合物，具有优良的透明性、导电性和光学性能，因此被广泛应用于透明导电膜、光电器件、平板显示屏、太阳能电池等领域。

2、充分利用近红外区域的能量是提高太阳能电池效率的关键，也是当前和未来研究的主要方向。然而，常见的透明导电氧化薄膜，如ito、sno和azo等，在作为太阳能电池电极时，受到近红外区域自由载流子吸收的影响，限制了太阳能电池的长波响应。因此，寻求新的材料和技术以解决这一问题，是提高太阳能电池性能的关键挑战之一。

3、专利技术文献cn201611121607.0 公开了一种ito基透明导电薄膜近红外波段透射增强的制备方法，采用电子束蒸发法进行沉积镀膜，先后在石英基片上分别沉积ito层和cu层以形成cu/ito复合薄膜，然后再通过电子束辐照进行表面改性，得到具有近红外波段透射增强特性的cu/ito复合薄膜，虽然该专利制备的cu/ito复合薄膜具有近红外波段透射增强特性，但是没有从根本上解决ito薄膜在近红外波段反射率较高的问题，并且ito薄膜制备用ito靶材中的铟存在资源短缺，价格飞涨的问题。

4、专利技术文献cn202210901392.3 公开了一种近红外高透光的tco靶材及其制备方法，其tco靶材由铟锡氧化物粉、改性羟基磷灰石、纳米二氧化硅协配剂混合配制而成，该发明制备的tco靶材可使透光、强度性能实现协调式改进效果，在近红外区域具有较高的透射率，但是该发明中引入的硅会导致tco靶材溅射后薄膜的电阻率较高，难以应用于太阳能电池中。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提出太阳能电池用低电阻无铟靶材的制备工艺，以提供一种太阳能电池用的低电阻率的无铟靶材，其溅射的薄膜具有高的可见光和近红外光透过率，并且具有较好的导电性能。

2、基于上述目的，本发明提供了一种太阳能电池用低电阻无铟靶材的制备工艺，包括以下步骤：

3、（1）混粉：氧化铪粉末、氧化钛粉末和改性氧化锡粉末混合，得到混合粉末；

4、（2）砂磨：将混合粉末、分散剂、消泡剂和粘结剂加入去离子水中，然后进行砂磨，得到粒度d50≤0.19μm的粉末浆料；

5、（3）造粒：将粉末浆料进行喷雾造粒，得到复合粉末；

6、（4）成型：将复合粉末进行冷压成型，得到预成型体；

7、（5）烧结：将预成型体进行烧结，得到太阳能电池用低电阻无铟靶材。

8、进一步的，所述步骤（1）的混合粉末中氧化铪粉末的重量百分比为0.5%-1%，氧化钛粉末的重量百分比为1%-3%，余量为改性氧化锡粉末；

9、进一步的，所述步骤（1）中改性氧化锡粉末的制备方法如下：将氟化物粉末和氧化锡粉末混合，然后在氩气气氛下通过放电等离子球磨，得到改性氧化锡粉末，所述改性氧化锡粉末的制备原料中氟化物粉末的重量百分比为0.6%-1%，余量为氧化锡粉末；

10、进一步的，所述氟化物粉末为氟化钽粉末和氟化铌粉末中的一种或两个的混合物。

11、优选的，所述步骤（2）中混合粉末、分散剂、消泡剂、粘结剂和去离子水的重量比为100:0.1-0.6:0.05-0.1:1-5:45-52。

12、优选的，所述步骤（2）中砂磨的转速为580-850rpm，时间为6-8h。

13、优选的，所述步骤（3）中喷雾造粒的进风温度为225±5℃，出风温度为110±5℃。

14、优选的，所述步骤（4）冷压成型的压力为180-210mpa，时间为40-60min。

15、优选的，所述步骤（5）中烧结压力为6-18mpa，烧结曲线为：以0.3-2.1℃/min的升温速率升温至300℃，再以1.6-2.85℃/min的升温速率由300℃升温至650℃，再以4-6℃/min的升温速率由650℃升温至900-1200℃进行保温，保温时间1-2h，继续以0.5-2℃/min的升温速率由900-1200℃升温至1460℃-1490℃保温30-40h，最后，自然冷却至室温。

16、优选的，所述放电等离子球磨的球料重量比为30:1，放电频率为25khz，转速1350-1500rpm，时间为3-4h。

17、本发明的有益效果：

18、本发明制备的太阳能电池用低电阻无铟靶材具有高的致密性和低的电阻率，其溅射的薄膜在可见光和近红外光区域均具有较高的透光率，并且具有较好的导电性能，仅使用一种氟化物对氧化锡进行处理可以有效地提高其制备的靶材和薄膜的性能，同时使用氟化钽粉末和氟化铌粉末对氧化锡进行处理可以进一步提高其制备的靶材和薄膜的性能。

19、本发明采用具有较强氧键合能的钽和铌改性氧化锡，同时引入了氟元素，提高了靶材的致密性，并且配合具有和氧化锡等价态的氧化铪和氧化钛，协同实现了靶材溅射薄膜在可见光和近红外光下的透光率，同时，具有较高的导电性，将其应用于太阳能电池，可以有效提高太阳能电池对光的利用效率。

技术特征：

1.一种太阳能电池用低电阻无铟靶材的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的太阳能电池用低电阻无铟靶材的制备工艺，其特征在于，所述步骤（2）中混合粉末、分散剂、消泡剂、粘结剂和去离子水的重量比为100:0.1-0.6:0.05-0.1:1-5:45-52。

3.根据权利要求1所述的太阳能电池用低电阻无铟靶材的制备工艺，其特征在于，所述步骤（2）中砂磨的转速为580-850rpm，时间为6-8h。

4.根据权利要求1所述的太阳能电池用低电阻无铟靶材的制备工艺，其特征在于，所述步骤（3）中喷雾造粒的进风温度为225±5℃，出风温度为110±5℃。

5.根据权利要求1所述的太阳能电池用低电阻无铟靶材的制备工艺，其特征在于，所述步骤（4）冷压成型的压力为180-210mpa，时间为40-60min。

6.根据权利要求1所述的太阳能电池用低电阻无铟靶材的制备工艺，其特征在于，所述步骤（5）中烧结压力为6-18mpa，烧结曲线为：以0.3-2.1℃/min的升温速率升温至300℃，再以1.6-2.85℃/min的升温速率由300℃升温至650℃，再以4-6℃/min的升温速率由650℃升温至900-1200℃进行保温，保温时间1-2h，继续以0.5-2℃/min的升温速率由900-1200℃升温至1460℃-1490℃保温30-40h，最后，自然冷却至室温。

7.根据权利要求1所述的太阳能电池用低电阻无铟靶材的制备工艺，其特征在于，所述放电等离子球磨的球料重量比为30:1，放电频率为25khz，转速1350-1500rpm，时间为3-4h。

技术总结本发明涉及靶材技术领域，具体涉及一种太阳能电池用低电阻无铟靶材的制备工艺。其制备工艺包括以下步骤：混粉，砂磨，造粒，成型和烧结：所述混粉采用氧化铪粉末、氧化钛粉末和改性氧化锡粉末混合，其中改性氧化锡粉末采用氟化物粉末改性氧化锡粉末。本发明制备的太阳能电池用低电阻无铟靶材具有高的致密性和低的电阻率，其溅射的薄膜在可见光和近红外光区域均具有较高的透光率，并且具有较好的导电性能，将其应用于太阳能电池，可以有效提高太阳能电池对光的利用效率。技术研发人员：曾墩风,王志强,曾探,陈光园受保护的技术使用者：芜湖映日科技股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/13