发布时间：2025-03-14 15:41:07
铜铟镓硒（CIGS）靶材作为薄膜太阳能电池的核心材料，其制备技术及科研应用是当前光电材料领域的研究热点。以下结合***研究进展与产业需求，从制备工艺、应用方向及科研客户需求三方面展开分析。
一、CIGS靶材的制备技术
1.分步绑定法
该方法通过分步制备铟镓硒（IGS）合金与铜背板，避免铜与其他低熔点金属共同熔炼导致的成分偏析问题。具体步骤包括：
将高纯铟、镓、硒按质量比（30-50% In、10-30% Ga、40-60% Se）在400-600℃真空熔炼，形成IGS三元合金锭；
将合金锭破碎、球磨后热压成高密度IGS靶材（相对密度≥95%）；
将IGS靶材绑定至高纯铜板凹槽中，形成复合结构靶材。
优势：成分控制精准，避免硒挥发，适合实验室小批量制备。
2.粉末冶金法
采用预合金化化合物粉末（如Cu?Se、In?Se?、Ga?Se?）混合烧结，直接形成均相CIGS靶材。例如：
按化学计量比混合Cu?Se、In?Se?、Ga?Se?粉末（质量比12.27(1-x):1.83x，x为Ga占比）；
球磨后通过热压（500-900℃、40-60MPa）或冷等静压（200-300MPa）成型；
高温烧结（650-900℃）获得致密靶材（相对密度≥90%）。
优势：成分均匀性高，适用于工业规模化生产。
3.化合物烧结法
通过固相反应合成CIGS粉体，再烧结成型。例如：
将Cu、In、Ga、Se元素粉末按摩尔比1:(0.6-1.2):(0.2-0.8):(1.8-2.5)混合；
在氩气保护下球磨12-24小时，干燥后高温烧结（500-850℃）。
优势：避免硒化步骤，简化工艺流程。
4.喷涂成型法
针对旋转靶材的特殊需求，采用真空气雾化制备球形CIGS粉末，喷涂于背管表面。例如：
背管喷砂粗化后，通过等离子喷涂工艺形成靶材层；
后处理加工后靶材致密度≥98%。
优势：适合复杂形状靶材，粉末利用***。
二、CIGS靶材的科研应用方向
1.薄膜太阳能电池开发
CIGS薄膜通过磁控溅射直接沉积，可替代传统硒化工艺。例如：
溅射后低温退火（150-250℃）促使铜扩散至IGS层，形成均质CIGS薄膜（Cu含量40-60%）；
梯度带隙结构可通过动态掩膜溅射技术实现，提升开路电压至780mV28。
2.柔性器件与叠层电池
柔性衬底（如聚酰亚胺）卷对卷溅射技术，产速达5米/分钟，成本降至0.35美元/W2；
钙钛矿/CIGS叠层电池效率突破29.8%，透明CIGS组件（可见光透过率30%）效率达12.7%。
3.新型光电材料研究
高校科研团队利用CIGS靶材探索硫掺杂（CIGSS）五元化合物，扩展光谱响应范围；
纳米线电极、量子点界面工程等方向提升载流子传输效率。
三、未来技术挑战与趋势
元素成本控制：铟、镓资源***，需通过回收技术（如JX日矿金属的铟回收率98.5%）和掺杂优化（镓用量减少40%）降低成本。
界面工程创新：开发Zn(O,S)/CdS双缓冲层等结构，降低界面复合速率。
规模化生产瓶颈：需突破大尺寸靶材的均匀性（如晶粒尺寸梯度控制）和长期稳定性问题。
