專利名稱：一種用于薄膜太陽能電池的氧化鋅鋁靶材的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于薄膜太陽能電池的氧化鋅鋁(AZO)靶材的制備方法， 尤其是涉及一種利用鋅鹽、鋁鹽液相直接合成氧化鋅鋁粉體，得到適用于生 產(chǎn)氧化鋅鋁陶瓷耙材原料的方法，屬于光電材料制備技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著太陽能電池產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，對陶瓷靶材的需求量不斷增加。傳統(tǒng)
的薄膜太陽能電池主要使用氧化銦錫(no)靶材，技術(shù)成熟，產(chǎn)品穩(wěn)定。但 由于銦屬于有毒金屬，且地球儲量很少，價格高昂，因此制約了它的發(fā)展。 在這種情況下，人們開始把研究重點(diǎn)轉(zhuǎn)移到導(dǎo)電性和透光性都十分優(yōu)異的氧
化鋅鋁上。氧化鋅鋁從20世紀(jì)80年代開始研究，到目前只有美國、日本等
少數(shù)國家能生產(chǎn)出合格的氧化鋅陶瓷靶材并替代了氧化銦錫靶材?，F(xiàn)階段我 國在這方面研究主要集中在科研機(jī)構(gòu)和高等院校，尚處于試驗(yàn)開發(fā)階段。根
據(jù)薄膜太陽能電池的組成，功率為1MW薄膜太陽能電池其前電極需要氧化 鋅鋁550公斤，后電極需要氧化鋅鋁55公斤。據(jù)不完全統(tǒng)計，國內(nèi)到2008 年底薄膜太陽能的發(fā)電量預(yù)計在100MW左右，到2009年底預(yù)計達(dá)到 200MW，這樣來看，2009年的薄膜太陽能陶瓷耙材需求量在120噸左右，目 前，市場上進(jìn)口的氧化鋅鋁靶材價格在每公斤3500元左右，而國內(nèi)目前已在 建和調(diào)試的非晶硅薄膜太陽能電池的產(chǎn)能已超過1G，摻鋁氧化鋅的需求將是 一個巨大的市場。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種用于薄膜太陽能電池的氧化鋅鋁靶材的制備方 法，用于制備性能優(yōu)異的鋅鋁氧化物透明導(dǎo)電薄膜(ZAO)，替代ITO薄膜。
本發(fā)明提出的一種用于薄膜太陽能電池的氧化鋅鋁靶材的制備方法，包括以下步驟-
(1) 以鋅鹽和鋁鹽為原料，加純水溶解，并加堿調(diào)pH至7.0 10.5,然后 在水熱條件下，控制溫度90 140'C轉(zhuǎn)化反應(yīng)1.0~2.0小時；
(2) 經(jīng)過濾使產(chǎn)物和母液分離，用純水洗滌、烘干，得到氧化鋅鋁粉體；
(3) 所得粉體在400 55(TC煅燒2小時，制得耙材所需的氧化鋅鋁粉體；
(4) 將步驟(3)所制粉體裝入真空熱壓爐，抽真空到1 100Pa，加壓到 50 100MPa，然后慢慢升溫，溫度在1200 140(TC內(nèi)保溫?zé)Y(jié)2 5小時，再緩 慢降溫，制得相對密度不低于95%的氧化鋅鋁(ZAO)陶瓷靶材。
本發(fā)明所述的制備方法，所用原料鋅鹽為醋酸鋅、氯化鋅、硝酸鋅及硫 酸鋅中的一種，鋁鹽為氯化鋁或硝酸鋁，其所用鹽的純度均不低于99%。
本發(fā)明所述的制備方法，制備的氧化鋅鋁粉體中氧化鋁含量為1. 0%~5. 0%。
應(yīng)用本發(fā)明制備的靶材采用濺射沉積法沉積氧化鋅鋁薄膜，薄膜的電阻 率1(T4Q cm及可見光透過率大于85%。
利用本發(fā)明制備的靶材相對密度大于95%，具有高精密性、穩(wěn)定性、均一 性和良好的通用性。使用本發(fā)明的靶材制備的鋅鋁氧化物薄膜(簡稱ZAO)的結(jié) 構(gòu)為六方纖鋅礦型，其性能可與ITO相比擬，最低電阻率達(dá)1(T4Q cm，可 見光譜范圍內(nèi)平均光透射率大于85%。用于鍍膜制造成本經(jīng)濟(jì)且無毒，易于實(shí) 現(xiàn)摻雜，且ZAO薄膜在等離子體中穩(wěn)定性好，是ITO的替代產(chǎn)品。
具體實(shí)施例方式
下面的實(shí)施例用于說明本發(fā)明。
用純度為99. 0%的醋酸鋅與純度99. 1%的硝酸鋁，加入帶攪拌的反應(yīng)器中， 再加水使其溶解，并加NaOH調(diào)pH為7. 0在14(TC液相轉(zhuǎn)化2小時，生成的氧 化鋅鋁沉淀，經(jīng)過濾脫水干燥制成粉體，在500'C燒結(jié)2小時得到氧化鋁含 量為2. 5%氧化鋅鋁粉體。用該粉體在lPa真空度，50MPa壓力下，在1300°C燒結(jié)3小時，制成相對密度為98%的ZA0靶材。應(yīng)用該靶材通過磁控濺射沉積 的方法制成的ZA0薄膜電阻率為9.7X10—4Q 'cm，可見光透過率為85%。 實(shí)施例2
用純度為99. 1%的硝酸鋅與純度99. 3%的硝酸鋁加入帶攪拌的反應(yīng)器中， 而后加水使其溶解，并加入NaOH調(diào)節(jié)pH為8.5在95'C液相轉(zhuǎn)化l小時，生 成的氧化鋅鋁沉淀，經(jīng)過濾脫水干燥制成粉體，在40(TC燒結(jié)2小時得到氧化 鋁含量為3.0%氧化鋅鋁粉體。用該粉體在50Pa真空度，50MPa壓力下，在 120(TC燒結(jié)5小時，制成相對密度為96%的ZAO靶材。應(yīng)用該耙材通過磁控濺 射沉積的方法制成的ZAO薄膜電阻率為5. 8X "cm，可見光透過率為89%。
實(shí)施例3
用純度為99. 3%的醋酸鋅與純度99. 1%的硝酸鋁，加入帶攪拌的反應(yīng)器中， 而后加水使其溶解，并加NaOH調(diào)pH為8. 0在120。C液相轉(zhuǎn)化2小時，生成的 氧化鋅鋁沉淀，經(jīng)過濾脫水干燥制成粉體，在55(TC燒結(jié)小時得到氧化鋁含量 為3.5%氧化鋅鋁粉體。用該粉體在30Pa真空度，lOOMPa壓力下，在1350°C 燒結(jié)2. 5小時，制成相對密度為99%的ZAO耙材。應(yīng)用該耙材通過磁控濺射沉 積的方法制成的ZAO薄膜電阻率為1.2X10—4Q 'cm，可見光透過率為94%。 實(shí)施例4
用純度為99. 5%的醋酸鋅與純度99. 2%的硝酸鋁，加入帶攪拌的反應(yīng)器中， 而后加水使其溶解，并加入NaOH調(diào)pH為10. 5在90。C液相轉(zhuǎn)化2小時，將生 成的氧化鋅鋁沉淀，經(jīng)過濾脫水干燥制成粉體，在45(TC燒結(jié)2小時得到氧化 鋁含量為4.0%氧化鋅鋁粉體。用該粉體在80Pa真空度，80MPa壓力下，在 125(TC燒結(jié)4. 5小時，制成相對密度為97%的ZAO靶材。應(yīng)用該靶材通過磁控 濺射沉積的方法制成的ZAO薄膜電阻率為4. 6X l(TQ cm，可見光透過率為 87%。 實(shí)施例5
用純度為99. 3%的醋酸鋅與純度99. 1%的硝酸鋁，加入帶攪拌的反應(yīng)器中，而后加水使其溶解，并加入NaOH調(diào)pH為10，在IO(TC液相轉(zhuǎn)化1小時，生 成的氧化鋅鋁沉淀，經(jīng)過濾脫水干燥制成粉體，在50(TC燒結(jié)2小時得到氧化 鋁含量為5%氧化鋅鋁粉體。用該粉體在100Pa真空度，100MPa壓力下，在 140(TC燒結(jié)2小時，制成相對密度為99%的ZAO靶材。應(yīng)用該靶材通過磁控濺 射沉積的方法制成的ZAO薄膜電阻率為5. 3X 10—4Q "cm，可見光透過率為90%。
權(quán)利要求
1、一種用于薄膜太陽能電池的氧化鋅鋁靶材的制備方法，其特征在于包括以下步驟(1)以鋅鹽和鋁鹽為原料，加純水溶解，并加堿調(diào)pH至7.0～10.5，然后在水熱條件下，控制溫度90～140℃轉(zhuǎn)化反應(yīng)1.0～2.0小時；(2)經(jīng)過濾使產(chǎn)物和母液分離，用純水洗滌、烘干，得到氧化鋅鋁粉體；(3)所得粉體在400～550℃煅燒2小時，制得靶材所需的氧化鋅鋁粉體；(4)將步驟(3)所制粉體裝入真空熱壓爐，抽真空到1～100Pa，加壓到50～100MPa，然后慢慢升溫，溫度在1200～1400℃內(nèi)保溫?zé)Y(jié)2～5小時，再緩慢降溫，制得相對密度不低于95％的氧化鋅鋁陶瓷靶材。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于薄膜太陽能電池的氧化鋅鋁靶材的制備方 法，其特征在于所用鋅鹽為醋酸鋅、氯化鋅、硝酸鋅及硫酸鋅的一種，鋁 鹽為氯化鋁或硝酸鋁，其所用鋅鹽和鋁鹽的純度均不低于99%。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的用于薄膜太陽能電池的氧化鋅鋁靶材的制備方 法，其特征在于制備的氧化鋅鋁粉體中氧化鋁含量為1,0 5.0%。
全文摘要
一種用于薄膜太陽能電池的氧化鋅鋁靶材的制備方法，包括以下步驟(1)以鋅鹽和鋁鹽為原料，加純水溶解，調(diào)pH至7.0～10.5，然后在水熱條件下，控溫90～140℃反應(yīng)1.0～2.0小時；(2)過濾使產(chǎn)物和母液分離，用純水洗滌、烘干，得到氧化鋅鋁粉體；(3)所得粉體在400～550℃煅燒2小時；(4)將步驟(3)所得粉體裝入真空熱壓爐，抽真空1～100Pa，加壓50～100MPa，然后慢慢升溫，在1200～1400℃內(nèi)保溫?zé)Y(jié)2～5小時，再緩慢降溫，制得相對密度不低于95％的氧化鋅鋁(ZAO)陶瓷靶材。所制備的靶材用于鍍膜制造成本經(jīng)濟(jì)且無毒，易于實(shí)現(xiàn)摻雜，且ZAO薄膜在等離子體中穩(wěn)定性好，是ITO的替代產(chǎn)品，可廣泛用于太陽能透明電極制造領(lǐng)域。
文檔編號C23C14/08GK101440470SQ20081008015
公開日2009年5月27日 申請日期2008年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月17日
發(fā)明者岳學(xué)軍, 康明生, 張德豐, 武喜紅, 種景順, 馬鍵凱, 雨 魏 申請人:石家莊同人偉業(yè)科技有限公司