熱等靜壓燒結溫度對Mo–Na合金性能影響

王 娜，朱 琦，周 莎，席 莎，武 洲，吳吉娜，張 曉，劉仁智，崔玉青，王 錦

金堆城鉬業(yè)股份有限公司技術中心, 西安 710077

作為最具發(fā)展前景的薄膜太陽能電池，CuInGaSe2（CIGS）光伏產(chǎn)品以高光吸收系數(shù)、高轉(zhuǎn)化效率、高穩(wěn)定性、可調(diào)的禁帶寬度、較強的抗輻射能力等優(yōu)勢不斷搶占市場份額，逐漸成為新一代高效太陽能電池的主流產(chǎn)品[1–3]。薄膜太陽能電池應用的最根本問題是提高其光電轉(zhuǎn)化效率。CIGS光伏電池的結構是在鈉鈣玻璃襯底上沉積一層鉬（Mo）薄膜，然后將CuInGaSe2吸收層附著或生長在Mo薄膜上。研究發(fā)現(xiàn)，鈉鈣玻璃襯底中少量的Na離子可穿透Mo薄膜擴散到CuInGaSe2吸收層，提高了吸收層的載流密度，進而提高了這種電池的能量轉(zhuǎn)化效率[4?5]。在實際應用中，由于Mo層會阻礙Na的擴散，薄膜中Na含量不可控。利用Mo–Na合金靶材在玻璃基底上沉積一層Mo–Na合金薄膜，可以有效控制Na含量，提高光電轉(zhuǎn)化效率。Mo–Na合金中的Mo和Na熔點相差較大 （Mo的熔點為2620±10 ℃，Na的熔點為98 ℃），在傳統(tǒng)粉末冶金燒結過程中Na容易揮發(fā)，致使合金材料內(nèi)部產(chǎn)生大量孔隙，導致Mo–Na合金中Na含量不可控，制備難度大[6–8]。

熱等靜壓（hot isostatic pressing，HIP）工藝是一種以惰性氣體為傳壓介質(zhì)，將制品放置于密閉的容器中，在700～2000 ℃溫度和100～200 MPa壓力的共同作用下，向制品施加各向同等的壓力，對制品進行壓制燒結處理的技術[9?10]。在高溫高壓的共同作用下，被加工件各向受壓均衡，加工產(chǎn)品的相對密度高、均勻性好、性能優(yōu)異。同時，由包套密封壓制產(chǎn)生的內(nèi)部高壓可提高含Na化合物的沸點[11–16]。本文采用熱等靜壓燒結法制備Mo–Na合金靶材，研究了燒結溫度對Mo–Na合金靶材的顯微組織、硬度、密度及Na質(zhì)量分數(shù)的影響，為高密度Mo–Na合金靶材的制備提供基礎。……