钠添加剂对钼钠合金靶材性能影响研究

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在薄膜太阳能电池的制造中,所用材料常以多元半导体CIGS(Cu(In,Ga)Se2)为基础设计。而在背电极中采用Mo-Na膜层,可以有效提高其光电转化效率。CIGS薄膜太阳能电池对Mo-Na膜层的主要要求为:外形光滑、附着性好、均匀性好、较小的应力及异常突起等。Mo-Na薄膜通常由钼钠合金靶材通过直流磁控溅射等方法制备而成,制备高品质的薄膜材料需要以质量优异的靶材为前提。钼钠合金靶材性能的优良程度主要取决于晶粒是否细小均匀,合金本身是否高度致密,且确保Na含量及是否有其它杂质引入等。然而,钼钠合金由于其材料的特殊性,满足上述指标有很大难度。目前国内对钼钠合金靶材的研究及生产起步较晚,尚无成熟的钼钠合金靶材产品。因此,研究并开发出优质钼钠合金(Mo-Na)靶材成为了该领域的热点。本文以高纯钼粉为基体原料,通过采用不同钠添加剂(分别是Na2Mo O4·2H2O,Na2CO3和NaOH)进行钼钠合金制备,系统地研究了钠添加剂对制备钼钠合金靶材工艺的影响,同时参照了其它一些钼合金的靶材制备国家标准,制备加工出相应的钼钠靶材样品。研究主要结果如下:(1)通过“压力成形+真空烧结”工艺过程,分别探究Na2Mo O4·2H2O,Na2CO3和NaOH三种不同的钠添加剂对制备钼钠合金靶材性能的影响。(2)选用添加剂Na2MoO4·2H2O,Na2CO3和NaOH分别掺杂制备钼钠合金时,均能够获得密度、硬度及内部显微组织等综合性能良好的钼钠合金材料。通过进一步对不同钠添加剂制备钼钠合金样品的化学成分的测定分析、性能和显微组织对比,当选用NaOH作为钠添加剂制备钼钠合金靶材较为优良,Na2Mo O4·2H2O掺杂制备的钼钠合金次之;Na2CO3掺杂所制备的钼钠合金较差。(3)本文采用NaOH添加剂进行掺杂制备钼钠合金靶材,通过调节液压机压力来解决样品致密度问题,在1200MPa下压制钼钠合金生坯经真空烧结后致密度高且不会出现开裂。机械加工后的合金靶材样品的表面光洁度高,合金样品内部微观组织致密、晶粒均匀细小、无元素的偏析堆积现象,经工艺的优化,在误差范围内,满足使用要求。
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