本發(fā)明涉及一種合金的制備方法，尤其涉及一種銅銦鎵硒合金的制備方法。

背景技術(shù)：

銅銦鎵硒合金（cuinxga(1-x)se2，簡寫為cigs）常被用于制備薄膜太陽能電池，其具有穩(wěn)定性好、成本低、光轉(zhuǎn)換效率高等優(yōu)點。近年來，關于小樣品cigs薄膜太陽能電池的最高光電轉(zhuǎn)化效率紀錄屢次被刷新，目前德國zsw利用三步法制備的cigs薄膜轉(zhuǎn)換率已達20.3％，居各種薄膜太陽能電池之首，接近晶體硅太陽電池，而成本則是晶體硅電池的三分之一，故而被國際上稱為“下一時代非常有前途的新型薄膜太陽電池”。大面積電池組件轉(zhuǎn)化效率及產(chǎn)量根據(jù)各公司制備工藝不同而有所不同，一般在10％～18％范圍內(nèi)。漢能采用多遠濺射技術(shù)，量產(chǎn)轉(zhuǎn)換率已達16%以上，處于國際領先水平。

現(xiàn)有見報的技術(shù)中，合成cigs合金的方法一般分為兩種，真空一步合成法及二步合成法。其中，真空一步合成法為在石英管內(nèi)，通過分段水平加熱方式一步合成銅銦鎵硒合金，請參閱中國發(fā)明專利cn201010571436.8，然而這種制備方法中，石英管耐壓有限，裝料量較少，產(chǎn)能相對較低，且石英管為一次消耗品，故生產(chǎn)成本較高。二步合成法一般先合成二元或者三元合金，然后再次合成，生產(chǎn)周期較長，產(chǎn)品組分不易控制，增加了生產(chǎn)步驟的同時增加了雜質(zhì)引入的風險。

因此，為了降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率，急需找到一種新的銅銦鎵硒合金的制備方法。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種新的銅銦鎵硒合金的制備方法。

為實現(xiàn)前述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：一種銅銦鎵硒合金的制備方法，包括如下步驟：

s1：投料：在一定壓力條件下，以單質(zhì)銅、銦、鎵、硒為原料，四種原料以?；驂K的形式存在，四種原料按質(zhì)量比硒：銦：鎵：銅=15~100：50~180：10：37.7~298向坩堝內(nèi)依次投入硒、銦和鎵、銅，密閉坩堝并將坩堝置于密閉耐熱容器內(nèi)；

s2：抽真空除氧：耐熱容器抽真空至1×10^-3~1pa，然后通入惰性氣體至0.1~0.15mpa，再抽真空至1~10pa，除盡耐熱容器內(nèi)氧氣，最后通入惰性氣體將耐熱容器內(nèi)壓力調(diào)節(jié)至1.3~3.0mpa；

s3：加熱：耐熱容器內(nèi)1h內(nèi)先升溫750~900℃，保溫10~30min；然后1h內(nèi)升至1200~1400℃，保溫3~5h；

s4：降溫：耐熱容器內(nèi)降溫至小于50℃后排氣泄壓，得到銅銦鎵硒合金。

作為本發(fā)明的進一步改進，所述s1中，硒放底層，然后投入銦和鎵，最后投入銅鋪于頂層。

作為本發(fā)明的進一步改進，所述s1中所述的一定壓力為0.6~3.0mpa。

作為本發(fā)明的進一步改進，所述s1中所述坩堝為石墨坩堝。

作為本發(fā)明的進一步改進，所述四種原料銅、銦、鎵、硒的純度在5n及以上。

本發(fā)明銅銦鎵硒合金的制備方法采用與現(xiàn)有技術(shù)不同的制備工藝，克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，所制備得到的銅銦鎵硒合金產(chǎn)品收率高、雜質(zhì)含量少，符合技術(shù)發(fā)展的趨勢。

具體實施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實施例對技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

本發(fā)明一種銅銦鎵硒合金的制備方法，包括如下步驟：

s1：投料：在一定壓力條件下，以單質(zhì)銅、銦、鎵、硒為原料，四種原料以粒或塊的形式存在，四種原料按質(zhì)量比硒：銦：鎵：銅=15~100：50~180：10：37.7~298向坩堝內(nèi)依次投入硒、銦和鎵、銅，密閉坩堝并將坩堝置于密閉耐熱容器內(nèi)；

s2：抽真空除氧：耐熱容器抽真空至1×10^-3~1pa，然后通入惰性氣體至0.1~0.15mpa，再抽真空至1~10pa，除盡耐熱容器內(nèi)氧氣，最后通入惰性氣體將耐熱容器內(nèi)壓力調(diào)節(jié)至1.3~3.0mpa；

s3：加熱：耐熱容器內(nèi)1h內(nèi)先升溫750~900℃，保溫10~30min；然后1h內(nèi)升至1200~1400℃，保溫3~5h；

s4：降溫：耐熱容器內(nèi)降溫至小于50℃后排氣泄壓，得到銅銦鎵硒合金。

作為本發(fā)明的進一步改進，所述s1中，硒放底層，然后投入銦和鎵，最后投入銅鋪于頂層。

作為本發(fā)明的進一步改進，所述s1中所述的一定壓力為0.6~3.0mpa。

作為本發(fā)明的進一步改進，所述s1中所述坩堝為石墨坩堝。

作為本發(fā)明的進一步改進，所述四種原料銅、銦、鎵、硒的純度在5n及以上。

實施例1。

取5n硒粒/塊，5n銦塊，5n鎵塊，5n銅粒/釘（以1-5mm的銅粒為宜），按照質(zhì)量比硒：銦：鎵：銅=36:50:10:90配料6000g，將硒料在置于高純石墨坩堝底層平鋪，然后投入銦和鎵，最后投入銅鋪于頂層，密閉坩堝并將坩堝置于密閉耐熱容器內(nèi)，接著耐熱容器內(nèi)抽真空至1pa，然后通高純氮氣至耐熱容器內(nèi)壓力為0.1mpa，再抽真空至10pa以下，最后通入高純氮氣將耐熱容器內(nèi)壓力調(diào)節(jié)至1.3mpa，1h將耐熱容器升溫至750℃并保溫30min，然后再1h升至1200℃保溫4h；耐熱容器內(nèi)降溫至50℃后排氣泄壓，開爐取料，得到cigs產(chǎn)品5994g。

取樣檢測得到的合金，其中cu、in、ga、se含量分別為19.6%，26.3%，5.3%，48.8%，雜質(zhì)總含量小于10ppm，產(chǎn)品收率99.90%。

實施例2。

取5n硒粒/塊，5n銦塊，5n鎵塊，5n銅粒/釘（以1-5mm的銅粒為宜），按照質(zhì)量比硒：銦：鎵：銅=46：66：10：113配料6000g，將硒料在置于高純石墨坩堝底層平鋪，然后投入單質(zhì)銦和鎵，最后投入銅粒鋪于頂層，密閉坩堝并將坩堝置于密閉耐熱容器內(nèi)，接著耐熱容器內(nèi)抽真空至0.1pa，然后通高純氮氣至耐熱容器內(nèi)壓力為0.12mpa，再抽真空至5pa以下，最后通入高純氮氣將耐熱容器內(nèi)壓力調(diào)節(jié)至1.6mpa，1h耐熱容器升溫至850℃，保溫20min，然后在1h耐熱容器升至1300℃保溫5h；然后耐熱容器降溫至50℃后排氣泄壓，開爐取料，得到cigs產(chǎn)品5986g。

取樣檢測得到的合金，其中cu、in、ga、se含量分別為19.3%，28.0%，4.2%，48.5%，雜質(zhì)總含量小于10ppm，產(chǎn)品收率99.77%。

實施例3。

取5n硒粒/塊、5n銦塊、5n鎵塊、5n銅粒/釘（以1-5mm的銅粒為宜），按照質(zhì)量比硒：銦：鎵：銅=100:180:10:298配料6000g，將硒料在置于高純石墨坩堝底層平鋪，然后投入單質(zhì)銦和鎵，最后投入銅粒鋪于頂層，密閉坩堝將坩堝置于密閉耐熱容器內(nèi)。接著耐熱容器內(nèi)抽真空至1×10^-3pa，然后通高純氮氣至容器壓力為0.15mpa，再抽真空至1pa以下。最后通入高純氮氣將耐熱容器內(nèi)壓力調(diào)節(jié)至3.0mpa，1h升溫至900℃保溫10min，然后再1h升至1400℃保溫3h；然后耐熱容器降溫至50℃后排氣泄壓，開爐取料，得到cigs產(chǎn)品5990g。

取樣檢測得到的合金，其中cu、in、ga、se含量分別為16.93%、30.63%、1.88%、50.56%，雜質(zhì)總含量小于10ppm，產(chǎn)品收率99.83%。

本發(fā)明銅銦鎵硒合金的制備方法采用與現(xiàn)有技術(shù)不同的制備工藝，克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，所制備得到的銅銦鎵硒合金產(chǎn)品收率高、雜質(zhì)含量少，符合技術(shù)發(fā)展的趨勢。

盡管為示例目的，已經(jīng)公開了本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，但是本領域的普通技術(shù)人員將意識到，在不脫離由所附的權(quán)利要求書公開的本發(fā)明的范圍和精神的情況下，各種改進、增加以及取代是可能的。