中國粉體網(wǎng)訊  據(jù)媒體報道，2017年，一種名為“碲化鎘薄膜太陽能電池”的發(fā)電玻璃成功問世。正常情況下，玻璃屬于絕緣體，為什么會“發(fā)電”？據(jù)中國粉體網(wǎng)了解，其秘密就在于玻璃表面的碲化鎘薄膜。

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據(jù)悉，碲化鎘（CdTe）是理論上擁有很高轉(zhuǎn)換效率的半導體材料，均勻涂抹在普通玻璃上，僅需4微米厚，就能讓普通玻璃變身可導電、可發(fā)電的功能型材料。實驗發(fā)現(xiàn)，這種涂有碲化鎘薄膜的“發(fā)電玻璃”即便在弱光條件下也能實現(xiàn)光電轉(zhuǎn)化。1微米碲化鎘可吸收90%以上可見光。

碲化鎘薄膜可以通過濺射法鍍膜，用幾十到幾千電子伏特的高能粒子轟擊靶材表面，使其表面層原子獲得足夠的動能而脫離固體變成氣態(tài)原子，這種過程稱為濺射。采用濺射的方法，使固體中的原子逸出表面并沉積在基片或工件表面形成薄膜的工藝稱為濺射鍍膜。

CdTe靶材作為制備CdTe薄膜的濺射源，濺射過程中靶材的性能直接決定著薄膜沉積的好壞。例如靶材致密度過低，靶材中存在著大量氣孔會導致濺射過程中產(chǎn)生不正常放電，降低薄膜沉積速率，并在濺射過程中產(chǎn)生雜質(zhì)粒子影響薄膜質(zhì)量；靶材晶粒尺寸過大，晶粒之間不均勻會導致薄膜沉積效率低下，薄膜均勻性較差；靶材表面存在大量缺陷，入射粒子的轟擊會使得靶材在濺射過程中發(fā)生開裂、崩邊等異常的現(xiàn)象；靶材中夾雜物等雜質(zhì)的存在使得濺射過程中會產(chǎn)生微粒飛濺現(xiàn)象，影響靶材的質(zhì)量。所以高致密度、晶粒均勻、夾雜物含量少、表面缺陷少的CdTe靶材是生產(chǎn)高質(zhì)量CdTe薄膜的必要保證。

CdTe靶材的性能決定CdTe薄膜的性能，而CdTe粉體的性能決定了CdTe靶材的性能，故CdTe粉體的制備是決定CdTe薄膜性能的重要因素。在制備CdTe粉體之前，首先需要先制備CdTe化合物，之后經(jīng)過破碎、細磨才能成功制備CdTe粉體。而一般CdTe化合物是通過采用密閉合成法進行制備，主要用到的設(shè)備為密閉真空合成爐。其合成步驟為將原料Te塊和Cd塊按照一定的原料配比，放在密閉石英管中，先通氧氣加熱，去除原料表面的氧化物，在確保表面氧化物去除干凈后，然后抽真空至10^-6Pa，封管，按照一定的加熱速率，在適宜溫度下完成CdTe化合物的制備。

在粉末冶金中，粉末制取方法有很多，粉末及其制品的質(zhì)量在很大程度上決定了制粉方法。制粉方法可以決定粉體的顆粒大小、形狀、化學成分、壓制性、燒結(jié)性等，所以在制粉方法上的選擇非常重要。

常用的粉體制備方法有機械研磨法與物理化學法。物理化學法是在制取粉末的過程中，由于受到化學或物理的作用，而使其化學成分和集聚狀態(tài)發(fā)生變化的工藝過程，一般用氣體或固體還原劑還原金屬氧化物、冷凝金屬蒸汽等，物理化學制粉法主要是以還原和離解等化學反應(yīng)為基礎(chǔ)。

機械研磨法主要是通過研磨過程中粒子與粒子，介質(zhì)與粒子之間的剪切、擠壓、沖擊等作用來達到粉體混合與研磨的目的。機械研磨過程是一個復雜的過程，其影響因素主要為：裝料比、研磨氣氛、研磨速度、研磨時間、研磨介質(zhì)、球體和被研磨物料的比例、球體直徑等。

研磨后的粉體，可以使用電感耦合等離子體質(zhì)譜法進行全元素分析來表征粉體的純度；使用激光衍射散射式粒度分布測定儀來測定研磨后粉體的粒度來表征粉體的粒徑；通過X射線衍射儀分析粉體的晶體結(jié)構(gòu)來表征粉體的物相與晶粒尺寸；通過掃描電子顯微鏡觀察粉體的顯微形貌，來表征粉體的均勻性。

參考資料：

碲化鎘靶材制備及鍍膜工藝研究，李思欽，北京有色金屬研究總院

CdTe粉體的水熱合成及表征，潘偉，東北大學

（中國粉體網(wǎng)編輯整理/平安）

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