本發(fā)明屬于靶材，具體涉及一種改性氧化鎳靶材及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、氧化鎳是一種寬禁帶p型半導(dǎo)體材料，在可見光范圍內(nèi)具有高透光度，價帶頂能級在-5.1ev左右，與鈣鈦礦能級匹配，適合作為鈣鈦礦電池空穴傳輸層材料使用。

2、本征氧化鎳在室溫下電導(dǎo)率低于10-11s·cm-1，雖然成膜后的氧化鎳由于ni空位的存在，表現(xiàn)出p型半導(dǎo)體的性質(zhì)，但較差的導(dǎo)電性會嚴(yán)重影響到鈣鈦礦電池的光伏性能。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種改性氧化鎳靶材及其制備方法。本發(fā)明提供的改性氧化鎳靶材，成膜后的導(dǎo)電性好。

2、本發(fā)明提供了一種改性氧化鎳靶材，化學(xué)式為nimox，其中1﹤x﹤2；

3、所述m包括改性摻雜金屬元素，所述改性摻雜金屬元素包括一價金屬和二價以上金屬；所述一價金屬包括li和/或ag；所述二價以上金屬包括mg、mn、co、cu、zn、ti、v、fe、in、sn、al、ca、sb和ba中的一種或多種。

4、優(yōu)選的，所述改性氧化鎳靶材中ni占ni和m總原子的百分比為80～90％，m占ni和m總原子的百分比為10～20％。

5、優(yōu)選的，所述m還包括助燒結(jié)元素，所述助燒結(jié)元素包括na和/或si。

6、優(yōu)選的，所述助燒結(jié)元素占ni和m總原子的百分比為0～10％，且不為0。

7、本發(fā)明還提供了上述技術(shù)方案所述的改性氧化鎳靶材的制備方法，包括以下步驟：

8、將鎳源和改性摻雜劑混合進(jìn)行球磨，得到第一粉末；

9、將所述第一粉末、分散劑、水、粘結(jié)劑和消泡劑混合，將得到的漿料干燥，得到第二粉末；

10、將所述第二粉末壓制成型，將得到的素坯進(jìn)行燒結(jié)，得到改性氧化鎳靶材

11、優(yōu)選的，所述鎳源包括鎳單質(zhì)、鎳的氧化物、鎳的氫氧化物或鎳的無機(jī)鹽；所述鎳的氧化物包括nio或ni2o3，所述鎳的無機(jī)鹽包括硫酸鎳、氯化鎳、硝酸鎳和醋酸鎳中的一種或多種。

12、優(yōu)選的，所述改性摻雜劑包括碳酸鋰、氧化銀、氫氧化鎂、氧化鎂、碳酸錳、氫氧化鈷、氧化銅、氧化鋅、二氧化鈦、五氧化二釩、硝酸鐵、氧化銦、氧化錫、鋁粉、氫氧化鈣、氧化銻和碳酸鋇中的一種或多種。

13、優(yōu)選的，所述鎳源和改性摻雜劑混合時還加入燒結(jié)助劑，所述燒結(jié)助劑包括碳酸氫鈉和/或二氧化硅。

14、優(yōu)選的，所述分散劑包括乙醇、草酸、硝酸、聚乙二醇、檸檬酸鈉、焦磷酸鈉和聚磷酸鈉中的一種或多種。

15、優(yōu)選的，所述粘結(jié)劑包括醋酸乙烯酯、聚乙烯醇、環(huán)氧樹脂、環(huán)氧丙烯酸酯和酚醛樹脂中的一種或多種；所述消泡劑包括磷酸鈉、聚丙烯酸酯、聚丙烯酸鈉、羥甲基纖維素和聚丙烯酰胺中一種或多種。

16、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：

17、本發(fā)明提供了一種改性氧化鎳靶材，化學(xué)式為nimox，其中1﹤x﹤2；所述m包括改性摻雜金屬元素，所述改性摻雜金屬元素包括一價金屬和二價以上金屬；所述一價金屬包括li和/或ag；所述二價以上金屬包括mg、mn、co、cu、zn、ti、v、fe、in、sn、al、ca、sb和ba中的一種或多種。

18、本發(fā)明的改性氧化鎳靶材包括一價金屬和二價以上金屬，一價金屬的離子半徑較小，易進(jìn)入nio晶格中替代ni2+離子，導(dǎo)致ni3+離子濃度增加，從而降低nio薄膜的電阻率，提高其導(dǎo)電性；二價以上金屬具有強(qiáng)的氧結(jié)合力，可以顯著提高靶材氧含量，增加鎳空位缺陷濃度，改善導(dǎo)電性。本發(fā)明采用離子摻雜，提高氧化鎳材料能級結(jié)構(gòu)，優(yōu)化鈣鈦礦電池能級匹配度，增加鎳空位濃度，提高載流子濃度和空穴遷移率，改善了材料電導(dǎo)率，為實現(xiàn)高效率光伏器件奠定基礎(chǔ)。

19、本發(fā)明還提供了上述技術(shù)方案所述的改性氧化鎳靶材的制備方法，制備方法簡單。進(jìn)一步地，本發(fā)明添加燒結(jié)助劑，可降低燒結(jié)溫度，縮短燒結(jié)時間，抑制晶粒生長，提高了靶材燒結(jié)密度。

20、實施例數(shù)據(jù)表明，摻雜5mol％的li和5mol％的ag可以讓nimox靶材表現(xiàn)出優(yōu)異的性能，體電阻低至12.8ω，相比常規(guī)氧化鎳靶材導(dǎo)電性得到明顯提升；同時ag2o的熔點(diǎn)約為300℃，較低的熔點(diǎn)可以實現(xiàn)液相燒結(jié)，促進(jìn)nimox靶材燒結(jié)致密化，相對密度提升至99.5％；mg具有優(yōu)秀的穩(wěn)定性，但不利于燒結(jié)，通過mg摻雜與nio形成固溶體，可以抑制nio晶粒生長，改善nio的化學(xué)穩(wěn)定性，有利于延長鈣鈦礦電池壽命；并且，由xrd衍射圖可知，摻雜li、ag、mg元素不影響nio的晶體結(jié)構(gòu)，因此幾乎不影響nio薄膜的透光性，確保了鈣鈦礦電池光伏性能的高效率。

技術(shù)特征：

1.一種改性氧化鎳靶材，其特征在于，化學(xué)式為nimox，其中1﹤x﹤2；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改性氧化鎳靶材，其特征在于，所述改性氧化鎳靶材中ni占ni和m總原子的百分比為80～90％，m占ni和m總原子的百分比為10～20％。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改性氧化鎳靶材，其特征在于，所述m還包括助燒結(jié)元素，所述助燒結(jié)元素包括na和/或si。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的改性氧化鎳靶材，其特征在于，所述助燒結(jié)元素占ni和m總原子的百分比為0～10％，且不為0。

5.權(quán)利要求1～4任一項所述的改性氧化鎳靶材的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述鎳源包括鎳單質(zhì)、鎳的氧化物、鎳的氫氧化物或鎳的無機(jī)鹽；所述鎳的氧化物包括nio或ni2o3，所述鎳的無機(jī)鹽包括硫酸鎳、氯化鎳、硝酸鎳和醋酸鎳中的一種或多種。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述改性摻雜劑包括碳酸鋰、氧化銀、氫氧化鎂、氧化鎂、碳酸錳、氫氧化鈷、氧化銅、氧化鋅、二氧化鈦、五氧化二釩、硝酸鐵、氧化銦、氧化錫、鋁粉、氫氧化鈣、氧化銻和碳酸鋇中的一種或多種。

8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述鎳源和改性摻雜劑混合時還加入燒結(jié)助劑，所述燒結(jié)助劑包括碳酸氫鈉和/或二氧化硅。

9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述分散劑包括乙醇、草酸、硝酸、聚乙二醇、檸檬酸鈉、焦磷酸鈉和聚磷酸鈉中的一種或多種。

10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述粘結(jié)劑包括醋酸乙烯酯、聚乙烯醇、環(huán)氧樹脂、環(huán)氧丙烯酸酯和酚醛樹脂中的一種或多種；所述消泡劑包括磷酸鈉、聚丙烯酸酯、聚丙烯酸鈉、羥甲基纖維素和聚丙烯酰胺中一種或多種。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于靶材技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種改性氧化鎳靶材及其制備方法。本發(fā)明提供了一種改性氧化鎳靶材，化學(xué)式為NiMOx，其中1﹤x﹤2；所述M包括改性摻雜金屬元素，所述改性摻雜金屬元素包括一價金屬和二價以上金屬；所述一價金屬包括Li和/或Ag；所述二價以上金屬包括Mg、Mn、Co、Cu、Zn、Ti、V、Fe、In、Sn、Al、Ca、Sb和Ba中的一種或多種。本發(fā)明采用改性離子摻雜和助燒結(jié)元素調(diào)控氧化鎳能級結(jié)構(gòu)，增加鎳空位濃度，改善材料電導(dǎo)率，降低了燒結(jié)溫度，提高了靶材燒結(jié)密度。

技術(shù)研發(fā)人員：官凌宇,李強(qiáng),林智成,紀(jì)生曉,王煜,邱用雪,楊濤
受保護(hù)的技術(shù)使用者：福建阿石創(chuàng)新材料股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/8