中国粉体网讯  据媒体报道，2017年，一种名为“碲化镉薄膜太阳能电池”的发电玻璃成功问世。正常情况下，玻璃属于绝缘体，为什么会“发电”？据中国粉体网了解，其秘密就在于玻璃表面的碲化镉薄膜。

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据悉，碲化镉（CdTe）是理论上拥有很高转换效率的半导体材料，均匀涂抹在普通玻璃上，仅需4微米厚，就能让普通玻璃变身可导电、可发电的功能型材料。实验发现，这种涂有碲化镉薄膜的“发电玻璃”即便在弱光条件下也能实现光电转化。1微米碲化镉可吸收90%以上可见光。

碲化镉薄膜可以通过溅射法镀膜，用几十到几千电子伏特的高能粒子轰击靶材表面，使其表面层原子获得足够的动能而脱离固体变成气态原子，这种过程称为溅射。采用溅射的方法，使固体中的原子逸出表面并沉积在基片或工件表面形成薄膜的工艺称为溅射镀膜。

CdTe靶材作为制备CdTe薄膜的溅射源，溅射过程中靶材的性能直接决定着薄膜沉积的好坏。例如靶材致密度过低，靶材中存在着大量气孔会导致溅射过程中产生不正常放电，降低薄膜沉积速率，并在溅射过程中产生杂质粒子影响薄膜质量；靶材晶粒尺寸过大，晶粒之间不均匀会导致薄膜沉积效率低下，薄膜均匀性较差；靶材表面存在大量缺陷，入射粒子的轰击会使得靶材在溅射过程中发生开裂、崩边等异常的现象；靶材中夹杂物等杂质的存在使得溅射过程中会产生微粒飞溅现象，影响靶材的质量。所以高致密度、晶粒均匀、夹杂物含量少、表面缺陷少的CdTe靶材是生产高质量CdTe薄膜的必要保证。

CdTe靶材的性能决定CdTe薄膜的性能，而CdTe粉体的性能决定了CdTe靶材的性能，故CdTe粉体的制备是决定CdTe薄膜性能的重要因素。在制备CdTe粉体之前，首先需要先制备CdTe化合物，之后经过破碎、细磨才能成功制备CdTe粉体。而一般CdTe化合物是通过采用密闭合成法进行制备，主要用到的设备为密闭真空合成炉。其合成步骤为将原料Te块和Cd块按照一定的原料配比，放在密闭石英管中，先通氧气加热，去除原料表面的氧化物，在确保表面氧化物去除干净后，然后抽真空至10^-6Pa，封管，按照一定的加热速率，在适宜温度下完成CdTe化合物的制备。

在粉末冶金中，粉末制取方法有很多，粉末及其制品的质量在很大程度上决定了制粉方法。制粉方法可以决定粉体的颗粒大小、形状、化学成分、压制性、烧结性等，所以在制粉方法上的选择非常重要。

常用的粉体制备方法有机械研磨法与物理化学法。物理化学法是在制取粉末的过程中，由于受到化学或物理的作用，而使其化学成分和集聚状态发生变化的工艺过程，一般用气体或固体还原剂还原金属氧化物、冷凝金属蒸汽等，物理化学制粉法主要是以还原和离解等化学反应为基础。

机械研磨法主要是通过研磨过程中粒子与粒子，介质与粒子之间的剪切、挤压、冲击等作用来达到粉体混合与研磨的目的。机械研磨过程是一个复杂的过程，其影响因素主要为：装料比、研磨气氛、研磨速度、研磨时间、研磨介质、球体和被研磨物料的比例、球体直径等。

研磨后的粉体，可以使用电感耦合等离子体质谱法进行全元素分析来表征粉体的纯度；使用激光衍射散射式粒度分布测定仪来测定研磨后粉体的粒度来表征粉体的粒径；通过X射线衍射仪分析粉体的晶体结构来表征粉体的物相与晶粒尺寸；通过扫描电子显微镜观察粉体的显微形貌，来表征粉体的均匀性。

参考资料：

碲化镉靶材制备及镀膜工艺研究，李思钦，北京有色金属研究总院

CdTe粉体的水热合成及表征，潘伟，东北大学

（中国粉体网编辑整理/平安）

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