DE102005029484A1 - Verbundsolarzelle und Prozess zur Herstellung derselben - Google Patents

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Abstract

Eine Solarzelle mit einer hinteren Metallelektrode und einer lichtabsorbierenden Schicht mit einem p-leitenden CIGS-Halbleiter auf einem Substrat in dieser Reihenfolge, wobei die Solarzelle zwischen der lichtabsorbierenden Schicht und der hinteren Metallelektrode weiterhin eine p-leitende oder mit niedriger Ladungsträgerkonzentration n-leitende Halbleiterschicht mit ZnO enthält, und ein Prozess zur Herstellung der Solarzelle.

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Solarzelle, genauer auf eine Verbundsolarzelle, insbesondere auf eine CIGS Verbundsolarzelle, und auf einen Prozess zur Herstellung derselben.
  • Eine CIGS Verbundsolarzelle ist eine Solarzelle, die im Wesentlichen p-leitendes Cu (In1–xGax)Se2 (ein Mischkristall, der aus Kupfer-Indium-Diselenid und Kupfer-Gallium-Diselenid im Verhältnis (1–x):x synthetisiert wird) als eine lichtabsorbierende Schicht und ZnO (Zinkoxid) als eine Fensterschicht beinhaltet. Da in einer Solarzelle eine lichtabsorbierende Schicht die wichtigste Rolle für das Konvertieren von Lichtenergie in Elektron-Loch-Paare spielt, wird die Cu(In1–xGax)Se2-Solarzelle CIGS-Solarzelle genannt, benannt nach den Anfangsbuchstaben der Elemente, die das Material bilden (Cu, In, Ga und Se). Die Brauchbarkeit der CIGS Solarzelle ist bereits bekannt und ihr Verkauf hat begonnen.
  • Ein Querschnitt einer konventionellen CIGS Solarzellenstruktur ist erläuternd in 1 dargestellt. Der grundlegende Aufbau der Solarzelle wird erreicht, indem ein Substrat sequenziell mit einer hinteren Elektrodenschicht, einer lichtabsorbierenden Schicht, einer Pufferschicht, einer Fensterschicht, einer transparenten Elektrodenschicht und einer antireflektierenden Schicht beschichtet wird. Ein positiver Elektrodenanschluss und ein negativer Elektrodenanschluss, um einen fotoelektrischen Konvertierungsstrom hervorzubringen, sind auf der hinteren Elektrodenschicht und der transparenten Elektrodenschicht ausgebildet.
  • Typische Materialien und Dicken des jeweiligen Dünnfilms sind wie folgt: das Substrat; ein Glas mit einer Dicke von mehreren Millimetern, die hintere Elektrodenschicht; Mo von ungefähr 1 μm, die lichtabsorbierende Schicht; p-leitendes CIGS mit einer Dicke von ungefähr 2 μm, die Pufferschicht; CdS mit einer Dicke von ungefähr 50 bis 100 nm, die Fensterschicht; mit niedriger Ladungsträgerkonzentration n-leitendes ZnO von ungefähr 100 nm, die transparente Elektrodenschicht; ZnO mit einer Dicke von etwas weniger als 1 μm, das durch Zugabe eines Elementes der Gruppe III mit hoher Ladungsträgerkonzentration n-leitend ausgebildet ist, und die antireflektierende Schicht; MgF2 mit einer Dicke von mehreren 10 nm. Die transparente Elektrodenschicht ist üblicherweise ein degenerierter n-leitender Halbleiter, der durch Zugabe eines Elementes der Gruppe III (Al, Ga, B, oder ähnliches) in hoher Konzentration zu ZnO erreicht wird. Als hintere Elektrode sind Au, Ni und Ähnliches als geeignet bekannt, aber das derzeit verwendete Material ist aufgrund von mechanischer Festigkeit und aus wirtschaftlichen Gründen Mo (Basis and Application of Thin-Film Solar Cell, Chapter 6, herausgegeben und verfasst von Makoto Konagai, publiziert von Ohmsha, Ltd. (2001); R. J. Matson, O. Jamjoum, A. D. Buonaquisti, P. E. Russell, L. L. Kazmerski, P. Sheldon, und R. K. Aqhrenkiel, Solar Cells, 11, 301 (1984)).
  • Obwohl die in der CIGS Solarzelle realisierte Konversionseffizienz verbessert ist, ist sie erheblich niedriger als der theoretisch erwartete Wert. Als Grund für die niedrige Effizienz wird die die Pufferschicht enthaltende unzureichende Kontaktstelle zwischen der Fensterschicht und der lichtabsorbierenden Schicht angesehen, und der Kontaktabschnitt wurde gezielt erforscht und entwickelt.
  • Die Tatsache, dass die Differenz zu dem theoretischen Wert immer noch groß ist, selbst wenn die Effizienz eine Obergrenze erreicht hat und somit der Kontaktabschnitt als fast ausreichend optimiert angesehen wird, weist jedoch darauf hin, dass es neben diesem Abschnitt einen weiteren zu lösenden Faktor gibt.
  • Die Güte einer Solarzelle wird durch eine Leerlaufspannung (Voc), einen Kurzschlussstrom, einen Krümmungsfaktor und die Konversionseffizienz, die man durch Division eines Produkts der drei Werte durch eine Leistungsdichte eines Standardfalls bzw. einer Standardeinstrahlung erhält. Unter diesen ist Voc der Wert mit dem kleinsten Verhältnis zwischen dem derzeit erzielten Wert und dem theoretisch erwarteten Wert. Die Größe von Voc hängt von der Weite der Bandlücke (Eg) ab, und somit von x in Cu(In1–xGax)Se2, (0 ≤ x ≤ 1). Zum Beispiel ist, gegenüber Eg = 1,16 eV, Voc derzeit ungefähr gegeben durch 0,68 V, aber wenn es den theoretisch erwarteten Wert von 0,84 erreicht, erhöht sich die zu Voc proportionale Konversionseffizienz bemerkenswerterweise von 19% auf 23%.
  • Der die Pufferschicht enthaltende Kontaktabschnitt zwischen der Fensterschicht und der lichtabsorbierenden Schicht wurde gründlich erforscht, und es wurde bestätigt, dass die Bandfehlanpassung nicht so groß ist. Daher mutmaßt man als Grund für die niedrige Leerlaufspannung die Bandfehlanpassungoder die Grösse der Bandfehlanpassung an dem Kontakt zwischen der lichtabsorbierenden Schicht und der hinteren Elektrode. Als Materialien für die hintere Elektrode wurden verschiedene Metalle getestet, und Mo wurde unter diesen als geeignet erkannt und daher im Allgemeinen verwendet.
  • Zwischen der CIGS lichtabsorbierenden Schicht und der hinteren Mo Elektrode wurde eine natürlich ausgebildete MoSe2 Schicht beobachtet. Diese Substanz ist ein Halbleiter, und es wird berichtet, dass dessen Energie der Bandlücke (Eg2) 1,15 eV und dessen Elektronenaffinität (χ2) 3,8 eV ist (1P-A-2000-323733).
  • 2 zeigt eine Aufstellung des Energiebands in in einem Zustand einer CIGS Solarzelle mit offenen Anschlüssen, die so beschrieben ist, dass sie an die tatsächlich erhaltenen Voc = 0,68 V angepasst ist. Die folgenden Werte sind verwendet: Bandlückenenergie von CIGS (Eg1) = 1,16 eV, Elektronenaffinität (χ1) = 4,57 eV, und der geometrische Mittelwert 4,65 eV des Wertes der Kristallorientierung (110) von 4,95 eV und des Werts der Orientierung (112) von 4,36 eV als eine Austrittsarbeit von Mo (φm).
  • Da das Valenzbandmaximum von CIGS (VBM: Summe der Elektronenaffinität und der Bandlückenenergie) größer ist als das VBM von MoSe2, ist das Energieband von CIGS an der Grenzfläche von CIGS zu MoSe2 zu einem grösseren Wert hin (nach unten in der Figur) gekrümmt und das Energieband von MoSe2 zu einem kleineren Wert hin (nach oben in der Figur) gekrümmt. Da das VBM von MoSe2 größer ist als die Austrittsarbeit von Mo, ist gleichzeitig an der Grenzfläche von MoSe2 und Mo das Energieband von MoSe2 zu einem größeren Wert hin gekrümmt. Als eine Folge werden Verarmungsschichten in CIGS an der Grenzfläche von CIGS und MoSe2 und in MoSe2 an der Grenzfläche von MoSe2 und Mo generiert. Beide Kontakte werden zu Schottky-Kontakten als einer Leitungsbarriere.
  • Die als Eb in 2 gezeigte Energiedifferenz repräsentiert die Höhe der Barriere gegen positive Löcher. Wenn die Schottky-Barriere ausgebildet ist, tritt nämlich ein Verlust an Ausgangsspannung in Höhe von Eb/q auf, wobei q eine Einheitsladung ist.
  • MoSe2 ist ungefähr 100 nm dünn, und die effektive Dicke der Barriere an dem Abschnitt, an dem die Barriere größer ist als die Austrittsarbeit von Mo, verringert sich durch die große Bandkrümmung weiter. Weil Leitung durch Tunneln leicht auftritt, ist deshalb der Verlust in der MoSe2 Schicht beinahe vernachlässigbar.
  • Wenn MoSe2 nicht vorhanden ist, kommen CIGS und Mo in direkten Kontakt, und die Elektronenaffinität von CIGS und die Austrittsarbeit von Mo sind nahe beieinander, so dass die Ausgangsspannung auf weniger als 0,1 V abfällt. Daher wirkt die Bildung von MoSe2 für eine Solarzelle in eine vorteilhafte Richtung. Eine wahlweise Kontrolle der Bildung von MoSe2 ist jedoch schwierig, und MoSe2 selbst ist keine geeignete Substanz, so dass die Schottky-Barriere von CIGS an der Kontaktfläche mit MoSe2 in jedem Fall verbleibt. Daher ist eine einen geeigneten Kontakt realisierende Technologie an Stelle des autogenischen MoSe2 gewünscht.
  • Wenn es beabsichtigt ist, eine Solarzelle mit einer hohen Effizienz nahe einem theoretischen Wert zu erhalten, ist es allgemeine Kenntnis, dass die hintere Elektrode in ohmschen Kontakt mit dem eine lichtabsorbierende Schicht bildenden Halbleiter kommen soll. Um den ohmschen Kontakt zu realisieren, ist es ausreichend, eine Substanz als Elektrodenmaterial zu verwenden, deren Austrittsarbeit größer als die Fermienergie des Halbleiters ist. Da eine Elektrode eine Funktion als Kollektor haben sollte, ist ihr elektrischer Widerstand notwendigerweise klein, und somit wird gewöhnlich ein Metall verwendet. Es gibt Pt, Pd, Ir und Ähnliches als Substanzen, die die Voraussetzungen erfüllen, aber diese sind, abgesehen von ihrer Kostspieligkeit, aufgrund von nicht unerheblicher Diffusion während der Filmbildung nicht einfach zu verwenden.
  • Die vorliegende Erfindung hat zum Ziel, zumindest einige der oben genannten Probleme zu überwinden. Dies wird erreicht durch eine Solarzelle gemäß Anspruch 1, sowie durch einen Prozess zur Herstellung einer Solarzelle gemäß des Anspruchs 2, einen Prozess zur Herstellung einer Solarzelle gemäß des Anspruchs 4 und einen Prozess zur Herstellung einer Solarzelle gemäß des Anspruchs 5. Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung kann somit sein, durch Realisierung des ohmschen Kontakts ohne Verwendung eines teuren Materials wie Pt, Pd, oder In die Konversionseffizienz einer Solarzelle zu verbessern, und dabei Voc bis zum äußersten Maß zu steigern. Weitere vorteilhafte Merkmale, Aspekte und Einzelheiten der Erfindung gehen aus den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen hervor.
  • Um das oben genannte Problem zu lösen, hat es die vorliegende Erfindung erreicht, Voc bis zum äußersten Maß zu steigern, indem zwischen die lichtabsorbierende Schicht und die hintere Elektrode einer CIGS Solarzelle eine hintere Pufferschicht aus einem ZnO enthaltenden p-leitenden Halbleiter als eine Hauptkomponente gelegt wird.
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich nämlich auf eine Solarzelle, die eine hintere Metallelektrode und eine lichtabsorbierende Schicht mit einem p-leitenden CIGS Halbleiter auf einem Substrat in dieser Reihenfolge enthält,
    wobei die Solarzelle zwischen der lichtabsorbierenden Schicht und der hinteren Metallelektrode weiterhin eine p-leitende oder mit niedriger Ladungsträgerkonzentration n-leitende Halbleiterschicht mit ZnO enthält.
  • Darüber hinaus bezieht sich die vorliegende Erfindung auf einen Prozess zum Herstellen einer Solarzelle, der enthält:
    Ausbilden einer hinteren Metallelektrode auf einem Substrat,
    Ausbilden einer ZnO Schicht darauf durch ein Laserpulsabscheideverfahren oder ein Sputterverfahren unter Verwendung eines ZnO Targets enthaltend ein p-leitendes Additiv, und
    Ausbilden einer lichtabsorbierenden Schicht aus einem p-leitenden CIGS Halbleiter.
  • Außerdem bezieht sich die vorliegende Erfindung auf den obigen Prozess zum Herstellen einer Solarzelle, wobei die ZnO Schicht ausgebildet wird, indem ein ZnO Target zur Laserpuls-Abscheidung oder zum Sputtern verwendet wird, zu dem eine oder mehr Komponenten zugefügt sind, die aus der Gruppe bestehend aus PmOn, wobei m und n jeweils eine ganze Zahl sind, KNO3, K3PO4, K4P2O7, K2SO4, KOH, K2O, K2S, K2Se, NH4NO3 und (NH4)3PO4 ausgewählt sind.
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auch auf einem Prozess zum Herstellen einer Solarzelle, der enthält:
    Ausbilden einer hinteren Metallelektrode auf einem Substrat,
    Ausbilden einer p-leitenden oder mit niedriger Ladungsträgerkonzentration n-leitenden ZnO Schicht darauf, durch ein Abscheideverfahren, das durch simultane Bestrahlung eines Stickstoff, Phosphor oder Kalium enthaltenden Precursors begleitet wird, und
    Ausbilden einer lichtabsorbierenden Schicht aus einem p-leitenden CIGS Halbleiter.
  • Zusätzlich bezieht sich die vorliegende Erfindung auf einen Prozess zum Herstellen einer Solarzelle, der enthält:
    Ausbilden einer hinteren Metallelektrode auf einem Substrat,
    Ausbilden einer ZnO Schicht darauf, gefolgt von thermischer Behandlung, um eine p-leitende oder mit niedriger Ladungsträgerkonzentration n-leitende ZnO Schicht zu bilden, und Ausbilden einer lichtabsorbierenden Schicht aus einem p-leitenden CIGS Halbleiter.
  • Die Erfindung bezieht sich auch auf Vorrichtungen zum Ausführen von offenbarten Verfahren, einschließlich von Teilen von Vorrichtungen zum Ausführen einzelner jeweils beschriebener Verfahrensschritte. Diese Verfahrensschritte können durch Hardware-Komponenten, einen mit geeigneter Software programmierten Computer, eine Kombination von beidem, oder in irgendeiner anderen Weise durchgeführt werden. Des Weiteren beinhaltet die Erfindung Verfahrensschritte zur Herstellung der Vorrichtung oder zur Herstellung einzelner Teile der Vorrichtung.
  • Eine genaueres Verständnis der Erfindung ergibt sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsformen derselben, gemeinsam mit den beigefügten Figuren, wobei
  • 1 ein Strukturdiagramm eines Querschnitts einer herkömmlichen CIGS Solarzelle zeigt;
  • 2 eine Zeichnung eines Energiebands einer herkömmlichen CIGS Solarzelle zeigt;
  • 3 ein Strukturdiagramm eines Querschnitts der CIGS Solarzelle der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 4 eine Zeichnung eines Energiebands der CIGS Solarzelle der vorliegenden Erfindung zeigt; und
  • 5 eine schematische Sicht einer Laserpuls-Abscheidevorrichtung (PLD Vorrichtung) zeigt.
  • Indem gemäß der vorliegenden Erfindung eine p-leitende oder mit niedriger Ladungsträgerkonzentration n-leitende ZnO enthaltende Halbleiterschicht als eine Hauptkomponente zwischen der lichtabsorbierenden Schicht und der oben genannten hinteren Metallelektrode zur Verfügung gestellt wird, können durch die Fehlanpassung der Austrittsarbeit des Materials der hinteren Metallelektrode relativ zu dem Material der lichtabsorbierenden Schicht der CIGS Solarzelle verursachte Verluste reduziert werden, und somit kann die Konversionseffizienz nahe an die theoretisch maximale Konversionseffizienz heranreichen.
  • Als nächstes werden Arten zum Ausführen der vorliegenden Erfindung im Detail unter Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
  • 3 ist ein Strukturdiagramm eines die vorliegende Erfindung beispielhaft illustrierenden Querschnitts, der ungefähr ähnlich zu dem von 1 ist, jedoch dadurch gekennzeichnet ist, dass eine aus ZnO gebildete Pufferschicht zwischen der lichtabsorbierenden Schicht und der hinteren Elektrode zur Verfügung gestellt ist.
  • Der Grund, warum ZnO als Material für die hintere Pufferschicht gewählt ist, besteht darin, dass die Substanz eine große Elektronenaffinität hat. Man erhält nämlich einen ohmschen Kontakt zu dem p-leitenden CIGS, und somit verschwindet die Barriere gegenüber dem Strom von positiven Löchern in CIGS.
  • Da ZnO eine hohe Elektronenaffinität hat, ist n-leitendes ZnO im Übrigen einfach zu bilden, aber p-leitendes ist schwierig zu erstellen, und ZnO mit einer intrinsischen Fermienergie (beinahe am Mittelpunkt der Bandlücke) wird nicht erreicht. Wie in 4 gezeigt, ist es jedoch möglich, die Fermienergie von ZnO größer als die Fermienergie von CIGS zu machen, da ZnO eine große Elektronenaffinität und auch eine große Bandlücke von 3,4 eV hat, im Falle von p-leitendem ZnO ohne Weiteres, aber selbst im Falle von n-leitendem ZnO, wenn die Konzentration niedrig ist und nahe der intrinsischen Fermienergie ist. Wenn die Fermienergie von ZnO entfernt von dem Valenzband-Maximum (VBM) ist, wird jedoch nicht nur im Falle von n-leitendem, sondern auch im Falle von p-leitendem ZnO das VBM zu einer Barriere. In diesem Fall sollte die hintere Pufferschicht aus ZnO dünn gemacht werden, um einen Tunnelkontakt zu erzielen.
  • Kürzlich wurde gezeigt, dass p-leitendes ZnO durch Zugabe von P (Phosphor) realisiert werden kann. Das Verfahren beinhaltet das Erhalten eines dünnen Films, zu dem auf einem Substrat durch Sputtern eines mit P2O5 verunreinigten Targets P hinzugegeben wird. Der Effekt der Zugabe von P2O5 wird so verstanden, dass P einen O-Platz besetzt, um zu einem Akzeptor zu werden, und dass überschüssiges O eine Lücke des O-Platzes füllt, um einen Donor zu reduzieren.
  • 5 zeigt eine Abscheidungsvorrichtung für einen p-leitenden ZnO Film durch eine Laserpulsabscheidungsmethode (PLD) unter Verwendung eines mit P2O5 verunreinigten Targets.
  • Der Ablauf der Filmbildung ist wie folgt: (1) eine Wachstumskammer, in der das Target und ein Substrat enthalten sind, wird zu einem Vakuum evakuiert, (2) das Substrat wird geheizt, (3) Sauerstoff wird unter Evakuierung eingeführt, um einen Druck von mehreren 10 μ Torr aufrecht zu halten, und (4) das Target wird mit einem Excimer-Laser durch ein Fenster bestrahlt.
  • Das Target kann man durch Binden eines ZnO Pulvers, zu dem P in einer Menge von ungefähr 1 mol% zugegeben wird, erhalten. Die Temperatur des Substrats kann auf ungefähr 500°C erhöht werden, was für den Fall, dass das Substrat aus Glas gemacht ist, ein Erweichungspunkt ist, aber die Filmbildung ist auch bei Raumtemperatur möglich. Da Sauerstoff in sein Radikal durch Einspeisung von hochfrequenter elektrischer Leistung in die HF-Zelle umgewandelt werden kann, wird im Fall eines zufrieden stellenden Resultats die Bildung von Radikalen durchgeführt. Der Laser kann gepulst sein und/oder eine Wellenlänge von ungefähr 248 nm haben und/oder eine Energiedichte von ungefähr 1 mJ/cm2 haben. Bevorzugt ist der Laser gepulst mit einer Wellenlänge von 248 nm und hat eine Energiedichte von ungefähr 1 mJ/cm2. Die Bestrahlung mit dem Puls bei einer Wiederholungsfrequenz von 20 Hz kann zu einer Bildung des Films mit einer Rate von ungefähr 0,3 μm/h führen. Auf diese Weise erhält man einen Film mit einer Ladungsträgerkonzentration von 3 × 1020 cm–3.
  • Auf der anderen Seite erhält man, indem man einen Film von intrinsisch leitendem ZnO bildet, einen Film mit einer niedrigen Ladungsträgerkonzentration. In einer auf ungefähr 10–6 torr evakuierten Vakuumskammer erhält man einen Film mit einer Ladungsträgerkonzentration von 1016 bis 101 cm–3 durch ein Verfahren, bei dem Zn Dampf von einem auf 200 bis 300°C erhitzten Schmelztiegel und Sauerstoff, der mit einer Flussrate von ungefähr 1 sccm (d.h. 1 atm cm3/min oder 1.688 75 × 10–3 W unter Standard-Bedingungen) von der Radikal-Zelle zugeführt wird, auf dem Substrat kombiniert werden, und man erhält einen Film mit einer Ladungsträgerkonzentration in der ersten Hälfte der Größenordnung von 1016 cm–3 durch ein Verfahren, bei der simultan N (Stickstoff) beigegeben wird.
  • Grundsätzlich können verschiedenartige Verbindungen mit einem Element, das geeignet ist, zu einem Akzeptor zu werden, indem es einen beliebigen Platz von ZnO ersetzt, oder das geeignet ist, einen Donor zu reduzieren, indem es ein Loch des O-Platzes füllt, Precursor des Additivs sein. Im Besonderen sind KNO3, K3PO4, K4P2O7, K2SO4, KOH, K2O, K2S, K2Se und PmOn (m, n: ganzzahlig) geeignet.
  • Es gibt den Fall, dass thermische Behandlung nach der Filmbildung notwendig ist und dass als atmosphärische Gase, in diesem Fall H2, N2, O2, H2O, H2Se H2Se, NmOn, NH3 und Ähnliches wirksam sind. Aus Erfahrung tritt ein Effekt unter N2 oder O2 Atmosphäre bei 400 bis 900°C auf.
  • Beispiele
  • Eine Schicht Mo ist als ein Metall für eine Kollektor-Elektrode auf dem Substrat angebracht, und bevor die CIGS Schicht gebildet wird, wird p-leitendes ZnO bzw. eine p-leitende ZnO enthaltende hintere Pufferschicht oder eine mit niedriger Ladungsträgerkonzentration n-leitende hintere Puferschicht abgeschieden. Die anderen Prozesse können nach herkömmlichen Verfahren ausgeführt werden.
  • Als Abscheideverfahren des p-leitenden ZnO ist ein Laserpulsabscheideverfahren (PLD) und ein Sputter-Verfahren, das ein Target mit einem geeigneten Precursor enthält, bevorzugt, aber auch andere Mittel wie zum Beispiel Dampfphasenabscheidung und chemische Dampfphasenabscheidung können zum Einsatz kommen.
  • Wirksam zum Zugeben zum Precursor der hinteren p-leitenden ZnO Pufferschicht sind PmOn einschließlich P2O5, KNO3, K3PO4, K4P2O7, K2So4, KOH, K2O, K2S, K2Se, NH4NO3, (NH4)3PO4 und ähnliche.
  • Zum Abscheiden von n-leitendem ZnO mit einer niedrigen Ladungsträgerkonzentration ist Dampfphasenabscheidung unter simultaner Bestrahlung von N am geeignetsten, aber auch andere Mittel können zum Einsatz kommen.
  • Die Precursor vom N können N2, Radikale von N2 und N, NmOn (m,n: ganzzahlig), NH3 und Ähnliches sein.
  • Wenn eine thermische Behandlung nach der Abscheidung der hinteren ZnO Pufferschicht durchgeführt wird, kann die Bildung einer p-leitenden oder mit niedriger Ladungsträgerkonzentration n-leitenden Pufferschicht sicherer erzielt werden.
  • Wie oben sind bevorzugte Arten, die Erfindung auszuführen, und Beispiele beschrieben, aber die Erfindung ist nicht darauf beschränkt. Geeignete Änderungen sind in dem Bereich, der nicht von dem Hauptinhalt der Erfindung abweicht, möglich.
  • Die Brauchbarkeit der CIGS Solarzelle ist bereits bekannt und ihr Verkauf hat begonnen. Da jedoch die Verbesserung der Leerlaufspannung das wichtigste zu lösende Problem ist, wird die Erfindung als Schlüsseltechnologie bei der Industrialisierung von CIGS Dünnfilm-Solarzellen betrachtet.
  • Während die Erfindung im Detail und mit Bezug auf ihre spezifischen Ausführungsformen beschrieben wurde, ist es für einen Fachmann ersichtlich, dass verschiedenartige Veränderungen und Modifikationen gemacht werden können, ohne von ihrem Geist und Umfang abzuweichen. Alle hierin zitierten Verweise sind vollumfänglich einbezogen.
  • Diese Anmeldungen basiert auf der japanischen Patentanmeldung No. 2004-185937, eingereicht am 24.6.2004, deren gesamter Inhalt durch Verweis miteinbezogen ist.

Claims (5)

  1. Eine Solarzelle, die eine hintere Metallelektrode und eine lichtabsorbierende Schicht mit einem p-leitendem CIGS Halbleiter auf einem Substrat in dieser Reihenfolge enthält, wobei die Solarzelle zwischen der lichtabsorbierenden Schicht und der hinteren Metallelektrode weiterhin eine p-leitende oder mit niedriger Ladungsträgerkonzentration n-leitende Halbleiterschicht mit ZnO enthält.
  2. Ein Prozess zum Herstellen einer Solarzelle, der enthält: Ausbilden einer hinteren Metallelektrode auf einem Substrat, Ausbilden einer ZnO Schicht darauf durch ein Laserpulsabscheideverfahren oder ein Sputterverfahren unter Verwendung eines ZnO Targets enthaltend ein p-leitendes Additiv, und Ausbilden einer lichtabsorbierenden Schicht aus einem p-leitenden CIGS Halbleiter.
  3. Ein Prozess gemäß Anspruch 2, wobei die ZnO Schicht ausgebildet wird, indem ein ZnO Target zur Laserpuls-Abscheidung oder zum Sputtern verwendet wird, zu dem eine oder mehr Komponenten zugefügt sind, die aus der Gruppe bestehend aus PmOn, wobei m und n jeweils eine ganze Zahl sind, KNO3, K3PO4, K4P2O7, K2SO4, KOH, K2O, K2S, K2Se, NH4NO3 und (NH4)3PO4 ausgewählt sind.
  4. Ein Prozess zum Herstellen einer Solarzelle, der enthält: Ausbilden einer hinteren Metallelektrode auf einem Substrat, Ausbilden einer p-leitenden oder mit niedriger Ladungsträgerkonzentration n-leitenden ZnO Schicht darauf durch ein Abscheideverfahren, das durch simultane Bestrahlung eines Stickstoff Phosphor oder Kalium beinhaltenden Precursors begleitet wird, und Ausbilden einer lichtabsorbierenden Schicht aus einem p-leitenden CIGS Halbleiter.
  5. Ein Prozess zum Herstellen einer Solarzelle, der enthält: Ausbilden einer hinteren Metallelektrode auf einem Substrat, Ausbilden einer ZnO Schicht darauf, gefolgt von thermischer Behandlung, um eine p-leitende oder mit niedriger Ladungsträgerkonzentration n-leitende ZnO Schicht zu bilden, und Ausbilden einer lichtabsorbierenden Schicht aus einem p-leitenden CIGS Halbleiter.
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