JP2000012883A - 太陽電池の製造方法 - Google Patents
太陽電池の製造方法Info
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/541—CuInSe2 material PV cells
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Abstract
(57)【要約】 (修正有)
【課題】 基板とMo層間の剥離、Mo層とCIS系半
導体薄膜層間の密着の低下及びMo層とCIS系半導体
薄膜層との界面の接触抵抗の増大を防止し、光電変換特
性を向上させた太陽電池の製造方法を提供する。 【解決手段】 ガラス基板上1に応力を0〜0.4GP
aの圧縮応力としたモリブデン層2を有し、このモリブ
デン層2上にCIS系半導体薄膜層5を有する、太陽電
池の製造において、ガラス基板1を真空に保持したセレ
ン蒸気雰囲気又は硫黄蒸気雰囲気の中で加熱処理しガラ
ス基板1は、例えば、ソーダライムガラスでセレン蒸気
雰囲気及び硫黄蒸気雰囲気は、例えば、セレンフラック
ス及び硫黄フラックスの照射によりつくることができ
る。ガラス基板1は、例えば、その基板温度が室温〜2
00℃となるように加熱処理する。CIS系半導体薄膜
層は、例えば、CuInSe2、CuInS2等から選ば
れる少なくとも1種の化合物で構成する。
導体薄膜層間の密着の低下及びMo層とCIS系半導体
薄膜層との界面の接触抵抗の増大を防止し、光電変換特
性を向上させた太陽電池の製造方法を提供する。 【解決手段】 ガラス基板上1に応力を0〜0.4GP
aの圧縮応力としたモリブデン層2を有し、このモリブ
デン層2上にCIS系半導体薄膜層5を有する、太陽電
池の製造において、ガラス基板1を真空に保持したセレ
ン蒸気雰囲気又は硫黄蒸気雰囲気の中で加熱処理しガラ
ス基板1は、例えば、ソーダライムガラスでセレン蒸気
雰囲気及び硫黄蒸気雰囲気は、例えば、セレンフラック
ス及び硫黄フラックスの照射によりつくることができ
る。ガラス基板1は、例えば、その基板温度が室温〜2
00℃となるように加熱処理する。CIS系半導体薄膜
層は、例えば、CuInSe2、CuInS2等から選ば
れる少なくとも1種の化合物で構成する。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、太陽電池の製造方
法、さらに、詳しくは、ガラス基板上に、応力を0〜
0.4GPaの圧縮応力とした、モリブデン層を有し、
そして、このモリブデン層上にCIS系半導体薄膜層を
有する、太陽電池の製造方法に関する。
法、さらに、詳しくは、ガラス基板上に、応力を0〜
0.4GPaの圧縮応力とした、モリブデン層を有し、
そして、このモリブデン層上にCIS系半導体薄膜層を
有する、太陽電池の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】CIS系半導体薄膜は、光吸収係数が大
きく、また、薄膜化に適しているので、太陽電池の光吸
収層として期待されている。このようなCIS系半導体
薄膜層は、CuInSe2、CuInS2、Cu(In
1-xGax)Se2 、CuIn(S xSe1-x)2、Cu
(In1-xGax)(SySe1-Y)2等(これらの式中、
x及びyは、それぞれ、0≦x≦1及び0≦y≦1で示
される値である。)の化合物で構成されている。以下、
本明細書では、これらの化合物により構成される半導体
薄膜よりなる層を「CIS系半導体薄膜層」という。
きく、また、薄膜化に適しているので、太陽電池の光吸
収層として期待されている。このようなCIS系半導体
薄膜層は、CuInSe2、CuInS2、Cu(In
1-xGax)Se2 、CuIn(S xSe1-x)2、Cu
(In1-xGax)(SySe1-Y)2等(これらの式中、
x及びyは、それぞれ、0≦x≦1及び0≦y≦1で示
される値である。)の化合物で構成されている。以下、
本明細書では、これらの化合物により構成される半導体
薄膜よりなる層を「CIS系半導体薄膜層」という。
【0003】本発明者は、このようなCIS系半導体薄
膜層を有する太陽電池として、ガラス基板上に応力を0
〜0.4GPaの圧縮応力としたモリブデン(Mo)層
を有し、そして、このMo層上にCIS系半導体薄膜層
を有する、太陽電池を提案した(特願平9−23479
6号)。本発明者が提案した太陽電池によれば、このよ
うにMo層の応力を0〜0.4GPaの圧縮応力にコン
トロールすることにより、ガラス基板とMo層との間
の剥離、Mo層とCIS系半導体薄膜層との間の密着
性の低下及びMo層とCIS系半導体薄膜層との界面
接触抵抗の増大をそれぞれ防止することができる。
膜層を有する太陽電池として、ガラス基板上に応力を0
〜0.4GPaの圧縮応力としたモリブデン(Mo)層
を有し、そして、このMo層上にCIS系半導体薄膜層
を有する、太陽電池を提案した(特願平9−23479
6号)。本発明者が提案した太陽電池によれば、このよ
うにMo層の応力を0〜0.4GPaの圧縮応力にコン
トロールすることにより、ガラス基板とMo層との間
の剥離、Mo層とCIS系半導体薄膜層との間の密着
性の低下及びMo層とCIS系半導体薄膜層との界面
接触抵抗の増大をそれぞれ防止することができる。
【0004】図5は、かかる本発明者が提案した太陽電
池の製造工程断面説明図である。図5に示すように、本
発明者が提案した太陽電池を製造するために、ガラス基
板11を準備する(a)。このガラス基板11上にクロ
ム(Cr)層12をスッパタリングにより形成した後、
応力を0〜0.4GPaの圧縮応力としたモリブデン
(Mo)層13をスッパタリングにより形成する
(b)。このような「応力を0〜0.4GPaの圧縮応
力としたMo層13」は、Mo層13を形成する際に、
Arフロー量、成膜レート、基板温度、バイアス電圧等
のスパッタリング条件を調節することにより形成され
る。このように形成されたMo層13の上に銅(Cu)
層14及びインジウム(In)層15を順次積層し
(c)、これをセレン(Se)蒸気蒸気雰囲気中にて4
00〜550℃で加熱処理してCIS半導体薄膜層16
を形成する(d)。そして、このCIS系半導体薄膜層
上にCdS等よりなるバッファー層(図示せず)及びZ
nOよりなる透明導電層(図示せず)を順次形成してC
IS系半導体薄膜層16を有する太陽電池とする。
池の製造工程断面説明図である。図5に示すように、本
発明者が提案した太陽電池を製造するために、ガラス基
板11を準備する(a)。このガラス基板11上にクロ
ム(Cr)層12をスッパタリングにより形成した後、
応力を0〜0.4GPaの圧縮応力としたモリブデン
(Mo)層13をスッパタリングにより形成する
(b)。このような「応力を0〜0.4GPaの圧縮応
力としたMo層13」は、Mo層13を形成する際に、
Arフロー量、成膜レート、基板温度、バイアス電圧等
のスパッタリング条件を調節することにより形成され
る。このように形成されたMo層13の上に銅(Cu)
層14及びインジウム(In)層15を順次積層し
(c)、これをセレン(Se)蒸気蒸気雰囲気中にて4
00〜550℃で加熱処理してCIS半導体薄膜層16
を形成する(d)。そして、このCIS系半導体薄膜層
上にCdS等よりなるバッファー層(図示せず)及びZ
nOよりなる透明導電層(図示せず)を順次形成してC
IS系半導体薄膜層16を有する太陽電池とする。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明者が提案した太
陽電池によれば、前述したように、Mo層の応力を0〜
0.4GPaの圧縮応力にコントロールすることによ
り、ガラス基板とMo層との間の剥離、Mo層とC
IS系半導体薄膜層との間の密着性の低下及びMo層
とCIS系半導体薄膜層との界面接触抵抗の増大をそれ
ぞれ防止することができるが、それらの防止効果が、同
一ウエハ面内に形成された太陽電池間において、また、
異なった太陽電池作成バッチにより得られた太陽電池間
において、ばらつく、という問題があり、そして、その
光電変換特性も、前記と同様にばらつく、という問題が
ある。
陽電池によれば、前述したように、Mo層の応力を0〜
0.4GPaの圧縮応力にコントロールすることによ
り、ガラス基板とMo層との間の剥離、Mo層とC
IS系半導体薄膜層との間の密着性の低下及びMo層
とCIS系半導体薄膜層との界面接触抵抗の増大をそれ
ぞれ防止することができるが、それらの防止効果が、同
一ウエハ面内に形成された太陽電池間において、また、
異なった太陽電池作成バッチにより得られた太陽電池間
において、ばらつく、という問題があり、そして、その
光電変換特性も、前記と同様にばらつく、という問題が
ある。
【0006】本発明は、かかる問題を解決することを目
的としている。即ち、本発明は、基板とMo層との間の
剥離、Mo層とCIS系半導体薄膜層との間の密着の低
下及びMo層とCIS系半導体薄膜層との界面の接触抵
抗の増大を防止し、且つ、光電変換特性を向上させた、
太陽電池を再現性よく得ることができる太陽電池の製造
方法を提供することを目的とする。
的としている。即ち、本発明は、基板とMo層との間の
剥離、Mo層とCIS系半導体薄膜層との間の密着の低
下及びMo層とCIS系半導体薄膜層との界面の接触抵
抗の増大を防止し、且つ、光電変換特性を向上させた、
太陽電池を再現性よく得ることができる太陽電池の製造
方法を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】即ち、本第1発明は、上
記目的を達成するために、ガラス基板上に応力を0〜
0.4GPaの圧縮応力としたモリブデン層を有し、そ
して、このモリブデン層上にCIS系半導体薄膜層を有
する、太陽電池の製造において、ガラス基板を真空に保
持したセレン蒸気雰囲気又は硫黄蒸気雰囲気の中で加熱
処理することを特徴とする太陽電池の製造方法である。
記目的を達成するために、ガラス基板上に応力を0〜
0.4GPaの圧縮応力としたモリブデン層を有し、そ
して、このモリブデン層上にCIS系半導体薄膜層を有
する、太陽電池の製造において、ガラス基板を真空に保
持したセレン蒸気雰囲気又は硫黄蒸気雰囲気の中で加熱
処理することを特徴とする太陽電池の製造方法である。
【0008】本第2発明は、第1発明において、ガラス
基板をソーダライムガラスで構成することを特徴とする
ものである。
基板をソーダライムガラスで構成することを特徴とする
ものである。
【0009】本第3発明は、第1又は2発明において、
ガラス基板をその基板温度が室温〜200℃となるよう
に加熱処理することを特徴とするものである。
ガラス基板をその基板温度が室温〜200℃となるよう
に加熱処理することを特徴とするものである。
【0010】本第4発明は、第1,2又は3発明におい
て、CIS系半導体薄膜層をCuInSe2、CuIn
S2、Cu(In1-xGax)Se2、CuIn(SxSe
1-x)2及びCu(In1-xGax)(SySe1-Y)2 (こ
れらの式中、x及びyはそれぞれ0≦x≦1及び0≦y
≦1で示される値である。)から選ばれる少なくとも1
種の化合物で構成することを特徴とするものである。
て、CIS系半導体薄膜層をCuInSe2、CuIn
S2、Cu(In1-xGax)Se2、CuIn(SxSe
1-x)2及びCu(In1-xGax)(SySe1-Y)2 (こ
れらの式中、x及びyはそれぞれ0≦x≦1及び0≦y
≦1で示される値である。)から選ばれる少なくとも1
種の化合物で構成することを特徴とするものである。
【0011】本第5発明は、第1,2,3又は4発明に
おいて、CIS系半導体薄膜層上に周期律表のII族及
びVI族の元素からなる化合物、周期律表のII族、I
II族及びVI族の元素からなる化合物又は周期律表の
III族及びVI族の元素からなる化合物よりなるバッ
ファー層を形成し、続いて、バッファー層上にZnO、
Al又はBをドープしたZnO又はITOよりなる透明
導電層を形成することを特徴とするものである。
おいて、CIS系半導体薄膜層上に周期律表のII族及
びVI族の元素からなる化合物、周期律表のII族、I
II族及びVI族の元素からなる化合物又は周期律表の
III族及びVI族の元素からなる化合物よりなるバッ
ファー層を形成し、続いて、バッファー層上にZnO、
Al又はBをドープしたZnO又はITOよりなる透明
導電層を形成することを特徴とするものである。
【0012】
【発明の実施の形態】本発明において用いられるガラス
基板は、好適には、ソーダライムガラスであるが、本発
明の目的に反しないかぎり、従来の太陽電池の製造にお
いて用いられているガラス基板を用いることができる。
基板は、好適には、ソーダライムガラスであるが、本発
明の目的に反しないかぎり、従来の太陽電池の製造にお
いて用いられているガラス基板を用いることができる。
【0013】本発明においては、Mo層の圧縮応力が0
未満、即ち、引っ張り応力であると、CIS系半導体薄
膜層の剥離及び接触抵抗の増加の原因となるMoSex
が生成し、また、圧縮応力が0.4GPaを越えると、
応力によるMo層とCIS系薄膜半導体との界面での剥
離及びガラス基板とMo層との界面での剥離がそれぞれ
起こるので、Mo層の応力を0〜0.4GPaの圧縮応
力にする。
未満、即ち、引っ張り応力であると、CIS系半導体薄
膜層の剥離及び接触抵抗の増加の原因となるMoSex
が生成し、また、圧縮応力が0.4GPaを越えると、
応力によるMo層とCIS系薄膜半導体との界面での剥
離及びガラス基板とMo層との界面での剥離がそれぞれ
起こるので、Mo層の応力を0〜0.4GPaの圧縮応
力にする。
【0014】本発明におけるMo層は、0.02〜2μ
m程度の膜厚に形成する。その際には、Arフロー量、
成膜レート、基板温度、バイアス電圧等のスパッタリン
グ成膜条件を調整して、Mo層の応力を0〜0.4GP
aの圧縮応力になるようする。本発明においては、Mo
層とガラス基板との密着性を向上させるために、ガラス
基板上にあらかじめCr、Au、Ti等の層を0.02
〜0.2μmの膜厚に薄く形成することができる。
m程度の膜厚に形成する。その際には、Arフロー量、
成膜レート、基板温度、バイアス電圧等のスパッタリン
グ成膜条件を調整して、Mo層の応力を0〜0.4GP
aの圧縮応力になるようする。本発明においては、Mo
層とガラス基板との密着性を向上させるために、ガラス
基板上にあらかじめCr、Au、Ti等の層を0.02
〜0.2μmの膜厚に薄く形成することができる。
【0015】本発明におけるCIS系半導体薄膜層は、
例えば、Mo層に周期律表のIII−VI属元素よりな
る化合物のIII2VI3層及びCu層を真空蒸着により
積層させて得たプリカーサ、或いは、Mo層にCu層、
周期律表のIII元素よりなるIII層及び周期律表の
VI元素よりなるVI層を真空蒸着により積層させて得
たプリカーサを、Seを含む蒸気雰囲気中にて400〜
550℃で加熱処理することにより、形成する。このよ
うにして形成したCIS系半導体薄膜層は、例えば、C
uInSe2 、CuInS2、Cu(In1-xGax)S
e2、CuIn(SxSe1-x)2 、Cu(In1-xG
ax)(SySe1-Y)2 等の化合物によって構成され
る。
例えば、Mo層に周期律表のIII−VI属元素よりな
る化合物のIII2VI3層及びCu層を真空蒸着により
積層させて得たプリカーサ、或いは、Mo層にCu層、
周期律表のIII元素よりなるIII層及び周期律表の
VI元素よりなるVI層を真空蒸着により積層させて得
たプリカーサを、Seを含む蒸気雰囲気中にて400〜
550℃で加熱処理することにより、形成する。このよ
うにして形成したCIS系半導体薄膜層は、例えば、C
uInSe2 、CuInS2、Cu(In1-xGax)S
e2、CuIn(SxSe1-x)2 、Cu(In1-xG
ax)(SySe1-Y)2 等の化合物によって構成され
る。
【0016】本発明の太陽電池におけるバッファー層
は、周期律表のII族及びVI族の元素からなる化合
物、周期律表のII族、III族及びVI族の元素から
なる化合物又は周期律表のIII族及びVI族の元素か
らなる化合物を溶液成長法(CBD法)あるいは真空蒸
着法(PVD法)により形成する。そして、透明導電層
は、例えば、酸化亜鉛(ZnO)、アルミニウムをドー
プした酸化亜鉛(ZnO:Al)、ホウ素をドープした
酸化亜鉛(ZnO:B)、酸化インジウムスズ(IT
O)をスッパタリング法、MOCVD法等により形成す
る。
は、周期律表のII族及びVI族の元素からなる化合
物、周期律表のII族、III族及びVI族の元素から
なる化合物又は周期律表のIII族及びVI族の元素か
らなる化合物を溶液成長法(CBD法)あるいは真空蒸
着法(PVD法)により形成する。そして、透明導電層
は、例えば、酸化亜鉛(ZnO)、アルミニウムをドー
プした酸化亜鉛(ZnO:Al)、ホウ素をドープした
酸化亜鉛(ZnO:B)、酸化インジウムスズ(IT
O)をスッパタリング法、MOCVD法等により形成す
る。
【0017】即ち、本発明における太陽電池は、例え
ば、CIS系半導体薄膜層上にバッファー層として硫化
カドミウム層を溶液成長法又は真空蒸着法により30〜
500nmの膜厚に形成し、さらに、その上に透明導電
層として酸化亜鉛層をスパッタ法により0.5〜2.0
μmの膜厚に形成する。本発明の目的に反しないかぎ
り、太陽電池の製造において用いられているその他の公
知のバッファー層形成手段及び透明導電層形成手段をそ
れぞれ用いることができる。
ば、CIS系半導体薄膜層上にバッファー層として硫化
カドミウム層を溶液成長法又は真空蒸着法により30〜
500nmの膜厚に形成し、さらに、その上に透明導電
層として酸化亜鉛層をスパッタ法により0.5〜2.0
μmの膜厚に形成する。本発明の目的に反しないかぎ
り、太陽電池の製造において用いられているその他の公
知のバッファー層形成手段及び透明導電層形成手段をそ
れぞれ用いることができる。
【0018】
【実施例】図1は、本発明の実施例1の製造工程断面説
明図であり、図2、図3及び図4は、それぞれ、本発明
の実施例1、実施例2及び比較例1のSIMSの測定結
果を表す図である。
明図であり、図2、図3及び図4は、それぞれ、本発明
の実施例1、実施例2及び比較例1のSIMSの測定結
果を表す図である。
【0019】(実施例1)図1を用いて本実施例を説明
する。5cm×5cmの大きさのガラス基板1を、真空
に保持したSeフラックス(方向性をもった流れ)によ
るSe蒸気雰囲気中において、200℃で5分間加熱処
理した。その際のSe蒸気の蒸着レートは、20Å/s
であった(a)。このように加熱したガラス基板1上に
スパッタリングによりMo層2を1μmの膜厚に成膜し
た(b)。スパッタリング条件は、基板温度;200
℃、Ar圧;4.0mTorr及びバイアス電力1.3
KWとした。このように成膜した、Mo層2の応力(ガ
ラス基板とMo層の成膜後の形状変化とから算出したM
o層の応力)は、0.02GPaの圧縮応力であった。
する。5cm×5cmの大きさのガラス基板1を、真空
に保持したSeフラックス(方向性をもった流れ)によ
るSe蒸気雰囲気中において、200℃で5分間加熱処
理した。その際のSe蒸気の蒸着レートは、20Å/s
であった(a)。このように加熱したガラス基板1上に
スパッタリングによりMo層2を1μmの膜厚に成膜し
た(b)。スパッタリング条件は、基板温度;200
℃、Ar圧;4.0mTorr及びバイアス電力1.3
KWとした。このように成膜した、Mo層2の応力(ガ
ラス基板とMo層の成膜後の形状変化とから算出したM
o層の応力)は、0.02GPaの圧縮応力であった。
【0020】このMo層2上にIn2Se3層3を真空蒸
着し、続いて、Cu層4をCu/In=0.85(原子
%)になるように真空蒸着した(c)。これを固体Se
と共に真空下において550℃で1時間加熱すると、固
体Seが気化してSe蒸気雰囲気がつくりだされ、CI
S半導体薄膜層5が形成された(d)。そして、CIS
半導体薄膜層5上に真空蒸着によりCdS膜よりなるバ
ッファー層(図示せず)形成し、続いて、ZnO膜より
なる透明導電層(図示せず)をスパッタリングにより形
成して太陽電池セルとした。この太陽電池セルの光電変
換特性を測定したところ、開放電圧(Voc);450
mV、短絡電流密度(Jsc);38.2mA/cm
2 、曲線因子(FF);0.64、エネルギー変換効率
(η);11.0%であった。これらの測定値は、測定
面積を5cm×5cmとした同一面内の25点について
測定したときの最高のηの時の値を示すものである。そ
して、この光電変換特性の測定における同一面内の25
点のI−Vパラメータの平均値及び標準偏差は、次の表
1に示される。表1より、I−Vパラメータが後記表
3,4よりばらついていないことがわかる。
着し、続いて、Cu層4をCu/In=0.85(原子
%)になるように真空蒸着した(c)。これを固体Se
と共に真空下において550℃で1時間加熱すると、固
体Seが気化してSe蒸気雰囲気がつくりだされ、CI
S半導体薄膜層5が形成された(d)。そして、CIS
半導体薄膜層5上に真空蒸着によりCdS膜よりなるバ
ッファー層(図示せず)形成し、続いて、ZnO膜より
なる透明導電層(図示せず)をスパッタリングにより形
成して太陽電池セルとした。この太陽電池セルの光電変
換特性を測定したところ、開放電圧(Voc);450
mV、短絡電流密度(Jsc);38.2mA/cm
2 、曲線因子(FF);0.64、エネルギー変換効率
(η);11.0%であった。これらの測定値は、測定
面積を5cm×5cmとした同一面内の25点について
測定したときの最高のηの時の値を示すものである。そ
して、この光電変換特性の測定における同一面内の25
点のI−Vパラメータの平均値及び標準偏差は、次の表
1に示される。表1より、I−Vパラメータが後記表
3,4よりばらついていないことがわかる。
【0021】
【表1】
【0022】(実施例2)5cm×5cmの大きさのガ
ラス基板を、真空に保持したSフラックスによるS蒸気
蒸気雰囲気中において、200℃で5分間加熱処理し
た。その際のS蒸気の蒸着レートは、20Å/sであっ
た。このように加熱処理したガラス基板上にスパッタリ
ングによりMo層を1μmの膜厚に成膜した。スパッタ
リング条件は、基板温度;200℃、Ar圧;4.0m
Torr及びバイアス電力1.3KWとした。このよう
に成膜した、Mo層の応力(ガラス基板とMo層の成膜
後の形状変化とから算出したMo層の応力)は、0.1
GPaの圧縮応力であった。
ラス基板を、真空に保持したSフラックスによるS蒸気
蒸気雰囲気中において、200℃で5分間加熱処理し
た。その際のS蒸気の蒸着レートは、20Å/sであっ
た。このように加熱処理したガラス基板上にスパッタリ
ングによりMo層を1μmの膜厚に成膜した。スパッタ
リング条件は、基板温度;200℃、Ar圧;4.0m
Torr及びバイアス電力1.3KWとした。このよう
に成膜した、Mo層の応力(ガラス基板とMo層の成膜
後の形状変化とから算出したMo層の応力)は、0.1
GPaの圧縮応力であった。
【0023】このMo層上にIn2Se3層を真空蒸着
し、続いて、Cu層4をCu/In=0.85(原子
%)になるように真空蒸着した。これを固体Seと共に
真空下において550℃で1時間加熱すると、固体Se
が気化してSe蒸気雰囲気がつくりだされ、CIS半導
体薄膜層が形成された。そして、CIS半導体薄膜層上
に真空蒸着によりCdS膜よりなるバッファー層を形成
し、続いて、ZnO膜よりなる透明導電層をスパッタリ
ングにより形成して太陽電池セルとした。この太陽電池
セルの光電変換特性を測定したところ、開放電圧(Vo
c);435mV、短絡電流密度(Jsc);37.4
mA/cm2 、曲線因子(FF);0.63、エネルギ
ー変換効率(η);10.24%であった。これらの測
定値は、測定面積を5cm×5cmとした同一面内の2
5点について測定したときの最高のηの時の値を示すも
のである。そして、この光電変換特性の測定における同
一面内の25点のI−Vパラメータの平均値及び標準偏
差は、次の表2に示される。表2より、I−Vパラメー
タが表1よりよりもばらついているものの後記表3,4
よりばらついていないことがわかる。
し、続いて、Cu層4をCu/In=0.85(原子
%)になるように真空蒸着した。これを固体Seと共に
真空下において550℃で1時間加熱すると、固体Se
が気化してSe蒸気雰囲気がつくりだされ、CIS半導
体薄膜層が形成された。そして、CIS半導体薄膜層上
に真空蒸着によりCdS膜よりなるバッファー層を形成
し、続いて、ZnO膜よりなる透明導電層をスパッタリ
ングにより形成して太陽電池セルとした。この太陽電池
セルの光電変換特性を測定したところ、開放電圧(Vo
c);435mV、短絡電流密度(Jsc);37.4
mA/cm2 、曲線因子(FF);0.63、エネルギ
ー変換効率(η);10.24%であった。これらの測
定値は、測定面積を5cm×5cmとした同一面内の2
5点について測定したときの最高のηの時の値を示すも
のである。そして、この光電変換特性の測定における同
一面内の25点のI−Vパラメータの平均値及び標準偏
差は、次の表2に示される。表2より、I−Vパラメー
タが表1よりよりもばらついているものの後記表3,4
よりばらついていないことがわかる。
【0024】
【表2】
【0025】(従来例1)5cm×5cmの大きさのガ
ラス基板上にスパッタリングによりMo層を1μmの膜
厚に成膜した。スパッタリング条件は、基板温度;室
温、Ar圧;4.0mTorr及びバイアス電力1.3
KWとした。このように成膜した、Mo層の応力(ガラ
ス基板とMo層の成膜後の形状変化とから算出したMo
層の応力)は、0.3GPaの圧縮応力であった。
ラス基板上にスパッタリングによりMo層を1μmの膜
厚に成膜した。スパッタリング条件は、基板温度;室
温、Ar圧;4.0mTorr及びバイアス電力1.3
KWとした。このように成膜した、Mo層の応力(ガラ
ス基板とMo層の成膜後の形状変化とから算出したMo
層の応力)は、0.3GPaの圧縮応力であった。
【0026】このMo層上にIn2Se3層3を真空蒸着
し、続いて、Cu層をCu/In=0.85(原子%)
になるように真空蒸着した。これを固体Seと共に真空
下において550℃で1時間加熱すると、固体Seが気
化してSe蒸気雰囲気がつくりだされ、CIS半導体薄
膜層が形成された。そして、CIS半導体薄膜層上に真
空蒸着によりCdS膜よりなるバッファー層形成し、続
いて、ZnO膜よりなる透明導電層をスパッタリングに
より形成して太陽電池セルとした。この太陽電池セルの
光電変換特性を測定したところ、開放電圧(Voc);
350mV、短絡電流密度(Jsc);38.5mA/
cm2 、曲線因子(FF);0.5、エネルギー変換効
率(η);6.74%であった。これらの測定値は、測
定面積を5cm×5cmとした同一面内の25点につい
て測定したときの最高のηの時の値を示すものである。
そして、この光電変換特性の測定における同一面内の2
5点のI−Vパラメータの平均値及び標準偏差は、次の
表3に示される。表3より、I−Vパラメータが非常に
ばらついていることがわかる。
し、続いて、Cu層をCu/In=0.85(原子%)
になるように真空蒸着した。これを固体Seと共に真空
下において550℃で1時間加熱すると、固体Seが気
化してSe蒸気雰囲気がつくりだされ、CIS半導体薄
膜層が形成された。そして、CIS半導体薄膜層上に真
空蒸着によりCdS膜よりなるバッファー層形成し、続
いて、ZnO膜よりなる透明導電層をスパッタリングに
より形成して太陽電池セルとした。この太陽電池セルの
光電変換特性を測定したところ、開放電圧(Voc);
350mV、短絡電流密度(Jsc);38.5mA/
cm2 、曲線因子(FF);0.5、エネルギー変換効
率(η);6.74%であった。これらの測定値は、測
定面積を5cm×5cmとした同一面内の25点につい
て測定したときの最高のηの時の値を示すものである。
そして、この光電変換特性の測定における同一面内の2
5点のI−Vパラメータの平均値及び標準偏差は、次の
表3に示される。表3より、I−Vパラメータが非常に
ばらついていることがわかる。
【0027】
【表3】
【0028】(比較例1)5cm×5cmの大きさのガ
ラス基板を真空中において200℃で5分間加熱処理し
た。そのガラス基板上にスパッタリングによりMo層を
1μmの膜厚に成膜した。スパッタリング条件は、基板
温度;200℃、Ar圧;4.0mTorr及びバイア
ス電力1.3KWとした。このように成膜した、Mo層
の応力(ガラス基板とMo層の成膜後の形状変化とから
算出したMo層の応力)は、0.2GPaの圧縮応力で
あった。
ラス基板を真空中において200℃で5分間加熱処理し
た。そのガラス基板上にスパッタリングによりMo層を
1μmの膜厚に成膜した。スパッタリング条件は、基板
温度;200℃、Ar圧;4.0mTorr及びバイア
ス電力1.3KWとした。このように成膜した、Mo層
の応力(ガラス基板とMo層の成膜後の形状変化とから
算出したMo層の応力)は、0.2GPaの圧縮応力で
あった。
【0029】このMo層上にIn2Se3層を真空蒸着
し、続いて、Cu層をCu/In=0.85(原子%)
になるように真空蒸着した。これを固体Seと共に真空
下において550℃で1時間加熱すると、固体Seが気
化してSe蒸気雰囲気がつくりだされ、CIS半導体薄
膜層が形成された。そして、CIS半導体薄膜層上に真
空蒸着によりCdS膜よりなるバッファー層形成し、続
いて、ZnO膜よりなる透明導電層をスパッタリングに
より形成して太陽電池セルとした。この太陽電池セルの
光電変換特性を測定したところ、開放電圧(Voc);
420mV、短絡電流密度(Jsc);38mA/cm
2 、曲線因子(FF);0.6、エネルギー変換効率
(η);9.58%であった。これらの測定値は、測定
面積を5cm×5cmとした同一面内の25点について
測定したときの最高のηの時の値を示すものである。そ
して、この光電変換特性の測定における同一面内の25
点のI−Vパラメータの平均値及び標準偏差は、次の表
4に示される。表4より、I−Vパラメータが表2より
ばらついていないことがわかる。
し、続いて、Cu層をCu/In=0.85(原子%)
になるように真空蒸着した。これを固体Seと共に真空
下において550℃で1時間加熱すると、固体Seが気
化してSe蒸気雰囲気がつくりだされ、CIS半導体薄
膜層が形成された。そして、CIS半導体薄膜層上に真
空蒸着によりCdS膜よりなるバッファー層形成し、続
いて、ZnO膜よりなる透明導電層をスパッタリングに
より形成して太陽電池セルとした。この太陽電池セルの
光電変換特性を測定したところ、開放電圧(Voc);
420mV、短絡電流密度(Jsc);38mA/cm
2 、曲線因子(FF);0.6、エネルギー変換効率
(η);9.58%であった。これらの測定値は、測定
面積を5cm×5cmとした同一面内の25点について
測定したときの最高のηの時の値を示すものである。そ
して、この光電変換特性の測定における同一面内の25
点のI−Vパラメータの平均値及び標準偏差は、次の表
4に示される。表4より、I−Vパラメータが表2より
ばらついていないことがわかる。
【0030】
【表4】
【0031】実施例1,2、従来例1及び比較例1を総
合すると次のことがわかる。即ち、実施例1は、ガラス
基板をSe雰囲気中において加熱処理するものであり、
また、実施例2は、ガラス基板をS雰囲気中において加
熱処理するものであるが、実施例1,2は、図2,3に
見るように、NaがMo層中に高レベルに存在している
ので、Naがセレン化の際にCIS系半導体薄膜層中に
拡散し易く、そのために、光電変換特性(表1,2)
(特に、Voc)が向上したものになっていることがわ
かる。これに対して、従来例1は、実施例1,2のよう
にガラス基板をSe、S雰囲気中において加熱処理する
ものではなく、図4に見るように、NaがMo膜中に非
常に低レベルでしか存在していないので、Naがセレン
化の際にCIS系半導体薄膜層中に拡散しにくく、その
ために、光電変換特性(表3)が実施例1,2(表1,
2)よりも低いものになっていることがわかる。そし
て、比較例1は、ガラス基板を真空中において加熱処理
するものであり、NaがMo膜中にある程度のレベルで
存在しているので、Naがセレン化の際にCIS系半導
体薄膜層中に比較例1よりも拡散し易く、そのために、
その光電変換特性(表4)が比較例1よりも高いものに
なっているものの実施例1,2よりも低いものになって
いることがわかる。
合すると次のことがわかる。即ち、実施例1は、ガラス
基板をSe雰囲気中において加熱処理するものであり、
また、実施例2は、ガラス基板をS雰囲気中において加
熱処理するものであるが、実施例1,2は、図2,3に
見るように、NaがMo層中に高レベルに存在している
ので、Naがセレン化の際にCIS系半導体薄膜層中に
拡散し易く、そのために、光電変換特性(表1,2)
(特に、Voc)が向上したものになっていることがわ
かる。これに対して、従来例1は、実施例1,2のよう
にガラス基板をSe、S雰囲気中において加熱処理する
ものではなく、図4に見るように、NaがMo膜中に非
常に低レベルでしか存在していないので、Naがセレン
化の際にCIS系半導体薄膜層中に拡散しにくく、その
ために、光電変換特性(表3)が実施例1,2(表1,
2)よりも低いものになっていることがわかる。そし
て、比較例1は、ガラス基板を真空中において加熱処理
するものであり、NaがMo膜中にある程度のレベルで
存在しているので、Naがセレン化の際にCIS系半導
体薄膜層中に比較例1よりも拡散し易く、そのために、
その光電変換特性(表4)が比較例1よりも高いものに
なっているものの実施例1,2よりも低いものになって
いることがわかる。
【0032】
【発明の効果】基板とMo層との間の剥離、Mo層とC
IS系半導体薄膜層との間の密着の低下及びMo層とC
IS系半導体薄膜層との界面の接触抵抗の増大を防止
し、且つ、光電変換特性を向上させた、太陽電池を再現
性よく得ることができる太陽電池の製造方法を提供する
ことができる。
IS系半導体薄膜層との間の密着の低下及びMo層とC
IS系半導体薄膜層との界面の接触抵抗の増大を防止
し、且つ、光電変換特性を向上させた、太陽電池を再現
性よく得ることができる太陽電池の製造方法を提供する
ことができる。
【図1】本発明の一実施例の製造工程断面説明図であ
る。
る。
【図2】本発明の実施例1のSIMSの測定結果を表す
図である。
図である。
【図3】本発明の実施例2のSIMSの測定結果を表す
図である。
図である。
【図4】本発明の比較例1のSIMSの測定結果を表す
図である。
図である。
【図5】本発明者が提案した太陽電池の製造工程断面説
明図である。
明図である。
1 ガラス基板 2 Mo層 3 In2Se3層 4 Cu層 5 CIS半導体薄膜層
Claims (5)
- 【請求項1】 ガラス基板上に応力を0〜0.4GPa
の圧縮応力としたモリブデン層を有し、そして、このモ
リブデン層上にCIS系半導体薄膜層を有する、太陽電
池の製造において、ガラス基板を真空に保持したセレン
蒸気雰囲気又は硫黄蒸気雰囲気の中で加熱処理すること
を特徴とする太陽電池の製造方法。 - 【請求項2】 ガラス基板をソーダライムガラスで構成
することを特徴とする請求項1記載の太陽電池の製造方
法。 - 【請求項3】 ガラス基板をその基板温度が室温〜20
0℃となるように加熱処理することを特徴とする請求項
1又は2記載の太陽電池の製造方法。 - 【請求項4】 CIS系半導体薄膜層をCuInS
e2、CuInS2、Cu(In1-xGax)Se2、Cu
In(SxSe1-x)2 及びCu(In1-xGax)(Sy
Se1-Y)2 (これらの式中、x及びyはそれぞれ0≦
x≦1及び0≦y≦1で示される値である。)から選ば
れる少なくとも1種の化合物で構成することを特徴とす
る請求項1,2又は3記載の太陽電池の製造方法。 - 【請求項5】 CIS系半導体薄膜層上に周期律表のI
I族及びVI族の元素からなる化合物、周期律表のII
族、III族及びVI族の元素からなる化合物又は周期
律表のIII族及びVI族の元素からなる化合物よりな
るバッファー層を形成し、続いて、バッファー層上にZ
nO、Al又はBをドープしたZnO又はITOよりな
る透明導電層を形成することを特徴とする請求項1,
2,3又は4記載の太陽電池の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10179328A JP2000012883A (ja) | 1998-06-25 | 1998-06-25 | 太陽電池の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10179328A JP2000012883A (ja) | 1998-06-25 | 1998-06-25 | 太陽電池の製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000012883A true JP2000012883A (ja) | 2000-01-14 |
Family
ID=16063928
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP10179328A Withdrawn JP2000012883A (ja) | 1998-06-25 | 1998-06-25 | 太陽電池の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2000012883A (ja) |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2004008547A1 (ja) * | 2002-07-12 | 2004-01-22 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | 薄膜太陽電池およびその製造方法 |
WO2004033093A1 (ja) * | 2002-10-11 | 2004-04-22 | Japan Science And Technology Agency | 基板結合型遷移金属触媒、及びその製造方法 |
JP2004532501A (ja) * | 2001-01-31 | 2004-10-21 | サン−ゴバン グラス フランス | 電極を備えた透明基材 |
WO2009041660A1 (ja) | 2007-09-28 | 2009-04-02 | Fujifilm Corporation | 太陽電池用基板および太陽電池 |
WO2009041659A1 (ja) | 2007-09-28 | 2009-04-02 | Fujifilm Corporation | 太陽電池 |
WO2009041657A1 (ja) | 2007-09-28 | 2009-04-02 | Fujifilm Corporation | 太陽電池用基板および太陽電池 |
CN101820030A (zh) * | 2010-02-11 | 2010-09-01 | 昆山正富机械工业有限公司 | 非真空制作铜铟镓硒和/或硫光吸收层的方法 |
WO2014064823A1 (ja) * | 2012-10-26 | 2014-05-01 | 株式会社日立製作所 | 半導体膜の製造方法、太陽電池及びカルコパイライト化合物 |
-
1998
- 1998-06-25 JP JP10179328A patent/JP2000012883A/ja not_active Withdrawn
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004532501A (ja) * | 2001-01-31 | 2004-10-21 | サン−ゴバン グラス フランス | 電極を備えた透明基材 |
WO2004008547A1 (ja) * | 2002-07-12 | 2004-01-22 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | 薄膜太陽電池およびその製造方法 |
WO2004033093A1 (ja) * | 2002-10-11 | 2004-04-22 | Japan Science And Technology Agency | 基板結合型遷移金属触媒、及びその製造方法 |
US7122848B2 (en) | 2002-10-11 | 2006-10-17 | Japan Science And Technology Agency | Substrate bonded transition metal catalyst and method for preparation thereof |
WO2009041660A1 (ja) | 2007-09-28 | 2009-04-02 | Fujifilm Corporation | 太陽電池用基板および太陽電池 |
WO2009041659A1 (ja) | 2007-09-28 | 2009-04-02 | Fujifilm Corporation | 太陽電池 |
WO2009041657A1 (ja) | 2007-09-28 | 2009-04-02 | Fujifilm Corporation | 太陽電池用基板および太陽電池 |
CN101820030A (zh) * | 2010-02-11 | 2010-09-01 | 昆山正富机械工业有限公司 | 非真空制作铜铟镓硒和/或硫光吸收层的方法 |
WO2014064823A1 (ja) * | 2012-10-26 | 2014-05-01 | 株式会社日立製作所 | 半導体膜の製造方法、太陽電池及びカルコパイライト化合物 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20050906 |