JP2001223374A - Manufacturing method for chalcopyrite-based solar battery - Google Patents

Manufacturing method for chalcopyrite-based solar battery

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JP2001223374A
JP2001223374A JP2000031031A JP2000031031A JP2001223374A JP 2001223374 A JP2001223374 A JP 2001223374A JP 2000031031 A JP2000031031 A JP 2000031031A JP 2000031031 A JP2000031031 A JP 2000031031A JP 2001223374 A JP2001223374 A JP 2001223374A
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chalcopyrite
molten
solar cell
substrate
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Nobuo Tanabe
信夫 田辺
Kenichi Okada
顕一 岡田
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Fujikura Ltd
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Fujikura Ltd
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    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a manufacturing method for a chalcopyrite-based solar battery wherein any complex large equipment is not required and the chalcopyrite layer of an excellent quality can be formed by a small number of manufacturing processes in a comparably short time with a low cost. SOLUTION: The chalcopyrite-based solar battery is formed by first and second processes. In the first process, a copper substrate 11 having a formed copper film on its surface is so contacted with a fused In or the mixture of the fused In and a fused Ga as to form a CuIn reaction layer or a CuInGa reaction layer on the surface of the copper substrate 11. In the second process, the CuIn layer or the CuInGa layer formed on the surface of the copper substrate 11 is so contacted with one of a fused Se and the mixture of the fused Se and a fused S as to form the chalcopyrite layer 13 on the surface of the copper substrate 11.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、カルコパライト系
太陽電池の製造方法に関し、このカルコパイライト系太
陽電池におけるカルコパイライト層を容易に低コストで
作製するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a chalcopyrite-based solar cell, and to easily form a chalcopyrite layer in the chalcopyrite-based solar cell at low cost.

【0002】[0002]

【従来の技術】太陽電池としては、太陽光から電気への
変換効率が高いカルコパイライト系太陽電池が知られて
いる。図2に、前記カルコパイライト系太陽電池の代表
的構造の一例を示す。このカルコパイライト系の太陽電
池10は、基板1上に、Moなどからなる金属電極2が
形成され、この金属電極2上に、吸収層であるカルコパ
イライト層3、CdSなどからなるバッファ層4、Zn
Oなどからなる窓層5、IT0などからなる透明電極6
が順次形成され、これらの上に、アルミニウムなどから
なる電極7が設けられてなるものである。
2. Description of the Related Art As a solar cell, a chalcopyrite solar cell having a high conversion efficiency from sunlight to electricity is known. FIG. 2 shows an example of a typical structure of the chalcopyrite-based solar cell. In this chalcopyrite-based solar cell 10, a metal electrode 2 made of Mo or the like is formed on a substrate 1, and a chalcopyrite layer 3, which is an absorption layer, a buffer layer 4 made of CdS or the like, is formed on the metal electrode 2. Zn
Window layer 5 made of O or the like, transparent electrode 6 made of IT0 or the like
Are sequentially formed, and an electrode 7 made of aluminum or the like is provided thereon.

【0003】上記基板1としては、太陽電池10の製造
における全工程を通じて、十分な耐熱性を有するものが
用いられているが、安価で強度、寸法安定性に優れるこ
とから、ソーダライムガラスなどが使用されることが多
い。また、吸収層側の金属電極2としては、この例のよ
うに、基板1とカルコパイライト層3との反応を防止す
るために、また高効率の太陽電池を得るために、Mo膜
が使用されることが多い。
As the substrate 1, a substrate having sufficient heat resistance is used throughout the manufacturing process of the solar cell 10. However, since it is inexpensive and has excellent strength and dimensional stability, soda lime glass or the like is used. Often used. As the metal electrode 2 on the absorption layer side, as in this example, a Mo film is used to prevent a reaction between the substrate 1 and the chalcopyrite layer 3 and to obtain a highly efficient solar cell. Often.

【0004】また、上記カルコパイライト層3は、 Cu(InX Ga(1-X) )(SeY(1-Y)2、(x=
0〜1、Y=0〜1) で示される組成からなるカルコパイライト化合物(以下
CIGSと略記する)から構成され、太陽電池の発電効
率に最も重要な影響を与えるものである。このようなC
IGSからなるカルコパイライト層3は、In、Ga、
Se、Sの各成分を蒸着源とした真空蒸着法、あるい
は、これら各成分の一部ないし全部から構成されたター
ゲット材を用いたスパッタ法、あるいは、これら真空蒸
着法とスパッタ法とを混合したプロセス等により形成さ
れている。
Further, the chalcopyrite layer 3, Cu (In X Ga (1 -X)) (Se Y S (1-Y)) 2, (x =
0-1 and Y = 0-1), and has the most important effect on the power generation efficiency of the solar cell. Such a C
The chalcopyrite layer 3 made of IGS includes In, Ga,
A vacuum evaporation method using each component of Se and S as an evaporation source, or a sputtering method using a target material composed of a part or all of these components, or a mixture of the vacuum evaporation method and the sputtering method It is formed by a process or the like.

【0005】また、カルコパイライト層3の形成におい
ては、その吸収率を向上させるために、成膜中に抜けや
すいSeやS成分を化学量論比まで高めてカルコパイラ
イト層3に取り込ませること、またカルコパイライト層
3におけるカルコパイライト化合物の結晶を十分な大き
さ(〜数10-6m程度)まで成長させることをが必要と
される。このために、成膜されたカルコパイライト層3
には、SeあるいはSを含む蒸気雰囲気中、例えば、H
2SeガスやH2Sガス中、または固体Seや固体Sの加
熱蒸気中において、熱処理(例えば、550℃×1時
間)が施されることが多い。このような熱処理は、セレ
ン化処理または硫化処理と呼ばれている。そして、この
ように形成されたカルコパイライト層3には、上記バッ
ファ層4、窓層5、透明電極6が順次、溶液析出法、ス
パッタ法などにより形成される。
In the formation of the chalcopyrite layer 3, in order to improve the absorptivity, Se or S component which easily escapes during film formation is increased to a stoichiometric ratio and incorporated into the chalcopyrite layer 3. Further, it is necessary to grow the crystals of the chalcopyrite compound in the chalcopyrite layer 3 to a sufficient size (up to about several 10 -6 m). For this purpose, the formed chalcopyrite layer 3
In a vapor atmosphere containing Se or S, for example, H
Heat treatment (for example, 550 ° C. × 1 hour) is often performed in 2 Se gas or H 2 S gas, or in heated steam of solid Se or solid S. Such a heat treatment is called a selenization treatment or a sulfidation treatment. The buffer layer 4, the window layer 5, and the transparent electrode 6 are sequentially formed on the chalcopyrite layer 3 thus formed by a solution deposition method, a sputtering method, or the like.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】このようなカルコパイ
ライト系の太陽電池10におけるカルコパイライト層3
の形成には、真空蒸着法あるいはスパッタ法などが用い
られることは上述の通りであるが、これらの成膜方法に
おいては、蒸着源あるいはターゲットを設置するための
装置や、基板1を設置する装置等、比較的装置数が多
く、また、これらの装置を全て真空排気可能な真空容器
内に収容するために全体の装置が大型化し、また、これ
らの装置が高価である上、カルコパイライト層3の成膜
速度が遅く成膜に時間がかかるため、最終的に製品の製
造コストが高くなってしまうという問題があった。ま
た、上述のように従来法においては、カルコパイライト
層3の吸収率を高めるために、セレン化処理や硫化処理
を行う必要があった。
The chalcopyrite layer 3 in the chalcopyrite-based solar cell 10 as described above.
As described above, a vacuum evaporation method, a sputtering method, or the like is used for the formation of the film. In these film formation methods, an apparatus for installing an evaporation source or a target, and an apparatus for installing the substrate 1 are used. The number of the devices is relatively large, and all the devices are housed in a vacuum vessel capable of evacuating. Therefore, the size of the entire device is increased, and these devices are expensive. However, since the film forming speed is slow and the film forming takes a long time, there is a problem that the production cost of the product eventually increases. Further, as described above, in the conventional method, it is necessary to perform a selenization treatment or a sulfidation treatment in order to increase the absorption rate of the chalcopyrite layer 3.

【0007】本発明は前記事情に鑑みてなされたもの
で、カルコパイライト層3の形成が容易にできる方法を
得ること、詳しくは複雑または大型の装置を必要とせ
ず、製造工程が少なく、比較的短時間で、さらには低コ
ストで良質のカルコパイライト層を形成することができ
るカルコパイライト系太陽電池の製造方法を得ることを
目的とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances and provides a method capable of easily forming the chalcopyrite layer 3. More specifically, the present invention does not require a complicated or large-sized apparatus, has a small number of manufacturing steps, and is relatively simple. An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a chalcopyrite-based solar cell that can form a high-quality chalcopyrite layer in a short time and at a low cost.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明のカルコパイライ
ト系太陽電池の製造方法は、表面に銅膜が形成された基
板を、溶融Inまたは溶融Inと溶融Gaとの混合物に
接触させて、該銅基板表面にCuIn反応層またはCu
InGa反応層を形成する第1工程と、前記基板上に形
成されたCuIn層またはCuInGa層を、溶融S
e、溶融Sまたは溶融Seと溶融Sとの混合物のいずれ
かに接触させて、基板表面上にカルコパライト層を形成
する第2工程によりカルコパイライト層を形成すること
を特徴とする。このとき、上記第1工程と第2工程とを
この順で、2回以上繰り返してカルコパイライト層を形
成することが好ましい。
According to the method for manufacturing a chalcopyrite-based solar cell of the present invention, a substrate having a copper film formed on its surface is brought into contact with molten In or a mixture of molten In and molten Ga to form a substrate. CuIn reaction layer or Cu on the copper substrate surface
A first step of forming an InGa reaction layer, and forming a CuIn layer or CuInGa layer formed on the
e, a chalcopyrite layer is formed by a second step of forming a chalcopyrite layer on the substrate surface by contacting with any of molten S or a mixture of molten Se and molten S. At this time, it is preferable to repeat the first step and the second step in this order twice or more to form a chalcopyrite layer.

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】以下、本発明について実施の形態
を示して詳しく説明する。本発明の太陽電池の製造方法
は、表面に銅膜が形成された基板を用い、この基板上
に、カルコパイライトの構成成分となる各金属を溶融さ
せたものを接触させることによりカルコパイライト層を
形成することを特徴とするものである。図1は、本発明
の太陽電池の製造方法により製造される太陽電池の一例
を示したものである。本発明は、太陽電池20における
銅基板11(後述する)上に形成されるカルコパイライ
ト層の製造方法に特徴があり、その他の構成は、図2に
示す従来の太陽電池10と同様の構成を有するものであ
るので、これらのものについての説明を省くとともに、
これらの構成には図2と同じ符号を伏して説明すること
とする。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to embodiments. The method for manufacturing a solar cell of the present invention uses a substrate having a copper film formed on its surface, and forms a chalcopyrite layer on the substrate by contacting a melt of each metal that is a component of chalcopyrite. It is characterized by forming. FIG. 1 shows an example of a solar cell manufactured by the method for manufacturing a solar cell of the present invention. The present invention is characterized by a method of manufacturing a chalcopyrite layer formed on a copper substrate 11 (described later) in a solar cell 20, and the other configuration is the same as that of the conventional solar cell 10 shown in FIG. Since it has, we omit the explanation about these things,
These components will be described with the same reference numerals as those in FIG.

【0010】図1に示す太陽電池20は、表面に銅膜が
形成された基板(後述の銅基板11)上に、カルコパイ
ライト層13が形成され、このカルコパイライト層13
上に、バッファ層4、窓層5、透明電極6、電極7が順
次形成されてなるものである。以下、太陽電池20の製
造方法におけるカルコパイライト層13の形成方法につ
いて説明する。カルコパイライト層13は、上述のよう
に、 Cu(InX Ga(1-X) )(SeY(1-Y)2、(x=
0〜1、Y=0〜1) で示される化合物からなるものである。
In a solar cell 20 shown in FIG. 1, a chalcopyrite layer 13 is formed on a substrate having a copper film formed on a surface thereof (a copper substrate 11 described later).
A buffer layer 4, a window layer 5, a transparent electrode 6, and an electrode 7 are sequentially formed thereon. Hereinafter, a method for forming the chalcopyrite layer 13 in the method for manufacturing the solar cell 20 will be described. Chalcopyrite layer 13, as described above, Cu (In X Ga (1 -X)) (Se Y S (1-Y)) 2, (x =
0, 1, Y = 0-1).

【0011】このカルコパイライト層13の形成方法に
おいては、まず、基板として表面に銅膜が形成された銅
基板11を用いる。この銅基板11としては、銅板、銅
箔などの銅からなる基板、あるいは、銅以外のソーダイ
ムガラスなどからなる基板上にMo膜、銅膜を順に、周
知の成膜方法にて形成したものが用いられる。銅基板1
1に銅板、銅箔などの銅からなる基板を用いる場合、こ
れらを太陽電池20における電極として兼用できるた
め、Mo膜等の電極形成工程を省くことができる。ま
た、このような銅基板11には、その表面に付着した酸
化物、油分等を十分に除去するために、鏡面処理や超音
波洗浄等の表面処理を施すことが好ましい。
In the method of forming the chalcopyrite layer 13, first, a copper substrate 11 having a copper film formed on the surface is used as the substrate. As the copper substrate 11, a Mo film and a copper film are sequentially formed on a substrate made of copper, such as a copper plate or a copper foil, or a substrate made of a non-copper saw dime glass, by a known film forming method. Is used. Copper substrate 1
In the case where a substrate made of copper such as a copper plate or a copper foil is used for 1, these can also be used as electrodes in the solar cell 20, so that the step of forming an electrode such as a Mo film can be omitted. Further, it is preferable that such a copper substrate 11 be subjected to a surface treatment such as a mirror surface treatment or an ultrasonic cleaning in order to sufficiently remove oxides, oils and the like attached to the surface.

【0012】ついで、上記銅基板11表面をInの溶融
浴に浸漬するか、あるいは、Inのペーストを銅基板1
1の所望の位置に塗布後、銅基板11をInの融点(1
57℃)以上に加熱するなどして、銅基板11表面のC
uと溶融Inとを接触させ、銅基板11表面にCuとI
nの反応層(CI層とする)を形成する。このときの接
触時間は、1分以上とするが好ましい。(第1工程)
Next, the surface of the copper substrate 11 is immersed in an In bath or a paste of In is applied to the copper substrate 1.
After coating at a desired position, the copper substrate 11 is heated to the melting point of In (1
57 ° C.) or more, so that the C
u and molten In, and Cu and I
An n reaction layer (referred to as a CI layer) is formed. The contact time at this time is preferably 1 minute or more. (First step)

【0013】ついで、前記CuとInの反応層が形成さ
れた銅基板11表面をSeの溶融浴に浸漬するか、ある
いは、Seのペーストを銅基板11の所望の位置に塗布
後、銅基板11をSeの融点(195〜221℃)以上
に加熱するなどして、銅基板11表面のCu/In化合
物と、溶融Seとを接触させ、銅基板11表面に、Cu
/In化合物とSeの反応層(CIS層とする)を形成
する。このときの接触時間としては、10分以上とする
のが好ましい。(第2工程)
Next, the surface of the copper substrate 11 on which the reaction layer of Cu and In is formed is immersed in a molten bath of Se, or a paste of Se is applied to a desired position on the copper substrate 11. Is heated above the melting point of Se (195 to 221 ° C.) to bring the Cu / In compound on the surface of the copper substrate 11 into contact with the molten Se.
A reaction layer of the / In compound and Se (referred to as a CIS layer) is formed. The contact time at this time is preferably 10 minutes or more. (2nd process)

【0014】このように、上記第1工程、第2工程によ
り、銅基板11上にCuとInとSeとの反応層からな
る(以下、CIS層と略記する)カルコパイライト層1
3を形成することができる。また、上記第1工程におい
て、InにGaを添加して反応を行うことができる。こ
の場合、溶融Inに溶融Gaを添加した溶融浴に銅基板
11表面を浸漬するか、あるいは、InのペーストにG
aのペーストを添加した混合ペーストを、銅基板11の
所望の位置に塗布後、InおよびGaの融点(157
℃)以上に加熱するなどして、銅基板11表面のCuと
In、Gaとを接触させ、銅基板11表面にCuとIn
とGaの反応層(CIG層とする)を形成することがで
きる。このときの接触時間は、1分以上とするのが好ま
しい。
As described above, the chalcopyrite layer 1 (hereinafter abbreviated as CIS layer) composed of a reaction layer of Cu, In and Se on the copper substrate 11 by the first step and the second step.
3 can be formed. In addition, in the first step, the reaction can be performed by adding Ga to In. In this case, the surface of the copper substrate 11 is immersed in a molten bath in which molten Ga is added to molten In, or G is added to the In paste.
After applying the mixed paste to which the paste a is added to a desired position on the copper substrate 11, the melting points of In and Ga (157
° C) or more to bring Cu and In and Ga on the surface of the copper substrate 11 into contact with each other.
And a Ga reaction layer (referred to as a CIG layer). The contact time at this time is preferably 1 minute or more.

【0015】また、上記第2工程において、銅基板11
表面をSeにSを添加した溶融浴に浸漬するか、あるい
は、SeのペーストとSのペーストの混合ペーストを、
銅基板11の所望の位置に塗布後、銅基板11をSeお
よびSの融点(195〜221℃)以上に加熱するなど
して、銅基板11表面のCu/In化合物と、溶融S
e、溶融Sとを接触させ、銅基板11表面に、Cu/I
n(あるいはCu/InGa)と、Se、Sの反応層
(CIS層あるいは、CIGS層)を形成することがで
きる。このときの接触時間としては、10分以上とする
のが好ましい。
In the second step, the copper substrate 11
The surface is immersed in a molten bath in which S is added to Se, or a mixed paste of the paste of Se and the paste of S is
After being applied to a desired position on the copper substrate 11, the Cu / In compound on the surface of the copper substrate 11 and the molten S
e, by contacting the molten S with Cu / I
A reaction layer (CIS layer or CIGS layer) of n (or Cu / InGa) and Se and S can be formed. The contact time at this time is preferably 10 minutes or more.

【0016】この例のカルコパイライト層13の形成方
法においては、上記のように第1工程(Gaを添加した
場合も含める)、第2工程(Sを添加した場合も含め
る)において、その銅基板11と接触させる溶液の組成
によって、CIS層、CIGS層等のカルコパイライト
層13を形成することができる。これらの工程の順は、
この例のように、第1工程、第2工程の順で行うのが好
ましい。このようにすれば、第2工程において、過剰の
SeあるいはSeとSが供給されるので、上述のセレン
化処理、硫化処理が不要となる。なお、上記第2工程
(Sを添加した場合も含める)、第1工程(Gaを添加
した場合も含める)の順で行うことも可能であるが、こ
の場合は、形成されたカルコパイライト層13における
SeやSが欠乏し易く、形成後に上述のセレン化処理、
硫化処理が必要とされる場合がある。
In the method of forming the chalcopyrite layer 13 of this embodiment, as described above, in the first step (including the case where Ga is added) and the second step (including the case where S is added), the copper substrate The chalcopyrite layer 13 such as a CIS layer or a CIGS layer can be formed depending on the composition of the solution to be brought into contact with the layer 11. The order of these steps is
As in this example, it is preferable to perform the first step and the second step in this order. With this configuration, in the second step, excess Se or Se and S are supplied, so that the above-described selenization treatment and sulfidation treatment become unnecessary. Note that the second step (including the case where S is added) and the first step (including the case where Ga is added) can be performed in this order. In this case, the formed chalcopyrite layer 13 is formed. Se or S is liable to be deficient, and the selenization treatment described above after the formation,
Sulfidation treatment may be required.

【0017】また、このカルコパイライト層13の形成
方法においては、上記第1工程と第2工程を、この順で
2回以上、好ましくは2〜3回繰り返して行うことが好
ましい。このようにすれば、形成されたカルコパイライ
ト層13中のCu/(In+Ga)比を、0.9〜1.
0程度のわずかなInリッチの状態とすることができ、
太陽電池の発電効率を高めることができる。上記第1工
程と第2工程を、1回行っただけの場合、形成されたカ
ルコパイライト層13中のCu/(In+Ga)比は1
以上とCuリッチの状態になることが多く、太陽電池の
発電効率が、上記第1、第2工程を2〜3回繰り返し行
ったものに対して劣るものとなる。これは、第1工程で
銅基板11上に形成されるCuIn化合物もおけるIn
組成がδ相やη相などである化合物が30〜40at%
を占めるためであると考えられる。
In the method of forming the chalcopyrite layer 13, it is preferable to repeat the first step and the second step two or more times, preferably two or three times, in this order. By doing so, the Cu / (In + Ga) ratio in the formed chalcopyrite layer 13 is set to 0.9 to 1.
It can be a slight In-rich state of about 0,
The power generation efficiency of the solar cell can be increased. When the first step and the second step are performed only once, the Cu / (In + Ga) ratio in the formed chalcopyrite layer 13 is 1
As described above, the state often becomes a Cu-rich state, and the power generation efficiency of the solar cell is inferior to that obtained by repeating the first and second steps two to three times. This is because In in the CuIn compound formed on the copper substrate 11 in the first step,
30-40 at% of compounds having a composition such as δ phase or η phase
It is thought that it is to occupy.

【0018】また、この例においては、上記第1工程、
第2工程に分けてカルコパイライト層13を形成した
が、In、Ga、Se、Sの溶融合金と銅基板11上の
Cuとを反応させることにより、上記2つの工程をまと
めて1つの工程にして実施することも可能であるが、こ
の場合は、反応浴内に、In2Se3 (融点900℃)
等の高融点金属間化合物が形成されるため、反応時に
は、これらを溶かす温度まで反応浴を熱する必要があ
り、加熱時に浴中のSe、Sは蒸気圧が高いため蒸発し
て、浴中のSe、S濃度が低下するなど、溶融浴の管理
が難しくなるので、カルコパイライト層13の形成は、
上述のように2つの工程に分けて行うのが好ましい。
Further, in this example, the first step,
Although the chalcopyrite layer 13 was formed in the second step, the molten alloy of In, Ga, Se, and S reacted with Cu on the copper substrate 11 to combine the two steps into one step. However, in this case, In 2 Se 3 (melting point 900 ° C.) is contained in the reaction bath.
During the reaction, it is necessary to heat the reaction bath to a temperature at which these components are dissolved. During the heating, Se and S in the bath evaporate due to high vapor pressure, and the reaction bath is heated. Since the management of the molten bath becomes difficult, for example, the Se and S concentrations of the chalcopyrite layer 13 are reduced,
As described above, it is preferable to perform the process in two steps.

【0019】このようなカルコパライト層13の形成方
法においては、高吸収率を有する良好なカルコパイライ
ト層13を、従来のスパッタ法に用いるような多数の装
置を必要とせず、また大型の装置を用いることなく、容
易に形成することができる。また、カルコパイライト層
13の成膜時間も従来法に比べて数段に短くすることが
できる。よって、低コストで成膜することができる。本
発明のカルコパイライト系太陽電池の製造方法は、この
ようなカルコパイライト層13の形成方法を有するもの
である。よって、その従来法よりも、短時間で、低コス
トにおいて高効率の太陽電池を得ることができるもので
ある。なお、本発明のカルコパイライト系太陽電池の製
造方法を説明には、図1に示す構造の太陽電池を示した
がこれに限定されるものではなく、カルコパイライト層
を吸収層とするあらゆる太陽電池に用いることができ
る。
In such a method of forming the chalcopyrite layer 13, a good chalcopyrite layer 13 having a high absorptivity can be obtained without using a large number of apparatuses as used in the conventional sputtering method, and using a large apparatus. And can be easily formed. Further, the film forming time of the chalcopyrite layer 13 can be shortened by several steps as compared with the conventional method. Therefore, a film can be formed at low cost. The method for manufacturing a chalcopyrite-based solar cell of the present invention has a method for forming such a chalcopyrite layer 13. Therefore, a highly efficient solar cell can be obtained in a shorter time and at lower cost than the conventional method. In the description of the method for manufacturing a chalcopyrite-based solar cell of the present invention, a solar cell having the structure shown in FIG. 1 is shown, but the present invention is not limited to this. Can be used.

【0020】[0020]

【実施例】以下、本発明を実施例を示して詳しく説明す
る。銅基板11に、厚さ0.5mm、幅10mm、長さ
25mmの無酸素銅板を用い、その処理面には、酸化
物、油分等を十分に除去するために、その処理面を処理
前に鏡面になるまで研磨し、アセトン中で超音波洗浄を
行った。ついで、銅基板11表面に、表1に示す条件
(試料1〜5)においてカルコパイライト層13を形成
し、各カルコパイライト層13の評価を行った。結果を
表1にあわせて示す。カルコパイライト層13の評価に
おいて、結晶構造はX回析パターンにより、組成につい
ては、オージェ電子分光法によりもとめ、Cu/(In
+Ga)比を算出した。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below in detail with reference to embodiments. An oxygen-free copper plate having a thickness of 0.5 mm, a width of 10 mm, and a length of 25 mm was used for the copper substrate 11, and the treated surface was treated before treatment in order to sufficiently remove oxides, oils, and the like. Polishing was performed until a mirror surface was obtained, and ultrasonic cleaning was performed in acetone. Next, the chalcopyrite layer 13 was formed on the surface of the copper substrate 11 under the conditions (samples 1 to 5) shown in Table 1, and each chalcopyrite layer 13 was evaluated. The results are shown in Table 1. In the evaluation of the chalcopyrite layer 13, the crystal structure was determined by an X diffraction pattern, and the composition was determined by Auger electron spectroscopy.
+ Ga) ratio was calculated.

【0021】[0021]

【表1】 [Table 1]

【0022】以下、試作試料1〜5について、それぞれ
について評価した。 (試料1)試料1は、銅基板11の表面を、溶融In浴
に1分、溶融Se浴に10分、1回づつ浸漬したもの
で、結果、銅基板11表層に厚さ0.3μmのカルコパ
イライト層13が形成され、本方法によって容易にカル
コパイライト層を形成することが実証された。しかしな
がら、Cu/In比は、1.4であり、Cuの組成が過
剰であった。
Hereinafter, the prototype samples 1 to 5 were evaluated. (Sample 1) Sample 1 was obtained by immersing the surface of the copper substrate 11 once in the molten In bath and once in the molten Se bath for 10 minutes, and as a result, the surface of the copper substrate 11 was 0.3 μm thick. The chalcopyrite layer 13 was formed, and it was demonstrated that the chalcopyrite layer was easily formed by this method. However, the Cu / In ratio was 1.4, and the composition of Cu was excessive.

【0023】(試料2)試料2は、試料1の条件から溶
融In浴への接触時間を5分間に増加したものである。
結果、カルコパイライト層13の厚さが1.2μmと増
加したが、Cu/In比は、1.2と、Cuの組成が過
剰であった。 (試料3)試料3は、試料1の条件から、浸漬処理回数
を3回に増加させたものである。結果、Cu/In比
は、0.9に減少し、わずかにInリッチなカルコパイ
ライト層13を形成することができた。これは、処理回
数を加減することによって、カルコパイライト層13の
Cu/Inを制御できることを示す。
(Sample 2) Sample 2 is obtained by increasing the contact time to the molten In bath from the conditions of Sample 1 to 5 minutes.
As a result, the thickness of the chalcopyrite layer 13 was increased to 1.2 μm, but the Cu / In ratio was 1.2, and the composition of Cu was excessive. (Sample 3) Sample 3 is obtained by increasing the number of immersion treatments to three times from the conditions of Sample 1. As a result, the Cu / In ratio was reduced to 0.9, and a slightly In-rich chalcopyrite layer 13 could be formed. This indicates that Cu / In of the chalcopyrite layer 13 can be controlled by adjusting the number of treatments.

【0024】(試料4)試料4は、試作試料3の条件か
ら溶融In浴への浸漬を、10at%溶融Ga浴への浸
漬に変更したものであるが、銅基板11上には、カルコ
パイライト層13が形成され、Cu/(In+Ga)比
は、1.0のものを得ることができた。 (試料5)試料5は、試料4の条件からさらに溶融Se
浴への浸漬を溶融Sへの浸漬に変更したものである。結
果、この場合においても、銅基板11条にカルコパイラ
イト層13を形成することができ、Cu/(In+G
a)比は、0.9と目標とする化学量論比のものを得る
ことができた。
(Sample 4) Sample 4 is obtained by changing the immersion in the molten In bath to the immersion in a 10 at% molten Ga bath from the conditions of the prototype sample 3, but the copper substrate 11 has chalcopyrite. The layer 13 was formed, and a Cu / (In + Ga) ratio of 1.0 was obtained. (Sample 5) Sample 5 was further melted Se from the conditions of Sample 4.
The immersion in the bath was changed to the immersion in molten S. As a result, even in this case, the chalcopyrite layer 13 can be formed on the copper substrate 11 and Cu / (In + G
a) The target stoichiometric ratio of 0.9 was obtained.

【0025】また、表1にはそれぞれの結果は示さなか
ったが、これらの試料1〜5のSeあるいはS濃度は、
化学量論比を満たすものであった。以上の結果から、従
来の真空蒸着法やスパッタ法等の比較的装置数が多く、
大型の装置を使用しなければ困難であったカルコパイラ
イト層13の形成が本発明のカルコパイライト系太陽電
池の製造方法によって、容易に形成できるということが
わかった。
Although the results are not shown in Table 1, the Se or S concentrations of these samples 1 to 5 are as follows:
It satisfied the stoichiometric ratio. From the above results, there are relatively many devices such as the conventional vacuum evaporation method and sputtering method,
It was found that the formation of the chalcopyrite layer 13, which was difficult without using a large-sized apparatus, can be easily performed by the method for manufacturing a chalcopyrite-based solar cell of the present invention.

【0026】[0026]

【発明の効果】以上説明したように本発明のカルコパイ
ライト系太陽電池の製造方法は、表面に銅膜が形成され
た基板を、溶融Inまたは溶融Inと溶融Gaとの混合
物に接触させて、該基板表面にCuIn反応層またはC
uInGa反応層を形成する第1工程と、前記基板上に
形成されたCuIn層またはCuInGa層を、溶融S
e、溶融Sまたは溶融Seと溶融Sとの混合物のいずれ
かに接触させて、基板表面上にカルコパライト層を形成
するものであるので、装置数が少なく、また大型の装置
を用いることなく、短時間で容易に、しかも低コストで
カルコパイライト系太陽電池を製造することができる。
また、上記第1工程第2工程をこの順で2回以上繰り返
して行うことによって、高吸収率のカルコパイライト層
を有するカルコパイライト系太陽電池を製造することが
できる。
As described above, according to the method for manufacturing a chalcopyrite-based solar cell of the present invention, a substrate having a copper film formed on its surface is brought into contact with molten In or a mixture of molten In and molten Ga, A CuIn reaction layer or C
a first step of forming a uInGa reaction layer, and forming a CuIn layer or CuInGa layer formed on the
e, the chalcopyrite layer is formed on the substrate surface by being brought into contact with either the molten S or a mixture of the molten Se and the molten S. Therefore, the number of devices is small, and a short time can be achieved without using a large device. A chalcopyrite solar cell can be manufactured easily in a short time and at low cost.
By repeating the first step and the second step in this order at least twice, a chalcopyrite-based solar cell having a chalcopyrite layer having a high absorption rate can be manufactured.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 カルコパイライト系太陽電池の一構造例を示
す断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing one structural example of a chalcopyrite solar cell.

【図2】 本発明のカルコパイライト系太陽電池の製造
方法によって製造されたカルコパイライト系太陽電池の
一構造例を示す断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing one structural example of a chalcopyrite-based solar cell manufactured by the method for manufacturing a chalcopyrite-based solar cell of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 銅基板 13 カルコパイライト層 4 バッファ層 5 窓層 6 透明電極 7 電極 20 カルコパイライト系太陽電池 Reference Signs List 11 copper substrate 13 chalcopyrite layer 4 buffer layer 5 window layer 6 transparent electrode 7 electrode 20 chalcopyrite solar cell

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 表面に銅膜が形成された基板を、溶融I
nまたは溶融Inと溶融Gaとの混合物に接触させて、
該基板表面にCuIn反応層またはCuInGa反応層
を形成する第1工程と、 前記基板上に形成されたCuIn層またはCuInGa
層を、溶融Se、溶融Sまたは溶融Seと溶融Sとの混
合物のいずれかに接触させて、基板表面上にカルコパラ
イト層を形成する第2工程によりカルコパイライト層を
形成することを特徴とするカルコパイライト系太陽電池
の製造方法。
1. A substrate having a copper film formed on its surface is melted
n or a mixture of molten In and molten Ga,
A first step of forming a CuIn reaction layer or a CuInGa reaction layer on the substrate surface; and a CuIn layer or CuInGa formed on the substrate.
Forming a chalcopyrite layer by a second step of forming a chalcopyrite layer on a substrate surface by bringing the layer into contact with either molten Se, molten S or a mixture of molten Se and molten S. Manufacturing method of pyrite solar cell.
【請求項2】 上記第1工程と第2工程とをこの順で、
2回以上繰り返してカルコパイライト層を形成すること
を特徴とする請求項1記載のカルコパイライト系太陽電
池の製造方法。
2. The first and second steps are performed in this order,
2. The method for manufacturing a chalcopyrite-based solar cell according to claim 1, wherein the chalcopyrite layer is formed by repeating at least two times.
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