JP2003008039A - Method for manufacturing compound solar battery - Google Patents

Method for manufacturing compound solar battery

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JP2003008039A JP2001192986A JP2001192986A JP2003008039A JP 2003008039 A JP2003008039 A JP 2003008039A JP 2001192986 A JP2001192986 A JP 2001192986A JP 2001192986 A JP2001192986 A JP 2001192986A JP 2003008039 A JP2003008039 A JP 2003008039A
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Yasutoshi Otake
保年 大竹
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シャープ株式会社
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method capable of manufacturing a superstraight type compound solar battery capable of realizing a high conversion efficiency. SOLUTION: The method for manufacturing the compound solar battery comprises a step of sequentially forming a transparent conductive film 2, a buffer layer 3, a light absorption layer 4 and a rear surface electrode 5 on a transparent substrate 1. In this method, a substrate temperature is set to 400 deg.C or higher, and the absorption layer 4 made of a group I-III-VI2 compound and the buffer layer 3 made of a group II-III2 -VI4 compound are continuously formed in the same apparatus by a vapor deposition process. The absorption layer 4 is made typically of a compound containing Cu, In and Se. The buffer layer 3 is constituted of the group I-III2 -VI4 compound, and hence crystallinity of the absorption layer can be improved.

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、化合物太陽電池の製造方法に関し、特に、スーパーストレート型の化合物太陽電池の製造方法に関する。 BACKGROUND OF THE INVENTION [0001] [Technical Field of the Invention The present invention relates to a process for the preparation of compound solar cells, more particularly to a method of manufacturing a compound solar cell superstrate. 【0002】 【従来の技術】周期律表の第1B族元素、第3B族元素および第6B族元素からなる化合物半導体は、カルコパイライト構造を有する化合物半導体として知られている。 [0002] The Group 1B element of the Related Art periodic table, a compound semiconductor consisting of Group 3B elements and Group 6B elements, known as a compound semiconductor having a chalcopyrite structure. このような化合物半導体は、CuInSe 2 (CI Such a compound semiconductor, CuInSe 2 (CI
S)、Cu(InGa)S 2 、Cu(InGa)Se 2 S), Cu (InGa) S 2, Cu (InGa) Se 2,
CuIn(SeS) 2 、Cu(InGa)(SeS) 2などを含み、一般にp型導電性を有している。 And the like CuIn (SeS) 2, Cu ( InGa) (SeS) 2, generally have a p-type conductivity. このような化合物半導体は、一般にCIS系化合物半導体と呼ばれ、太陽電池の光吸収層を構成する材料として利用されている。 Such a compound semiconductor, commonly referred to as CIS compound semiconductor, are used as the material constituting the light absorption layer of the solar cell. 【0003】CIS系化合物半導体からなる薄膜を有する化合物太陽電池には、一般にサブストレート型太陽電池とスーパーストレート型太陽電池とがある。 [0003] Compounds solar cell having a thin film made of a CIS compound semiconductor generally has a substrate type solar cell and a superstrate type solar cell. 図2 Figure 2
(a)および図2(b)は、従来の太陽電池の構造を示す断面図である。 (A) and 2 (b) is a sectional view showing a structure of a conventional solar cell. これらの図において、見やすくするため、基板の厚みに対する基板以外の部分の厚みの比は実際より大きくなっている。 In these figures, for clarity, the ratio of the thickness of the portion other than the substrate to the thickness of the substrate is made larger than it actually. 図2(a)はカバーガラス1 2 (a) is a cover glass 1
2側から光が入射するサブストレート型太陽電池を示し、図2(b)は基板1側から光が入射するスーパーストレート型太陽電池を示す。 Shows the substrate type solar cell where the light from the 2 side is incident, FIG. 2 (b) shows the superstrate type solar cell in which light is incident from the substrate 1 side. 【0004】図2(a)に示す太陽電池は次のように製造される。 [0004] Solar cells shown in FIGS. 2 (a) is prepared as follows. まず、ガラスなどの基板1上にモリブデンなどの裏面電極5を堆積し、パターニング(図示しない) First, depositing a back electrode 5 such as molybdenum on the substrate 1 such as glass, patterning (not shown)
などを施した後に、CIS系材料を用いた光吸収層4を形成する。 After performing like, to form a light-absorbing layer 4 using the CIS based material. 次に、光吸収層4上にCdS(硫化カドミウム)などのバッファ層11を堆積し、更にその上にZn Next, on the light-absorbing layer 4 is deposited a buffer layer 11, such as a CdS (cadmium sulfide), further Zn thereon
O透明導電膜などの窓層2を積層する。 Laminating the window layer 2, such as O transparent conductive film. 上記の光吸収層4、バッファ層11、窓層2にも同様にパターニング(図示しない)などを施し、パターニング数に比例した直列数を有する集積型太陽電池を形成する。 The above light-absorbing layer 4, a buffer layer 11, similarly patterned (not shown) performs like a window layer 2, to form an integrated type solar cell having a series number that is proportional to the number of patterning. そして、最後に封止用のカバーガラス12を図の矢印の如く積層させた構造を形成する。 Then, a last cover glass 12 for sealing is stacked as shown by the arrows structure. 光電変換のための光は、カバーガラス12側から入射するようになっている。 Light for photoelectric conversion, are incident from the cover glass 12 side. 【0005】一方、図2(b)に示す太陽電池の製造では、図2(a)と比較して、基板1に膜を堆積する順番が反対となっている。 On the other hand, in the manufacture of solar cells shown in FIG. 2 (b), as compared FIG 2 (a), the order of depositing a film on a substrate 1 becomes opposite. また、光が入射する方向を上として図示しているので、基板1が上に表示されている。 Moreover, since the illustrated as top direction in which light is incident, the substrate 1 is shown above. 図2(b)に示す太陽電池は次のように製造される。 Solar cell shown in FIG. 2 (b) is prepared as follows. まず、ガラスなどの基板1上にZnO透明導電膜などの窓層2を堆積し、パターニング(図示しない)などを施した後に、CdSなどのバッファ層11を積層する。 First, a window layer 2, such as ZnO transparent conductive film is deposited on the substrate 1 such as glass, after performing such patterning (not shown) is laminated a buffer layer 11, such as CdS. 次に、バッファ層11上にCIS系材料を用いた光吸収層4を形成し、更にその上に金(Au)などからなる電極5を積層する。 Next, a light absorbing layer 4 using the CIS-based material on the buffer layer 11, and further laminating an electrode 5 made of gold (Au) thereon. 上記のバッファ層11、光吸収層4、電極5にも同様にパターニング(図示しない)などを施し、パターニング数に比例した直列数を有する集積型太陽電池を形成する。 The above buffer layer 11, the light-absorbing layer 4, similarly subjected to patterning and (not shown) to the electrodes 5, to form an integrated type solar cell having a series number that is proportional to the number of patterning. そして、最後に封止用のフィルムあるいは防湿樹脂などの封止用部材6を図の矢印の如く積層させた構造を形成する。 Then, a last of the sealing member 6 such as a film or a moisture-proof resin for sealing is stacked as shown by the arrows structure. 光電変換のための光は基板1 Light for photoelectric conversion substrate 1
から入射するようになっている。 So that the incident from. 【0006】上記の二つの太陽電池を比較すると、スーパーストレート型の利点として、サブストレート型におけるCIS光吸収層とモリブデン裏面電極との界面での付着強度の問題が回避できる点と、a−Si太陽電池と同様に、大面積モジュール化に適している点とがあげられる。 [0006] Comparing the two solar cells described above, the advantages of the superstrate type, and that it can avoid the adhesion strength at the interface between the CIS light absorbing layer and a molybdenum back electrode problem in the substrate type, a-Si like the solar cell, and that is suitable for large area modularization and the like. スーパーストレート型は、(a)光入射側が基板であることからカバーガラスが不必要になる可能性がある、(b)太陽電池モジュールヘのパッケージが容易である、(c)基板と薄膜との密着性が良好である、 Superstrate type, there is a possibility that the cover glass is unnecessary because (a) the light incident side is a substrate, (b) a solar cell module F of the package is easy, and (c) the substrate and the thin film adhesion is good,
(d)製造工程を簡単化できる、などの利点を有し、太陽電池の大面積化や量産化あるいは低コスト化に優れた構成であることが指摘されている。 (D) can be simplified manufacturing process, has advantages such as, it has been pointed out to be an excellent configuration to a large area and mass production or cost reduction of the solar cell. 【0007】一方、上記構造に関わらず、バッファ層としてCdSを用いた従来の太陽電池には、人、動物などの環境に対して有害なカドミウムが含まれている。 On the other hand, regardless of the structure, the conventional solar cell using CdS as the buffer layer, humans, contain harmful cadmium to the environment, such as animals. そのような太陽電池の製造時に排出される廃液は、無害化処理し埋立てるなどの処置が必要になるので、その無害化処理のためにコストがかかるという問題があり、また、 Waste liquid discharged during the production of such solar cells, because it is necessary to treat such make implants treated harmless, it costs there is a problem that it takes for their detoxification, also,
太陽電池の使用時に万が一破損したりすると、カドミウムが環境に流出して環境汚染を起こすという問題がある。 If it or any chance damaged during use of solar cells, there is a problem that cadmium is to flow out to the environment cause environment pollution. ここ数年来、化合物太陽電池からカドミウムのような毒性の材料を原則的に排除しようとする試みが積極的に提案されている。 In recent years, attempts to essentially eliminate the toxic materials such as cadmium from compound solar cells have been proposed actively. たとえば、特開平11−29801 For example, JP-A-11-29801
6号公報は、カドミウムを含まないn型のCuAl(S 6 Patent Publication, the n-type which does not contain cadmium CuAl (S
x Se 1-x2 (0≦x≦1)膜あるいはZnまたは第7 x Se 1-x) 2 ( 0 ≦ x ≦ 1) film or a Zn or seventh
B族元素をドーピングしたCuAl(S x Se 1-x CuAl doped with B group element (S x Se 1-x)
2 (0≦x≦1)膜と、p型のCIS系半導体膜とを組合わせたヘテロ接合を有する化合物太陽電池を開示する。 2 and (0 ≦ x ≦ 1) layer, a compound solar cell with a heterojunction in combination with a CIS-based semiconductor film of p-type is disclosed. 【0008】上述したところより、カドミウムを含まないバッファ層を用いたスーパーストレート型構造の化合物太陽電池がもっとも生産性が高く、環境に適したものであることがわかる。 [0008] than was described above, the compounds of the superstrate structure using a buffer layer containing no cadmium solar cell is high and the most productive, it can be seen that is suitable for the environment. 【0009】 【発明が解決しようとする課題】一方、スーパーストレート型化合物太陽電池の製造プロセスでは、バッファ層を、透明導電膜上に真空蒸着や水溶液中での成長によって形成した後、光吸収層を真空蒸着法やセレンを含んだ気相雰囲気での熱処理する手法(セレン化法)で形成することができる。 [0009] SUMMARY OF THE INVENTION Meanwhile, in the manufacturing process of the superstrate type compound solar cell, after the buffer layer was formed by the growth of a vacuum deposition or solution in on the transparent conductive film, the light absorbing layer it can be formed by a method of heat treatment in a gas phase atmosphere containing a vacuum evaporation method or a selenium (selenization method). この際、光吸収層において良質のCI At this time, the quality in the light absorbing layer CI
S系結晶を得るため、400〜550℃の高温を必要とする。 To obtain the S-based crystal, which requires a high temperature of 400 to 550 ° C.. ところが、基板温度を高温にすると、バッファ層と光吸収層との間で構成成分の相互拡散が生じていることが観測される。 However, when the substrate temperature to a high temperature, it is observed that interdiffusion of constituents between the buffer layer and the light absorbing layer has occurred. 特に、バッファ層にCdSあるいはZ In particular, CdS or Z buffer layer
nを含むニ元化合物を使用する場合、相互拡散は顕著になり得る。 When using the two former compounds containing n, interdiffusion may become noticeable. そのような相互拡散は太陽電池の特性を低下させ得る。 Such interdiffusion may reduce the characteristics of the solar cell. そのため、従来、CIS系膜の成膜温度を3 Therefore, conventionally, the film formation temperature of the CIS-based film 3
50℃以下に抑え、拡散を抑制する対策をとっている。 Reduced to 50 ℃ below, we are taking measures for suppressing the diffusion.
しかし、この温度では、CIS系結晶が充分に発達せず、粒界などの欠陥が生じる。 However, in this temperature, CIS-based crystals are not sufficiently developed, resulting defects such as grain boundaries. このため、少数キャリアライフタイムが短く、高い変換効率が得られない。 Therefore, short minority carrier lifetime, not obtain a high conversion efficiency. したがって、従来技術で作製された太陽電池は、基本的に高い変換効率を望めない状況にある。 Therefore, the solar cell produced in the prior art, there is a situation can not be expected basically high conversion efficiency. 【0010】本発明の目的は、CIS系光吸収層の成膜過程で生じるCIS系光吸収層の構成成分とバッファ層の構成成分との相互拡散を抑制して、高品質のCIS系結晶を形成することにより、高い変換効率の実現が可能なスーパーストレート型の太陽電池を製造できる方法を提供することにある。 An object of the present invention is to suppress the interdiffusion of a component and the components of the buffer layer of the CIS-based light absorption layer resulting in the deposition process of the CIS-based light absorption layer, a high-quality CIS-based crystal by forming, it is to provide a process for producing a superstrate type solar cell which can realize a high conversion efficiency. 【0011】 【課題を解決するための手段】本発明者は、化合物太陽電池の製造において、バッファ層にII−III x −V [0011] The present inventors Means for Solving the Problems], in the preparation of compound solar cells, II-III x -V buffer layer
y族化合物を用い、バッファ層と光吸収層を比較的高温において蒸着法により連続的に形成することで上記目的が達成できることを見出した。 Using I y compounds, the object by successively formed was found that can be achieved by vapor deposition at a relatively high temperature buffer layer and the light absorbing layer. 【0012】かくして本発明により、透光性基板と、その上に形成された透光性層、バッファ層、光吸収層、および電極とを備える化合物太陽電池の製造方法が提供され、当該製造方法は、(a)透光性基板上に形成された透光性層上に、基板の温度を400℃以上に設定して、 [0012] Thus by the present invention, a light-transmitting substrate, that on the translucent layer formed on the buffer layer, the light absorbing layer, and a method for producing a compound solar cell including an electrode is provided, the manufacturing method is, (a) the transparent formed translucent layer on a substrate, by setting the temperature of the substrate above 400 ° C.,
周期律表の第2族元素、第3族元素および第6族元素から構成される化合物からなるバッファ層を蒸着法により形成する工程と、(b)バッファ層上に、基板の温度を400℃以上に設定して、周期律表の第1族元素、第3 Group 2 elements of the periodic table, and forming the third group element and the group 6 element vapor deposition buffer layer made of a compound made, (b) on the buffer layer, the temperature of the substrate 400 ° C. set above, alkali metal of the periodic table, third
族元素および第6族元素で構成される化合物からなる光吸収層を蒸着法により形成する工程と、(c)光吸収層上に電極を形成する工程とを備える。 And a step of forming a group element and evaporation a light absorbing layer made of a compound including group 6 element, and forming an electrode on the (c) light-absorbing layer. 当該製造方法において、バッファ層を形成する工程(a)と、光吸収層を形成する工程(b)とは、同一装置内で連続的に行われる。 In the manufacturing process, (a) forming a buffer layer, forming a light absorption layer and (b) is carried out continuously in the same apparatus. 【0013】上記製造方法により得られる化合物太陽電池は、透光性基板と、透光性基板上に形成された透光性層と、透光性層上に形成されたバッファ層と、バッファ層上に形成された周期律表の第1族元素、第3族元素および第6族元素で構成される化合物からなる光吸収層と、光吸収層上に形成された電極とを備え、該バッファ層が、周期律表の第2族元素、第3族元素および第6族元素から構成される化合物からなることを特徴とする。 [0013] The above compound solar cell obtained by the production method, and the transparent substrate, a light-transmitting substrate on the formed light-transmitting layer, a buffer layer formed on the light-transmitting layer, the buffer layer with alkali metal in the periodic table formed on the upper, and a third group element and the light-absorbing layer made of a compound including group 6 element, a formed on the light-absorbing layer on the electrodes, the buffer layer, the group 2 element of the periodic table, characterized in that it consists of a compound made up the third group element and the group 6 element. 【0014】本発明において、光吸収層のための第1族元素、第3族元素および第6族元素からなる化合物は、 [0014] In the present invention, alkali metal, compound and a third group element and the group 6 element for the light absorbing layer,
I−III x −VI y族化合物と表すことができる。 It can be expressed as I-III x -VI y compound. 第1 First
族元素にはCu等の第1B族元素が一般に使用される。 The group element the Group 1B elements such as Cu is generally used.
また第1族元素として第1B族元素に加えてNa等の第1A族元素を使用してもよい。 Also it may be used a Group 1A element such as Na, in addition to the 1B group element as the alkali metal. 第3族元素にはIn、G The third group element an In, G
a等の第3B族元素が一般に使用される。 Group 3B elements such as a is commonly used. 第6元素にはSe、S等の第6B族元素が一般に使用される。 The sixth element Se, Group 6B elements such as S, are generally used. 【0015】好ましい態様において、光吸収層の化合物はI−III−VI 2族化合物である。 In a preferred embodiment, compounds of the light-absorbing layer is I-III-VI 2 group compounds. 本発明においてI−III−VI 2族化合物は、典型的にCu、InおよびSeを含む化合物である。 I-III-VI 2 group compounds in the present invention is a compound which typically include Cu, In and Se. そのような化合物は、C Such compounds, C
uInSe 2 (CIS)、Cu(InGa)S 2 、Cu uInSe 2 (CIS), Cu ( InGa) S 2, Cu
(InGa)Se 2 、CuIn(SeS) 2 、Cu(In (InGa) Se 2, CuIn ( SeS) 2, Cu (In
Ga)(SeS) 2などを含み、CIS系化合物半導体と呼ぶことができる。 Ga) (SeS) 2 and the like can be referred to as CIS compound semiconductor. 【0016】本発明において、バッファ層を構成する化合物は、周期律表の第2族元素(特に第2B族元素)、 [0016] In the present invention, the compound constituting the buffer layer, a Group 2 element of the Periodic Table (especially the 2B group elements),
第3族元素(特に第3B族元素)および第6族元素(特に第6B族元素)からなり、そのような化合物は、II And a third group element (in particular a group 3B element) and group 6 element (especially Group 6B elements), such compounds, II
−III x −VI y族化合物と表現することができる。 Can be expressed as -III x -VI y compound. より好ましい態様において、II−III x −VI y族化合物はII−III 2 −VI 4族化合物である。 In a more preferred embodiment, II-III x -VI y compound is II-III 2 -VI 4 compound. 本発明において、バッファ層を構成する化合物の第2族元素は、典型的にZnである。 In the present invention, a Group 2 element compound constituting the buffer layer is typically Zn. 特に、バッファ層の化合物において、第2族元素はZnとすることができ、第3族元素はInおよびGaよりなる群から選択される少なくとも1 In particular, in the compounds of the buffer layer, at least a second group element may be a Zn, group 3 element is selected from the group consisting of In and Ga 1
種とすることができ、かつ第6族元素はSeおよびSよりなる群から選択される少なくとも1種とすることができる。 Can be a seed, and a Group 6 element may be at least one selected from the group consisting of Se and S. そのような化合物には、ZnIn x Se y 、ZnG Such compounds, ZnIn x Se y, ZnG
x Se y 、ZnIn xy 、およびZnGa xyがある。 a x Se y, there is ZnIn x S y, and ZnGa x S y.
より具体的には、そのような化合物は、ZnIn 2 More specifically, such compounds, ZnIn 2 S
4 、ZnGa 2 Se 4 、ZnIn 24 、およびZnGa 2 e 4, ZnGa 2 Se 4, ZnIn 2 S 4, and ZnGa 2
4を含む。 Including the S 4. 本発明の好ましい態様において、バッファ層の化合物は、セレン化亜鉛インジウム(ZnIn x In a preferred embodiment of the present invention, compounds of the buffer layer is zinc selenide, indium (ZnIn x S
y 、典型的にZnIn 2 Se 4 )である。 e y, typically a ZnIn 2 Se 4). 【0017】本発明において、透光性層は酸化亜鉛(Z [0017] In the present invention, the light-transmitting layer is zinc oxide (Z
nO)からなることができる。 It can be made from nO). 透光性層は、光電変換用の光を光吸収層に取りこむ窓層として機能することができる。 Translucent layer can function as a window layer for taking light for photoelectric conversion in the light absorbing layer. 本発明において、電極(裏面電極)は、Au、M In the present invention, the electrode (back surface electrode), Au, M
o、NiおよびPtよりなる群から選択される少なくとも1種の金属からなることができる。 o, it can be made of at least one metal selected from the group consisting of Ni and Pt. 一方、本発明において、電極(裏面電極)は、金属酸化物からなってもよい。 On the other hand, in the present invention, the electrode (back surface electrode) may be made of metal oxides. そのような金属酸化物には、酸化亜鉛(ZnO)、 Such metal oxides, zinc oxide (ZnO),
酸化インジウム錫(ITO)などがある。 And the like indium tin oxide (ITO). 【0018】本発明の好ましい一態様によれば、透光性基板はガラスからなり、透光性層は酸化亜鉛からなり、 According to one preferred embodiment of the invention, the light-transmitting substrate is made of glass, translucent layer is made of zinc oxide,
バッファ層はセレン化亜鉛インジウムからなり、光吸収層はCu、InおよびSeを含むI−III−VI 2族化合物からなり、電極はAuからなることができる。 Buffer layer is made of zinc selenide, indium, light absorbing layer Cu, it consists I-III-VI 2 group compounds containing In and Se, the electrode may be made of Au. 光吸収層はCuIn 0.8 Ga 0.2 Se 2からなることがより好ましい。 Light absorbing layer is more preferably composed of CuIn 0.8 Ga 0.2 Se 2. 【0019】本発明において、透光性基板上に形成された透光性層上に、周期律表の第2族元素、第3族元素および第6族元素から構成される化合物からなるバッファ層を直接蒸着させ、次いで、バッファ層上に周期律表の第1族元素、第3族元素および第6族元素で構成される化合物(典型的にはI−III−VI 2族化合物)からなる光吸収層を直接蒸着させることができる。 [0019] In the present invention, the translucent formed translucent layer on the substrate, a second group of the periodic table element, a buffer layer made of a compound made up the third group element and the group 6 element the deposited directly, then, consists of alkali metal in the periodic table on the buffer layer, a compound composed of a group 3 element and a group 6 element (typically I-III-VI 2 group compound) thereby depositing a light absorbing layer directly. 一方、本発明において、透光性基板上に形成された透光性層上に、周期律表の第2族元素および第3族元素を蒸着させた後、第2族元素および第3族元素を、第6族元素を含む雰囲気中で熱処理して、第2族元素、第3族元素および第6族元素から構成される化合物からなるバッファ層を形成し、次いで、バッファ層上に、周期律表の第1族元素および第3族元素を蒸着させた後、第1族元素および第3族元素を、第6族元素を含む雰囲気中で熱処理して、第1族元素、第3族元素および第6族元素で構成される化合物(典型的にはI−III−VI 2族化合物) On the other hand, in the present invention, the translucent formed translucent layer on a substrate, after depositing a Group 2 element and Group 3 elements of the periodic table, Group 2 element and a Group 3 element and it is heat-treated in an atmosphere containing a group 6 element, a group 2 element, forming a buffer layer made of a compound made up the third group element and the group 6 element, then, on the buffer layer, the period after the alkali metal and a group 3 element of periodic table is deposited, the alkali metal and the third group element, and heat-treated in an atmosphere containing a group 6 element, alkali metal, group 3 elements and compounds composed of group 6 element (typically I-III-VI 2 group compound)
からなる光吸収層を形成してもよい。 Light absorbing layer consisting of may be formed. いずれの場合においても、バッファ層および光吸収層は、400℃以上の基板温度で、同一装置内で連続的に形成される。 In either case, the buffer layer and the light absorbing layer, at a substrate temperature of above 400 ° C., is continuously formed in the same apparatus. 【0020】 【発明の実施の形態】スーパーストレート型化合物太陽電池の変換効率の向上に最も重要なのは、光吸収層を形成する化合物結晶(特にCIS系化合物結晶)の高品質化である。 DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The most important in improving the conversion efficiency of the superstrate type compound solar cell is a high quality compound forming the light absorbing layer crystals (especially CIS compound crystals). 本発明によれば、バッファ層にII−III According to the present invention, II-III in the buffer layer
x −VI y族化合物を用いることにより、バッファ層と光吸収層との間で構成元素が相互拡散するのを抑制し、より高い温度において化合物半導体(特にCIS系化合物半導体)からなる光吸収層を形成することができる。 The use of x -VI y group compound, constituent elements between the buffer layer and the light-absorbing layer is suppressed to interdiffusion, the light-absorbing layer made of a compound semiconductor (especially CIS compound semiconductor) at higher temperatures it can be formed. このように高温で化合物半導体の結晶成長を促進することができれば、変換効率の高い光吸収層を得ることができる。 If it is possible to promote this way a compound semiconductor crystal growth at a high temperature, it is possible to obtain a high conversion efficiency light absorbing layer. 【0021】より具体的には、透明導電膜である窓層上に、II−III x −VI y族化合物からなるバッファ層を介してI−III−VI 2族化合物(典型的にはCI More specifically 0021], on the window layer is a transparent conductive film, II-III x -VI y compound consisting essentially through the buffer layer I-III-VI 2 group compounds (typically CI
S系化合物)からなる光吸収層を形成する場合、以下のように相互拡散が抑制される。 When forming the light-absorbing layer consisting of S based compound), mutual diffusion is suppressed in the following manner. II−III x −VI y族化合物(バッファ層)とI−III−VI 2族化合物(光吸収層)との間では、III族およVI族元素が共通のため、これらの元素の相互拡散は抑制される。 II-III x -VI y compound in between (buffer layer) and the I-III-VI 2 group compounds (light absorbing layer), since the Group III Oyo VI element is common, mutual diffusion of these elements It is suppressed. また窓層にII−VI族化合物であるZnOを用いる場合、 In the case of using ZnO as a group II-VI compound to the window layer,
バッファ層と窓層との間でII族元素の相互拡散も抑制される。 Interdiffusion of Group II elements between the buffer layer and the window layer is also suppressed. また、ZnOのn型ドーパントとしてIII族のアルミニウムやホウ素を用いる場合、バッファ層からIII族元素が拡散しても問題とはならない。 In the case of using aluminum or boron group III as n-type dopant of ZnO, even diffused III element from the buffer layer it does not matter. 【0022】更に、II−III x −VI y族化合物は、 Furthermore, II-III x -VI y compound is
II−III 2 −VI 4という原子数の割合に近づくと、 Approaches the ratio of the number of atoms of II-III 2 -VI 4,
欠損性カルコパイライト構造を有するようになる。 It will have a defective chalcopyrite structure. そのような構造は、I−III−VI 2族カルコパイライト構造のI族元素をII族元素と空孔で半分ずつ置き換えた構造であり、したがって、光吸収層を構成するI−I II Such a structure has a structure obtained by replacing the Group I elements of the I-III-VI 2 group chalcopyrite structure halves in Group II element and vacancies, thus, constituting the light absorbing layer
II−VI 2族カルコパイライト構造に類似する。 Similar to II-VI 2 Group chalcopyrite structure. 光吸収層に類似する結晶構造のバッファ層を使用することは、光吸収層の結晶成長に有利である。 The use of a buffer layer of a crystal structure similar to the light absorbing layer is advantageous to the crystal growth of the light absorbing layer. 特にZnIn 2 In particular ZnIn 2
Se 4 (以下「ZIS」と省略する)は、その単位格子の大きさがCIS系化合物に近い。 Se 4 (hereinafter abbreviated as "ZIS") is close to the CIS compound size of the unit cell. したがって、ZIS Therefore, ZIS
のバッファ層上にCIS系化合物の光吸収層を成長させれば、CIS系化合物の結晶成長過程において結晶粒径の拡大などの結晶の高品質化が顕著に促進され得る。 If caused to grow the light-absorbing layer of the CIS compound on the buffer layer, quality of crystals, such as enlargement of the crystal grain size can be significantly promoted in crystal growth process of the CIS-based compound. 【0023】従来バッファ層にCdS、ZnS、ZnS [0023] CdS to conventional buffer layer, ZnS, ZnS
e、InSeなどが用いられてきた。 e, such as InSe have been used. これらのII−V These II-V
I族、III−VI族化合物に代表される二元化合物は、400℃以上の高温において、I族元素を含むCI Group I, binary compounds represented by III-VI group compound, at a high temperature of at least 400 ° C., CI containing Group I element
S系化合物との間で、相互拡散を起こしやすく、不安定であり、スーパーストレート型CIS系太陽電池に適さないことが本発明者により実験的に確かめられた。 Between the S-based compounds, susceptible to interdiffusion, it is unstable, it is not suitable for superstrate CIS solar cell was confirmed experimentally by the present inventors. 相互拡散が起これば、バッファ層にI族元素Cuを含む低抵抗な異相(Cu単体あるいはCu x Se化合物など)が形成され、その結果、太陽電池の電気的特性が低下すると考えられた。 If there 'interdiffusion, low-resistance hetero phases including a Group I element Cu (or Cu alone or Cu x Se compound) is formed on the buffer layer, as a result, the electrical characteristics of the solar cell is believed to decrease. 一方、II−III x −VI y族化合物をバッファ層に用いた場合、バッファ層において第2族、 On the other hand, when using the II-III x -VI y compound in the buffer layer, the second group in the buffer layer,
第3族および第6族の構成元素間で安定な結合が形成され、CIS系化合物吸収層とバッファ層との間で、相互拡散が顕著に抑制されることが本発明者により見出された。 Is stable bonds are formed between the Group III and VI of the constituent elements, with the CIS-based compound absorbing layer and the buffer layer, the mutual diffusion is significantly suppressed has been found by the present inventors . また、本発明者は、バッファ層と光吸収層とを同一装置内で連続的に蒸着法により形成することで、バッファ層形成後に酸化皮膜が形成されるのを効果的に防止できることを見出した。 Further, the present inventors, by forming a continuous vapor deposition and the buffer layer and the light-absorbing layer in the same apparatus, found that can effectively prevent the oxide film after forming the buffer layer is formed . 従来、大気中において溶液成長法によりバッファ層を形成する場合、バッファ層が長時間放置されると表面に酸化膜が形成される。 Conventionally, when forming the buffer layer by solution growth method in the atmosphere, the oxide film on the surface when the buffer layer is left for a long time is formed. この酸化膜はデバイスの特性を低下させ得る。 The oxide film may reduce the performance of the device. 本発明では、バッファ層を蒸着法によって形成し、連続して光吸収層を蒸着法で形成することにより、この問題を解決している。 In the present invention, the buffer layer is formed by vapor deposition, by forming a light absorbing layer by vapor deposition in succession, solves this problem. II II
−III x −VI y族化合物を溶液成長法によって形成しようとすると、その組成制御が困難であるが、本発明では蒸着法を採用し、各元素の蒸発温度を制御することにより、そのような組成制御を容易に行うことができる。 When the -III x -VI y compound to be formed by the solution growth method, the composition control is difficult, by the present invention employs a vapor deposition method, to control the evaporation temperature of each element, such it is possible to perform composition control easily.
本発明者は、蒸着法における基板温度を種々検討した結果、II−III x −VI y族化合物とCIS系化合物の連続成膜には400℃以上の基板温度が有効であることを見出した。 The present inventor has a result of various studies of the substrate temperature in deposition was found that II-III x -VI y compound and the substrate temperature above 400 ° C. for continuous deposition of the CIS-based compound is effective. 【0024】また、第2族元素がZnであるZn−II [0024] In addition, the second group elements are Zn Zn-II
x −VI y化合物をバッファ層に用いれば、高い変換効率の化合物太陽電池が得られるとともに、Cdを含まない化合物太陽電池を提供することができる。 The use of I x -VI y compound in the buffer layer, with a compound solar cell having a high conversion efficiency can be obtained, it is possible to provide a compound solar cells that do not contain Cd. すなわち、 That is,
従来のCdSをバッファ層に含む化合物太陽電池のカドミウム毒性という問題を解決することができ、簡単な装置構成と安価な製法で安全性に問題の少ない太陽電池の製造が可能になる。 Can solve the problem of cadmium toxicity of the compound solar battery including a conventional CdS buffer layer, it is possible to manufacture a small solar cell safety problems with a simple apparatus configuration and inexpensive process. Zn−III x −VI y化合物をバッファ層に使用すれば、カドミウムを含む廃棄物が生じず、結果的に廃棄物処理コストの削減は、製造コストの引き下げに寄与し、より安価な太陽電池を提供できるようになる。 Using Zn-III x -VI y compound in the buffer layer, does not occur wastes containing cadmium, resulting in reduced waste disposal costs, it contributes to reduction of manufacturing cost, a less expensive solar cell It will be able to provide. 【0025】本発明では、透光性基板上に形成された透光性層上に、II−III x −VI y族化合物、好ましくはII−III 2 −VI 4化合物からなるバッファ層を蒸着させ、次いで、バッファ層上にI−III−VI 2族化合物からなる光吸収層を蒸着させることができる。 [0025] In the present invention, the translucent formed translucent layer on a substrate, II-III x -VI y compound, was preferably depositing a buffer layer of II-III 2 -VI 4 Compound , it can then be deposited a light-absorbing layer comprising a I-III-VI 2 group compounds on the buffer layer. この製造プロセスにおいて、バッファ層と光吸収層は、蒸着法によって連続的に形成することができる。 In this manufacturing process, the buffer layer and the light absorbing layer can be continuously formed by a vapor deposition method. 蒸着法には、スパッタリング法、あるいはイオンプレーテイング法を好ましく使用することができる。 The vapor deposition method, can be preferably used a sputtering method, or ion plating queuing method. また、CVD法を蒸着法として使用してもよい。 It may also be used CVD method as a vapor deposition method. 蒸着法において、バッファ層および光吸収層は、典型的に400℃〜550℃の温度で形成することができる。 In vapor deposition, the buffer layer and the light absorbing layer can typically be formed at a temperature of 400 ° C. to 550 ° C.. 【0026】一方、II−III x −VI y族化合物、好ましくはII−III 2 −VI 4化合物からなるバッファ層を形成するため、周期律表の第2族元素および第3族元素を透光性層上に蒸着させた後、第2族元素および第3族元素を、第6族元素を含む雰囲気中で熱処理してもよい。 On the other hand, II-III x -VI y compound, preferably to form a buffer layer made of II-III 2 -VI 4 compounds, translucent second group element and the third group element of the periodic table after deposition on sexual layer, the second group element and the third group element, it may be heat-treated in an atmosphere containing a group 6 element. さらに、I−III−VI 2族化合物からなる光吸収層を形成するため、バッファ層上に、周期律表の第1族元素および第3族元素を蒸着させた後、第1族元素および第3族元素を、第6族元素を含む雰囲気中で熱処理してもよい。 Further, for forming the light-absorbing layer comprising a I-III-VI 2 group compounds, on the buffer layer, after depositing the alkali metal and a Group 3 element of the Periodic Table, Group 1 elements, and the group 3 element, may be heat-treated in an atmosphere containing a group 6 element. 各元素の蒸着には、スパッタリング法、 The deposition of each element, a sputtering method,
あるいはイオンプレーテイング法を好ましく使用することができる。 Or it can be preferably used ion plating queuing method. また、CVD法を蒸着に使用してもよい。 It is also possible to use a CVD method for the deposition.
第6族元素を含む雰囲気中での熱処理により、蒸着させた元素と第6族元素とが反応して、該当する化合物を形成することができる。 By heat treatment in an atmosphere containing a group 6 element, and reaction was deposited element and the group 6 element may form the corresponding compound. 第6族元素には、典型的にSeが使用される(セレン化法)。 The group 6 element, typically Se is used (selenization method). この熱処理に必要な温度は、典型的に400℃〜550℃である。 Temperature required for the heat treatment is typically 400 ° C. to 550 ° C.. 【0027】本発明において、バッファ層の厚みは、典型的に10nm〜100nmであり、好ましくは30n [0027] In the present invention, the thickness of the buffer layer is typically 10 nm to 100 nm, preferably 30n
m〜70nmである。 It is m~70nm. 光吸収層の厚みは、典型的に1μ The thickness of the light absorbing layer is typically 1μ
m〜3μmであり、好ましくは1.5μm〜2.5μm Is m~3μm, preferably 1.5μm~2.5μm
である。 It is. 基板には、1mm〜3mmの厚みのものを典型的に使用できる。 The substrate may typically use a thickness of 1 mm to 3 mm. 基板上に形成される透明導電膜等の透光性層の厚みは、典型的に0.5μm〜2.0μmである。 The thickness of the translucent layer such as a transparent conductive film formed on the substrate is typically 0.5Myuemu~2.0Myuemu. また、光吸収層上に形成される電極の厚みは、典型的に0.5μm〜2.0μmとすることができる。 The thickness of the electrode formed on the light absorbing layer can typically be 0.5Myuemu~2.0Myuemu. 【0028】本発明において、典型的に、透明導電膜等の透光性層の導電型はn型とすることができ、バッファ層の導電型はn型またはi型とすることができ、光吸収層の導電型はp型とすることができる。 [0028] In the present invention, typically, the conductivity type of the light-transmissive layer such as a transparent conductive film may be an n-type, the conductivity type of buffer layer may be n-type or i-type, light conductivity type absorbing layer may be a p-type. 【0029】以下、本発明の実施形態について、図面を使用してさらに説明する。 [0029] Hereinafter, embodiments of the present invention will be further described using the drawings. 図において、従来と同じ部分には同じ符号を付し、説明を簡略化する。 In the figure, components identical to those of the prior art are denoted by the same reference numerals, to simplify the description. 【0030】本発明に従って、化合物太陽電池を図1に示すようなプロセスにより製造した。 [0030] In accordance with the present invention, the compound solar cell was prepared by the process as shown in FIG. 図1(a)を参照して、太陽電池の基板1には、例えば2mm程度の厚さを有するガラスを用いた。 Referring to FIG. 1 (a), the substrate 1 of the solar cell, for example, a glass having a thickness of about 2 mm. 図1(b)に示すとおり、基板1上に、基板温度500℃程度で、直流マグネトロンスパッタ法により、膜厚約1μmのZnO:Al透明導電膜(Alをドープしたn型ZnO膜)からなる窓層2 As shown in FIG. 1 (b), on the substrate 1, at about the substrate temperature 500 ° C., by a DC magnetron sputtering method, a film thickness of about 1μm of ZnO: the Al transparent conductive film (Al-doped n-type ZnO film) window layer 2
を形成した。 It was formed. 次に、図1(c)に示すとおり、ZnO窓層2上に、膜厚約50nmのZISバッファ層3を、真空度約1.33×10 -3 Pa(1×10 -5 Torr)においてZn、InおよびSeの3元ソースから基板温度400 Next, as shown in FIG. 1 (c), on the ZnO window layer 2, the ZIS buffer layer 3 having a thickness of about 50 nm, at a vacuum degree of about 1.33 × 10 -3 Pa (1 × 10 -5 Torr) Zn, substrate temperature ternary source of in and Se 400
〜550℃程度で同時蒸着法により成膜した。 It was formed by co-evaporation method at about ~550 ℃. 図1 Figure 1
(d)に示すとおり、ZISバッファ層3上に、膜厚約2μmのCuIn 0.8 Ga 0.2 Se 2化合物からなる光吸収層4を、真空度1.33×10 -3 Pa(1×10 -5 Tor As (d), the on ZIS buffer layer 3, a light-absorbing layer 4 made of CuIn 0.8 Ga 0.2 Se 2 compound having a thickness of about 2 [mu] m, the degree of vacuum 1.33 × 10 -3 Pa (1 × 10 -5 Tor
r)においてCu、In、GaおよびSeの4元ソースから基板温度約400〜550℃で同時蒸着法により成膜した。 It was deposited Cu, an In, a co-evaporation method from quaternary sources Ga and Se at a substrate temperature of about 400 to 550 ° C. in r). 次に、CIGS光吸収層4上に、裏面電極5としてAuを真空蒸著した(図1(e))。 Then, on the CIGS absorber layer 4 was vacuum 蒸著 Au as back electrode 5 (Fig. 1 (e)). 上記の窓層2、バッファ層3、光吸収層4、裏面電極5にはレーザまたは機械的なスクライブラインによるパターニング(図示しない)を施し、パターニング数に比例した直列数を有する集積型太陽電池を形成した。 Said window layer 2, the buffer layer 3, the light-absorbing layer 4 is subjected to patterning (not shown) by laser or mechanical scribing line on the back electrode 5, an integrated type solar cell having a series number that is proportional to the number of patterning the formed. そして、図1 Then, as shown in FIG. 1
(e)に示すように、最後に封止用のフィルムあるいは防湿樹脂などからなる封止用部材6を図の矢印の如く積層させた。 (E), the finally the sealing member 6 made of a film or a moisture-proof resin for sealing is stacked as shown by the arrows. このようにして、光を基板1から入射させるスーパーストレート型のCIS系化合物太陽電池を製造した。 Thus, to produce a CIS compound solar cell superstrate type in which light is incident from the substrate 1. 図1(e)に示すスーパストレート型化合物太陽電池は、基板1と、その上に形成された窓層2、バッファ層3、光吸収層4、および裏面電極5を有する。 Superstrate type compound solar cell shown in FIG. 1 (e) includes a substrate 1, the window layer 2 formed on the buffer layer 3, the light-absorbing layer 4, and a back electrode 5. 【0031】本実施例では、ZIS上に形成するCIS [0031] In this embodiment, CIS formed on ZIS
系薄膜の最適化を図る試みの一つとして、ZISと結晶単位格子の大きさが整合するようなCIS系I−III One attempt to optimize the system thin film, CIS system, such as the size of the crystal unit cell and ZIS is aligned I-III
−VI 2族化合物を種々検討した。 The -VI 2 compound were studied. その結果、Ga添加量が20%(原子百分率)のCuIn 0.8 Ga 0.2 Se 2 As a result, CuIn the Ga concentration is 20% (atomic percent) 0.8 Ga 0.2 Se 2
化合物(以下「CIGS化合物」と省略する)がより適することがわかった。 Compound (hereinafter abbreviated as "CIGS compound") was found to be more suitable. ZIS層上に付けたCIGS膜は、ピンセットで引っかいても取れない程、非常に付着力が強固であった。 CIGS film was put on the ZIS layer, as not be taken even if scratched with a pair of tweezers, very adhesive force was strong. 【0032】また、CIS系化合物太陽電池の製造における最適成膜条件を決定する試みの一つとして、所定の温度範囲にわたって成膜温度を変化させ、かつ各材料の供給割合を種々変化させてZIS薄膜、およびCIS系薄膜を形成した。 Further, as an attempt to determine the optimal film formation conditions in the manufacture of a CIS compound solar cell, by varying the deposition temperature for a predetermined temperature range, and with a feed rate of the materials while varying ZIS thin film, and to form a CIS based thin-film. その結果、500℃程度の基板温度においてZIS膜およびCIGS膜を連続的に成膜できることを見出した。 As a result, it was found that can be continuously deposited ZIS film and CIGS film at a substrate temperature of about 500 ° C.. さらに、ZIS膜の性質はZnおよびInの供給割合に鈍感であり、その抵抗率はZnおよびInの供給割合に関わらず10 9 Ω・cmであった。 Furthermore, the nature of the ZIS film is insensitive to the supply ratio of Zn and In, the resistivity was 10 9 Ω · cm regardless feed rate of Zn and In. これはCIS系化合物太陽電池に必要なバッファ層の抵抗率として適したものである。 It is suitable as a resistivity of the buffer layer necessary for CIS compound solar cell. また、500℃程度で作製されたZIS膜は安定であり、ZISとその上に作製されたCIGS膜との間で構成元素の相互拡散を抑制することが可能となる。 Further, the ZIS film prepared at about 500 ° C. is stable, it is possible to suppress mutual diffusion of constituent elements between the CIGS film prepared ZIS and thereon. さらに、ZISはCIGSとほぼ同一の結晶構造を有するため、ZIS膜上にCIGS光吸収層を形成することによって、光吸収層を構成する結晶の品質は向上する。 Furthermore, ZIS is because it has almost the same crystal structure as CIGS, by forming a CIGS light absorbing layer on the ZIS film, the quality of the crystals constituting the light-absorbing layer is improved. 【0033】従来のスーパーストレート型CIS系化合物太陽電池では、蒸着法、または水溶液中の反応によって堆積させる溶液成長法によるCdS膜がバッファ層として用いられていた。 [0033] In the conventional superstrate CIS compound solar cells, CdS film by the solution growth method deposited by the reaction of vapor deposition or in aqueous solution, have been used as a buffer layer. CdS薄膜を蒸着する場合、蒸着源であるCdやSの蒸気圧が大きく、数十nmオーダーでの膜厚制御が困難であり、膜の緻密性も優れていない。 When the deposition of CdS thin film, large vapor pressure of a vapor deposition source Cd and S is, it is difficult to control the film thickness of several tens nm order, not excellent denseness of the membrane. CdS薄膜上に基板温度400℃以上でCIS系薄膜を作製すると、CdS薄膜とCIS系薄膜との間で構成元素の相互拡散が生じ、太陽電池の特性を低下させる原因となる。 When making a CIS based thin-film at a substrate temperature of 400 ° C. or higher on CdS thin film, interdiffusion occurs constituent elements between the CdS film and the CIS based thin-film, causes a decrease in characteristics of the solar cell. 一方、溶液成長法によりCdS薄膜を形成する場合、数十nmオーダーでの膜厚制御が容易で、かつ膜の緻密性も優れている。 On the other hand, when forming a CdS thin film, it is easy to control the film thickness of several tens nm order, and is also excellent denseness of the membrane by the solution growth method. しかし、その成長温度は、 However, the growth temperature,
100℃以下、典型的には60〜70℃の低温である。 100 ° C. or less, typically cold 60 to 70 ° C..
溶液成長法によって形成されたCdS薄膜は、蒸着されたCdS薄膜よりも優れた性質を示すものの、CdS薄膜上に400℃を越える基板温度でCIS系薄膜を形成すれば、やはり相互拡散が生じ、結局のところ太陽電池の特性を低下させてしまう。 CdS thin film formed by solution growth method, while indicating superior properties than CdS films deposited, by forming a CIS based thin-film at a substrate temperature exceeding 400 ° C. on the CdS film, interdiffusion occurs again, After all resulting in lowering the characteristics of the solar cell. 【0034】図2に示すようなCdSをバッファ層3に用いた従来のスーパーストレート型太陽電池を比較例として作製した。 [0034] The CdS as shown in FIG. 2 was fabricated as a comparative example of a conventional superstrate type solar cell using the buffer layer 3. そして、図1に示すとおり作製されたスーパーストレート型化合物太陽電池の性能と、比較例の太陽電池の性能とをそれぞれ調べた。 Then, we examined the performance of the fabricated superstrate type compound solar cell as shown in FIG. 1, the performance of the solar cell of Comparative Example, respectively. その結果、AM As a result, AM
1.5(地上太陽光スペクトルの標準)、100mW/ 1.5 (standard terrestrial solar spectrum), 100mW /
cm 2の擬似太陽シミュレータ光下で、従来の太陽電池の変換効率が約10%であったのに対し、本実施例における太陽電池の変換効率は11%程度であった。 under pseudo solar simulator light cm 2, whereas the conversion efficiency of a conventional solar cell was about 10%, the conversion efficiency of the solar cell in this example was about 11%. 【0035】本実施例では、ガラス基板上にZnO/Z [0035] In the present embodiment, ZnO / Z on a glass substrate
IS/CIGS/Auを順次堆積した構造を用いたが、 IS / CIGS / but Au is used sequentially deposited structure,
本発明における各層の構成成分は、上記成分、および、 Components of each layer in the present invention, and the components,
上記成分の組み合わせに限定されない。 Not limited to the combination of the above components. バッファ層として、ZnGa x Se y 、ZnIn xyなどの半導体膜を用いても良い。 As a buffer layer, ZnGa x Se y, it may be a semiconductor film such as ZnIn x S y. また、CIS系光吸収層に、CuInS Further, the CIS-based light absorption layer, CuInS 2 2
などの、他のCIS系p形化合物半導体を用いることができる。 It can be used, such as, the other CIS-based p-type compound semiconductor. 【0036】また、裏面電極としてITOなどの金属酸化物をスパッタ法などによって堆積しても良い。 Further, a metal oxide such as ITO may be deposited by a sputtering method as a back electrode. ITO ITO
などの金属酸化物は透明導電材料であるので、これらの材料を裏面に用いることにより、CIS系光吸収層4で吸収できない長波長の光を透過させるようなシースルー型の太陽電池を作製することが可能となる。 Since metal oxides such as is the transparent conductive material, the use of these materials on the back, making a see-through type solar cell configured to transmit light of long wavelength that can not be absorbed by the CIS-based light absorption layer 4 it is possible. また、本実施例ではZnO膜の形成にスパッタ法を用いたが、ジエチル亜鉛(DEZ)と水、ドーピングガスとしてジボランを用いた有機金属化学気相堆積法によってZnO:B Although sputtering for the formation of the ZnO film in the present embodiment, ZnO diethyl zinc (DEZ) and water, by metal organic chemical vapor deposition using diborane as the doping gas: B
(BをドープしたZnO膜)を堆積し、これを窓層としても良い。 Depositing a (ZnO film doped with B), which may be a window layer. 【0037】上記実施例ではZIS膜およびCIS系膜の形成に真空蒸着法を用いたが、ZISおよびCIS系化合物の結晶を充分に成長させることが可能な方法であれば、成膜方法はこれに限定されない。 [0037] In the above embodiment using the vacuum deposition method to form the ZIS film and CIS-based film, as long as the method capable of sufficiently grow crystals of ZIS and CIS compound, film forming method which but it is not limited to. 例えば、上記実施例において、ZIS膜を真空蒸着する代わりに、Zn For example, in the above embodiment, instead of vacuum evaporation ZIS film, Zn
およびInをそれぞれスパッタ法によって順次堆積したあと、基板温度約400〜550℃においてSeを含む雰囲気下でアニール(熱処理)する気相セレン化法によってZIS薄膜を形成し、次いで、CIGSを蒸着する代わりに、Cu、InおよびGaをそれぞれスパッタ法によって順次堆積したあと、基板温度約400〜550 Instead and after sequentially deposited by each sputtering In, to form a ZIS thin film by a gas phase selenization method of annealing (heat treatment) in an atmosphere containing Se at a substrate temperature of about 400 to 550 ° C., then for depositing CIGS to, Cu, after sequentially deposited by each sputtering an in and Ga, about the substrate temperature 400 to 550
℃においてSeを含む雰囲気下でアニール(熱処理)する気相セレン化法によってCIGS薄膜を形成し、同様の性能を有するスーパストレート型太陽電池を得ることができる。 The CIGS thin film formed by vapor-phase selenization method of annealing (heat treatment) in an atmosphere containing Se at ° C., can be obtained super straight type solar cell having a similar performance. 【0038】 【発明の効果】本発明によれば、バッファ層上に光吸収層を形成する工程において、光吸収層とバッファ層との間で構成成分が相互拡散するのを抑制することができ、 [0038] According to the present invention, in the step of forming a light absorbing layer on the buffer layer, the components between the light-absorbing layer and the buffer layer can be suppressed to interdiffusion ,
その結果、高品質な化合物結晶からなる光吸収層を得ることができる。 As a result, it is possible to obtain a light absorbing layer made of high-quality compound crystals. 本発明によれば、高い変換効率を示すスーパーストレート型の化合物太陽電池を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a compound solar cell superstrate indicating high conversion efficiency.

【図面の簡単な説明】 【図1】 (a)〜(e)は本発明の一実施形態である化合物太陽電池の製造工程を模式的に示す断面図である。 BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 (a) ~ (e) is a cross-sectional view schematically showing compounds wherein the solar cell manufacturing process embodiment of the present invention. 【図2】 (a)および(b)はそれぞれ従来のサブストレート型およびスーパーストレート型CIS系化合物太陽電池を模式的に示す断面図である。 Figure 2 (a) and (b) is a sectional view schematically showing a conventional substrate type and a superstrate type CIS-based compound solar cells, respectively. 【符号の説明】 1 基板、2 窓層、3 II−III x −VI y族化合物からなるバッファ層、4 光吸収層、5 裏面電極、 [EXPLANATION OF SYMBOLS] 1 substrate, 2 a window layer, a buffer layer consisting of 3 II-III x -VI y compound, 4 the light absorbing layer, 5 back electrode,
6 カバー材料、11 CdSからなるバッファ層、1 6 cover material, a buffer layer consisting of 11 CdS, 1
2 カバーガラス。 2 cover glass.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4K029 AA09 BA05 BA31 BA49 CA01 CA05 EA08 5F045 AA03 AA19 AB40 BB05 CA13 DA53 HA11 5F051 AA10 CB29 CB30 EA04 FA02 FA04 FA06 GA03 ────────────────────────────────────────────────── ─── front page of continued F-term (reference) 4K029 AA09 BA05 BA31 BA49 CA01 CA05 EA08 5F045 AA03 AA19 AB40 BB05 CA13 DA53 HA11 5F051 AA10 CB29 CB30 EA04 FA02 FA04 FA06 GA03

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 【請求項1】 透光性基板と、その上に形成された透光性層、バッファ層、光吸収層、および電極とを備える化合物太陽電池の製造方法であって、 透光性基板上に形成された透光性層上に、前記基板の温度を400℃以上に設定して、周期律表の第2族元素、 [Claims 1. A light-transmitting substrate, the light-transmitting layer formed thereon, a buffer layer, a process for producing a compound solar cell having a light absorbing layer, and an electrode, the translucent formed translucent layer on a substrate, by setting the temperature of the substrate above 400 ° C., the group 2 element of the periodic table,
    第3族元素および第6族元素から構成される化合物からなるバッファ層を蒸着法により形成する工程と、 前記バッファ層上に、前記基板の温度を400℃以上に設定して、周期律表の第1族元素、第3族元素および第6族元素で構成される化合物からなる光吸収層を蒸着法により形成する工程と、 前記光吸収層上に電極を形成する工程とを備え、 前記バッファ層を形成する工程と、前記光吸収層を形成する工程とは、同一装置内で連続的に行われることを特徴とする、製造方法。 A step of forming the third group element and the group 6 element vapor deposition buffer layer made of a compound made up, on the buffer layer, by setting the temperature of the substrate above 400 ° C., of the Periodic Table alkali metal, and forming the third group element and evaporation a light absorbing layer made of a compound including group 6 element, and forming an electrode on the light-absorbing layer, the buffer forming a layer, the light step a of forming an absorbing layer, characterized in that it is carried out continuously in the same apparatus, the manufacturing method. 【請求項2】 前記バッファ層を構成する前記化合物において、前記第2族元素がZnであり、前記第3族元素がInおよびGaよりなる群から選択される少なくとも1種であり、かつ前記第6族元素がSeおよびSよりなる群から選択される少なくとも1種であり、かつ前記光吸収層を構成する前記化合物は、Cu、InおよびSe 2. A wherein the compound constituting the buffer layer, the second group element is Zn, at least one said third group element is selected from the group consisting of In and Ga, and the first 6 group element is at least one selected from the group consisting of Se and S, and wherein the compound constituting the light-absorbing layer, Cu, an in and Se
    を含むI−III−VI 2族化合物であることを特徴とする、請求項1に記載の製造方法。 Characterized in that it is a I-III-VI 2 group compounds containing method according to claim 1. 【請求項3】 前記バッファ層を構成する前記化合物が、II−III 2 −VI 4族化合物であることを特徴とする、請求項1または2に記載の製造方法。 Wherein the compound constituting the buffer layer, characterized in that it is a II-III 2 -VI 4 compound, The method according to claim 1 or 2. 【請求項4】 前記バッファ層を構成する前記化合物がセレン化亜鉛インジウムであることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項に記載の製造方法。 Wherein said compound constituting the buffer layer is characterized in that it is a zinc selenide, indium, method according to any one of claims 1 to 3. 【請求項5】 前記透光性層が酸化亜鉛からなることを特徴とする、請求項1〜4のいずれか1項に記載の製造方法。 Wherein said translucent layer is characterized by comprising zinc oxide, a manufacturing method according to any one of claims 1 to 4. 【請求項6】 前記電極が、Au、Mo、NiおよびP Wherein said electrode, Au, Mo, Ni and P
    tよりなる群から選択される少なくとも1種、または金属酸化物からなることを特徴とする、請求項1〜5のいずれか1項に記載の製造方法。 At least one member selected from the group consisting of t, or comprises a metal oxide, a manufacturing method according to any one of claims 1 to 5. 【請求項7】 前記透光性基板がガラスからなり、前記透光性層が酸化亜鉛からなり、前記バッファ層がセレン化亜鉛インジウムからなり、前記光吸収層がCu、In Wherein said light transmitting substrate is made of glass, the transparent layer is made of zinc oxide, the result buffer layer is zinc selenide, indium, the light absorbing layer is Cu, In
    およびSeを含むI−III−VI 2族化合物からなり、かつ前記電極がAuからなることを特徴とする、請求項1〜6のいずれか1項に記載の製造方法。 And it consists I-III-VI 2 group compounds containing Se, and wherein the electrode is characterized in that it consists of Au, the production method according to any one of claims 1-6. 【請求項8】 前記光吸収層がCuIn 0.8 Ga 0.2 Se Wherein said light absorbing layer is CuIn 0.8 Ga 0.2 Se
    2からなることを特徴とする、請求項1〜7のいずれか1項に記載の製造方法。 Characterized in that it consists of 2, the manufacturing method according to any one of claims 1 to 7.
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