JP2003264306A - 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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- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
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-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
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- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ＺｎとＭｇとＯとを含む層を備えた太陽電池
を、従来に比べてさらに高効率化できる製造方法を提供
する。 【解決手段】 （ｉ）ＺｎとＭｇとＯとを含む化合物相
１３と、光吸収層として機能するｐ形半導体層１２とを
含む多層膜１０を基板２０上に形成する工程と、（ii）
多層膜１０を１５０℃〜２５０℃の範囲内の温度で熱処
理する工程とを含むことを特徴とする。
を、従来に比べてさらに高効率化できる製造方法を提供
する。 【解決手段】 （ｉ）ＺｎとＭｇとＯとを含む化合物相
１３と、光吸収層として機能するｐ形半導体層１２とを
含む多層膜１０を基板２０上に形成する工程と、（ii）
多層膜１０を１５０℃〜２５０℃の範囲内の温度で熱処
理する工程とを含むことを特徴とする。
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
に関する。
に関する。
【０００２】
【従来の技術】Ｉｂ族元素、IIIｂ族元素およびVIｂ族
元素からなる化合物半導体薄膜（カルコパイライト構造
化合物半導体薄膜）であるＣｕＩｎＳｅ2（以下、ＣＩ
Ｓという場合がある）あるいはこれにＧａを固溶させた
Ｃｕ（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓｅ2（以下、ＣＩＧＳという場合
がある）を光吸収層に用いた薄膜太陽電池が高いエネル
ギー変換効率を示し、光照射等による変換効率の劣化が
ないという利点を有していることが報告されている。
元素からなる化合物半導体薄膜（カルコパイライト構造
化合物半導体薄膜）であるＣｕＩｎＳｅ2（以下、ＣＩ
Ｓという場合がある）あるいはこれにＧａを固溶させた
Ｃｕ（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓｅ2（以下、ＣＩＧＳという場合
がある）を光吸収層に用いた薄膜太陽電池が高いエネル
ギー変換効率を示し、光照射等による変換効率の劣化が
ないという利点を有していることが報告されている。
【０００３】従来の高効率ＣＩＳ太陽電池および高効率
ＣＩＧＳ太陽電池では、一般に、窓層としてＺｎＯ層が
用いられている。近年、光吸収層と窓層のコンダクショ
ンバンドオフセットを最適値にするために、ＺｎＯの代
わりにＺｎとＭｇとＯとを含む層（Ｚｎ1-xＭｇxＯ層）
を用いた太陽電池が検討されている。また、Ｚｎ1-xＭ
ｇxＯ層を用いることによって、従来の太陽電池に用い
られていたバッファー層を不要としたＣＩＳおよびＣＩ
ＧＳ太陽電池も開発されている。これらの太陽電池に用
いられるＺｎ1-xＭｇxＯ層は、スパッタリングによって
形成される。
ＣＩＧＳ太陽電池では、一般に、窓層としてＺｎＯ層が
用いられている。近年、光吸収層と窓層のコンダクショ
ンバンドオフセットを最適値にするために、ＺｎＯの代
わりにＺｎとＭｇとＯとを含む層（Ｚｎ1-xＭｇxＯ層）
を用いた太陽電池が検討されている。また、Ｚｎ1-xＭ
ｇxＯ層を用いることによって、従来の太陽電池に用い
られていたバッファー層を不要としたＣＩＳおよびＣＩ
ＧＳ太陽電池も開発されている。これらの太陽電池に用
いられるＺｎ1-xＭｇxＯ層は、スパッタリングによって
形成される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ＣＩＳ
層（またはＣＩＧＳ層）上に、Ｚｎ1-xＭｇxＯ層を直接
形成するとスパッタダメージによって太陽電池特性が低
下するという問題があった。現在、太陽電池のさらなる
高効率化が求められており、Ｚｎ1-xＭｇxＯ層を用いる
太陽電池においてもさらなる高効率化を実現する必要が
ある。
層（またはＣＩＧＳ層）上に、Ｚｎ1-xＭｇxＯ層を直接
形成するとスパッタダメージによって太陽電池特性が低
下するという問題があった。現在、太陽電池のさらなる
高効率化が求められており、Ｚｎ1-xＭｇxＯ層を用いる
太陽電池においてもさらなる高効率化を実現する必要が
ある。
【０００５】このような状況に鑑み、本発明は、Ｚｎと
ＭｇとＯとを含む層を備えた太陽電池を、従来に比べて
さらに高効率化できる製造方法を提供することを目的と
する。
ＭｇとＯとを含む層を備えた太陽電池を、従来に比べて
さらに高効率化できる製造方法を提供することを目的と
する。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の太陽電池の製造方法は、（ｉ）ＺｎとＭｇ
とＯとを含む層Ａと、光吸収層として機能する半導体層
とを含む多層膜を基板上に形成する工程と、（ii）前記
多層膜を１５０℃〜２５０℃の範囲内の温度で熱処理す
る工程とを含むことを特徴とする。この製造方法によれ
ば、ＺｎとＭｇとＯとを含む層Ａの形成によって生じる
ダメージを解消できるため、変換効率が高い太陽電池を
製造できる。
に、本発明の太陽電池の製造方法は、（ｉ）ＺｎとＭｇ
とＯとを含む層Ａと、光吸収層として機能する半導体層
とを含む多層膜を基板上に形成する工程と、（ii）前記
多層膜を１５０℃〜２５０℃の範囲内の温度で熱処理す
る工程とを含むことを特徴とする。この製造方法によれ
ば、ＺｎとＭｇとＯとを含む層Ａの形成によって生じる
ダメージを解消できるため、変換効率が高い太陽電池を
製造できる。
【０００７】上記製造方法では、前記（ｉ）の工程にお
いて、前記層Ａをスパッタ法で形成することが好まし
い。この構成によれば、任意の組成の層Ａを容易に形成
できる。
いて、前記層Ａをスパッタ法で形成することが好まし
い。この構成によれば、任意の組成の層Ａを容易に形成
できる。
【０００８】上記製造方法では、前記（ii）の工程にお
いて、前記多層膜を５分間〜１５分間の範囲内のあいだ
熱処理することが好ましい。この構成によれば、熱処理
時に層Ａが変質して変換効率が低下することを防止でき
る。
いて、前記多層膜を５分間〜１５分間の範囲内のあいだ
熱処理することが好ましい。この構成によれば、熱処理
時に層Ａが変質して変換効率が低下することを防止でき
る。
【０００９】上記製造方法では、前記多層膜は、前記基
板側から順に積層された第１の電極層と、前記半導体層
と、前記層Ａと、第２の電極層とを含み、前記半導体層
が、ＩｎおよびＧａから選ばれる少なくとも１つの元素
と、ＳｅおよびＳから選ばれる少なくとも１つの元素
と、Ｃｕとを含むｐ形の化合物半導体からなるものでも
よい。あるいは、上記製造方法では、前記多層膜は、前
記基板側から順に積層された第１の電極層と、前記半導
体層と、ｎ形半導体層と、前記層Ａと、第２の電極層と
を含み、前記半導体層が、ＩｎおよびＧａから選ばれる
少なくとも１つの元素と、ＳｅおよびＳから選ばれる少
なくとも１つの元素と、Ｃｕとを含むｐ形の化合物半導
体からなり、前記ｎ形半導体層が、ＩｎおよびＧａから
選ばれる少なくとも１つの元素と、ＳｅおよびＳから選
ばれる少なくとも１つの元素と、Ｃｕと、Ｚｎとを含む
化合物半導体からなるものでもよい。これらの構成によ
れば、特に高効率のＣＩＳ太陽電池またはＣＩＧＳ太陽
電池を製造できる。
板側から順に積層された第１の電極層と、前記半導体層
と、前記層Ａと、第２の電極層とを含み、前記半導体層
が、ＩｎおよびＧａから選ばれる少なくとも１つの元素
と、ＳｅおよびＳから選ばれる少なくとも１つの元素
と、Ｃｕとを含むｐ形の化合物半導体からなるものでも
よい。あるいは、上記製造方法では、前記多層膜は、前
記基板側から順に積層された第１の電極層と、前記半導
体層と、ｎ形半導体層と、前記層Ａと、第２の電極層と
を含み、前記半導体層が、ＩｎおよびＧａから選ばれる
少なくとも１つの元素と、ＳｅおよびＳから選ばれる少
なくとも１つの元素と、Ｃｕとを含むｐ形の化合物半導
体からなり、前記ｎ形半導体層が、ＩｎおよびＧａから
選ばれる少なくとも１つの元素と、ＳｅおよびＳから選
ばれる少なくとも１つの元素と、Ｃｕと、Ｚｎとを含む
化合物半導体からなるものでもよい。これらの構成によ
れば、特に高効率のＣＩＳ太陽電池またはＣＩＧＳ太陽
電池を製造できる。
【００１０】上記製造方法では、前記第１の電極層がＭ
ｏからなり、前記第２の電極層が透明電極であってもよ
い。
ｏからなり、前記第２の電極層が透明電極であってもよ
い。
【００１１】上記製造方法では、前記層Ａが、組成式Ｚ
ｎ1-xＭｇxＯ（ただし、０．０５≦ｘ≦０．３５）で表
される材料からなることが好ましい。この構成によれ
ば、特に高効率の太陽電池を製造できる。
ｎ1-xＭｇxＯ（ただし、０．０５≦ｘ≦０．３５）で表
される材料からなることが好ましい。この構成によれ
ば、特に高効率の太陽電池を製造できる。
【００１２】上記製造方法では、前記（ii）の工程にお
いて、窒素ガス、アルゴンガスおよび酸素ガスからなる
群より選ばれる少なくとも１つのガスからなる雰囲気中
で熱処理を行うことが好ましい。
いて、窒素ガス、アルゴンガスおよび酸素ガスからなる
群より選ばれる少なくとも１つのガスからなる雰囲気中
で熱処理を行うことが好ましい。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照しながら説明する。
て図面を参照しながら説明する。
【００１４】本発明の製造方法では、まず、ＺｎとＭｇ
とＯ（酸素）とを含む層Ａと、光吸収層として機能する
半導体層とを含む多層膜を基板上に形成する（工程
（ｉ））。基板上に形成される多層膜の一例を図１
（ａ）に示す。
とＯ（酸素）とを含む層Ａと、光吸収層として機能する
半導体層とを含む多層膜を基板上に形成する（工程
（ｉ））。基板上に形成される多層膜の一例を図１
（ａ）に示す。
【００１５】図１の多層膜１０は、基板２０上に形成さ
れており、基板２０側から順に積層された第１の電極層
１１、ｐ形半導体層１２、化合物層（層Ａ）１３および
第２の電極層１４を含む。
れており、基板２０側から順に積層された第１の電極層
１１、ｐ形半導体層１２、化合物層（層Ａ）１３および
第２の電極層１４を含む。
【００１６】基板２０には、太陽電池の基板として一般
的な基板を用いることができ、たとえば、ガラス基板、
ステンレス基板またはポリイミド基板を用いることがで
きる。
的な基板を用いることができ、たとえば、ガラス基板、
ステンレス基板またはポリイミド基板を用いることがで
きる。
【００１７】第１の電極層１１は導電性の材料で形成で
き、たとえばＭｏ（モリブデン）などの金属で形成でき
る。第１の電極層１１は、蒸着法やスパッタ法で形成で
きる。
き、たとえばＭｏ（モリブデン）などの金属で形成でき
る。第１の電極層１１は、蒸着法やスパッタ法で形成で
きる。
【００１８】ｐ形半導体層１２は、光吸収層として機能
する。ｐ形半導体層１２は、ＩｎおよびＧａから選ばれ
る少なくとも１つの元素と、ＳｅおよびＳから選ばれる
少なくとも１つの元素と、Ｃｕとを含むｐ形の化合物半
導体で形成できる。具体的には、ＣｕＩｎＳｅ2、Ｃｕ
（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓｅ2、またはこれらのＳｅの一部をＳ
（硫黄）で置換した半導体を用いることができる。ｐ形
半導体層１２は、蒸着法やスパッタ法で形成できる。
する。ｐ形半導体層１２は、ＩｎおよびＧａから選ばれ
る少なくとも１つの元素と、ＳｅおよびＳから選ばれる
少なくとも１つの元素と、Ｃｕとを含むｐ形の化合物半
導体で形成できる。具体的には、ＣｕＩｎＳｅ2、Ｃｕ
（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓｅ2、またはこれらのＳｅの一部をＳ
（硫黄）で置換した半導体を用いることができる。ｐ形
半導体層１２は、蒸着法やスパッタ法で形成できる。
【００１９】化合物層（層Ａ）１３は、ＺｎとＭｇとＯ
（酸素）とを含む。具体的には、化合物層１３として、
Ｚｎ1-xＭｇxＯ（ただし、０．０５≦ｘ≦０．３５）を
用いることができる。化合物層１３は、スパッタ法で形
成できる。
（酸素）とを含む。具体的には、化合物層１３として、
Ｚｎ1-xＭｇxＯ（ただし、０．０５≦ｘ≦０．３５）を
用いることができる。化合物層１３は、スパッタ法で形
成できる。
【００２０】第２の電極層１４は、透光性の導電性材料
で形成でき、たとえばＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ−Ｔｉｎ
Ｏｘｉｄｅ）で形成できる。第２の電極層１４は、スパ
ッタ法で形成できる。
で形成でき、たとえばＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ−Ｔｉｎ
Ｏｘｉｄｅ）で形成できる。第２の電極層１４は、スパ
ッタ法で形成できる。
【００２１】なお、本発明の製造方法では、多層膜がさ
らに他の層を備えてもよい。たとえば、多層膜１０の代
わりに、ｐ形半導体層１２と化合物層１３との間にさら
にｎ形半導体層を備える多層膜を用いてもよい。この場
合の多層膜１０ａを図２に示す。多層膜１０ａは、ｐ形
半導体層１２と化合物層１３との間にｎ形半導体層１５
を備える。ｎ形半導体層１５は、ＩｎおよびＧａから選
ばれる少なくとも１つの元素と、ＳｅおよびＳから選ば
れる少なくとも１つの元素と、Ｃｕと、ドーパントとを
含むｎ形の化合物半導体で形成できる。ドーパントに
は、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｂｅ、ＭｇまたはＣａを用いることが
できる。具体的には、ｎ形半導体層１５は、ＣｕＩｎＳ
ｅ2、Ｃｕ（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓｅ2、またはこれらのＳｅの
一部をＳ（硫黄）で置換した化合物半導体に、さらにＺ
ｎなどのドーパントが添加された化合物半導体層で形成
できる。ｐ形半導体層１２とｎ形半導体層１５とは、ｐ
形半導体層１２となる半導体層を形成したのち、その表
面にドーパントをドーピングすることによって形成でき
る。また、ｐ形半導体層１２を形成したのち、その上
に、蒸着法などによってｎ形半導体層１５を形成しても
よい。
らに他の層を備えてもよい。たとえば、多層膜１０の代
わりに、ｐ形半導体層１２と化合物層１３との間にさら
にｎ形半導体層を備える多層膜を用いてもよい。この場
合の多層膜１０ａを図２に示す。多層膜１０ａは、ｐ形
半導体層１２と化合物層１３との間にｎ形半導体層１５
を備える。ｎ形半導体層１５は、ＩｎおよびＧａから選
ばれる少なくとも１つの元素と、ＳｅおよびＳから選ば
れる少なくとも１つの元素と、Ｃｕと、ドーパントとを
含むｎ形の化合物半導体で形成できる。ドーパントに
は、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｂｅ、ＭｇまたはＣａを用いることが
できる。具体的には、ｎ形半導体層１５は、ＣｕＩｎＳ
ｅ2、Ｃｕ（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓｅ2、またはこれらのＳｅの
一部をＳ（硫黄）で置換した化合物半導体に、さらにＺ
ｎなどのドーパントが添加された化合物半導体層で形成
できる。ｐ形半導体層１２とｎ形半導体層１５とは、ｐ
形半導体層１２となる半導体層を形成したのち、その表
面にドーパントをドーピングすることによって形成でき
る。また、ｐ形半導体層１２を形成したのち、その上
に、蒸着法などによってｎ形半導体層１５を形成しても
よい。
【００２２】多層膜１０を形成したのち、必要に応じて
図１（ｂ）に示すように、電子ビーム蒸着法などによっ
て取り出し電極１６および１７を形成する。取り出し電
極１６および１７は、それぞれ、金属で形成できる。な
お、１つの基板上に複数のユニットセルが直列接続され
た集積型の太陽電池の場合には、取り出し電極が不要と
なる場合がある。また、取り出し電極を形成したのち
に、第２の電極層１４上に反射防止膜を形成してもよ
い。
図１（ｂ）に示すように、電子ビーム蒸着法などによっ
て取り出し電極１６および１７を形成する。取り出し電
極１６および１７は、それぞれ、金属で形成できる。な
お、１つの基板上に複数のユニットセルが直列接続され
た集積型の太陽電池の場合には、取り出し電極が不要と
なる場合がある。また、取り出し電極を形成したのち
に、第２の電極層１４上に反射防止膜を形成してもよ
い。
【００２３】その後、多層膜１０を１５０℃〜２５０℃
（好ましくは、１８０℃〜２２０℃）の範囲内の温度で
熱処理（アニール）する（工程（ii））。熱処理の時間
は、５分間〜１５分間（好ましくは、８分間〜１２分
間）の範囲内であることが好ましい。また、熱処理は、
窒素ガス、アルゴンガスおよび酸素ガスからなる群から
選ばれる少なくとも１つのガス雰囲気中で行うことが好
ましい。この熱処理によって、化合物層１３を形成した
ときに半導体層に生じるダメージを解消し、変換効率が
高い太陽電池を得ることができる。また、熱処理を２５
０℃以下で行うことによって、化合物層１３が変質する
ことを防止できる。
（好ましくは、１８０℃〜２２０℃）の範囲内の温度で
熱処理（アニール）する（工程（ii））。熱処理の時間
は、５分間〜１５分間（好ましくは、８分間〜１２分
間）の範囲内であることが好ましい。また、熱処理は、
窒素ガス、アルゴンガスおよび酸素ガスからなる群から
選ばれる少なくとも１つのガス雰囲気中で行うことが好
ましい。この熱処理によって、化合物層１３を形成した
ときに半導体層に生じるダメージを解消し、変換効率が
高い太陽電池を得ることができる。また、熱処理を２５
０℃以下で行うことによって、化合物層１３が変質する
ことを防止できる。
【００２４】このようにして、太陽電池を製造できる。
なお、多層膜の熱処理は、ＺｎとＭｇとＯとを含む層
と、光吸収層として機能する半導体層とを形成したのち
であれば、どの段階で行ってもよい。たとえば、多層膜
１０および１０ａの場合には、化合物層１３を形成した
のちに熱処理を行い、その後に、第２の電極層１４や、
取り出し電極１７および１８を形成してもよい。
なお、多層膜の熱処理は、ＺｎとＭｇとＯとを含む層
と、光吸収層として機能する半導体層とを形成したのち
であれば、どの段階で行ってもよい。たとえば、多層膜
１０および１０ａの場合には、化合物層１３を形成した
のちに熱処理を行い、その後に、第２の電極層１４や、
取り出し電極１７および１８を形成してもよい。
【００２５】
【実施例】以下、実施例を用いて本発明をより具体的に
説明する。
説明する。
【００２６】（実施例１）実施例１では、熱処理（アニ
ール）によるＺｎ1-xＭｇxＯ膜の特性変化について説明
する。
ール）によるＺｎ1-xＭｇxＯ膜の特性変化について説明
する。
【００２７】まず、ガラス基板上に、ＺｎＯおよびＭｇ
Ｏターゲットを用いた二元スパッタによってＺｎ0.9Ｍ
ｇ0.1Ｏ膜（膜厚：１００ｎｍ）を形成した。スパッタ
の条件は、アルゴンガス圧が２．６６Ｐａ（２×１０-2
Ｔｏｒｒ）であり、ＺｎＯターゲットに加えた高周波パ
ワーは２００Ｗであり、ＭｇＯターゲットに加えた高周
波パワーは１００Ｗであった。
Ｏターゲットを用いた二元スパッタによってＺｎ0.9Ｍ
ｇ0.1Ｏ膜（膜厚：１００ｎｍ）を形成した。スパッタ
の条件は、アルゴンガス圧が２．６６Ｐａ（２×１０-2
Ｔｏｒｒ）であり、ＺｎＯターゲットに加えた高周波パ
ワーは２００Ｗであり、ＭｇＯターゲットに加えた高周
波パワーは１００Ｗであった。
【００２８】このようにして複数の膜を作製し、作製し
た膜について、窒素雰囲気中において異なる温度でアニ
ールした。そして、アニール後の膜についてＸ線回折に
よって結晶層の同定および結晶層の比率を求めた。結晶
層の比率はＺｎ0.9Ｍｇ0.1Ｏの００４ピーク強度とＭｇ
Ｏの２００ピーク強度から求めた。図３に、ＭｇＯ／Ｚ
ｎ0.9Ｍｇ0.1Ｏの比率（モル比）とアニール温度との関
係を示す。アニール温度が２５０℃以下ではＺｎ0.9Ｍ
ｇ0.1Ｏの単一相であるが、アニール温度が２５０℃を
越えるとＭｇＯ相が出現し、温度が高くなるほどＭｇＯ
相の割合が増えた。また、温度を２００℃に固定してア
ニール時間を変えてアニールすると、アニール時間が１
５分を越えたところからＭｇＯ相が現れた。したがって
アニール条件は２５０℃以下でなければならず、また、
１５分以下であることが好ましい。
た膜について、窒素雰囲気中において異なる温度でアニ
ールした。そして、アニール後の膜についてＸ線回折に
よって結晶層の同定および結晶層の比率を求めた。結晶
層の比率はＺｎ0.9Ｍｇ0.1Ｏの００４ピーク強度とＭｇ
Ｏの２００ピーク強度から求めた。図３に、ＭｇＯ／Ｚ
ｎ0.9Ｍｇ0.1Ｏの比率（モル比）とアニール温度との関
係を示す。アニール温度が２５０℃以下ではＺｎ0.9Ｍ
ｇ0.1Ｏの単一相であるが、アニール温度が２５０℃を
越えるとＭｇＯ相が出現し、温度が高くなるほどＭｇＯ
相の割合が増えた。また、温度を２００℃に固定してア
ニール時間を変えてアニールすると、アニール時間が１
５分を越えたところからＭｇＯ相が現れた。したがって
アニール条件は２５０℃以下でなければならず、また、
１５分以下であることが好ましい。
【００２９】（実施例２）本実施例では、本発明の製造
方法で太陽電池を製造した一例について説明する。
方法で太陽電池を製造した一例について説明する。
【００３０】まず、スパッタ法によって、ガラス基板上
にＭｏ膜を形成し、その上に蒸着法によってＣｕ（Ｉ
ｎ，Ｇａ）Ｓｅ2膜（膜厚：２μｍ）を形成した。その
後、基板温度を３００℃にし、Ｚｎを３分間、Ｃｕ（Ｉ
ｎ，Ｇａ）Ｓｅ2膜上に蒸着した。このＺｎの蒸着によ
って、Ｃｕ（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓｅ2膜の表面から５０ｎｍ
の深さまでＺｎを添加し、Ｚｎがドープされていないｐ
形化合物半導体層と、Ｚｎがドープされたｎ形化合物半
導体層とを形成した。
にＭｏ膜を形成し、その上に蒸着法によってＣｕ（Ｉ
ｎ，Ｇａ）Ｓｅ2膜（膜厚：２μｍ）を形成した。その
後、基板温度を３００℃にし、Ｚｎを３分間、Ｃｕ（Ｉ
ｎ，Ｇａ）Ｓｅ2膜上に蒸着した。このＺｎの蒸着によ
って、Ｃｕ（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓｅ2膜の表面から５０ｎｍ
の深さまでＺｎを添加し、Ｚｎがドープされていないｐ
形化合物半導体層と、Ｚｎがドープされたｎ形化合物半
導体層とを形成した。
【００３１】次に、ＺｎＯおよびＭｇＯターゲットを用
いた二元スパッタによって、ｎ形化合物半導体層上に、
Ｚｎ0.9Ｍｇ0.1Ｏ膜（膜厚：１００ｎｍ）を形成した。
このとき、アルゴンガス圧が２．６６Ｐａ（２×１０-2
Ｔｏｒｒ）であり、ＺｎＯターゲットに加えた高周波パ
ワーは２００Ｗであり、ＭｇＯターゲットに加えた高周
波パワーは１００Ｗであった。
いた二元スパッタによって、ｎ形化合物半導体層上に、
Ｚｎ0.9Ｍｇ0.1Ｏ膜（膜厚：１００ｎｍ）を形成した。
このとき、アルゴンガス圧が２．６６Ｐａ（２×１０-2
Ｔｏｒｒ）であり、ＺｎＯターゲットに加えた高周波パ
ワーは２００Ｗであり、ＭｇＯターゲットに加えた高周
波パワーは１００Ｗであった。
【００３２】次に、透明導電膜であるＩＴＯ膜（膜厚：
１００ｎｍ）をスパッタ法によって形成した。ＩＴＯ膜
は、アルゴンガス圧が１．０６４Ｐａ（８×１０-3Ｔｏ
ｒｒ）で、高周波パワーが４００Ｗの条件によって形成
した。その後、ＮｉＣｒ膜とＡｇ膜とを電子ビーム蒸着
法によって積層することによって、取り出し電極を形成
した。
１００ｎｍ）をスパッタ法によって形成した。ＩＴＯ膜
は、アルゴンガス圧が１．０６４Ｐａ（８×１０-3Ｔｏ
ｒｒ）で、高周波パワーが４００Ｗの条件によって形成
した。その後、ＮｉＣｒ膜とＡｇ膜とを電子ビーム蒸着
法によって積層することによって、取り出し電極を形成
した。
【００３３】このようにして形成された多層膜を、窒素
雰囲気中、２００℃で１０分間アニールした。最後に、
電子ビーム蒸着法によって多層膜の表面にＭｇＦ2膜
（膜厚：１２０ｎｍ）を形成した。
雰囲気中、２００℃で１０分間アニールした。最後に、
電子ビーム蒸着法によって多層膜の表面にＭｇＦ2膜
（膜厚：１２０ｎｍ）を形成した。
【００３４】このようにして得られた太陽電池に、ＡＭ
１．５、１００ｍＷ／ｃｍ2の疑似太陽光を照射して特
性を測定した。その結果、短絡電流が４０．２ｍＡ／ｃ
ｍ2、開放電圧が０．５８７Ｖ、曲線因子が０．６８
９、変換効率が１６．２％であった。
１．５、１００ｍＷ／ｃｍ2の疑似太陽光を照射して特
性を測定した。その結果、短絡電流が４０．２ｍＡ／ｃ
ｍ2、開放電圧が０．５８７Ｖ、曲線因子が０．６８
９、変換効率が１６．２％であった。
【００３５】一方、上記太陽電池にアニール処理を行わ
なかった場合の特性は、短絡電流が３４．５ｍＡ／ｃｍ
2、開放電圧が０．５２４Ｖ、曲線因子が０．６３０、
変換効率が１１．４％であった。また、上記太陽電池を
３００℃でアニールした場合の特性は、短絡電流が３
６．２ｍＡ／ｃｍ2、開放電圧が０．５５３、曲線因子
が０．６４２、変換効率が１２．９％であった。このよ
うに、上記アニール条件によるアニール処理は、変換効
率の向上に効果があった。
なかった場合の特性は、短絡電流が３４．５ｍＡ／ｃｍ
2、開放電圧が０．５２４Ｖ、曲線因子が０．６３０、
変換効率が１１．４％であった。また、上記太陽電池を
３００℃でアニールした場合の特性は、短絡電流が３
６．２ｍＡ／ｃｍ2、開放電圧が０．５５３、曲線因子
が０．６４２、変換効率が１２．９％であった。このよ
うに、上記アニール条件によるアニール処理は、変換効
率の向上に効果があった。
【００３６】以上、本発明の実施の形態について例を挙
げて説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定され
ず本発明の技術的思想に基づき他の実施形態に適用する
ことができる。
げて説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定され
ず本発明の技術的思想に基づき他の実施形態に適用する
ことができる。
【００３７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の製造方法
によれば、ＺｎとＭｇとＯとを含む層を用いる太陽電池
であって、効率が高い太陽電池を製造できる。特に、こ
の製造方法によれば、高効率のＣＩＳまたはＣＩＧＳ太
陽電池を、湿式法を用いることなく製造できる。
によれば、ＺｎとＭｇとＯとを含む層を用いる太陽電池
であって、効率が高い太陽電池を製造できる。特に、こ
の製造方法によれば、高効率のＣＩＳまたはＣＩＧＳ太
陽電池を、湿式法を用いることなく製造できる。
【図１】 本発明の太陽電池の製造方法について一例を
示す工程断面図である。
示す工程断面図である。
【図２】 本発明の太陽電池の製造方法について他の一
例の一工程を示す断面図である。
例の一工程を示す断面図である。
【図３】 Ｚｎ0.9Ｍｇ0.1Ｏの熱処理温度とＭｇＯ相の
割合との関係を示す図である。
割合との関係を示す図である。
１０、１０ａ 多層膜
１１ 第１の電極層
１２ ｐ形半導体層（光吸収層）
１３ 化合物層（層Ａ）
１４ 第２の電極層
１５ ｎ形半導体層
１６、１７ 取り出し電極
２０ 基板
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 根上 卓之
大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器
産業株式会社内
Ｆターム(参考） 5F051 AA10 AA16 AA20 BA13 BA14
CB15 CB24 DA03 DA20 EA18
FA04 FA06 FA13 GA03 HA19
5F103 AA08 DD30 LL04 PP03 RR10
Claims (8)
- 【請求項１】 （ｉ）ＺｎとＭｇとＯとを含む層Ａと、
光吸収層として機能する半導体層とを含む多層膜を基板
上に形成する工程と、 （ii）前記多層膜を１５０℃〜２５０℃の範囲内の温度
で熱処理する工程とを含むことを特徴とする太陽電池の
製造方法。 - 【請求項２】 前記（ｉ）の工程において、前記層Ａを
スパッタ法で形成する請求項１に記載の太陽電池の製造
方法。 - 【請求項３】 前記（ii）の工程において、前記多層膜
を５分間〜１５分間の範囲内のあいだ熱処理する請求項
１または２に記載の太陽電池の製造方法。 - 【請求項４】 前記多層膜は、前記基板側から順に積層
された第１の電極層と、前記半導体層と、前記層Ａと、
第２の電極層とを含み、 前記半導体層が、ＩｎおよびＧａから選ばれる少なくと
も１つの元素と、ＳｅおよびＳから選ばれる少なくとも
１つの元素と、Ｃｕとを含むｐ形の化合物半導体からな
る請求項１ないし３のいずれかに記載の太陽電池の製造
方法。 - 【請求項５】 前記多層膜は、前記基板側から順に積層
された第１の電極層と、前記半導体層と、ｎ形半導体層
と、前記層Ａと、第２の電極層とを含み、 前記半導体層が、ＩｎおよびＧａから選ばれる少なくと
も１つの元素と、ＳｅおよびＳから選ばれる少なくとも
１つの元素と、Ｃｕとを含むｐ形の化合物半導体からな
り、 前記ｎ形半導体層が、ＩｎおよびＧａから選ばれる少な
くとも１つの元素と、ＳｅおよびＳから選ばれる少なく
とも１つの元素と、Ｃｕと、Ｚｎとを含む化合物半導体
からなる請求項１ないし３のいずれかに記載の太陽電池
の製造方法。 - 【請求項６】 前記第１の電極層がＭｏからなり、前記
第２の電極層が透明電極である請求項４または５に記載
の太陽電池の製造方法。 - 【請求項７】 前記層Ａが、組成式Ｚｎ1-xＭｇxＯ（た
だし、０．０５≦ｘ≦０．３５）で表される材料からな
る請求項１ないし６のいずれかに記載の太陽電池の製造
方法。 - 【請求項８】 前記（ii）の工程において、窒素ガス、
アルゴンガスおよび酸素ガスからなる群より選ばれる少
なくとも１つのガスからなる雰囲気中で熱処理を行う請
求項１ないし７のいずれかに記載の太陽電池の製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002062584A JP2003264306A (ja) | 2002-03-07 | 2002-03-07 | 太陽電池の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002062584A JP2003264306A (ja) | 2002-03-07 | 2002-03-07 | 太陽電池の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003264306A true JP2003264306A (ja) | 2003-09-19 |
Family
ID=29196289
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002062584A Withdrawn JP2003264306A (ja) | 2002-03-07 | 2002-03-07 | 太陽電池の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003264306A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004304175A (ja) * | 2003-03-18 | 2004-10-28 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 太陽電池とその製造方法 |
| JP2009071034A (ja) * | 2007-09-13 | 2009-04-02 | Kaneka Corp | 薄膜光電変換装置及びその製造方法 |
| JP2009206348A (ja) * | 2008-02-28 | 2009-09-10 | Honda Motor Co Ltd | カルコパイライト型太陽電池の製造方法 |
| JP2013229572A (ja) * | 2012-03-26 | 2013-11-07 | Toyota Central R&D Labs Inc | 光電素子 |
| JP2014503125A (ja) * | 2011-01-25 | 2014-02-06 | エルジー イノテック カンパニー リミテッド | 太陽電池及びその製造方法 |
| JP2014041931A (ja) * | 2012-08-22 | 2014-03-06 | Honda Motor Co Ltd | 太陽電池の製造方法 |
| WO2014155444A1 (ja) * | 2013-03-26 | 2014-10-02 | キヤノンアネルバ株式会社 | 太陽電池の製造方法、および太陽電池 |
-
2002
- 2002-03-07 JP JP2002062584A patent/JP2003264306A/ja not_active Withdrawn
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004304175A (ja) * | 2003-03-18 | 2004-10-28 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 太陽電池とその製造方法 |
| JP2009071034A (ja) * | 2007-09-13 | 2009-04-02 | Kaneka Corp | 薄膜光電変換装置及びその製造方法 |
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| JP2014503125A (ja) * | 2011-01-25 | 2014-02-06 | エルジー イノテック カンパニー リミテッド | 太陽電池及びその製造方法 |
| US9818902B2 (en) | 2011-01-25 | 2017-11-14 | Lg Innotek Co., Ltd. | Solar cell and method for manufacturing the same |
| JP2013229572A (ja) * | 2012-03-26 | 2013-11-07 | Toyota Central R&D Labs Inc | 光電素子 |
| JP2014041931A (ja) * | 2012-08-22 | 2014-03-06 | Honda Motor Co Ltd | 太陽電池の製造方法 |
| WO2014155444A1 (ja) * | 2013-03-26 | 2014-10-02 | キヤノンアネルバ株式会社 | 太陽電池の製造方法、および太陽電池 |
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