JP2004047917A - 薄膜太陽電池およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【目的】基板上に裏面電極を形成し、その裏面電極上にプリカーサ膜を形成して、SeまたはS雰囲気中で熱処理することによってCIGS系の光吸収層を作製し、その光吸収層上にバッファ層を介して透明電極を形成するようにした薄膜太陽電池を製造するに際して、エネルギー変換効率を向上させるべく、熱処理時に効率良く効果的に光吸収層にIa族元素を拡散させることができるようにする。
【構成】Ia族元素を含む基板を用いて、熱処理時にその基板のIa族元素が光吸収層に拡散するようにしたうえで、その拡散量を裏面電極によって制御するようにした薄膜太陽電池およびその製造方法。
【選択図】 図3
【構成】Ia族元素を含む基板を用いて、熱処理時にその基板のIa族元素が光吸収層に拡散するようにしたうえで、その拡散量を裏面電極によって制御するようにした薄膜太陽電池およびその製造方法。
【選択図】 図3
Description
【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は、化合物半導体による薄膜太陽電池およびその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
図1は、一般的なカルコパイライト系化合物半導体による薄膜太陽電池の基本構造を示している。それは、SLG(ソーダライムガラス)基板1上に裏面電極(プラス電極)となるMo電極2が形成され、そのMo電極2上に光吸収層5が形成され、その光吸収層5上にZnS,CdSなどからなるバッファ層6を介して、マイナス電極となるZnO:Alなどからなる透明電極7が形成されている。
【0003】
その化合物半導体による薄膜太陽電池における光吸収層4としては、現在18%を超す高いエネルギー変換効率が得られるものとして、Cu,(In,Ga),SeをベースとしたIb−IIIb−VIb2族系のCu(In+Ga)Se2によるCIGS薄膜が用いられている。
【0004】
従来、CIGS薄膜による光吸収層を作製する方法として、金属プリカーサ(前駆体)薄膜を用いて、H2Seガス等のSeソースを用いた熱化学反応でSe化合物を生成するセレン化法がある。
【0005】
米国特許第4798660号明細書には、DCマグネトロンスパッタリング法により、裏面電極→純Cu単独層→純In単独層の順に積層する構造で形成した金属薄膜層をSe雰囲気、望ましくはH2Seガス中でセレン化することで均一な組成のCIS単相からなる光吸収層を形成することが開示されている。
【0006】
特開平10−135495号明細書には、金属プリカーサとして、Cu−Gaの合金ターゲットを用いてスパッタ成膜された金属薄膜と、Inターゲットを用いてスパッタ成膜された金属薄膜との積層構造によるものが示されている。
【0007】
それは、図2に示すように、SLG(ソーダライムガラス)基板1に成膜されているMo電極2上にCIGS薄膜による光吸収層5を形成するに際して、先にCu−Gaの合金ターゲットT2を用いた第1のスパッタ工程SPT−1によってCu−Ga合金層31を成膜し、次いで、InターゲットT1を用いた第2のスパッタ工程SPT−2によってIn層32を成膜して、Cu−Ga合金層31、In層32による積層プリカーサ3を形成するようにしている。そして、熱処理工程HEATにおいて、その積層プリカーサ3をSe雰囲気中で熱処理することにより、CIGS薄膜による光吸収層5を作製するようにしている。
【0008】
しかし、Cu−Ga合金層31とIn層32との積層構造によるプリカーサ3を形成するのでは、成膜時やそのストック時に、その積層の界面で固層拡散(固体間の拡散)による合金化反応が進行して、Cu−In−Gaの3元合金が形成されてしまう。また、後で行われるSe化工程においても合金化反応は進行する。この積層プリカーサ3の積層の界面における合金化反応の進行をサンプル間で一様に管理することは難しく(温度や時間等の合金化反応に関与するパラメータの管理が必要となる)、得られる光吸収層5の品質がばらついてしまう。そして、In層32が凝集し、面内での組成不均一が生じやすいものになってしまう。
【0009】
そのため、Ga濃度をMo電極2との界面から表面に向かって低くなるようにGa濃度勾配をもたせるようにすることが提案されている。
【0010】
しかし、このような従来の光吸収層の形成方法によるのでは、GaがMo電極2とCu−In−Ga層との界面に偏析するために、Mo電極2とCIGS薄膜による光吸収層5との密着不良の問題をきたして、電池特性の劣化の要因となっている。
【0011】
また、従来、基板となるソーダライムガラス中のNa元素がCuInSe2膜に拡散して粒が成長することが示され、そのNa元素が拡散したCuInSe2膜を用いた太陽電池のエネルギー変換効率が高くなることが報告されている(第12回ヨーロッパ光起電力太陽エネルギー会議 M.Bodegard等による「THE INFRUENCE OF SODIUM ON THE GRAIN STRUCTURE OF CuInSe2 FILMS FOR PHOTOVOLTAIC APPLICATIONS」)。
【0012】
さらに、Na成分を含むガラス上に堆積したCIGS膜の抵抗値が小さいことと、基板上にNa2O2膜を堆積した後にCIGS膜を形成した太陽電池では、エネルギー変換効率がNa2O2膜を堆積していない太陽電池の約2%向上し、さらに通常Cu/In比に大きく依存するエネルギー変換効率がCu/In比にかかわらず一定になることが報告されている{第1回光起電力エネルギー変換世界会議 M.Ruckh等による「INFRUENCE OF SUBSTRATES ON THE ELECTRICAL PROPERTIES OF Cu(In,Gs)Se2 THINFILMS」}。
【0013】
以上の報告からわかるように、CuInSe2膜の成長の促進とキャリア濃度の増加および太陽電池のエネルギー変換効率の向上にはNa元素の拡散あるいは添加が有効である。
【0014】
Naのドーピング方法として、Mo電極(裏面電極)上に蒸着法またはスパッタリング法によってNa元素を含有するアルカリ層を形成したのちに、積層プリカーサを形成してセレン化する方法が特開平8−222750号明細書に示されている。この製法の課題は、NaまたはNa化合物によるアルカリ層が吸湿性を有しているために、成膜したのち大気にふれると変質して、その結果剥離してしまうことである。
【0015】
そのため、光吸収層を構成する他の元素と同時にNaをドーピングする蒸着法によるCuInSe2膜の製法が米国特許第542204号に開示されている。また、Mo電極上にスパッタリング法によりCu−In−O:Na2O2を堆積する方法が開示されている。しかし、これらの方法では、その作業工程が煩雑になっている。
【0016】
また、その特開平8−222750号明細書には、SLG基板から光吸収層へのアルカリ金属の拡散を阻止するために、SLG基板と光吸収層との間にバリア層を設けるか、またはアルカリ金属を含有しない基板を用いることが開示されている。
【0017】
【発明が解決しようとする課題】
解決しようとする問題点は、化合物半導体による薄膜太陽電池における裏面電極上にCu−Ga合金層およびIn層からなる積層プリカーサ膜を形成して、Se雰囲気中で熱処理することによってCIGS系の光吸収層を作製するに際して、エネルギー変換効率を向上させるために光吸収層にNaを拡散させるべく、裏面電極上に蒸着法またはスパッタリング法によってNaの層を形成するのでは、成膜されるNa層が変質して剥離しやすいものになってしまうことである。
【0018】
また、積層プリカーサのセレン化時にNaをドーピングしたり、裏面電極上にスパッタリング法によりCu−In−O:Na2O2を堆積したうえで、その上に積層プリカーサ膜を形成してセレン化したりするのでは、その作業工程が煩雑になってしまうという問題がある。
【0019】
また、SLG基板と光吸収層との間にSLG基板から光吸収層へのアルカリ金属の拡散を阻止するためのバリア層を設けるか、またはアルカリ金属を含有しない基板を用いて、裏面電極上に設けられたアルカリ層から光吸収層へアルカリ金属(Na元素)を拡散させるのでは効率が悪く、またアルカリ層を必要として製造工程が煩雑になってしまうという問題がある。
【0020】
【課題を解決するための手段】
本発明は、基板上に裏面電極を形成して、その裏面電極上にプリカーサ膜を形成して、SeまたはS雰囲気中で熱処理することによってCIGS系の光吸収層を作製し、その光吸収層上にバッファ層を介して透明電極を形成するようにした薄膜太陽電池の製造方法にあって、その熱処理時に効率良く効果的に光吸収層にIa族元素(アルカリ金属)を拡散させることができるようにするべく、Ia族元素を含む基板(例えばソーダライムガラス基板)を用いて、前記熱処理時にその基板のIa族元素が光吸収層に拡散するようにしたうえで、その拡散量を裏面電極によって制御するようにしている。
【0021】
具体的には、裏面電極の膜厚、膜質の適正化を図ることによって、Ia族元素の拡散量を制御することになる。
【0022】
そして、本発明は、Ia族元素を含む基板上に、基板に対して密着性を確保するための固定の第1の裏面電極層と、Ia族元素の拡散量を制御するための第2の裏面電極層との積層構造による裏面電極を形成するようにしている。
【0023】
さらに、本発明は、熱処理時に生ずる熱応力によって基板と裏面電極との間が剥離することがないように、基板と裏面電極との間に応力緩和層を設けるようにしている。
【0024】
【実施例】
本発明は、基本的に、図3に示すように、SLG基板1上に、そのSLG基板1に含まれるNa成分の拡散量を所定に制御するように膜厚、膜質が適正化されたMo電極2′をPVD法(蒸着法またはスパッタリング法)によって形成する。そして、そのMo電極2′上にIn単体ターゲットを用いたスパッタリングによってIn層41を、その上にCu−Ga合金ターゲットを用いたスパッタリングによってCu−Ga層42を順次成膜して積層プリカーサ4を形成したうえで、H2Seガスを用いたSe雰囲気(またはS雰囲気)中で熱処理HEATすることによって、Na元素が拡散されたCu(In+Ga)Se2のCIGS系による光吸収層5′を形成するようにしている。
【0025】
その際、熱処理HEAT時に、SLG基板1からMo電極2′によって拡散量が適正に制御されたNa元素が光吸収層5′に熱拡散することになる。
【0026】
そして、その光吸収層5′上にCBD(ケミカルバスデポジション)法によって湿式でバッファ層(ZnSまたはCdS)6を形成し、そのバッファ層6上にスパッタリングによって透明電極(ZnO:Al)7を形成する。
【0027】
図4は、H2Seガス(濃度5%のArガス希釈)を用いた熱処理によって、熱化学反応(気相Se化)を生じさせて積層プリカーサ4からCIGS薄膜による光吸収層5′を形成する際の炉内温度の特性の一例を示している。
【0028】
ここでは、加熱を開始してから炉内温度が100℃に達したら炉安定化のために10分間予熱するようにしている。そして、安定したランプアップ可能な時間として30分かけて、炉内温度をSLG基板1の反りが発生しないように、かつ高熱処理で高品質結晶にすることができる500〜520℃にまで上げる。その際、炉内温度が230〜250℃になった時点t1からH2Seガスの熱分解によるSeの供給が開始される。そして、高熱処理によって高品質結晶とするために炉内温度を500〜520℃に保った状態で、40分間熱処理するようにしている。
【0029】
その際、加熱を開始してから炉内温度が100℃に達した時点から、低温でH2Seガスをチャージして、炉内一定圧力に保った状態で熱処理する。そして、熱処理が終了したt2時点で、不要なSeの析出を防ぐため、炉内を100Pa程度の低圧でArガスに置換するようにしている。
【0030】
PVD法による薄膜の成膜条件(温度、圧力、供給電力、ガス圧等)を変化させることによって、薄膜としての諸特性が変化することが知られている。本発明では、Mo電極2′の成膜圧力を制御することによって、SLG基板1からMo電極2′を通して光吸収層5′に拡散するNa元素の量が適正になるように調整している。
【0031】
具体的には、単位面積1cm2当り10E+10〜10E+16の範囲の原子数密度をもって、光吸収層5′にNa元素が拡散されるようにする。
【0032】
したがって、本発明によれば、積層プリカーサ4をSe雰囲気中で熱処理するに際して、SLG基板1から最適に制御された量のNa元素が効果的に光吸収層5′に拡散して、エネルギー変換効率の良い結晶性に優れたCIGS薄膜による光吸収層5′を作製することができるようになる。
【0033】
図5は、本発明によって製造される薄膜太陽電池の構成例を示している。
【0034】
この場合には、Mo電極2″として第1のMo電極層21と第2のMo電極層22との積層構造となるように、第1のスパッタリング工程によってSLG基板1に対する密着性を確保するために固定条件下でMo電極層21を成膜したうえで、第2のスパッタリング工程によって成膜圧力を調整してNa元素の拡散量を制御するためのMo電極層22を成膜するようにしている。
【0035】
また、この場合には、熱処理時にSLG基板1とMo電極2″との熱膨張係数の差などによって生ずる熱応力によってSLG基板1とMo電極2″との間が剥離することがないように、SLG基板1とMo電極層21との間にSiO2、Al2O3などからなる応力緩和層8をCVD法によって成膜するようにしている。
【0036】
スパッタリングによる第1のMo電極層21の固定の成膜条件としては、以下のとおりである。
圧力:4Pa、供給電力:3KW、Arガス流量:100sccm、膜厚:500A
【0037】
スパッタリングによる第2のMo電極層22の成膜条件としては、以下のとおりである。
圧力:0.7〜6Pa、供給電力:9KW、Arガス流量:100sccm、膜厚:3500Å
【0038】
表1は、スパッタリングによって第2のMo電極層22を上記の条件下で圧力を0.7〜6Paの範囲でそれぞれ変化させて成膜させることによって製造した各太陽電池の光電変換効率η、極性因子FFおよび開放電圧Vocを測定した結果を示している。
【0039】
【表1】
【0040】
表1では、成膜時の圧力が2Paのときの各測定結果を基準値1として、圧力が0.7Pa、3〜6Paのときの各測定値をその基準値で規格化している。
【0041】
この測定結果によれば、圧力を5Paにしたときの光電変換効率η、極性因子FFおよび開放電圧Vocの各測定値が電池特性として最良の値を示している。したがって、この場合には、圧力:5Pa、供給電力:9KW、Arガス流量:100sccm、膜厚:3500Åの最適条件下で第2のMo電極層22を成膜するようにすれば、SLG基板1から光吸収層5′へのNa元素の拡散量を適正に制御することができるようになる。
【0042】
なお、本発明では、Mo電極2′(2″)側にIn層41を設けたうえで、その上にCu−Ga層42を設けて積層プリカーサ4を形成するようにしているので、Mo電極2′(2″)側との界面における元素の固層拡散による合金化を抑制することができる。そして、その積層プリカーサ4をSe雰囲気中で熱処理してセレン化する際に、Mo電極2′(2″)側にIn成分を充分に拡散させることができるとともに、拡散速度の遅いGaがMo電極2′(2″)側との界面に偏析して結晶性の悪いCu−Ga−Se層が形成されることがないようにして、均一な結晶による高品質なP型半導体のCu(In+Ga)Se2によるCIGSの光吸収層5′を作製することができる。
【0043】
したがって、Mo電極2′(2″)側と光吸収層5′との間に、結晶性が悪くて構造的に脆く、かつ導電性を有する異層(Cu−Ga−Se層)が介在するようなことがなくなり、Mo電極2′(2″)側との密着性が高くて構造的に強固な、しかも電池特性の良好な太陽電池を得ることができるようになる。
【0044】
また、図6に示すように、例えばMo電極2′上にCu−Ga層42をIn層41、43によって挟んだ構造の積層プリカーサ4′をスパッタリングによって形成するようにしてもよい。
【0045】
この場合には、Mo電極2′上にIn層41を設けたうえで、その上にCu−Ga層42を設けるようにしているので、Mo電極2′との界面における元素の固層拡散による合金化を抑制することができる。そして、積層プリカーサ4をSe雰囲気中で熱処理してセレン化する際に、Mo電極2′側にIn成分を充分に拡散させることができるとともに、拡散速度の遅いGaがMo電極2′との界面に偏析して結晶性の悪いCu−Ga−Se層が形成されることがなくなる。また、表面がIn層43によって被覆されているので、セレン化によって作製される光吸収層の表面に導電性を有する異層Cu2Seが生成されることがなくなる。
【0046】
したがって、この場合には、Mo電極2′との密着性が高くて構造的に強固な、しかもリークのない電池特性の良好な太陽電池を得ることができるようになる。
【0047】
【効果】
以上、本発明によれば、基板上に裏面電極を形成して、その裏面電極上にプリカーサ膜を成して、SeまたはS雰囲気中で熱処理することによってCIGS系の光吸収層を作製し、その光吸収層上にバッファ層を介して透明電極を形成するに際して、Ia族元素を含む基板を用いて、熱処理時にその基板のIa族元素が光吸収層に拡散するようにしたうえで、その拡散量を裏面電極によって制御するようにしているので、何らIa族元素を拡散させるための専用の層を設けることなく、効率良く適正に光吸収層にIa族元素を拡散させることができるようになり、エネルギー変換効率の良い太陽電池を容易に得ることができるという利点を有している。
【0048】
そして、本発明によれば、その裏面電極として、固定条件によって一律に形成した第1の裏面電極層と、Ia族元素の拡散量を制御できるように膜質や膜厚を調整した第2の裏面電極層との積層構造としているので、第1の裏面電極層によって基板に対する密着性を確保しながら、第2の裏面電極層によって光吸収層にIa族元素の拡散を適正に行わせることができるようになる。
【0049】
また、本発明によれば、基板と裏面電極との間に応力緩和層を設けるようにしているので、熱処理時に生ずる熱応力によって基板と裏面電極との間が剥離するようなことを有効に防止して、構造的に強固な太陽電池を製造することができるという利点を有している。
【図面の簡単な説明】
【図1】一般的な化合物半導体による薄膜太陽電池の基本的な構造を示す正断面図である。
【図2】従来の裏面電極上に光吸収層を作製するプロセスを示す図である。
【図3】本発明による薄膜太陽電池を構造するプロセスの一例を示す図である。
【図4】プリカーサ膜をSe雰囲気中で熱処理してCIGS薄膜を形成する際の加熱特性の一例を示す図である。
【図5】本発明によって製造される薄膜太陽電池の構成例を示す正断面図である。
【図6】Mo電極上にCu−Ga合金層をIn層で挟んだ構造の積層プリカーサを示す正断面図である。
【符号の説明】
1 SLG基板
2′ Mo電極(裏面電極)
2″ Mo電極(裏面電極)
21 第1のMo電極層(第1の裏面電極層)
22 第2のMo電極層(第1の裏面電極層)
4 積層プリカーサ
5′ 光吸収層
6 バッファ層
7 透明電極
8 応力緩和層
【産業上の利用分野】
本発明は、化合物半導体による薄膜太陽電池およびその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
図1は、一般的なカルコパイライト系化合物半導体による薄膜太陽電池の基本構造を示している。それは、SLG(ソーダライムガラス)基板1上に裏面電極(プラス電極)となるMo電極2が形成され、そのMo電極2上に光吸収層5が形成され、その光吸収層5上にZnS,CdSなどからなるバッファ層6を介して、マイナス電極となるZnO:Alなどからなる透明電極7が形成されている。
【0003】
その化合物半導体による薄膜太陽電池における光吸収層4としては、現在18%を超す高いエネルギー変換効率が得られるものとして、Cu,(In,Ga),SeをベースとしたIb−IIIb−VIb2族系のCu(In+Ga)Se2によるCIGS薄膜が用いられている。
【0004】
従来、CIGS薄膜による光吸収層を作製する方法として、金属プリカーサ(前駆体)薄膜を用いて、H2Seガス等のSeソースを用いた熱化学反応でSe化合物を生成するセレン化法がある。
【0005】
米国特許第4798660号明細書には、DCマグネトロンスパッタリング法により、裏面電極→純Cu単独層→純In単独層の順に積層する構造で形成した金属薄膜層をSe雰囲気、望ましくはH2Seガス中でセレン化することで均一な組成のCIS単相からなる光吸収層を形成することが開示されている。
【0006】
特開平10−135495号明細書には、金属プリカーサとして、Cu−Gaの合金ターゲットを用いてスパッタ成膜された金属薄膜と、Inターゲットを用いてスパッタ成膜された金属薄膜との積層構造によるものが示されている。
【0007】
それは、図2に示すように、SLG(ソーダライムガラス)基板1に成膜されているMo電極2上にCIGS薄膜による光吸収層5を形成するに際して、先にCu−Gaの合金ターゲットT2を用いた第1のスパッタ工程SPT−1によってCu−Ga合金層31を成膜し、次いで、InターゲットT1を用いた第2のスパッタ工程SPT−2によってIn層32を成膜して、Cu−Ga合金層31、In層32による積層プリカーサ3を形成するようにしている。そして、熱処理工程HEATにおいて、その積層プリカーサ3をSe雰囲気中で熱処理することにより、CIGS薄膜による光吸収層5を作製するようにしている。
【0008】
しかし、Cu−Ga合金層31とIn層32との積層構造によるプリカーサ3を形成するのでは、成膜時やそのストック時に、その積層の界面で固層拡散(固体間の拡散)による合金化反応が進行して、Cu−In−Gaの3元合金が形成されてしまう。また、後で行われるSe化工程においても合金化反応は進行する。この積層プリカーサ3の積層の界面における合金化反応の進行をサンプル間で一様に管理することは難しく(温度や時間等の合金化反応に関与するパラメータの管理が必要となる)、得られる光吸収層5の品質がばらついてしまう。そして、In層32が凝集し、面内での組成不均一が生じやすいものになってしまう。
【0009】
そのため、Ga濃度をMo電極2との界面から表面に向かって低くなるようにGa濃度勾配をもたせるようにすることが提案されている。
【0010】
しかし、このような従来の光吸収層の形成方法によるのでは、GaがMo電極2とCu−In−Ga層との界面に偏析するために、Mo電極2とCIGS薄膜による光吸収層5との密着不良の問題をきたして、電池特性の劣化の要因となっている。
【0011】
また、従来、基板となるソーダライムガラス中のNa元素がCuInSe2膜に拡散して粒が成長することが示され、そのNa元素が拡散したCuInSe2膜を用いた太陽電池のエネルギー変換効率が高くなることが報告されている(第12回ヨーロッパ光起電力太陽エネルギー会議 M.Bodegard等による「THE INFRUENCE OF SODIUM ON THE GRAIN STRUCTURE OF CuInSe2 FILMS FOR PHOTOVOLTAIC APPLICATIONS」)。
【0012】
さらに、Na成分を含むガラス上に堆積したCIGS膜の抵抗値が小さいことと、基板上にNa2O2膜を堆積した後にCIGS膜を形成した太陽電池では、エネルギー変換効率がNa2O2膜を堆積していない太陽電池の約2%向上し、さらに通常Cu/In比に大きく依存するエネルギー変換効率がCu/In比にかかわらず一定になることが報告されている{第1回光起電力エネルギー変換世界会議 M.Ruckh等による「INFRUENCE OF SUBSTRATES ON THE ELECTRICAL PROPERTIES OF Cu(In,Gs)Se2 THINFILMS」}。
【0013】
以上の報告からわかるように、CuInSe2膜の成長の促進とキャリア濃度の増加および太陽電池のエネルギー変換効率の向上にはNa元素の拡散あるいは添加が有効である。
【0014】
Naのドーピング方法として、Mo電極(裏面電極)上に蒸着法またはスパッタリング法によってNa元素を含有するアルカリ層を形成したのちに、積層プリカーサを形成してセレン化する方法が特開平8−222750号明細書に示されている。この製法の課題は、NaまたはNa化合物によるアルカリ層が吸湿性を有しているために、成膜したのち大気にふれると変質して、その結果剥離してしまうことである。
【0015】
そのため、光吸収層を構成する他の元素と同時にNaをドーピングする蒸着法によるCuInSe2膜の製法が米国特許第542204号に開示されている。また、Mo電極上にスパッタリング法によりCu−In−O:Na2O2を堆積する方法が開示されている。しかし、これらの方法では、その作業工程が煩雑になっている。
【0016】
また、その特開平8−222750号明細書には、SLG基板から光吸収層へのアルカリ金属の拡散を阻止するために、SLG基板と光吸収層との間にバリア層を設けるか、またはアルカリ金属を含有しない基板を用いることが開示されている。
【0017】
【発明が解決しようとする課題】
解決しようとする問題点は、化合物半導体による薄膜太陽電池における裏面電極上にCu−Ga合金層およびIn層からなる積層プリカーサ膜を形成して、Se雰囲気中で熱処理することによってCIGS系の光吸収層を作製するに際して、エネルギー変換効率を向上させるために光吸収層にNaを拡散させるべく、裏面電極上に蒸着法またはスパッタリング法によってNaの層を形成するのでは、成膜されるNa層が変質して剥離しやすいものになってしまうことである。
【0018】
また、積層プリカーサのセレン化時にNaをドーピングしたり、裏面電極上にスパッタリング法によりCu−In−O:Na2O2を堆積したうえで、その上に積層プリカーサ膜を形成してセレン化したりするのでは、その作業工程が煩雑になってしまうという問題がある。
【0019】
また、SLG基板と光吸収層との間にSLG基板から光吸収層へのアルカリ金属の拡散を阻止するためのバリア層を設けるか、またはアルカリ金属を含有しない基板を用いて、裏面電極上に設けられたアルカリ層から光吸収層へアルカリ金属(Na元素)を拡散させるのでは効率が悪く、またアルカリ層を必要として製造工程が煩雑になってしまうという問題がある。
【0020】
【課題を解決するための手段】
本発明は、基板上に裏面電極を形成して、その裏面電極上にプリカーサ膜を形成して、SeまたはS雰囲気中で熱処理することによってCIGS系の光吸収層を作製し、その光吸収層上にバッファ層を介して透明電極を形成するようにした薄膜太陽電池の製造方法にあって、その熱処理時に効率良く効果的に光吸収層にIa族元素(アルカリ金属)を拡散させることができるようにするべく、Ia族元素を含む基板(例えばソーダライムガラス基板)を用いて、前記熱処理時にその基板のIa族元素が光吸収層に拡散するようにしたうえで、その拡散量を裏面電極によって制御するようにしている。
【0021】
具体的には、裏面電極の膜厚、膜質の適正化を図ることによって、Ia族元素の拡散量を制御することになる。
【0022】
そして、本発明は、Ia族元素を含む基板上に、基板に対して密着性を確保するための固定の第1の裏面電極層と、Ia族元素の拡散量を制御するための第2の裏面電極層との積層構造による裏面電極を形成するようにしている。
【0023】
さらに、本発明は、熱処理時に生ずる熱応力によって基板と裏面電極との間が剥離することがないように、基板と裏面電極との間に応力緩和層を設けるようにしている。
【0024】
【実施例】
本発明は、基本的に、図3に示すように、SLG基板1上に、そのSLG基板1に含まれるNa成分の拡散量を所定に制御するように膜厚、膜質が適正化されたMo電極2′をPVD法(蒸着法またはスパッタリング法)によって形成する。そして、そのMo電極2′上にIn単体ターゲットを用いたスパッタリングによってIn層41を、その上にCu−Ga合金ターゲットを用いたスパッタリングによってCu−Ga層42を順次成膜して積層プリカーサ4を形成したうえで、H2Seガスを用いたSe雰囲気(またはS雰囲気)中で熱処理HEATすることによって、Na元素が拡散されたCu(In+Ga)Se2のCIGS系による光吸収層5′を形成するようにしている。
【0025】
その際、熱処理HEAT時に、SLG基板1からMo電極2′によって拡散量が適正に制御されたNa元素が光吸収層5′に熱拡散することになる。
【0026】
そして、その光吸収層5′上にCBD(ケミカルバスデポジション)法によって湿式でバッファ層(ZnSまたはCdS)6を形成し、そのバッファ層6上にスパッタリングによって透明電極(ZnO:Al)7を形成する。
【0027】
図4は、H2Seガス(濃度5%のArガス希釈)を用いた熱処理によって、熱化学反応(気相Se化)を生じさせて積層プリカーサ4からCIGS薄膜による光吸収層5′を形成する際の炉内温度の特性の一例を示している。
【0028】
ここでは、加熱を開始してから炉内温度が100℃に達したら炉安定化のために10分間予熱するようにしている。そして、安定したランプアップ可能な時間として30分かけて、炉内温度をSLG基板1の反りが発生しないように、かつ高熱処理で高品質結晶にすることができる500〜520℃にまで上げる。その際、炉内温度が230〜250℃になった時点t1からH2Seガスの熱分解によるSeの供給が開始される。そして、高熱処理によって高品質結晶とするために炉内温度を500〜520℃に保った状態で、40分間熱処理するようにしている。
【0029】
その際、加熱を開始してから炉内温度が100℃に達した時点から、低温でH2Seガスをチャージして、炉内一定圧力に保った状態で熱処理する。そして、熱処理が終了したt2時点で、不要なSeの析出を防ぐため、炉内を100Pa程度の低圧でArガスに置換するようにしている。
【0030】
PVD法による薄膜の成膜条件(温度、圧力、供給電力、ガス圧等)を変化させることによって、薄膜としての諸特性が変化することが知られている。本発明では、Mo電極2′の成膜圧力を制御することによって、SLG基板1からMo電極2′を通して光吸収層5′に拡散するNa元素の量が適正になるように調整している。
【0031】
具体的には、単位面積1cm2当り10E+10〜10E+16の範囲の原子数密度をもって、光吸収層5′にNa元素が拡散されるようにする。
【0032】
したがって、本発明によれば、積層プリカーサ4をSe雰囲気中で熱処理するに際して、SLG基板1から最適に制御された量のNa元素が効果的に光吸収層5′に拡散して、エネルギー変換効率の良い結晶性に優れたCIGS薄膜による光吸収層5′を作製することができるようになる。
【0033】
図5は、本発明によって製造される薄膜太陽電池の構成例を示している。
【0034】
この場合には、Mo電極2″として第1のMo電極層21と第2のMo電極層22との積層構造となるように、第1のスパッタリング工程によってSLG基板1に対する密着性を確保するために固定条件下でMo電極層21を成膜したうえで、第2のスパッタリング工程によって成膜圧力を調整してNa元素の拡散量を制御するためのMo電極層22を成膜するようにしている。
【0035】
また、この場合には、熱処理時にSLG基板1とMo電極2″との熱膨張係数の差などによって生ずる熱応力によってSLG基板1とMo電極2″との間が剥離することがないように、SLG基板1とMo電極層21との間にSiO2、Al2O3などからなる応力緩和層8をCVD法によって成膜するようにしている。
【0036】
スパッタリングによる第1のMo電極層21の固定の成膜条件としては、以下のとおりである。
圧力:4Pa、供給電力:3KW、Arガス流量:100sccm、膜厚:500A
【0037】
スパッタリングによる第2のMo電極層22の成膜条件としては、以下のとおりである。
圧力:0.7〜6Pa、供給電力:9KW、Arガス流量:100sccm、膜厚:3500Å
【0038】
表1は、スパッタリングによって第2のMo電極層22を上記の条件下で圧力を0.7〜6Paの範囲でそれぞれ変化させて成膜させることによって製造した各太陽電池の光電変換効率η、極性因子FFおよび開放電圧Vocを測定した結果を示している。
【0039】
【表1】
【0040】
表1では、成膜時の圧力が2Paのときの各測定結果を基準値1として、圧力が0.7Pa、3〜6Paのときの各測定値をその基準値で規格化している。
【0041】
この測定結果によれば、圧力を5Paにしたときの光電変換効率η、極性因子FFおよび開放電圧Vocの各測定値が電池特性として最良の値を示している。したがって、この場合には、圧力:5Pa、供給電力:9KW、Arガス流量:100sccm、膜厚:3500Åの最適条件下で第2のMo電極層22を成膜するようにすれば、SLG基板1から光吸収層5′へのNa元素の拡散量を適正に制御することができるようになる。
【0042】
なお、本発明では、Mo電極2′(2″)側にIn層41を設けたうえで、その上にCu−Ga層42を設けて積層プリカーサ4を形成するようにしているので、Mo電極2′(2″)側との界面における元素の固層拡散による合金化を抑制することができる。そして、その積層プリカーサ4をSe雰囲気中で熱処理してセレン化する際に、Mo電極2′(2″)側にIn成分を充分に拡散させることができるとともに、拡散速度の遅いGaがMo電極2′(2″)側との界面に偏析して結晶性の悪いCu−Ga−Se層が形成されることがないようにして、均一な結晶による高品質なP型半導体のCu(In+Ga)Se2によるCIGSの光吸収層5′を作製することができる。
【0043】
したがって、Mo電極2′(2″)側と光吸収層5′との間に、結晶性が悪くて構造的に脆く、かつ導電性を有する異層(Cu−Ga−Se層)が介在するようなことがなくなり、Mo電極2′(2″)側との密着性が高くて構造的に強固な、しかも電池特性の良好な太陽電池を得ることができるようになる。
【0044】
また、図6に示すように、例えばMo電極2′上にCu−Ga層42をIn層41、43によって挟んだ構造の積層プリカーサ4′をスパッタリングによって形成するようにしてもよい。
【0045】
この場合には、Mo電極2′上にIn層41を設けたうえで、その上にCu−Ga層42を設けるようにしているので、Mo電極2′との界面における元素の固層拡散による合金化を抑制することができる。そして、積層プリカーサ4をSe雰囲気中で熱処理してセレン化する際に、Mo電極2′側にIn成分を充分に拡散させることができるとともに、拡散速度の遅いGaがMo電極2′との界面に偏析して結晶性の悪いCu−Ga−Se層が形成されることがなくなる。また、表面がIn層43によって被覆されているので、セレン化によって作製される光吸収層の表面に導電性を有する異層Cu2Seが生成されることがなくなる。
【0046】
したがって、この場合には、Mo電極2′との密着性が高くて構造的に強固な、しかもリークのない電池特性の良好な太陽電池を得ることができるようになる。
【0047】
【効果】
以上、本発明によれば、基板上に裏面電極を形成して、その裏面電極上にプリカーサ膜を成して、SeまたはS雰囲気中で熱処理することによってCIGS系の光吸収層を作製し、その光吸収層上にバッファ層を介して透明電極を形成するに際して、Ia族元素を含む基板を用いて、熱処理時にその基板のIa族元素が光吸収層に拡散するようにしたうえで、その拡散量を裏面電極によって制御するようにしているので、何らIa族元素を拡散させるための専用の層を設けることなく、効率良く適正に光吸収層にIa族元素を拡散させることができるようになり、エネルギー変換効率の良い太陽電池を容易に得ることができるという利点を有している。
【0048】
そして、本発明によれば、その裏面電極として、固定条件によって一律に形成した第1の裏面電極層と、Ia族元素の拡散量を制御できるように膜質や膜厚を調整した第2の裏面電極層との積層構造としているので、第1の裏面電極層によって基板に対する密着性を確保しながら、第2の裏面電極層によって光吸収層にIa族元素の拡散を適正に行わせることができるようになる。
【0049】
また、本発明によれば、基板と裏面電極との間に応力緩和層を設けるようにしているので、熱処理時に生ずる熱応力によって基板と裏面電極との間が剥離するようなことを有効に防止して、構造的に強固な太陽電池を製造することができるという利点を有している。
【図面の簡単な説明】
【図1】一般的な化合物半導体による薄膜太陽電池の基本的な構造を示す正断面図である。
【図2】従来の裏面電極上に光吸収層を作製するプロセスを示す図である。
【図3】本発明による薄膜太陽電池を構造するプロセスの一例を示す図である。
【図4】プリカーサ膜をSe雰囲気中で熱処理してCIGS薄膜を形成する際の加熱特性の一例を示す図である。
【図5】本発明によって製造される薄膜太陽電池の構成例を示す正断面図である。
【図6】Mo電極上にCu−Ga合金層をIn層で挟んだ構造の積層プリカーサを示す正断面図である。
【符号の説明】
1 SLG基板
2′ Mo電極(裏面電極)
2″ Mo電極(裏面電極)
21 第1のMo電極層(第1の裏面電極層)
22 第2のMo電極層(第1の裏面電極層)
4 積層プリカーサ
5′ 光吸収層
6 バッファ層
7 透明電極
8 応力緩和層
Claims (7)
- 基板上に裏面電極を形成し、その裏面電極上にプリカーサ膜を形成して、SeまたはS雰囲気中で熱処理することによってCIGS系の光吸収層を作製し、その光吸収層上にバッファ層を介して透明電極を形成するようにした薄膜太陽電池の製造方法にあって、Ia族元素を含む基板を用いて、前記熱処理時にその基板のIa族元素が光吸収層に拡散するようにしたうえで、その拡散量を裏面電極によって制御するようにしたことを特徴とする薄膜太陽電池の製造方法。
- 裏面電極の膜厚、膜質によってIa族元素の拡散量を制御するようにしたことを特徴とする請求項1の記載による薄膜太陽電池の製造方法。
- Ia族元素がアルカリ金属を含む元素であることを特徴とする請求項1の記載による薄膜太陽電池の製造方法。
- 基板側に固定の第1の裏面電極層を形成したうえで、その上にIa族元素の拡散量を制御する第2の裏面電極層を形成するようにしたことを特徴とする請求項1の記載による薄膜太陽電池の製造方法。
- 基板と裏面電極との間に応力緩和層を形成したうえで、熱処理を施すようにしたことを特徴とする請求項1の記載による薄膜太陽電池の製造方法。
- Ia族元素を含む基板上に固定の第1の裏面電極層とIa族元素の拡散量を制御する第2の裏面電極層との積層構造による裏面電極が形成され、その裏面電極上に前記基板から制御されたIa族元素が拡散したCIGS系の光吸収層が形成され、その光吸収層上にバッファ層を介して透明電極が形成された構造の薄膜太陽電池。
- 基板と裏面電極との間に応力緩和層が形成されていることを特徴とする請求項6の記載による薄膜太陽電池。
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Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2005098968A1 (ja) * | 2004-04-09 | 2005-10-20 | Honda Motor Co., Ltd. | カルコパイライト型薄膜太陽電池用光吸収層の製造方法 |
WO2006087914A1 (ja) * | 2005-02-16 | 2006-08-24 | Honda Motor Co., Ltd. | カルコパイライト型太陽電池及びその製造方法 |
EP1833096A1 (en) * | 2004-12-09 | 2007-09-12 | Showa Shell Sekiyu Kabushiki Kaisha | Cis-based thin film solar battery and process for producing the same |
WO2009142316A1 (ja) * | 2008-05-20 | 2009-11-26 | 昭和シェル石油株式会社 | Cis系薄膜太陽電池の製造方法 |
WO2010071874A2 (en) * | 2008-12-19 | 2010-06-24 | Applied Quantum Technology, Llc | Chalcogenide-based photovoltaic devices and methods of manufacturing the same |
JP2011060839A (ja) * | 2009-09-07 | 2011-03-24 | Nippon Steel Corp | 電極膜、電極膜付きガラス基板及びその製造方法 |
WO2011158841A1 (ja) * | 2010-06-18 | 2011-12-22 | 旭硝子株式会社 | Cigs型の太陽電池およびそのための電極付きガラス基板 |
JP2013004552A (ja) * | 2011-06-13 | 2013-01-07 | Honda Motor Co Ltd | 太陽電池の製造方法 |
JP2013062449A (ja) * | 2011-09-15 | 2013-04-04 | Honda Motor Co Ltd | カルコパイライト型太陽電池の製造方法 |
JP5730788B2 (ja) * | 2010-01-07 | 2015-06-10 | Jx日鉱日石金属株式会社 | スパッタリングターゲット及びスパッタリングターゲットの製造方法 |
KR20160096864A (ko) * | 2015-02-06 | 2016-08-17 | 영남대학교 산학협력단 | 2단계 rtp 공정을 이용한 cis계 박막태양전지 제조 방법 및 상기 방법에 의해 제조된 cis계 박막태양전지 |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH06252433A (ja) * | 1993-03-02 | 1994-09-09 | Fuji Electric Co Ltd | 薄膜太陽電池 |
JPH08125206A (ja) * | 1994-10-27 | 1996-05-17 | Yazaki Corp | 薄膜太陽電池 |
JPH09172193A (ja) * | 1995-12-20 | 1997-06-30 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 薄膜太陽電池 |
JPH10135501A (ja) * | 1996-09-05 | 1998-05-22 | Yazaki Corp | 半導体装置及びその製造方法並びに太陽電池 |
JPH11330516A (ja) * | 1998-05-12 | 1999-11-30 | Yazaki Corp | Cis系カルコパイライト化合物半導体薄膜の形成方法及びそれを有する太陽電池の製造方法 |
JP2000012883A (ja) * | 1998-06-25 | 2000-01-14 | Yazaki Corp | 太陽電池の製造方法 |
-
2002
- 2002-07-12 JP JP2002237159A patent/JP2004047917A/ja active Pending
-
2003
- 2003-07-07 WO PCT/JP2003/008582 patent/WO2004008547A1/ja active Application Filing
- 2003-07-07 AU AU2003252474A patent/AU2003252474A1/en not_active Abandoned
Cited By (20)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPWO2005098968A1 (ja) * | 2004-04-09 | 2008-03-06 | 本田技研工業株式会社 | カルコパイライト型薄膜太陽電池用光吸収層の製造方法 |
WO2005098968A1 (ja) * | 2004-04-09 | 2005-10-20 | Honda Motor Co., Ltd. | カルコパイライト型薄膜太陽電池用光吸収層の製造方法 |
CN100456502C (zh) * | 2004-04-09 | 2009-01-28 | 本田技研工业株式会社 | 黄铜矿型薄膜太阳能电池用光吸收层的制造方法 |
EP1833096A4 (en) * | 2004-12-09 | 2014-10-01 | Showa Shell Sekiyu | CIS BASED THIN FILM SOLAR BATTERY AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME |
EP1833096A1 (en) * | 2004-12-09 | 2007-09-12 | Showa Shell Sekiyu Kabushiki Kaisha | Cis-based thin film solar battery and process for producing the same |
WO2006087914A1 (ja) * | 2005-02-16 | 2006-08-24 | Honda Motor Co., Ltd. | カルコパイライト型太陽電池及びその製造方法 |
JP2006228867A (ja) * | 2005-02-16 | 2006-08-31 | Honda Motor Co Ltd | カルコパイライト型太陽電池及びその製造方法 |
WO2009142316A1 (ja) * | 2008-05-20 | 2009-11-26 | 昭和シェル石油株式会社 | Cis系薄膜太陽電池の製造方法 |
JP2009283560A (ja) * | 2008-05-20 | 2009-12-03 | Showa Shell Sekiyu Kk | Cis系薄膜太陽電池の製造方法 |
JP4540724B2 (ja) * | 2008-05-20 | 2010-09-08 | 昭和シェル石油株式会社 | Cis系薄膜太陽電池の製造方法 |
US8969719B2 (en) | 2008-12-19 | 2015-03-03 | Zetta Research and Development LLC—AQT Series | Chalcogenide-based photovoltaic devices and methods of manufacturing the same |
WO2010071874A3 (en) * | 2008-12-19 | 2010-10-14 | Applied Quantum Technology, Llc | Chalcogenide-based photovoltaic devices and methods of manufacturing the same |
WO2010071874A2 (en) * | 2008-12-19 | 2010-06-24 | Applied Quantum Technology, Llc | Chalcogenide-based photovoltaic devices and methods of manufacturing the same |
JP2011060839A (ja) * | 2009-09-07 | 2011-03-24 | Nippon Steel Corp | 電極膜、電極膜付きガラス基板及びその製造方法 |
JP5730788B2 (ja) * | 2010-01-07 | 2015-06-10 | Jx日鉱日石金属株式会社 | スパッタリングターゲット及びスパッタリングターゲットの製造方法 |
WO2011158841A1 (ja) * | 2010-06-18 | 2011-12-22 | 旭硝子株式会社 | Cigs型の太陽電池およびそのための電極付きガラス基板 |
JP2013004552A (ja) * | 2011-06-13 | 2013-01-07 | Honda Motor Co Ltd | 太陽電池の製造方法 |
JP2013062449A (ja) * | 2011-09-15 | 2013-04-04 | Honda Motor Co Ltd | カルコパイライト型太陽電池の製造方法 |
KR20160096864A (ko) * | 2015-02-06 | 2016-08-17 | 영남대학교 산학협력단 | 2단계 rtp 공정을 이용한 cis계 박막태양전지 제조 방법 및 상기 방법에 의해 제조된 cis계 박막태양전지 |
KR101668181B1 (ko) | 2015-02-06 | 2016-10-20 | 영남대학교 산학협력단 | 2단계 rtp 공정을 이용한 cis계 박막태양전지 제조 방법 및 상기 방법에 의해 제조된 cis계 박막태양전지 |
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