JP2005228974A - 太陽電池とその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 ＩＢ族元素リッチ組成のＩＢ−IIIＢ−VIＢ半導体からなる光吸収層を備えた太陽電池を提供する。
【解決手段】 太陽電池の構成を、基板１１と、基板１１上に形成された導電膜１２と、ＩＢ族元素、IIIＢ族元素及びVIＢ族元素を含有し、かつＩＢ族元素の原子数含有率がIIIＢ族元素の原子数含有率よりも大きい低抵抗半導体からなり、導電膜１２上に形成された光吸収層１３と、ＩＢ族元素、IIＢ族元素、IIIＢ族元素及びVIＢ族元素を含有し、低抵抗半導体よりも抵抗率の大きい高抵抗半導体からなる高抵抗層１４と、高抵抗層１４上に形成された透明導電膜１６とを含む構成とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、太陽電池に関するものである。

従来から、基板上に形成された導電膜と、Ｃｕ（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓｅ₂（以下ＣＩＧＳとも略記する）に代表されるカルコパイライト型結晶構造の半導体からなる光吸収層と、光吸収層上に形成された窓層と、窓層上に形成された透明導電膜を備えた太陽電池が知られている。ＣＩＧＳ膜の成長法としては、Ｃｕ過剰組成のＣＩＧＳ膜を高品質かつ高速に成長させる方法を利用した成長法がある（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。
特開昭５７−５００４４５号公報 特開平６−５２３３０９号公報

上記の特許文献１及び特許文献２に記載されたような成長法を適用して光吸収層を形成する際には、成長させたＣｕ過剰組成のＣＩＧＳ膜を（Ｉｎ，Ｇａ）過剰組成のＣＩＧＳ膜に組成転換していた。つまり、ＣＩＧＳ膜の組成転換によって、光吸収層の抵抗率を大きくし、光吸収層を高抵抗化させていた。これは、Ｃｕ過剰組成のＣＩＧＳ膜は、抵抗が小さく、そのままでは太陽電池の光吸収層に適さないためである。

そこで、本発明では、従来の高品質かつ高速に形成されたＣｕ過剰組成のＣＩＧＳ膜を（Ｉｎ，Ｇａ）過剰組成のＣＩＧＳ膜に組成転換することなく光吸収層として用いた太陽電池及びその製造方法を提供する。

上記の課題を解決するために、本発明に係る太陽電池は、導電膜と、透明導電膜と、導電膜と透明導電膜との間に挟まれたＩＢ族元素、IIIＢ族元素及びVIＢ族元素を含有し、かつＩＢ族元素の原子数含有率がIIIＢ族元素の原子数含有率より大きい低抵抗半導体からなる光吸収層と、光吸収層と透明導電膜との間に挟まれたＩＢ族元素、IIＢ族元素、IIIＢ族元素及びVIＢ族元素を含有し、かつ低抵抗半導体より抵抗率の大きい高抵抗半導体からなる高抵抗層とを含む構成である。本発明の太陽電池は、サブストレート型の太陽電池であっても、スーパーストレート型の太陽電池であってもよい。

より具体的には、本発明に係るサブストレート型の太陽電池は、基板と、基板上に形成された導電膜と、ＩＢ族元素、IIIＢ族元素及びVIＢ族元素を含有し、かつＩＢ族元素の原子数含有率がIIIＢ族元素の原子数含有率よりも大きい低抵抗半導体からなり、導電膜上に形成された光吸収層と、ＩＢ族元素、IIＢ族元素、IIIＢ族元素及びVIＢ族元素を含有し、低抵抗半導体よりも抵抗率の大きい高抵抗半導体からなる高抵抗層と、高抵抗層上に形成された透明導電膜と、を含むことを特徴とする。本明細書において、各族の名称は、ＩＵＰＡＣの短周期型周期表に従って命名する。なお、ＩＢ族、IIＢ族、IIIＢ族及びVIＢ族は、ＩＵＰＡＣの推奨する長周期型周期表においては、それぞれ、１１族、１２族、１３族及び１６族を意味する。また、原子数含有率とは、原子％単位で表わされる含有率を意味する。

また、本発明に係るスーパーストレート型の太陽電池は、基板と、基板上に形成された透明導電膜と、ＩＢ族元素、IIＢ族元素、IIIＢ族元素及びVIＢ族元素を含有する高抵抗半導体からなり、透明導電膜上に形成された高抵抗層と、ＩＢ族元素、IIIＢ族元素及びVIＢ族元素を含有し、ＩＢ族元素の原子数含有率がIIIＢ族元素の原子数含有率よりも大きく、かつ高抵抗層よりも抵抗率の小さい低抵抗半導体からなり、高抵抗層上に形成された光吸収層と、光吸収層上に形成された導電膜と、を含むことを特徴とする。

上記の課題を解決するために、本発明に係るサブストレート型の太陽電池の製造方法は、基板上に導電膜を形成する工程と、導電膜上にＩＢ族元素、IIIＢ族元素及びVIＢ族元素を堆積させて、ＩＢ族元素の原子含有率がIIIＢ族元素の原子数含有率より大きい低抵抗半導体からなる光吸収層を形成する工程と、光吸収層上にＩＢ族元素、IIＢ族元素、IIIＢ族元素及びVIＢ族元素を堆積させて、低抵抗半導体よりも抵抗率の大きい高抵抗半導体からなる高抵抗層を形成する工程と、高抵抗層上に透明導電膜を形成する工程と、を含むことを特徴とする。

上記の課題を解決するために、本発明に係るスーパーストレート型の太陽電池の製造方法は、基板上に透明導電膜を形成する工程と、透明導電膜上にＩＢ族元素、IIＢ族元素、IIIＢ族元素及びVIＢ族元素を堆積させて、高抵抗半導体からなる高抵抗層を形成する工程と、高抵抗層上にＩＢ族元素、IIIＢ族元素及びVIＢ族元素を堆積させて、ＩＢ族元素の原子含有率がIIIＢ族元素の原子含有率より大きく、高抵抗半導体より抵抗率の小さい低抵抗半導体からなる光吸収層を形成する工程と、光吸収層上に導電膜を形成する工程とを含むことを特徴とする。

本発明の太陽電池では、光吸収層と透明導電膜との間に、光吸収層を構成する半導体よりも抵抗率の高い半導体で高抵抗層を形成したことによって、ＩＢ族元素、IIIＢ族元素及びVIＢ族元素を含有し、IIIＢ族元素の原子数含有率よりＩＢ族元素の原子数含有率が過剰である組成の化合物半導体からなる半導体膜を光吸収層として用いることができる。

本発明の太陽電池は、上述のように、光吸収層と透明導電膜との間に高抵抗層を有する限りにおいて、サブストレート型の太陽電池であっても、スーパーストレート型の太陽電池であってもよい。また、本発明の太陽電池では、更に、透明導電膜と高抵抗層との間に窓層を備えることが好ましい。

本発明の太陽電池であれば、光吸収層と導電膜との間に高抵抗層を形成することにより、光吸収層と透明導電膜との間の抵抗を増大させることができるために、低抵抗な光吸収層を用いてもエネルギー変換効率、開放端電圧等の特性を向上させることができる。

本発明の太陽電池の光吸収層を構成する低抵抗半導体は、ＩＢ族元素、IIIＢ族元素及びVIＢ族元素を含有する化合物半導体（以下、ＩＢ−IIIＢ−VIＢ半導体とも略称する）であり、かつ、低抵抗半導体がIIIＢ族元素の原子数含有率よりＩＢ族元素の原子数含有率が過剰な組成（以下、ＩＢ元素リッチ組成とも略記する）である。低抵抗半導体としては、カルコパイライト型結晶構造のＩＢ−IIIＢ−VIＢ半導体が例示できる。好ましくは、低抵抗半導体が、ＩＢ族元素としてＣｕ（銅）と、Ｉｎ（インジウム）及びＧａ（ガリウム）からなる群より選択される少なくとも１種類のIIIｂ族元素と、Ｓｅ及びＳからなる群より選択される少なくとも１種類のVIｂ族元素とを含有する場合である。より具体的には、好ましい低抵抗半導体としては、例えば、ＣｕＩｎＳｅ₂、ＣｕＩｎ（Ｓｅ，Ｓ）₂、Ｃｕ（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓｅ₂及びＣｕ（Ｉｎ，Ｇａ）（Ｓｅ，Ｓ）₂が挙げられる。

本発明の太陽電池の高抵抗層を構成する高抵抗半導体は、ＩＢ族元素、IIＢ族元素、IIIＢ族元素及びVIＢ族元素を含有する化合物半導体（以下、ＩＢ−IIＢ−IIIＢ−VIＢ半導体とも略称する）である。高抵抗半導体には、１種類のIIＢ族元素が含まれていてもよいし、複数種類のIIＢ族元素が含まれていてもよい。また、IIＢ族元素の場合と同様に、高抵抗半導体には、１種類又は複数種類のＩＢ族元素が含まれていてもよいし、１種類又は複数種類のIIIＢ族元素が含まれていてもよいし、１種類又は複数種類のVIＢ族元素が含まれていてもよい。

本発明の太陽電池では、高抵抗半導体が、IIＢ族元素としてＺｎを含有する構成とすることが好ましい。また、本発明の太陽電池では、高抵抗半導体が、ＩＢ族元素としてＣｕを含有し、IIIＢ族元素としてＩｎ及びＧａからなる群より選択される少なくとも１種類の元素を含有し、かつVIＢ族元素としてＳｅを含有する構成とすることができる。この構成であれば、下地層であるＣｕ（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓｅ₂との格子整合が良好となる。好ましくは、高抵抗半導体が、ＩＢ族元素であるＣｕと、IIＢ族元素であるＺｎと、Ｉｎ及びＧａからなる群より選択される少なくとも１種類のIIIｂ族元素と、VIｂ族元素であるＳｅとを含有する場合である。具体例としては、本発明の太陽電池では、高抵抗半導体が、ＣｕＺｎ₂ＩｎＳｅ₂、ＣｕＺｎ₂ＧａＳｅ₄及びＣｕＺｎ₂（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓｅ₂である構成とすることができる。

本発明の太陽電池では、高抵抗半導体のＩＢ族元素が、低抵抗半導体のＩＢ族元素と同一種類の元素であり、高抵抗半導体のIIIＢ族元素が、低抵抗半導体のIIIＢ族元素と同一種類の元素であり、高抵抗半導体のVIＢ族元素が、低抵抗半導体のVIＢ族元素と同一種類の元素である構成とすることができる。この構成であれば、光吸収層と高抵抗層との結晶構造が類似するため、その他の構成であるより、サブストレート型の太陽電池においては結晶性の高い高抵抗層を備えた構成となり、また、スーパーストレート型の太陽電池においては結晶性の高い光吸収層を備えた構成となる。更に、光吸収層と高抵抗層との界面における結晶欠陥の発生を低減することができる。

本発明の太陽電池の基板としては、導電性を有する基板及び絶縁性を有する基板等の任意の基板を用いることができる。ただし、スーパーストレート型の太陽電池であれば、基板は透明性を有する必要がある。また、基板は、セルフサポートの基板であってもよいし、可撓性を有する基板であってもよい。導電性を有する基板としては、デュラルミン基板などのアルミニウム合金基板及びステンレススチール基板が例示できる。また、絶縁性を有する基板としては、ガラス基板及びポリイミド基板が例示できる。

同一基板上に複数の太陽電池素片を形成し、かつ少なくとも２つの太陽電池素片を基板上で電気的に直列に接続して用いる直列構造接続型の太陽電池の場合には、絶縁性を有する基板を用いるか、又は、任意の基板上に絶縁膜を更に形成する。任意の基板と導電膜との間に形成する絶縁膜としては、シリコン酸化膜やシリコン窒化膜が例示できる。

本発明の太陽電池の導電膜としては、Ｍｏ膜等の金属膜が例示できる。なお、導電膜は、電極として機能するため導電率の高い物質で形成することが好ましい。

本発明の太陽電池に窓層を更に形成する場合には、窓層としては、例えば、ＺｎＯ膜及びＺｎＯ結晶を有する膜を用いることができる。

本発明の太陽電池の透明導電膜としては、例えば、ＺｎＯ結晶にＡｌ等のIIIＢ族元素をドープしたＺｎＯ：Ａｌ膜及びＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）膜が挙げられる。

本発明の太陽電池の製造方法において、上述のように、光吸収層と透明導電膜との間に高抵抗層を形成することによって、導電膜と透明導電膜との間の抵抗を調整することができる。つまり、リーク電流を低減することができる。光吸収層を形成する工程では、ＩＢリッチ組成のＩＢ−IIIＢ−VIＢ半導体を成長させるために、他の組成のＩＢ−IIIＢ−VIＢ半導体より高速で成長させる方法を適用して光吸収層を形成することができる。なお、ＩＢリッチ組成のＩＢ−IIIＢ−VIＢ半導体を成長させた後に、IIIＢリッチ組成のＩＢ−IIIＢ−VIＢ半導体への組成変換は行わないことに注意を要する。

基板が可撓性を有する場合、予め基板をロール状に巻き付けておき、ロール上の基板の巻き付きを解きながら平板状の基板を連続して送出すれば、太陽電池を連続的に製造することもできる。

本発明の太陽電池の製造方法において、高抵抗層の形成に用いるＩＢ族元素が、光吸収層の形成に用いるＩＢ族元素と同一種類の元素であり、高抵抗層の形成に用いるIIIＢ族元素が、光吸収層の形成に用いるIIIＢ族元素と同一種類の元素であり、高抵抗層の形成に用いるVIＢ族元素が、光吸収層の形成に用いるVIＢ族元素と同一種類の元素であるように材料を選択することが好ましい。この方法であれば、光吸収層と高抵抗層とを簡便に連続して形成することができる。また、IIＢ族元素の供給のみを変化させるだけで、光吸収層と高抵抗層とを連続して形成することもできる。

（実施の形態１）
本実施の形態１においては、本発明の太陽電池の一形態について、図１を参照しながら説明する。図１は、本実施の形態１の太陽電池を表わす断面図である。

図１に示された太陽電池１０は、基板１１と、基板１１上に形成された導電膜１２と、導電膜１２の一部の表面上に形成された光吸収層１３と、導電膜１２の他の一部の表面上に形成された第２の取り出し電極１８と、光吸収層１３上に形成された高抵抗層１４と、高抵抗層１４上に形成された窓層１５と、窓層１５上に形成された透明導電膜１６と、透明導電膜１６の一部の表面上に形成された第１の取り出し電極１７とを備えたサブストレート型の太陽電池である。

図１に示された光吸収層１３は、Ｃｕリッチ組成のＣｕＩｎＳｅ₂膜、Ｃｕリッチ組成のＣｕＩｎ（Ｓｅ，Ｓ）₂膜、Ｃｕリッチ組成のＣｕ（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓｅ₂膜又はＣｕ（Ｉｎ，Ｇａ）（Ｓｅ，Ｓ）₂膜である。また、高抵抗層１４は、ＣｕＺｎ₂ＩｎＳｅ₂膜、ＣｕＺｎ₂ＧａＳｅ₄膜又はＣｕＺｎ₂（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓｅ₂膜である。

ここで、図１に示された太陽電池の製造方法について説明する。まず、基板１１を準備する。基板１１上に絶縁膜を形成する必要がある場合には、絶縁膜の形成を行う。次に、準備した基板１１上の全面に導電膜１２を形成する。

次に、導電膜１２を形成した後に、Ｃｕリッチ組成のＩＢ−IIIＢ−VIＢ半導体を高品質かつ高速で製膜する従来の技術を用いて、導電膜１２の全面に低抵抗半導体からなる光吸収層１３を形成する。

光吸収層１３を形成した後に、光吸収層１３の全面にＩＢ−IIＢ−IIIＢ−VIＢ半導体からなる高抵抗層１４を形成する。高抵抗層１４は、蒸着法を適用して形成することができる。例えば、Ｃｕ、Ｉｎ、Ｇａ、Ｓｅ及びＺｎを同時蒸着させることによって、Ｃｕ、Ｉｎ、Ｇａ、Ｓｅ及びＺｎのいずれかを含む複数種の化合物を同時蒸着させることによって、又は、Ｃｕ、Ｉｎ、Ｇａ、Ｓｅ及びＺｎを全て含む１種類の化合物を同時蒸着させることによって高抵抗層１４を形成することができる。具体的には、Ｉｎ及びＳｅの共通蒸着源としてのＩｎ₂Ｓｅ₃、Ｇａ及びＳｅの共通蒸着源としてのＧａ₂Ｓｅ₃、Ｚｎ及びＳｅの共通蒸着源としてのＺｎＳｅを用いた場合や、Ｃｕ、Ｉｎ、Ｓｅ及びＺｎの共通蒸着源としてのＣｕＺｎ₂ＩｎＳｅ₄、Ｃｕ、Ｇａ、Ｓｅ及びＺｎの共通蒸着源としてのＺｎＣｕＺｎ₂ＧａＳｅ₄を用いた場合や、Ｃｕ、Ｉｎ、Ｇａ、Ｓｅ及びＺｎの共通蒸着源としてのＣｕＺｎ₂（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓｅ₂を用いた場合が挙げられる。なお、高抵抗層１４は、ＣｕＺｎ₂（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓｅ₂を用いた場合には１種類の蒸着源で形成することや、ＣｕＺｎ₂ＩｎＳｅ₄とＺｎＣｕＺｎ₂ＧａＳｅ₄とを用いた場合には２種類の蒸着源で形成することもできる。また、高抵抗層１４は、蒸着法以外に、スパッタ法や電子ビーム蒸着法等を用いて形成されてもよい。

高抵抗層１４を形成した後に、高抵抗層１４の全面に窓層１５を形成する。引き続き、窓層１５の全面に透明導電膜１６を形成する。

透明導電膜１６を形成した後に、リソグラフィ技術及びエッチング技術を用いて、一部の領域における透明導電膜１６、窓層１５、高抵抗層１４及び光吸収層１３を除去して、導電膜１２の一部を露出させる。引き続き、透明導電膜１６の表面及び導電膜１２のエッチングにより露出した表面の全面に取り出し電極用の導電膜を形成した後、リソグラフィ技術及びエッチング技術を用いて取り出し電極用の導電膜をパターニングして、第１の取り出し電極１７及び第２の取り出し電極１８を一括して形成する。

本実施の形態１の太陽電池は、光吸収層としてＣｕリッチ組成のＩＢ−IIIＢ−VIＢ半導体を用いても、エネルギー変換効率等の特性に優れた太陽電池となる。

上記においては、サブストレート型の太陽電池１０について説明したが、導電膜１２、光吸収層１３、高抵抗層１４、窓層１５及び透明導電膜１６の積層順序を逆にすることによって、スーパーストレート型の太陽電池（図示せず）を製造することができる。また、スーパーストレート型の太陽電池であっても、サブストレート型の太陽電池と同様に特性を向上させることができる。

本実施例においては、本発明の太陽電池の一例について説明する。なお、本実施例１の太陽電池は、上記の実施の形態１の太陽電池と積層構造が同一であるため、図１を参照しながら説明する。

本実施例１の太陽電池１０は、基板１１としてのソーダライムガラス基板と、導電膜１２としてのＭｏ膜と、光吸収層１３としてのＣｕリッチ組成のＣｕ（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓｅ₂膜と、高抵抗層１４としてのＣｕＺｎ₂ＩｎＳｅ₄膜と、窓層１５としてのＺｎＯ膜と、透明導電膜１６としてのＩＴＯ膜と、第１の取り出し電極１７としてのＡｕ膜と、第２の取り出し電極１８としてのＡｕ膜とを備えている。

本実施例１の太陽電池１０は以下のようにして製造した。まず、ソーダライムガラス基板（基板１１）を準備する。次に、ＲＦスパッタリングによって、厚さが０．５μｍのＭｏ膜（導電膜１２）をソーダライムガラス基板（基板１１）上に形成した。Ｍｏ膜（導電膜１２）を形成する際のスパッタ圧力は２．６Ｐａ（２×１０^-2Ｔｏｒｒ）とした。

次に、光吸収層１３を形成する第１段階として、基板１１の温度を３５０℃に保ち、かつ電離真空計を援用してＩｎ蒸気、Ｇａ蒸気及びＳｅ蒸気の圧力を制御しながら、Ｉｎ、Ｇａ、ＳｅをＭｏ膜（導電膜１２）の全面に堆積させた。この第１段階において、Ｉｎ蒸気の圧力を１．０６４×１０^-4Ｐａ（８×１０^-7Ｔｏｒｒ）とし、Ｇａ蒸気の圧力を３．９９×１０^-5Ｐａ（３×１０^-7Ｔｏｒｒ）とし、Ｓｅ蒸気の圧力を２．６６×１０^-3Ｐａ（２×１０^-5Ｔｏｒｒ）とした。次に、光吸収層１３を形成する第２段階として、基板１１の温度を６００℃に上げ、Ｇａ及びＩｎの供給を停止し、かつＣｕの供給を開始して、第１段階で形成された堆積物上にＣｕ及びＳｅを更に堆積させた。この第２段階において、Ｃｕ蒸気の圧力を３．９９×１０^-5Ｐａ（３×１０^-7Ｔｏｒｒ）とし、Ｓｅの圧力を２．６６×１０^-3Ｐａ（２×１０^-5Ｔｏｒｒ）とした。なお、Ｃｕ蒸気及びＳｅ蒸気の圧力は第１段階の場合と同様に電離真空計を援用して制御された。第１段階及び第２段階を経て、膜厚が２．０μｍであるＣｕリッチ組成のＣｕ（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓｅ₂膜（光吸収層１３）がＭｏ膜（導電膜１２）の全面に形成された。

次に、ソーダライムガラス基板（基板１１）の温度を５００℃に下げ、かつ電離真空計を援用してＣｕ蒸気、Ｚｎ蒸気、Ｉｎ蒸気、Ｇａ蒸気及びＳｅ蒸気の圧力を制御しながら、Ｃｕリッチ組成のＣｕ（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓｅ₂膜（光吸収層１３）の全面にＣｕ、Ｚｎ、Ｉｎ、Ｇａ、Ｓｅを堆積させて、ＣｕＺｎ₂ＩｎＳｅ₄膜（高抵抗層１４）を形成した。ＣｕＺｎ₂ＩｎＳｅ₄膜（高抵抗層１４）の形成において、Ｃｕ蒸気の圧力を３．９９×１０^-5Ｐａ（３×１０^-7Ｔｏｒｒ）とし、Ｚｎ蒸気の圧力を３．９９×１０^-5Ｐａ（３×１０^-7Ｔｏｒｒ）とし、Ｉｎ蒸気の圧力を１．０６４×１０^-4Ｐａ（８×１０^-7Ｔｏｒｒ）とし、Ｓｅの圧力を２．６６×１０^-3Ｐａ（２×１０^-5Ｔｏｒｒ）とした。なお、Ｃｕ蒸気、Ｉｎ蒸気、Ｇａ蒸気及びＳｅ蒸気の圧力は、それぞれ、Ｃｕリッチ組成のＣｕ（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓｅ₂膜（光吸収層１３）を形成する第１段階又は第２段階における圧力と同一である。つまり、Ｃｕリッチ組成のＣｕ（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓｅ₂膜（光吸収層１３）及びＣｕＺｎ₂ＩｎＳｅ₄膜（高抵抗層１４）の形成において、Ｚｎ蒸気、Ｃｕ蒸気、Ｉｎ蒸気、Ｇａ蒸気及びＳｅ蒸気の圧力を、主に、それぞれの蒸気に対する供給のオン・オフによって制御した。これにより、簡便に、Ｃｕリッチ組成のＣｕ（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓｅ₂膜（光吸収層１３）とＣｕＺｎ₂ＩｎＳｅ₄膜（高抵抗層１４）とを連続して形成することができた。

次にＣｕＺｎ₂ＩｎＳｅ₄膜（高抵抗層１４）の全面に、膜厚が０．１μｍのＺｎＯ膜（窓層１５）をスパッタリングにより形成した。引き続き、ＺｎＯ膜（窓層１５）の全面に、膜厚が０．１μｍのＩＴＯ膜（透明導電膜１６）をスパッタリングにより形成した。

次に、リソグラフィ技術及びエッチング技術を用いて、ソーダライムガラス基板の一部の領域上に形成されているＩＴＯ膜（透明導電膜１６）、ＺｎＯ膜（窓層１５）、ＣｕＺｎ₂ＩｎＳｅ₄膜（高抵抗層１４）及びＣｕ（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓｅ₂膜（光吸収層１３）を除去してＭｏ膜（導電膜１２）の一部を露出させた。

次に、ＩＴＯ膜（透明導電膜１６）の表面及びＭｏ膜（導電膜１２）のエッチングにより露出した表面にＡｕ膜を形成した後、リソグラフィ技術及びエッチング技術を用いてＡｕ膜をパターニングして、第１のＡｕ電極（第１の取り出し電極１７）及び第２のＡｕ電極（第２の取り出し電極１８）の各々を一括して形成した。

以上の工程を経て形成された、面積が０．９６ｃｍ²の太陽電池１０の特性を、強度が１００ｍＷ／ｃｍ²であり、エアマスが１．５である擬似太陽光を用いて測定した。短絡電流が２８．７ｍＡ／ｃｍ²であり、開放端電圧が０．５０１Ｖであり、曲線因子が０．６３５であり、エネルギー変換効率が８．８％であった。これらの特性の測定結果から明らかなように、本実施例１の太陽電池１０は優れた特性を示した。

本発明は、太陽電池のエネルギー変換効率等の特性を向上させるために利用できる。

図１は、本発明の太陽電池の一形態を表わす断面図である。

符号の説明

１０ 太陽電池
１１ 基板
１２ 導電膜
１３ 光吸収層
１４ 高抵抗層
１５ 窓層
１６ 透明導電膜
１７ 第１の取り出し電極
１８ 第２の取り出し電極

Claims (10)

1. 基板と、
   前記基板上に形成された導電膜と、
   ＩＢ族元素、IIIＢ族元素及びVIＢ族元素を含有し、かつ前記ＩＢ族元素の原子数含有率が前記IIIＢ族元素の原子数含有率よりも大きい低抵抗半導体からなり、前記導電膜上に形成された光吸収層と、
   ＩＢ族元素、IIＢ族元素、IIIＢ族元素及びVIＢ族元素を含有し、前記低抵抗半導体よりも抵抗率の大きい高抵抗半導体からなる高抵抗層と、
   前記高抵抗層上に形成された透明導電膜と、
   を含む太陽電池。
2. 基板と、
   前記基板上に形成された透明導電膜と、
   ＩＢ族元素、IIＢ族元素、IIIＢ族元素及びVIＢ族元素を含有する高抵抗半導体からなり、前記透明導電膜上に形成された高抵抗層と、
   ＩＢ族元素、IIIＢ族元素及びVIＢ族元素を含有し、前記ＩＢ族元素の原子数含有率が前記IIIＢ族元素の原子数含有率よりも大きく、かつ前記高抵抗層よりも抵抗率の小さい低抵抗半導体からなり、前記高抵抗層上に形成された光吸収層と、
   前記光吸収層上に形成された導電膜と、
   を含む太陽電池。
3. 前記高抵抗半導体が、前記IIＢ族元素としてＺｎを含有する請求項１又は２に記載の太陽電池。
4. 前記高抵抗半導体が、前記ＩＢ族元素としてＣｕを含有し、前記IIIＢ族元素としてＩｎ及びＧａからなる群より選択される少なくとも１種類の元素を含有し、かつ前記VIＢ族元素としてＳｅを含有する請求項３に記載の太陽電池。
5. 前記高抵抗半導体が、ＣｕＺｎ₂ＩｎＳｅ₄、ＣｕＺｎ₂ＧａＳｅ₄又はＣｕＺｎ₂（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓｅ₄である請求項４に記載の太陽電池。
6. 前記低抵抗半導体が、前記ＩＢ族元素としてＣｕを含有し、前記IIIＢ族元素としてＩｎ及びＧａからなる群より選択される少なくとも１種類の元素を含有し、かつ前記VIＢ族元素としてＳｅ及びＳからなる群より選択される少なくとも１種類の元素を含有する請求項１又は２に記載の太陽電池。
7. 前記高抵抗半導体の前記ＩＢ族元素が、前記低抵抗半導体の前記ＩＢ族元素と同一種類の元素であり、
   前記高抵抗半導体の前記IIIＢ族元素が、前記低抵抗半導体の前記IIIＢ族元素と同一種類の元素であり、
   前記高抵抗半導体の前記VIＢ族元素が、前記低抵抗半導体の前記VIＢ族元素と同一種類の元素である請求項１又は２に記載の太陽電池。
8. 基板上に導電膜を形成する工程と、
   前記導電膜上にＩＢ族元素、IIIＢ族元素及びVIＢ族元素を堆積させて、前記ＩＢ族元素の原子含有率が前記IIIＢ族元素の原子数含有率より大きい低抵抗半導体からなる光吸収層を形成する工程と、
   前記光吸収層上にＩＢ族元素、IIＢ族元素、IIIＢ族元素及びVIＢ族元素を堆積させて、低抵抗半導体よりも抵抗率の大きい高抵抗半導体からなる高抵抗層を形成する工程と、
   前記高抵抗層上に透明導電膜を形成する工程と、
   を含む太陽電池の製造方法。
9. 基板上に透明導電膜を形成する工程と、
   前記透明導電膜上にＩＢ族元素、IIＢ族元素、IIIＢ族元素及びVIＢ族元素を堆積させて、高抵抗半導体からなる高抵抗層を形成する工程と、
   前記高抵抗層上にＩＢ族元素、IIIＢ族元素及びVIＢ族元素を堆積させて、前記ＩＢ族元素の原子含有率が前記IIIＢ族元素の原子含有率より大きく、前記高抵抗半導体より抵抗率の小さい低抵抗半導体からなる光吸収層を形成する工程と、
   前記光吸収層上に導電膜を形成する工程と、
   を含む太陽電池の製造方法。
10. 前記高抵抗層の形成に用いる前記ＩＢ族元素が、前記光吸収層の形成に用いる前記ＩＢ族元素と同一種類の元素であり、
    前記高抵抗層の形成に用いる前記IIIＢ族元素が、前記光吸収層の形成に用いる前記IIIＢ族元素と同一種類の元素であり、
    前記高抵抗層の形成に用いる前記VIＢ族元素が、前記光吸収層の形成に用いる前記VIＢ族元素と同一種類の元素である請求項８又は９に記載の太陽電池の製造方法。

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