JP2010027662A - Power generation body and method of manufacturing power generation body - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は発電体等に関し、より詳しくはカルコパイライト型化合物半導体を含む光吸収層を有する発電体等に関する。 The present invention relates to a power generator and the like, and more particularly to a power generator having a light absorption layer including a chalcopyrite type compound semiconductor.
近年、地球温暖化防止や廃棄物量削減等のように、環境への関心が世界的に高まっている。特に発電は、大量の資源を消費しながら大気・水質等の各種汚染を招く可能性があるため注目が高く、なかでも太陽光発電は資源が無尽蔵であり、有害な排出物を一切生じない点で大きな期待が寄せられている。
この太陽光発電は、これまでも各社で開発が進められ、その一部が既に実用化されている。中でも光吸収層としてCu−In−Se系を中心とするカルコパイライト型化合物半導体薄膜を用いたCIS系化合物半導体薄膜太陽電池(特許文献1参照)は、光電変換効率が高く、長期安定性に優れ、比較的低コストであることから注目されており、各社が製品化を始めている。
In recent years, interest in the environment has increased worldwide, such as prevention of global warming and reduction of waste. In particular, power generation is attracting attention because it can cause various pollutions such as air and water quality while consuming a large amount of resources. Especially, solar power generation is inexhaustible and does not produce any harmful emissions. There are great expectations.
This solar power generation has been developed by various companies so far, and some of them have already been put into practical use. Among them, a CIS compound semiconductor thin film solar cell using a chalcopyrite type compound semiconductor thin film centering on Cu—In—Se as a light absorption layer (see Patent Document 1) has high photoelectric conversion efficiency and excellent long-term stability. It is attracting attention because of its relatively low cost, and each company has begun commercialization.
一般に、薄膜太陽電池に代表される光発電体は、その発電源となる光の入射方向によって2種類に分類される。一つは、光透過性材料からなる基板側から入射させ基板を光が透過する構造(スーパーストレイト型)と、他の一つは、基板上に積層した各層側から光を入射し基板を光が透過しない構造(サブストレイト型)とが知られている。 In general, photovoltaic power generators typified by thin-film solar cells are classified into two types according to the incident direction of light serving as a power generation source. One is a structure that allows light to pass through the substrate made of a light-transmitting material (super straight type), and the other is that light is incident from the side of each layer laminated on the substrate and light is transmitted to the substrate. It is known that the structure does not transmit light (substrate type).
上述したCIS系化合物半導体薄膜を用いる光発電体の場合、通常、ガラス基板/裏面電極層/Cu−In−Se光吸収層/バッファ層/透明導電層のようなサブストレイト型構造を採用することにより高い変換効率が得られている。特に、Cu−In−Se光吸収層上に溶液成長法により、バッファ層として硫化カドミウム(CdS)層を成長させることが高い変換効率の薄膜発電体を得るために必要であることが知られている。 In the case of a photovoltaic power generation using the CIS compound semiconductor thin film described above, a substrate type structure such as glass substrate / back electrode layer / Cu—In—Se light absorption layer / buffer layer / transparent conductive layer is usually adopted. A higher conversion efficiency is obtained. In particular, it is known that growing a cadmium sulfide (CdS) layer as a buffer layer by a solution growth method on a Cu—In—Se light absorption layer is necessary to obtain a thin film power generator with high conversion efficiency. Yes.
ところで、サブストレイト型の場合は、雨・雪・雹等の落下物から発電体表面を保護する強化ガラス等の透明な保護板で表面を覆う必要がある。一方、スーパーストレイト型の場合は、使用する基板を落下物から発電体表面を保護する保護板としても利用でき、材料の簡略化が可能である。このため、CIS系化合物半導体薄膜を用いる発電体にスーパーストレイト型の構造を採用することにより、使用する材料の簡略化等が期待できる。また、サブストレイト型の構造の場合は、金属電極を形成する際に下地となる透明導電層等に悪影響を及ぼすおそれがあるが、スーパーストレイト型の構造の場合はこのような問題がない。 By the way, in the case of the substrate type, it is necessary to cover the surface with a transparent protective plate such as tempered glass that protects the surface of the power generation body from falling objects such as rain, snow, and hail. On the other hand, in the case of the super straight type, the substrate to be used can be used as a protective plate for protecting the surface of the power generation body from falling objects, and the material can be simplified. For this reason, simplification of the material used etc. can be anticipated by employ | adopting a superstrate type | mold structure for the electric power generation body which uses a CIS type compound semiconductor thin film. Further, in the case of the substrate type structure, there is a possibility of adversely affecting the underlying transparent conductive layer or the like when forming the metal electrode, but in the case of the super straight type structure, there is no such problem.
しかし、サブストレイト型構造の場合とは逆積層構造となるスーパーストレイト型構造において、溶液成長法により形成したバッファ層としての硫化カドミウム(CdS)層上にCu−In−Se光吸収層を積層すると、Cu−In−Se光吸収層内に多数の欠陥が発生し、良好な変換効率の薄膜発電体が得られないという問題が生じている。また、溶液成長法によりCdS層を成長させる場合は、固体のCdSとアルカリ性廃液が大量に生成されるため、廃棄物処理コストが増大するという問題がある。このため、スーパーストレイト型の構造を有するCIS系化合物半導体薄膜発電体は得られていないのが現状である。
本発明の目的は、スーパーストレイト型構造を有するカルコパイライト型化合物半導体薄膜を用いた発電体及び発電体の製造方法を提供することにある。
However, when a Cu—In—Se light absorption layer is laminated on a cadmium sulfide (CdS) layer as a buffer layer formed by a solution growth method in a superstrate type structure which is a reverse lamination structure as compared with the case of the substrate type structure. A large number of defects are generated in the Cu—In—Se light absorption layer, resulting in a problem that a thin film power generator with good conversion efficiency cannot be obtained. In addition, when the CdS layer is grown by the solution growth method, a large amount of solid CdS and alkaline waste liquid is generated, and thus there is a problem that waste disposal costs increase. For this reason, the present condition is that the CIS type compound semiconductor thin film power generation body which has a superstrate type structure is not obtained.
An object of the present invention is to provide a power generator using a chalcopyrite type compound semiconductor thin film having a super-straight structure and a method for manufacturing the power generator.
本発明によれば、基板を通して光を入射させる構造を有する発電体であって、光透過性材料から形成され光が入射する基板と、基板上に形成され外部配線との接続が可能な電極取り出し部を設けた金属電極と、金属電極の電極取り出し部以外の部分を覆いつつ基板上に成膜された透明導電層と、透明導電層上に成膜されたバッファ層と、バッファ層上に成膜されたカルコパイライト型化合物半導体薄膜から構成される光吸収層と、光吸収層上に成膜された裏面電極層と、を少なくとも有することを特徴とする発電体が提供される。 According to the present invention, a power generation unit having a structure in which light is incident through a substrate, the electrode being formed from a light-transmitting material and receiving light, and an electrode that is formed on the substrate and can be connected to an external wiring A metal electrode provided with a portion, a transparent conductive layer formed on the substrate while covering a portion other than the electrode extraction portion of the metal electrode, a buffer layer formed on the transparent conductive layer, and a layer formed on the buffer layer. There is provided a power generator characterized by having at least a light absorption layer composed of a filmed chalcopyrite type compound semiconductor thin film and a back electrode layer formed on the light absorption layer.
ここで、本発明が適用される発電体において、光吸収層のカルコパイライト型化合物半導体薄膜は、銅(Cu)、インジウム(In)及びセレン(Se)を含むCu−In−Se系半導体材料から構成されることが好ましい。
また、バッファ層は、透明導電層上にスパッタリング法により成膜されることが好ましい。さらに 金属電極、透明導電層、光吸収層及び裏面電極層は、スパッタリング法により基板上に積層されることが好ましい。
Here, in the power generator to which the present invention is applied, the chalcopyrite type compound semiconductor thin film of the light absorption layer is made of a Cu—In—Se based semiconductor material containing copper (Cu), indium (In) and selenium (Se). Preferably, it is configured.
The buffer layer is preferably formed on the transparent conductive layer by a sputtering method. Furthermore, the metal electrode, the transparent conductive layer, the light absorption layer, and the back electrode layer are preferably laminated on the substrate by a sputtering method.
また、本発明が適用される発電体において、金属電極の電極取り出し部は、基板の端面に設けられることが好ましい。さらに、金属電極の電極取り出し部は、基板の光入射面に設けられることが好ましい。 In the power generator to which the present invention is applied, it is preferable that the electrode lead-out portion of the metal electrode is provided on the end surface of the substrate. Furthermore, it is preferable that the electrode extraction part of a metal electrode is provided in the light-incidence surface of a board | substrate.
次に、本発明によれば、スーパーストレイト型構造を有する発電体の製造方法であって、光透過性材料からなる基板上に、金属電極を形成する金属電極形成工程と、形成された金属電極の一部を電極取り出し部として残し、金属電極の電極取り出し部以外の部分を覆いつつ、基板上にスパッタリング法により透明導電層、バッファ層、光吸収層、裏面電極層を順に成膜する薄膜成膜工程と、を有し、光吸収層は、銅(Cu)、インジウム(In)及びセレン(Se)を含むカルコパイライト型化合物半導体薄膜から構成されることを特徴とする発電体の製造方法が提供される。 Next, according to the present invention, there is provided a method for producing a power generator having a super straight structure, wherein a metal electrode is formed on a substrate made of a light transmissive material, and the formed metal electrode. A thin conductive film, a buffer layer, a light absorption layer, and a back electrode layer are sequentially formed on the substrate by sputtering while leaving a part of the electrode as an electrode extraction part and covering the part other than the electrode extraction part of the metal electrode. And a light absorption layer comprising a chalcopyrite compound semiconductor thin film containing copper (Cu), indium (In) and selenium (Se). Provided.
ここで、本発明が適用される発電体の製造方法において、金属電極の電極取り出し部は、電極取り出し部を防着マスクで覆い、その後、金属電極上に透明導電層、バッファ層、光吸収層、裏面電極層を順に積層することが好ましい。 Here, in the method of manufacturing a power generator to which the present invention is applied, the electrode extraction part of the metal electrode covers the electrode extraction part with an adhesion mask, and then a transparent conductive layer, a buffer layer, and a light absorption layer on the metal electrode The back electrode layer is preferably laminated in order.
また、光吸収層は、少なくとも、CuとIn、またはCuとSe、あるいはInとSeを含む組成の異なる複数の混合物を積層して成膜し、その後、混合物同士を相互に溶融拡散することにより形成されることが好ましい。 The light absorption layer is formed by laminating a plurality of mixtures having different compositions containing at least Cu and In, or Cu and Se, or In and Se, and then melting and diffusing the mixtures with each other. Preferably it is formed.
本発明によれば、カルコパイライト型化合物半導体薄膜を用いた発電体をスーパーストレイト型構造とすることにより、サブストレイト型構造では2枚必要な基板を1枚に低減でき、材料の簡略化が可能となる。
さらに、サブストレイト型の構造の場合とは異なり、金属電極を形成する際に他の層に悪影響を及ぼすおそれがない。
また、金属電極の一部に透明導電層等の他の薄膜層により覆われない電極取り出し部を設けることにより、外部配線との接続が可能となる。
According to the present invention, the power generation body using the chalcopyrite type compound semiconductor thin film has a super straight structure, so that the substrate required for the substrate structure can be reduced to one and the material can be simplified. It becomes.
Furthermore, unlike the substrate type structure, there is no possibility of adversely affecting other layers when forming the metal electrode.
Further, by providing an electrode lead-out portion that is not covered with another thin film layer such as a transparent conductive layer in a part of the metal electrode, connection to external wiring becomes possible.
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。尚、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々変形して実施することが出来る。また、使用する図面は本実施の形態を説明するためのものであり、実際の大きさを表すものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. In addition, this invention is not limited to the following embodiment, It can implement by changing variously within the range of the summary. Further, the drawings to be used are for explaining the present embodiment and do not represent the actual size.
図1は、本実施の形態が適用される発電体の第1の実施形態を説明する図である。図1には、カルコパイライト型化合物半導体を使用したスーパーストレイト型構造を有するCIS系化合物半導体薄膜発電体(発電体)10が記載されている。図1(a)は平面構造を説明する図であり、図1(b)は、図1(a)のX−Y線における断面構造を説明する図である。 FIG. 1 is a diagram illustrating a first embodiment of a power generator to which the present embodiment is applied. FIG. 1 shows a CIS compound semiconductor thin film power generator (power generator) 10 having a superstrate structure using a chalcopyrite type compound semiconductor. FIG. 1A is a diagram illustrating a planar structure, and FIG. 1B is a diagram illustrating a cross-sectional structure taken along line XY of FIG. 1A.
図1(a)及び図1(b)に示すように、発電体10は、光透過性材料から形成された基板1と、基板1上に形成され外部配線(図示せず)との接続が可能な電極取り出し部21を設けた櫛形金属電極(金属電極)2と、櫛形金属電極2の電極取り出し部21以外の部分を覆いつつ基板1上に成膜された透明導電層3と、透明導電層3上に成膜されたバッファ層4と、バッファ層4上に成膜されたカルコパイライト型化合物半導体薄膜から構成される光吸収層5と、光吸収層5上に成膜された裏面電極層6と、を有している。スーパーストレイト型構造を有する発電体10は、基板1を透過する光を光吸収層5に入射させることにより発電する発電体である。
As shown in FIGS. 1 (a) and 1 (b), the
基板1は、光透過性材料を用いて形成される。ここで、光透過性材料は、基板1側から入射する光を透過し光吸収層5を照射することが可能な程度の透過性を有する材料である。例えば、ガラス、光透過性高分子材料等が挙げられる。CIS系化合物半導体薄膜発電体の構造をスーパーストレイト型構造とすることにより、基板1は、基板1上に積層する各薄膜の土台となり、且つ、発電体10の表面を雨・雪・雹等の落下物から保護する保護板として兼用できるようになる。このため、基板1は、光透過性且つ雨・雪・雹等の落下物から発電体10の表面を保護できる程度の強度を併せ持つことが好ましい。
The
櫛形金属電極(金属電極)2を形成する材料は特に限定されないが、本実施の形態では、アルミニウム(Al)を用いてスパッタリング法により形成している。金属電極の形状を櫛形にすることにより透明導電層3の上に発生した電子を効率よく集電することが可能となる。そして、光吸収層5が基板1側からの光照射を受けることにより裏面電極層6に設けられた電極(図示せず)との間で電圧が発生する。
図1(a)に示すように、櫛形金属電極(金属電極)2の端部に形成された電極取り出し部21は、櫛形金属電極(金属電極)2上に積層される他の層(透明導電層3,バッファ層4,光吸収層5,裏面電極層6)に覆われず、大気に露出した状態で形成されている。電極取り出し部21は外部配線(図示せず)と接続され、発電した電流は外部に取り出される。
Although the material which forms the comb-shaped metal electrode (metal electrode) 2 is not specifically limited, In this Embodiment, it forms by sputtering method using aluminum (Al). By making the shape of the metal electrode into a comb shape, electrons generated on the transparent
As shown in FIG. 1A, the electrode lead-out
透明導電層3は、ITO(In−Sn−O)やIII族元素(Al等)をドープした酸化亜鉛(ZnO)(Al−Zn−O等)が使用される。ここで、透明導電層3を構成する材料は、少なくとも光吸収層5を照射する光を透過させる材料である。
The transparent
バッファ層4は、透明導電層3と光吸収層5との電気的接合を形成するために設けられる。従来、バッファ層4は、溶液成長法により硫化カドミウム(CdS)層が形成されているが、本実施の形態では、スパッタリング法により透明導電層3上に窒化亜鉛(ZnS)の薄膜を成膜することにより形成している。
バッファ層4をスパッタリング法により透明導電層3上に成膜することにより、さらにスパッタリング法によりバッファ層4上に光吸収層5を形成し、良好な発電特性を得ることができる。
The buffer layer 4 is provided to form an electrical connection between the transparent
By forming the buffer layer 4 on the transparent
光吸収層5は、銅(Cu)、インジウム(In)及びセレン(Se)を含むカルコパイライト構造を有する多結晶の化合物半導体薄膜から構成され、太陽光を吸収しやすいようにバンドギャップが最適化されている。Cu、In及びSeを含むカルコパイライト構造を有する材料としては、例えば、CuInSe2系半導体材料が挙げられる。
本実施の形態において、光吸収層5のpn接合は光吸収層5内に存在するホモ接合であり、n型半導体層とp型半導体層とに分かれている。基板1から入射した光は主に光吸収層5で吸収され、pn接合形成部付近の空乏層で電子を励起し、発生した電子は透明導電層3側に流れ、一方、発生した空孔は裏面電極層6側に流れることにより発電する。
The
In the present embodiment, the pn junction of the
本実施の形態では、光吸収層5は、光吸収層5に存在するCu、In及びSe元素の平均組成に対し、光吸収層5の裏面電極層6側にp型半導体層が形成されるように、且つ光吸収層5の透明導電層3側にn型半導体層が形成されるように、膜厚方向に元素の組成勾配を有するように形成されている。
In the present embodiment, the
裏面電極層6を形成する材料は特に限定されないが、本実施の形態では、モリブデン(Mo)を用いてスパッタリング法により光吸収層5上に形成している。
Although the material which forms the back
図2は、本実施の形態が適用される発電体10の電極取り出し部の他の位置を説明する図である。図2(a)に示すように、櫛形金属電極2の端部に設けた電極取り出し部22は、基板1の端面にはみ出すように形成されてもよい。また、図2(b)に示すように、櫛形金属電極2の端部に設けた電極取り出し部23は、基板1の端面からはみ出す部分を形成し、さらにこのはみ出し部分を基板1の光入射面に折り返して形成されてもよい。
FIG. 2 is a diagram illustrating another position of the electrode extraction portion of the
図3は、本実施の形態が適用される発電体の第2の実施形態を説明する図である。図1に示した発電体の第1の実施形態と同様な構成については同じ符号を使用し、その説明を省略する。図3(a)は平面構造を説明する図であり、図3(b)は、図3(a)のX−Y線における断面構造を説明する図である。 FIG. 3 is a diagram illustrating a second embodiment of a power generator to which the present embodiment is applied. The same code | symbol is used about the structure similar to 1st Embodiment of the electric power generation body shown in FIG. 1, and the description is abbreviate | omitted. FIG. 3A is a diagram illustrating a planar structure, and FIG. 3B is a diagram illustrating a cross-sectional structure taken along line XY in FIG. 3A.
図3(a)及び図3(b)に示すように、スーパーストレイト型構造を有する発電体20は、光透過性材料からなる基板11と、基板11上に形成され電極取り出し部21aを設けた櫛形金属電極(金属電極)2aと、櫛形金属電極2aの電極取り出し部21a以外の部分を覆いつつ基板11上に成膜された透明導電層3、バッファ層4、光吸収層5、裏面電極層6と、を有している。
ここで、本実施の形態では、櫛形金属電極2aの端部に設けた電極取り出し部21aは、基板11の端面にはみ出すように形成されている。
As shown in FIG. 3A and FIG. 3B, the
Here, in the present embodiment, the
図3(b)に示すように、基板11は、櫛形金属電極2aを配線するための溝12を有し、櫛形金属電極2aは、基板11の溝12に埋め込まれるようにして形成されている。この結果、櫛形金属電極2aが基板11の表面に突出することが避けられ、基板11上に他の4層(透明導電層3,バッファ層4,光吸収層5,裏面電極層6)を平坦な形状で積層することができる。
これは、例えば、図1の第1の実施形態として示した発電体10において、通常、配線パターン状に形成された櫛形金属電極2の面積が、櫛形金属電極2上に成膜される他の4層(透明導電層3,バッファ層4,光吸収層5,裏面電極層6)よりも狭いことにより、薄膜積層構造に段差が生じることを防止するものである。
As shown in FIG. 3B, the substrate 11 has a
This is because, for example, in the
図4は、櫛形金属電極上に積層された薄膜積層構造に段差が生じる場合を説明する図である。図1に示した発電体の第1の実施形態と同様な構成については同じ符号を使用し、その説明を省略する。
図4(a)に示すように、櫛形金属電極2上に成膜される他の4層(透明導電層3,バッファ層4,光吸収層5,裏面電極層6)の膜厚が十分な厚さを有しない場合、又は、櫛形金属電極2の厚さが過度に大きいと、櫛形金属電極2上に成膜された部分とそれ以外の部分とで薄膜積層構造に段差が生じる。そのため、段差が生じた箇所における各薄膜の厚さが過度に薄くなってしまう。さらに、図4(b)に示すように、他の4層(透明導電層3,バッファ層4,光吸収層5,裏面電極層6)の膜厚が過度に薄いと、段差が生じた箇所において薄膜積層構造が切断されてしまうおそれがある。
このような段差は、基板1に、櫛形金属電極2aを配線するための溝12を設けることにより解消される。
FIG. 4 is a diagram for explaining a case where a step is generated in the thin film laminated structure laminated on the comb-shaped metal electrode. The same code | symbol is used about the structure similar to 1st Embodiment of the electric power generation body shown in FIG. 1, and the description is abbreviate | omitted.
As shown in FIG. 4A, the film thicknesses of the other four layers (transparent
Such a step is eliminated by providing the
(発電体の製造方法)
次に、本実施の形態が適用されるスーパーストレイト型構造を有するCIS系化合物半導体薄膜発電体の製造方法について説明する。ここでは、図1に示した第1の実施形態の発電体10の製造方法を例に挙げて説明する。
本実施の形態では、基板1として、1辺138mmの正方形で厚さ0.55mmのソーダライムガラス板を使用する。櫛形金属電極2はアルミニウム(Al)を使用し、透明導電層3は酸化亜鉛(ZnO)を使用し、バッファ層4は窒化亜鉛(ZnS)を使用し、裏面電極層6にはモリブデン(Mo)を使用し、それぞれ成膜する。
(Method for manufacturing power generator)
Next, a method for producing a CIS compound semiconductor thin film power generator having a super straight structure to which the present embodiment is applied will be described. Here, the method for manufacturing the
In the present embodiment, a soda-lime glass plate having a side of 138 mm square and a thickness of 0.55 mm is used as the
先ず、基板1上に、Alをスパッタリングし、櫛形金属電極2を形成する(金属電極形成工程)。本実施の形態では櫛形金属電極2の厚さは500nmである。櫛形金属電極2は、スパッタリング法またはペースト印刷法により基板1上に形成されるが、本実施の形態では、後述するように防着マスクを使用するスパッタリング法を採用している。
ここで、スパッタリング法とは、通常、真空中に不活性ガス(主に、Arガス)を導入しながら基板1と成膜させる物質からなるターゲットとの間に直流高電圧を印加し、イオン化したArをターゲットに衝突させ、はじき飛ばされたターゲット物質を基板1に成膜させる方法として知られている。
First, Al is sputtered on the
Here, the sputtering method is generally ionized by applying a DC high voltage between the
図5は、櫛形金属電極2の形成方法を説明する図である。図5(a)に示すように、櫛形金属電極2は、基板1上に櫛形金属電極2の形状の開口部を有する防着マスク7を載せ、この状態でAlをスパッタリングすることにより形成される。Alをスパッタリング後、開口部の部分のみに所定の厚さを有する櫛形金属電極2が形成される。
FIG. 5 is a diagram illustrating a method for forming the comb-shaped
次に、形成された櫛形金属電極2を覆いつつ、基板1上にスパッタリング法により透明導電層3、バッファ層4、光吸収層5、裏面電極層6を順に成膜し、薄膜積層構造を形成する(薄膜成膜工程)。ここで、本実施の形態では、以下に説明するように、櫛形金属電極2の一部を電極取り出し部21として形成する。
Next, a transparent
図5(b)に示すように、櫛形金属電極2の電極取り出し部21は、基板1上に形成された櫛形金属電極2の端部に、4分の1円状の形状を有する防着マスク8を載せ、この状態で、スパッタリング法により各薄膜を成膜することにより形成される。スパッタリング法により各薄膜を成膜後、櫛形金属電極2の一部が電極取り出し部21として残され、大気に露出した状態で形成される。電極取り出し部21と外部配線(図示せず)とを接続することにより、発電した電流を外部に取り出すことができる。
As shown in FIG. 5 (b), the electrode lead-out
本実施の形態では、以下のように各薄膜を成膜する。透明導電層3は、櫛形金属電極2の電極取り出し部21以外の部分を覆いつつ基板1上にスパッタリング法により膜厚800nmのZnO膜として成膜する。
バッファ層4は、成膜した透明導電層3上に、スパッタリング法により膜厚100nmのZnS膜として成膜する。
In the present embodiment, each thin film is formed as follows. The transparent
The buffer layer 4 is formed as a ZnS film having a thickness of 100 nm on the formed transparent
光吸収層5は、少なくとも、CuとIn、またはCuとSe、あるいはInとSeを含む組成の異なる複数の混合物を積層して成膜し、その後、混合物同士を相互に溶融拡散することにより形成される。
The
本実施の形態では、形成されたバッファ層4上に、順に、CuSe2/In/CuSe2/In2Se3をスパッタリングし、それぞれ、膜厚が100nm/150nm/100nm/200nmとなるように成膜された4層の積層体を形成する。
続いて、裏面電極層6として、スパッタリング法によりMoを膜厚500nmになるように成膜する。
In this embodiment, CuSe 2 / In / CuSe 2 / In 2 Se 3 is sequentially sputtered on the formed buffer layer 4 so that the film thicknesses become 100 nm / 150 nm / 100 nm / 200 nm, respectively. A filmed four-layer laminate is formed.
Subsequently, as the
次に、薄膜積層構造を有する基板1を400℃のオーブン内で30分加熱し、前述した4層の積層体を相互に溶融拡散させることにより、Cu−In−Se単層の合成体に変化させる。これによって、光吸収層5内に半導体のpn接合が形成され、光を吸収することによって発電が可能となる。
Next, the
以上、本実施の形態について説明したが、発電体10,20の層構成はこれに限定されず、必要に応じ、適宜必要な層を加えても良い。また、各層を構成する材料も、必要に応じ適宜選択される。さらに、各薄膜層の成膜手段としてはスパッタリング法を例示したが、これに限定されず、例えば、蒸着法、めっき等の各方法を適宜採用することができる。
Although the present embodiment has been described above, the layer configuration of the
1,11…基板、2,2a…櫛形金属電極、3…透明導電層、4…バッファ層、5…光吸収層、6…裏面電極層、7,8…防着マスク、12…溝、21,21a,22,23…電極取り出し部
DESCRIPTION OF
Claims (9)
光透過性材料から形成され光が入射する基板と、
前記基板上に形成され外部配線との接続が可能な電極取り出し部を設けた金属電極と、
前記金属電極の前記電極取り出し部以外の部分を覆いつつ前記基板上に成膜された透明導電層と、
前記透明導電層上に成膜されたバッファ層と、
前記バッファ層上に成膜されたカルコパイライト型化合物半導体薄膜から構成される光吸収層と、
前記光吸収層上に成膜された裏面電極層と、を少なくとも有する
ことを特徴とする発電体。 A power generator having a structure that allows light to enter through a substrate,
A substrate formed of a light transmissive material and receiving light;
A metal electrode provided on the substrate and provided with an electrode extraction portion capable of being connected to external wiring;
A transparent conductive layer formed on the substrate while covering a portion other than the electrode extraction portion of the metal electrode;
A buffer layer formed on the transparent conductive layer;
A light absorption layer composed of a chalcopyrite type compound semiconductor thin film formed on the buffer layer;
And a back electrode layer formed on the light absorption layer.
光透過性材料からなる基板上に、金属電極を形成する金属電極形成工程と、
形成された前記金属電極の一部を電極取り出し部として残し、当該金属電極の当該電極取り出し部以外の部分を覆いつつ、前記基板上にスパッタリング法により透明導電層、バッファ層、光吸収層、裏面電極層を順に成膜する薄膜成膜工程と、を有し、
前記光吸収層は、銅(Cu)、インジウム(In)及びセレン(Se)を含むカルコパイライト型化合物半導体薄膜から構成される
ことを特徴とする発電体の製造方法。 A method of manufacturing a power generator having a super straight structure,
A metal electrode forming step of forming a metal electrode on a substrate made of a light transmissive material;
A transparent conductive layer, a buffer layer, a light absorption layer, and a back surface are formed on the substrate by sputtering while leaving a part of the formed metal electrode as an electrode extraction portion and covering a portion other than the electrode extraction portion of the metal electrode. A thin film deposition step of sequentially depositing electrode layers,
The said light absorption layer is comprised from the chalcopyrite type compound semiconductor thin film containing copper (Cu), indium (In), and selenium (Se). The manufacturing method of the electric power generation body characterized by the above-mentioned.
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