JP2012015234A - Method of manufacturing photoelectric conversion device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、カルコゲン化合物半導体層を有する光電変換装置の製造方法に関するものである。 The present invention relates to a method for manufacturing a photoelectric conversion device having a chalcogen compound semiconductor layer.
太陽電池として、CISやCIGSのようなI−III−VI族化合物半導体等のカルコゲン化合物半導体層から成る光吸収層を具備する光電変換装置を用いたものがある。この光電変換装置は、例えば、ソーダライムガラスからなる基板上に裏面電極となる、例えば、Moからなる電極層が形成され、この電極層上にI−III−VI族化合物半導体からなる光吸収層が形成されている。さらに、その光吸収層上には、ZnS、CdSなどからなるバッファ層を介して、ZnOなどからなる透明の第2の電極層が形成されている。 As a solar cell, there is one using a photoelectric conversion device including a light absorption layer composed of a chalcogen compound semiconductor layer such as an I-III-VI group compound semiconductor such as CIS or CIGS. In this photoelectric conversion device, for example, a back electrode is formed on a substrate made of soda lime glass, for example, an electrode layer made of Mo is formed, and a light absorption layer made of an I-III-VI group compound semiconductor is formed on this electrode layer. Is formed. Further, a transparent second electrode layer made of ZnO or the like is formed on the light absorption layer via a buffer layer made of ZnS, CdS or the like.
このような光吸収層の作製方法としては、I−B族元素およびIII−B族元素を個別に
または同時に堆積して前駆体層を形成し、この前駆体層をガス状のカルコゲン元素(VI−B族元素)またはカルコゲン化合物を供給しながら加熱することによって前駆体層を結晶化し、I−III−VI族化合物半導体を形成する方法が開示されている。
As a method for manufacturing such a light absorption layer, a IB group element and a III-B group element are deposited individually or simultaneously to form a precursor layer, and this precursor layer is formed into a gaseous chalcogen element (VI A method of crystallizing a precursor layer by heating while supplying a -B group element) or a chalcogen compound to form an I-III-VI group compound semiconductor is disclosed.
光電変換装置は、より高い光電変換効率を有するものが望まれている。しかし、特許文献1に記載された方法では、I−B族元素およびIII−B族元素を含む前駆体層のカルコ
ゲン化が進行し難く、高い光電変換効率を有するものが得られ難い。カルコゲン化を促進するために、比較的高温で加熱処理した場合、カルコゲン化は促進されるもののI−III−VI族化合物半導体と電極層との密着性が悪くなり、光電変換効率を高めることが困難である。
A photoelectric conversion device having higher photoelectric conversion efficiency is desired. However, in the method described in Patent Document 1, chalcogenization of the precursor layer containing the IB group element and the III-B group element is difficult to proceed, and it is difficult to obtain a high photoelectric conversion efficiency. When heat treatment is performed at a relatively high temperature in order to promote chalcogenization, although the chalcogenization is promoted, the adhesion between the I-III-VI group compound semiconductor and the electrode layer is deteriorated, and the photoelectric conversion efficiency is increased. Have difficulty.
本発明は、上記従来の問題点に鑑みて完成されたものであり、その目的は、光電変換効率の高い光電変換装置を提供することである。 The present invention has been completed in view of the above-described conventional problems, and an object thereof is to provide a photoelectric conversion device having high photoelectric conversion efficiency.
本発明の一実施形態に係る光電変換装置の製造方法は、基体上に設けた金属元素を含む前駆体層を、カルコゲン元素を含む雰囲気下で加熱して、前記金属元素と前記カルコゲン元素とを含むカルコゲン化合物半導体層にする加熱工程を含む光電変換装置の製造方法であって、前記加熱工程は、前記カルコゲン元素を第1の濃度で含む雰囲気下で加熱する第1の工程と、該第1の工程の後に前記カルコゲン元素を前記第1の濃度よりも低い第2の濃度で含む雰囲気下で加熱する第2の工程とを具備することを特徴とする。 In the method of manufacturing a photoelectric conversion device according to an embodiment of the present invention, a precursor layer containing a metal element provided on a substrate is heated in an atmosphere containing a chalcogen element, and the metal element and the chalcogen element are heated. A manufacturing method of a photoelectric conversion device including a heating step for forming a chalcogen compound semiconductor layer, wherein the heating step includes a first step of heating in an atmosphere containing the chalcogen element at a first concentration, and the first step. And a second step of heating in an atmosphere containing the chalcogen element at a second concentration lower than the first concentration.
本発明によれば、光電変換効率の高い光電変換装置を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, a photoelectric conversion apparatus with high photoelectric conversion efficiency can be provided.
図1は、本発明の光電変換装置の製造方法により作製した光電変換装置の実施の形態の一例を示す斜視図であり、図2はその断面図である。また、図3は本発明の光電変換装置の製造方法により作製した光電変換装置の実施の形態の他の例を示す断面図である(図3において図1,2と同じ構成の部位には同じ符号を付している)。光電変換装置10は、基体Aと、第1の電極層2と、第1の半導体層3と、第2の半導体層4と、第2の電極層5とを含んで構成される。本実施例においては、基体Aは、基板1とその表面に形成された第1の電極層2を含んでいるものを示しているが、これに限定されない。また、本実施例においては、第1の半導体層3が光吸収層であり、第2の半導体層4が第1の半導体層3に接合されたバッファ層である例を示すがこれに限定されず、第2の半導体層4が光吸収層であってもよい。また、光電変換装置10は第2の電極層5側から光が入射されるものであってもよいが、これに限定されず基板1および第1の電極層2が透光性であれば、基板1側から光が入射されるものであってもよい。あるいは基板1側および第2の電極層5側の両方から光が入射されるものであってもよい。
FIG. 1 is a perspective view showing an example of an embodiment of a photoelectric conversion device manufactured by the method for manufacturing a photoelectric conversion device of the present invention, and FIG. 2 is a sectional view thereof. 3 is a cross-sectional view showing another example of the embodiment of the photoelectric conversion device manufactured by the method for manufacturing the photoelectric conversion device of the present invention (in FIG. 3, the same parts as those in FIGS. Sign). The
図1、図2において、光電変換装置10は、光電変換セル11が複数並べて形成されている。そして、光電変換セル11は、第1の半導体層3の基板1側に第1の電極層2と離間して設けられた第3の電極層6を具備している。そして、第1の半導体層3に設けられた接続導体7によって、第2の電極層5と第3の電極層6とが電気的に接続されている。この第3の電極層6は、隣接する光電変換セル11の第1の電極層2と一体化されている。この構成により、隣接する光電変セル11同士が直列接続されている。なお、一つの光電変換セル11内において、接続導体7は第1の半導体層3および第2の半導体層4を貫通するように設けられており、第1の電極層2と第2の電極層5とで挟まれた第1の半導体層3と第2の半導体層4とで光電変換が行なわれる。
1 and 2, a
基板1は、光電変換装置10を支持するためのものである。基板1に用いられる材料としては、例えば、ガラス、セラミックス、樹脂および金属等が挙げられる。
The substrate 1 is for supporting the
第1の電極層2および第3の電極層6は、Mo、Al、TiまたはAu等の導電体が用いられ、基板1上にスパッタリング法または蒸着法等で形成される。
The
第1の半導体層3は、カルコゲン化合物半導体を含んでおり、例えば、厚みが1.0〜2.5μmの層状に形成されている。カルコゲン化合物半導体は、カルコゲン元素を含む半導体である。カルコゲン元素とは、VI−B族元素のうちのS、Se、Teをいう。カルコゲン化合物半導体としては、例えば、I−III−VI化合物半導体やII−VI族化合物半導
体、III-VI族化合物半導体等が挙げられる。
The
I−III−VI化合物半導体とは、I−B族元素(11族元素ともいう)とIII−B族元素
(13族元素ともいう)とVI−B族元素(16族元素ともいう)との化合物半導体であり、カルコパイライト構造を有し、カルコパイライト系化合物半導体と呼ばれる(CIS系化合物半導体ともいう)。I−III−VI化合物半導体としては、例えば、Cu(In,Ga)Se2(CIGSともいう)、Cu(In,Ga)(Se,S)2(CIGSSともいう)、およびCuInS2(CISともいう)が挙げられる。なお、Cu(In,Ga)Se2とは、CuとInとGaとSeとから主に構成された化合物をいう。また、Cu(
In,Ga)(Se,S)2とは、CuとInとGaとSeとSとから主に構成された化合物をいう。10μm以下の薄層でも光電変換効率を高めることができるという観点からは、第1の半導体層3はこのようなI−III−VI化合物半導体であることが好ましい。
An I-III-VI compound semiconductor is a group of IB group elements (also referred to as
In, Ga) (Se, S) 2 refers to a compound mainly composed of Cu, In, Ga, Se, and S. From the viewpoint that the photoelectric conversion efficiency can be increased even with a thin layer of 10 μm or less, the
また、II−VI族化合物半導体とは、II−B族元素(12族元素ともいう)とVI−B族元素との化合物半導体である。II−VI族化合物半導体としては、例えば、ZnS、ZnSe、ZnTe、CdS,CdSe、CdTe等が挙げられる。 The II-VI group compound semiconductor is a compound semiconductor of a group II-B element (also referred to as a group 12 element) and a group VI-B element. Examples of the II-VI group compound semiconductor include ZnS, ZnSe, ZnTe, CdS, CdSe, CdTe, and the like.
また、III−VI族化合物半導体とは、III−B族元素とVI−B族元素との化合物半導体である。III−VI族化合物半導体としては、例えば、In2S3、In2Se3、In2T
e3、Ga2S3、Ga2Se3、Ga2Te3等が挙げられる。
The III-VI compound semiconductor is a compound semiconductor of a III-B group element and a VI-B group element. Examples of III-VI group compound semiconductors include In 2 S 3 , In 2 Se 3 , and In 2 T.
e 3 , Ga 2 S 3 , Ga 2 Se 3 , Ga 2 Te 3 and the like.
このような第1の半導体層3は、例えば、次のようにして作製される。先ず、第1の電極層2を有する基板1上に、蒸着やスパッタ等により、カルコゲン化合物半導体層を構成する金属元素(例えばI−B族元素およびIII−B族元素、またはII−B族元素)を供給
して前駆体を形成する。あるいは第1の電極層2を有する基板1上に、金属元素(例えばI−B族元素およびIII−B族元素、またはII−B族元素)を含む原料溶液を塗布するこ
とにより前駆体を形成する。これらの前駆体にはVI−B族元素を含ませておいても良い。また、これらの前駆体は、異なる組成比の複数の積層体であってもよい。
Such a
次に、この前駆体層を、カルコゲン元素を含む雰囲気下で前駆体を加熱する。なお、カルコゲン元素を含む雰囲気下とは、Se等のカルコゲン元素単体のガス雰囲気下やH2Se等のカルコゲン化合物のガス雰囲気下でもよく、これらのガスと水素等の還元ガスとの混合ガス雰囲気下や、これらのガスと窒素やアルゴン等の不活性ガスとの混合ガス雰囲気下であってもよい。 Next, this precursor layer is heated in an atmosphere containing a chalcogen element. The atmosphere containing a chalcogen element may be a gas atmosphere of a chalcogen element such as Se or a gas atmosphere of a chalcogen compound such as H 2 Se, or a mixed gas atmosphere of these gases and a reducing gas such as hydrogen. Or a mixed gas atmosphere of these gases and an inert gas such as nitrogen or argon.
この前駆体層の加熱においては、図4に示すように、カルコゲン元素を第1の濃度で含む雰囲気下で加熱する第1の工程と、この第1の工程の後にカルコゲン元素を上記第1の濃度よりも低い第2の濃度で含む雰囲気下で加熱する第2の工程とを具備している(図4のグラフ中、実線は前駆体層の温度変化を示し、点線は雰囲気中のカルコゲン元素の濃度変化を示す)。これにより、第1の半導体層3と第1の電極層2との密着性を良好に維持した状態で、第1の半導体層3の結晶化を促進することができ、光電変換効率を高めることができる。つまり、一定濃度のカルコゲン元素を含む雰囲気下で高温にすることで結晶化を促進させ、ある程度結晶化が進んだ段階でカルコゲン元素の濃度を低くすることにより、第1の半導体層3と第1の電極層2との界面付近ではカルコゲン元素の供給が抑制されることにより高い密着性を維持することができるとともに、第1の半導体層の上面側では結晶化を継続して行い、結晶性を高めることができると考えられる。
In the heating of the precursor layer, as shown in FIG. 4, a first step of heating in an atmosphere containing a chalcogen element at a first concentration, and after the first step, the chalcogen element is added to the first step. A second step of heating in an atmosphere containing a second concentration lower than the concentration (in the graph of FIG. 4, the solid line indicates the temperature change of the precursor layer, and the dotted line indicates the chalcogen element in the atmosphere) Change in the concentration of Thereby, in the state which maintained the adhesiveness of the
上記カルコゲン元素を含む雰囲気における第2の濃度は、第1の濃度の0.5〜0.9倍であることが好ましい。これにより、高密着性を維持しながら第1の半導体層3の結晶化を良好に促進することができる。
The second concentration in the atmosphere containing the chalcogen element is preferably 0.5 to 0.9 times the first concentration. Thereby, crystallization of the
第1の半導体層3がCIGSから成る場合、例えば、第1の工程において、Se蒸気を含む雰囲気下で5〜30℃/minの昇温速度で最高温度(t3=500〜600℃)まで加熱し、その後第2の工程において、Se濃度を第1の工程のときの0.5〜0.9倍に下げて30〜120分加熱を行う。
When the
また、第1の半導体層3と第1の電極層2との密着性をより高めるという観点からは、図4に示すように、第2の工程の開始時または第2の工程中に前駆体層の温度(t2)を、上記第1の工程の最高温度(t3)よりも低くするのがよい。好ましくは、第2の工程
において一定の温度t2で10〜90分維持するのがよく、この維持する温度t2を最高温度t3よりも25〜150℃低くするのがよい。
Further, from the viewpoint of further improving the adhesion between the
また、第1の工程は、図4に示すように、前駆体層の温度が最高温度t3に達する前に前駆体層の温度を一定の温度t1で維持する第3の工程を具備することが好ましい。これにより、第1の半導体層3全体にわたって良好にカルコゲン化を行うことができ、光電変換効率をより高めることができる。前駆体層を良好に合金化してカルコゲン化を促進するという観点からは、温度t1を最高温度t3よりも100〜250℃低くするのがよい。また、この温度t1で維持する温度は10〜60分がよい。
Further, as shown in FIG. 4, the first step includes a third step of maintaining the temperature of the precursor layer at a constant temperature t 1 before the temperature of the precursor layer reaches the maximum temperature t 3. It is preferable. Thereby, chalcogenization can be favorably performed over the entire
また、この温度t1で維持した後、最高温度t3にする際、雰囲気中のカルコゲン元素の濃度を徐々にあるいは段階的に増加させることが好ましい。これにより第1の半導体層3の結晶化が促進され、平滑な表面を有するものとなる。よって、そのような平滑な表面に組成の異なる第2の半導体層4を良好にヘテロ接合することができ、光電変換効率が非常に高い光電変換装置となる。
Further, after maintaining at this temperature t 1 , when the maximum temperature t 3 is reached, it is preferable to gradually or stepwise increase the concentration of the chalcogen element in the atmosphere. Thereby, the crystallization of the
なお、図4では、カルコゲン元素を含むガスを前駆体層に供給した状態から前駆体層の加熱を開始しているが、カルコゲン元素を含むガスを供給すると同時に加熱を開始してもよい。図4のようにカルコゲン元素を含むガスを前駆体層に供給した状態から前駆体層の加熱を開始すると、詳細な理由はわかっていないが、カルコゲン化合物半導体の粒成長が促進される。おそらく、カルコゲン元素が前駆体層全体に行き渡った状態で加熱することにより、カルコゲン化が良好に進むためではないかと思われる。 In FIG. 4, the heating of the precursor layer is started from the state where the gas containing the chalcogen element is supplied to the precursor layer, but the heating may be started simultaneously with the supply of the gas containing the chalcogen element. When the heating of the precursor layer is started from the state where the gas containing the chalcogen element is supplied to the precursor layer as shown in FIG. 4, the detailed reason is not known, but the grain growth of the chalcogen compound semiconductor is promoted. Probably, the chalcogenization proceeds well by heating with the chalcogen element spreading over the entire precursor layer.
このような第1の工程および第2の工程を有する加熱工程を用いた第1の半導体層3の作製においては、第1の半導体層3となる前駆体層として、第1の半導体層3の原料となる金属元素(例えばI−B族元素およびIII−B族元素、またはII−B族元素)とカルコ
ゲン元素含有有機化合物とを含む原料溶液を塗布等により皮膜形成したものであることが好ましい。このような原料溶液においては、カルコゲン元素含有有機化合物が金属元素と良好に配位結合等で結合した状態で前駆体層を形成することから、第1の工程において各金属元素のカルコゲン化が良好に進行して、所望の組成の第1の半導体層3を容易に作製することができる。
In the production of the
ここで、上記カルコゲン元素含有有機化合物とは、カルコゲン元素を含む有機化合物である。カルコゲン元素がSである場合、カルコゲン元素含有有機化合物としては、例えば、チオール、スルフィド、ジスルフィド、チオフェン、スルホキシド、スルホン、チオケトン、スルホン酸、スルホン酸エステル、スルホン酸アミド等およびこれらの誘導体が挙げられる。好ましくは、アルカリ金属と良好に錯体形成するという観点からは、チオール、スルフィド、ジスルフィドおよびこれらの誘導体が良い。特に塗布性を高めるという観点からは、フェニル基を有するものが好ましい。このようなフェニル基を有するものとしては、例えば、チオフェノール、ジフェニルスルフィド等およびこれらの誘導体が挙げられる。 Here, the chalcogen element-containing organic compound is an organic compound containing a chalcogen element. When the chalcogen element is S, examples of the chalcogen element-containing organic compound include thiol, sulfide, disulfide, thiophene, sulfoxide, sulfone, thioketone, sulfonic acid, sulfonic acid ester, sulfonic acid amide, and derivatives thereof. . Preferably, thiol, sulfide, disulfide and derivatives thereof are preferable from the viewpoint of satisfactory complex formation with an alkali metal. In particular, those having a phenyl group are preferred from the viewpoint of enhancing the coating property. As what has such a phenyl group, thiophenol, diphenyl sulfide, etc. and derivatives thereof are mentioned, for example.
カルコゲン元素がSeである場合、カルコゲン元素含有有機化合物としては、例えば、セレノール、セレニド、ジセレニド、セレノキシド、セレノン等およびこれらの誘導体が挙げられる。好ましくは、アルカリ金属と良好に錯体形成するという観点からは、セレール、セレニド、ジセレニドおよびこれらの誘導体が良い。特に塗布性を高めるという観点からは、フェニル基を有するものが好ましい。このようなフェニル基を有するものとしては、例えば、フェニルセレノール、フェニルセレナイド、ジフェニルジセレナイド等およびこれらの誘導体が挙げられる。 When the chalcogen element is Se, examples of the chalcogen element-containing organic compound include selenol, selenide, diselenide, selenoxide, selenone, and derivatives thereof. Preferably, from the viewpoint of forming a good complex with an alkali metal, serer, selenide, diselenide, and derivatives thereof are preferable. In particular, those having a phenyl group are preferred from the viewpoint of enhancing the coating property. Examples of those having such a phenyl group include phenyl selenol, phenyl selenide, diphenyl diselenide and the like and derivatives thereof.
カルコゲン元素がTeである場合、カルコゲン元素含有有機化合物としては、例えば、テルロール、テルリド、ジテルリド等およびこれらの誘導体が挙げられる。 When the chalcogen element is Te, examples of the chalcogen element-containing organic compound include tellurol, telluride, ditelluride, and derivatives thereof.
また、上記の原料溶液には、さらにルイス塩基性有機化合物を含むことが好ましい。これにより、カルコゲン元素含有有機化合物と金属元素との結合力をより高め、より高い濃度の原料溶液とすることができる。これにより、少ない塗布回数で所望の厚みの前駆体層を形成することができ、工程を簡略化できる。 The raw material solution preferably further contains a Lewis basic organic compound. Thereby, the bond strength between the chalcogen element-containing organic compound and the metal element can be further increased, and a higher concentration raw material solution can be obtained. Thereby, a precursor layer having a desired thickness can be formed with a small number of coatings, and the process can be simplified.
なお、ルイス塩基性有機化合物とは、非共有電子対を有する官能基を具備する有機化合物である。このような官能基としては、非共有電子対を有するV−B族元素(15族元素
ともいう)を具備した官能基や非共有電子対を有するVI−B族元素を具備した官能基が好ましく、例えば、アミノ基(1級アミン〜3級アミンのいずれでもよい)、カルボニル基、シアノ基等が挙げられる。ルイス塩基性有機化合物の具体例としては、ピリジン、アニリン、トリフェニルフォスフィン、2,4−ペンタンジオン、3−メチル−2,4−ペンタンジオン、トリエチルアミン、トリエタノールアミン、アセトニトリル、ベンジル、ベンゾイン等およびこれらの誘導体が挙げられる。特に塗布性を高めるという観点からは、沸点が100℃以上であるものが好ましい。
The Lewis basic organic compound is an organic compound having a functional group having an unshared electron pair. As such a functional group, a functional group having a VB group element having an unshared electron pair (also referred to as a Group 15 element) or a functional group having a VI-B group element having an unshared electron pair is preferable. Examples thereof include an amino group (any of primary amine to tertiary amine), a carbonyl group, a cyano group and the like. Specific examples of Lewis basic organic compounds include pyridine, aniline, triphenylphosphine, 2,4-pentanedione, 3-methyl-2,4-pentanedione, triethylamine, triethanolamine, acetonitrile, benzyl, benzoin and the like. And derivatives thereof. In particular, those having a boiling point of 100 ° C. or higher are preferable from the viewpoint of improving the coating property.
光電変換装置10は、上記第1の半導体層3を光吸収層として用い、この第1の半導体層3上に第2の半導体層4が10〜200nmの厚みで形成され、この第2の半導体層4上に第2の電極層5が形成される。なお、第2の半導体層4を形成せず、第1の半導体層3上に第2の電極層5を形成してもよい。あるいは第2の電極層5を形成せず、第2の半導体層4を電極として機能させることもできる。
The
第2の半導体層4は、第1の半導体層3に対してヘテロ接合を行う半導体層をいう。第1の半導体層3と第2の半導体層4とは異なる導電型であることが好ましく、例えば、第1の半導体層3がp型半導体である場合、第2の半導体層4はi型またはn型半導体である。好ましくはリーク電流を低減するという観点からは、第2の半導体層は、抵抗率が1Ω・cm以上の層であるのがよい。第2の半導体層4としては、CdS、ZnS、ZnO、In2Se3、In(OH,S)、(Zn,In)(Se,OH)、および(Zn,Mg)O等が挙げられ、例えばケミカルバスデポジション(CBD)法等で形成される。なお、In(OH,S)とは、InとOHとSとから主に構成された化合物をいう。(Zn,In)(Se,OH)は、ZnとInとSeとOHとから主に構成された化合物をいう。(Zn,Mg)Oは、ZnとMgとOとから主に構成された化合物をいう。第2の半導体層4は第1の半導体層3の吸収効率を高めるため、第1の半導体層3が吸収する光の波長領域に対して光透過性を有するものが好ましい。
The second semiconductor layer 4 is a semiconductor layer that forms a heterojunction with the
第2の電極層5は、ITO、ZnO等の0.05〜3.0μmの透明導電膜である。第2の電極層5は、スパッタリング法、蒸着法または化学的気相成長(CVD)法等で形成される。第2の電極層5は、第2の半導体層4よりも抵抗率の低い層であり、第1の半導体層3で生じた電荷を取り出すためのものである。電荷を良好に取り出すという観点からは、第2の電極層5の抵抗率が1Ω・cm未満でシート抵抗が50Ω/□以下であるのがよい。なお、第2の電極層5は、第1の半導体層と異なる導電型の半導体層であってもよく、いわゆる窓層と呼ばれるものも含まれる。
The
第2の電極層5は第1の半導体層3の吸収効率を高めるため、第1の半導体層3の吸収光に対して光透過性を有するものが好ましい。光透過性を高めると同時に光反射ロス防止効果および光散乱効果を高め、さらに光電変換によって生じた電流を良好に伝送するという観点から、第2の電極層5は0.05〜0.5μmの厚さとするのが好ましい。また、第2の電極層5と第2の半導体層4との界面での光反射ロスを防止する観点からは、第2
の電極層5と第2の半導体層4の屈折率は等しいのが好ましい。
In order to increase the absorption efficiency of the
The electrode layers 5 and the second semiconductor layer 4 preferably have the same refractive index.
光電変換装置10は、第1および第2の半導体層3,4を第1および第2の電極層1,5で挟んだ構成の光電変換セル11を、複数個並べてこれらを電気的に接続して成る。隣接する光電変換せる11同士を容易に直列接続するために、図1、図2に示すように、光電変換セル11は、第1の半導体層3の基板1側に第1の電極層2と離間して設けられた第3の電極層6を具備している。そして、第1の半導体層3に設けられた接続導体7によって、第2の電極層5と第3の電極層6とが電気的に接続されている。
The
接続導体7は、第1および第2の半導体層3,4よりも電気抵抗率の低い材料で構成されている。このような接続導体7は、例えば、第1および第2の半導体層3,4を貫通する溝を形成し、この溝内に導体を形成することにより形成することができる。このような導体としては、例えば、第1および第2の半導体層3,4を貫通する溝を形成した後、上部電極層5をこの溝内にも形成することで接続導体7を形成してもよく(図1,2参照)、上記溝内に導電ペーストを充填することで接続導体7を形成してもよい(図3参照)。図3においては、集電電極8を導電ペーストで形成する際、第1および第2の半導体層3,4を貫通する溝内にも導電ペーストを充填して接続導体7を形成している。あるいは、上記のような溝を形成せず、第1および第2の半導体層3,4の一部を改質して電気抵抗率を低くすることによっても形成することができる。
The connection conductor 7 is made of a material having a lower electrical resistivity than the first and
また、光電変換装置10は、図1〜3に示すように、第2の電極層5上に集電電極8が形成されていてもよい。集電電極8は、第2の電極層5の電気抵抗を小さくするためのものである。集電電極8は、例えば、図1に示すように、光電変換セル11の一端から接続導体7にかけて線状に形成されている。これにより、第1の半導体層3の光電変換により生じた電流を第2の電極層5を介して集電電極8に集電し、これを接続導体7を介して隣接する光電変換セル11に良好に導電することができる。よって、集電電極8が設けられていることにより、第2電極層5を薄くしても第1の半導体層3で発生した電流を効率よく取り出すことができる。その結果、発電効率を高めることができる。
Moreover, the
集電電極8は第1の半導体層3への光を遮るのを抑制するとともに良好な導電性を有するという観点からは、50〜400μmの幅を有するのが好ましい。また、集電電極8は、枝分かれした複数の分岐部を有していてもよい。
The
集電電極8は、例えば、Ag等の金属粉を樹脂バインダー等に分散させた金属ペーストをパターン状に印刷し、これを硬化することによって形成することができる。
The
なお、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変更を施すことは何等差し支えない。 It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
1:基板
2:第1の電極層
3:第1の半導体層
4:第2の半導体層
5:第2の電極層
6:第3の電極層
7:接続導体
8:集電電極
10、20:光電変換装置
11、21:光電変換モジュール
1: Substrate 2: First electrode layer 3: First semiconductor layer 4: Second semiconductor layer 5: Second electrode layer 6: Third electrode layer 7: Connection conductor 8:
Claims (4)
前記加熱工程は、前記カルコゲン元素を第1の濃度で含む雰囲気下で加熱する第1の工程と、該第1の工程の後に前記カルコゲン元素を前記第1の濃度よりも低い第2の濃度で含む雰囲気下で加熱する第2の工程とを具備することを特徴とする光電変換装置の製造方法。 Manufacture of a photoelectric conversion device comprising a heating step of heating a precursor layer containing a metal element provided on a substrate in an atmosphere containing a chalcogen element to form a chalcogen compound semiconductor layer containing the metal element and the chalcogen element A method,
The heating step includes a first step of heating in an atmosphere containing the chalcogen element at a first concentration, and a second concentration lower than the first concentration after the first step. And a second step of heating in an atmosphere containing the method of manufacturing a photoelectric conversion device.
導体層がI−III−VI族化合物半導体を含む、請求項1乃至3のいずれかに記載の光電変
換装置の製造方法。 The photoelectric conversion device according to any one of claims 1 to 3, wherein the metal element includes an IB group element and an III-B group element, and the chalcogen compound semiconductor layer includes an I-III-VI group compound semiconductor. Manufacturing method.
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