JP2012222006A - 太陽電池、及び太陽電池の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】太陽電池は、第一の光吸収層10と、第二の光吸収層12と、を有し、前記第一の光吸収層10は、Ib族元素、IIIb族元素、およびVIb族元素を含み、フォトルミネッセンススペクトルまたはカソードルミネセンススペクトルにおいて半値幅が1meV以上15meV以下の発光ピークを含むp型半導体層であり、前記第二の光吸収層12は、Ib族元素、IIIb族元素、およびVIb族元素を含み、前記Ib族元素と前記IIIb族元素の組成比が0.1以上1.0未満であり、前記第一の光吸収層の光入射面側に設けられている
【選択図】図2
Description
j0 :5.11x10−8(A/cm2)、RP:185(Ω・cm)、
VOC:0.400(V)、JSC:33.5(mA/cm2)、
FF:0.603、η:8.08(%)
j:電流密度
j0:逆方向飽和電流密度
jph:光電流密度
e:電気素量
V:電圧
A:理想ダイオード因子
kB:ボルツマン定数
T:温度
RS:直列抵抗
RP:並列抵抗
で表したとき1<k<2であることが好ましい。これにより本発明の効果は顕著となる。
図2に示すように、本実施形態に係る太陽電池4は、ソーダライムガラス6と、ソーダライムガラス6上に形成された裏面電極層8と、裏面電極層8上に形成された第一のp型光吸収層10と、第一のp型光吸収層10上に形成された第二の光吸収層12と、第二の光吸収層12上に形成されたn型バッファ層14と、n型バッファ層14上に形成された半絶縁層16と、半絶縁層16上に形成された窓層18(透明導電層)と、窓層18上に形成された上部電極20(取り出し電極)と、を備える薄膜型太陽電池である。
で表したとき 、kは1<k<2であることが好ましい。
本実施形態では、まず、ソーダライムガラス6上に裏面電極層8を形成する。裏面電極層8は、通常、Moから構成される金属層である。裏面電極層6の形成方法としては、例えばMoターゲットのスパッタリング等が挙げられる。
縦10cm×横10cm×厚さ1mmのソーダライムガラスを洗浄、乾燥した後、Mo単体から構成される膜状の裏面電極をDCスパッタリング法によりソーダライムガラス上に形成した。裏面電極の膜厚は1μmとした。
第一のp型光吸収層成膜工程において、成膜直後における第一のp型光吸収層のIb族/IIIb族組成比が1.25になるようにフラックスを設定した。また第二の光吸収層は設けなかった。
第一のp型光吸収層成膜工程において、成膜直後における第一のp型光吸収層のIb族/IIIb族組成比が0.90となるようにフラックスを設定した。また異相除去処理を行わなかった。
第一のp型光吸収層成膜工程において、成膜直後における第一のp型光吸収層のIb族/IIIb族組成比が表1に示す値になるようにフラックスを設定した。
第一のp型光吸収層成膜工程において、成膜直後におけるIb族/IIIb族組成比が表3に示す値になるようにフラックスを設定した。
第一のp型光吸収層成膜工程において、成膜直後におけるIb族/IIIb族組成比が表3に示す値になるようにフラックスを設定した。
第一のp型光吸収層として表5に示す材料を用いた。
p型光吸収層として表5に示す材料を用いた。
第一のp型光吸収層として表7に示す材料を用いた。
第一のp型光吸収層として表7に示す材料を用いた。
第一のp型光吸収層として表7に示す材料を用いた。
第一のp型光吸収層として表7に示す材料を用いた。
第一のp型光吸収層として表7に示す材料を用いた。表7に示す組成になるように各元素のフラックスを設定した。第一のp型光吸収層成膜工程においては、成膜直後におけるIb族/IIIb族組成比が表7に示す値になるようにフラックスを設定した。
その後基板を200℃まで冷却した後、SeのKセルのシャッターを閉じて、第二の光吸収層の成膜を終了した。
第二の光吸収層形成工程におけるIn、Gaの各フラックスの比を、第二の光吸収層における組成比Ga/(In+Ga)が0.3になるように設定した。
第一のp型光吸収層として表9に示す材料を用いた。第一のp型光吸収層成膜工程においては、成膜直後におけるIb族/IIIb族組成比が表9に示す値になるようにフラックスを設定した。複数のIIIb族元素の比が表9に示す値になるようにフラックスを設定した。
第一のp型光吸収層として表11に示す材料を用いた。第一のp型光吸収層成膜工程においては、成膜直後におけるIb族/IIIb族組成比が表11に示す値になるようにフラックスを設定した。
その後基板を200℃まで冷却した後、SeのKセルのシャッターを閉じて、第二の光吸収層の成膜を終了した。
第一のp型光吸収層として表13に示す材料を用いた。第一のp型光吸収層成膜工程においては、成膜直後におけるIb族/IIIb族組成比が表13に示す値になるようにフラックスを設定した。
第一のp型光吸収層として表13に示す材料を用いた。第一のp型光吸収層成膜工程においては、成膜直後におけるIb族/IIIb族組成比が表13に示す値になるようにフラックスを設定した。
第一のp型光吸収層として表13に示す材料を用いた。第一のp型光吸収層成膜工程においては、成膜直後におけるIb族/IIIb族組成比が表13に示す値になるようにフラックスを設定した。
第一のp型光吸収層として表13に示す材料を用いた。第一のp型光吸収層成膜工程においては、成膜直後におけるIb族/IIIb族組成比が表13に示す値になるようにフラックスを設定した。
第一のp型光吸収層として表13に示す材料を用いた。第一のp型光吸収層成膜工程においては、成膜直後におけるIb族/IIIb族組成比が表13に示す値になるようにフラックスを設定した。
第一のp型光吸収層として表15に示す材料を用いた。第一のp型光吸収層成膜工程においては、成膜直後におけるIb族/IIIb族組成比が表15に示す値になるようにフラックスを設定した。
第一のp型光吸収層として表15に示す材料を用いた。第一のp型光吸収層成膜工程においては、成膜直後におけるIb族/IIIb族組成比が表15に示す値になるようにフラックスを設定した。
第一のp型光吸収層をスパッタリング法およびそれに引き続く熱処理により形成した。以下に詳細を示す。
第一のp型光吸収層を比較例12と同様にスパッタリング法およびそれに引き続く熱処理により形成した。
第一のp型光吸収層として表17に示す材料を用いた。p型光吸収層成膜工程においては、成膜直後におけるIb族/IIIb族組成比が表17に示す値になるようにフラックスを設定した。
第一のp型光吸収層として表17に示す材料を用いた。第一のp型光吸収層成膜工程においては、成膜直後におけるIb族/IIIb族組成比が表17に示す値になるようにフラックスを設定した。
実施例1〜54、および比較例1〜12の各太陽電池の特性を表19および表20に示す。
で表したとき kの値が1<k<2の範囲内である実施例1〜6の太陽電池の開放電圧および変換効率は、前記範囲外である比較例2の太陽電池にくらべ、大きいことが確認された。
Claims (8)
- 第一の光吸収層と、第二の光吸収層と、を有し、
前記第一の光吸収層は、Ib族元素、IIIb族元素、およびVIb族元素を含み、フォトルミネッセンススペクトルまたはカソードルミネセンススペクトルにおいて半値幅が1meV以上15meV以下の発光ピークを含むp型半導体層であり、
前記第二の光吸収層は、Ib族元素、IIIb族元素、およびVIb族元素を含み、前記Ib族元素と前記IIIb族元素の組成比が0.1以上1.0未満であり、前記第一の光吸収層の光入射面側に設けられている、
ことを特徴とする太陽電池。 - 前記第一の光吸収層に含まれるIb族元素と前記IIIb族元素の組成比が1.0であることを特徴とする請求項1記載の太陽電池。
- 前記第一の光吸収層上に形成される第二の層に含まれるIb族元素およびIIIb族元素が第一の光吸収層に含まれるIb族元素およびIIIb族元素と同一であることを特徴とする請求項1または2いずれか一項に記載の太陽電池。
- 前記第一の光吸収層および第二の光吸収層に含まれるIb族元素がCuであることを特徴とする請求項1〜3いずれか一項に記載の太陽電池。
- 前記第一の光吸収層上に形成される第二の光吸収層の厚さが1nm以上100nm以下の範囲であることを特徴とする請求項1〜4いずれか一項に記載の太陽電池。
- Ib族元素とIIIb族元素の比が1.0より大きくなるように形成した後に、異相であるIb族−VIb族化合物を除去することにより形成される層を前記第一の光吸収層として用いる請求項1〜5いずれか一項に記載の太陽電池。
- 前記第二の光吸収層を真空蒸着法、スパッタリング法の中から選ばれる一種の方法により形成することを特徴とする請求項1〜6いずれか一項に記載の太陽電池の製造方法。
- 前記第二の層を真空蒸着法、スパッタリング法の中から選ばれる一種の方法に加え、続く工程で熱処理を施すことにより形成することを特徴とする請求項1〜7いずれか一項に記載の太陽電池の製造方法。
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