JP2012235021A

JP2012235021A - 光電変換素子および太陽電池

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Publication number: JP2012235021A
Application number: JP2011103720A
Authority: JP
Inventors: Naoyuki Nakagawa; 直之中川; Shinya Sakurada; 新哉桜田; Michihiko Inaba; 道彦稲葉
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2011-05-06
Filing date: 2011-05-06
Publication date: 2012-11-29
Anticipated expiration: 2031-05-06
Also published as: JP5710369B2

Abstract

【課題】キャリア移動度の高いＣｕ−Ｉｎ−Ｔｅ薄膜を光吸収層に用いた光電変換素子および太陽電池を提供することを目的とする。
【解決手段】実施形態の光電変換素子は、組成式Ｃｕ_ｘＩｎ_ｙＴｅ_{１−ｘ−ｙ}にて表され、ｘ、ｙは０．３３≦（ｘ／ｙ）≦０．６と０＜ｘ＋ｙ＜１を満たすカルコパイライト構造の化合物を含む光吸収層を有することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、光電変換素子および太陽電池に関する。

例えば、太陽電池において、半導体薄膜を光吸収層として用いる化合物薄膜光電変換素子の開発が進んできており、Iｂ族、ＩＩＩｂ族とＶＩｂ族から構成されカルコパイライト構造をもつ化合物半導体の中で、Ｃｕ、Ｉｎ、Ｇａ及びＳｅから成るＣｕ（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓｅ_２、いわゆるＣＩＧＳは薄膜太陽電池等の光電変換素子の光吸収層として広く用いられている。その製造方法には物理蒸着法、特に真空蒸着法或いはスパッタ法を用いることが一般的である。真空蒸着法は、３段階法と呼ばれる高温での成膜プロセスで、始めにＩＩＩｂ族元素であるＩｎ及びＧａとＶＩｂ族元素であるＳｅを真空蒸着し、その後、Iｂ族元素であるＣｕと、Ｓｅを蒸着し、最後に再びＩｎ及びＧａと、Ｓｅを蒸着する手法で、膜厚相当の結晶粒径を有する薄膜が形成されている。成膜したＣＩＧＳのＣｕ／ＩＩＩｂ族のモル比は０．８５から０．９５程度に調整され、若干Ｃｕ欠損の組成比とすることで、高い変換効率を得ている。ＣＩＧＳのＣｕ／ＩＩＩｂ族のモル比が０．８５以下となると、ｎ型となりｐｎ接合を形成できなくなる。特許文献１では、ＣＩＧＳ薄膜を成膜する過程でＮａ添加することにより、０．８５以下でもｐ型を維持するＣＩＧＳ薄膜太陽電池の製造方法が開示されている。

ＶＩｂ族元素にＳｅを用いたカルコパイライト構造をもつ化合物半導体は、Ｃｕ／ＩＩＩｂ族のモル比が０．８５より小さくなるとｎ型となりｐｎ接合を形成できなくなるのに対して、ＶＩｂ族にＴｅを用いたものでは、Ｃｕ／ＩＩＩｂのモル比が小さい組成範囲においても、ｐ型を維持することができる。しかしながら、Ｃｕ／ＩＩＩｂ族のモル比が小さくなると、結晶粒径が小さくなると共に、キャリア濃度は急激に低下してしまい、光電変換素子としての性能が劣化する。

また、太陽光の波長に対応するバンドギャップ１．４ｅＶに近づけるために、ＣＩＧＳでは、Ｇａ／（Ｉｎ＋Ｇａ）比を調整している。しかしながら、ＩＩＩｂ族元素を固定したとき、バルクにおいては、Ｃｕ／ＩＩＩｂ族のモル比を変えることで、僅かにバンドギャップを調整できる程度で、バンドギャップ１．４ｅＶに近づけることが困難であることも問題である。

特開平１０−７４９６７号公報

実施形態は、キャリア移動度の高いＣｕ−Ｉｎ−Ｔｅ薄膜を光吸収層に用いた光電変換素子および太陽電池を提供することを目的とする。

実施形態の光電変換素子は、組成式Ｃｕ_ｘＩｎ_ｙＴｅ_{１−ｘ−ｙ}にて表され、ｘ、ｙは０．３３≦（ｘ／ｙ）≦０．６と０＜ｘ＋ｙ＜１を満たすカルコパイライト構造の化合物を含む光吸収層を有することを特徴とする。
また、他の実施形態の太陽電池は、前記実施形態の光電変換素子を用いてなることを特徴とする。

実施形態の光電変換素子の概念図である。実施形態の光電変換素子の変換効率とＣｕ／Ｉｎ比の関係を示す概念図である。実施形態のバンドギャップとチャンバー内部の圧力との関係を示す概念図である。実施形態の薄膜太陽電池の変換効率と成膜中の基板温度との関係を示す概念図である。

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して詳細に説明する。
図１の概念図に示す光電変換素子１０は、基板１１と、前記基板上に設けられた裏面電極１２と、前記裏面電極１２上に設けられた第１の取り出し電極１３と、前記裏面電極１２上に設けられた光吸収層１４と、前記光吸収層１４上に設けられたバッファー層１５（１５ａ、１５ｂ）と、前記バッファー層１５上に設けられた透明電極層１６と、前記透明電極層１６上に設けられた第２の取り出し電極１７と、前記透明電極層１６上に設けられた反射防止膜１８とを少なくとも備えている。

実施形態の光吸収層１４は、ＣｕとＩｎとＴｅからなりカルコパイライト構造を有する、いわゆるＣＩＴ化合物半導体であり、Ｃｕ_ｘＩｎ_ｙＴｅ_{１−ｘ−ｙ}にて表される。ＣＩＴ化合物半導体にはＴｅが含まれることから、ｘ、ｙは０＜ｘ＋ｙ＜１を満たす。ＣＩＧＳ化合物半導体では、Ｃｕ／（Ｉｎ＋Ｇａ）モル比が０．８５以下であると、ｎ型になりやすいが、ＣＩＴ化合物半導体では、Ｃｕ／Ｉｎモル比が０．８５以下であっても、ｐ型を維持することができ、バッファー層１５ａのｎ型半導体とｐｎ接合を形成することが可能となる。

ＣＩＴ化合物半導体で、Ｃｕ／Ｉｎモル比が０．３３より小さい値となると、結晶粒径を大きくすることが困難であり、キャリア移動度が極端に小さくなる。また、Ｃｕ／Ｉｎ比が０．６より大きい値では、結晶粒径は大きく、キャリア移動度も大きくなるが、Ｃｕ−Ｔｅからなる低抵抗相が存在するために、光電変換素子の直列抵抗成分が大きくなり、整流性を得ることができない。したがって、ＣＩＴ化合物半導体で、Ｃｕ／Ｉｎモル比は、０．３３以上、０．６以下であることが好ましい。整流性の観点から＿Ｃｕ／Ｉｎモル比は０．５以下であることがより好ましい。よって、０．３３以上、０．５以下であることがさらに好ましい。

光吸収層１４であるＣＩＴ化合物半導体のＣｕ／Ｉｎモル比は断面ＳＥＭ／ＥＤＸ測定の点分析（ＳＥＭ：走査型電子顕微鏡（ｓｃａｎｎｉｎｇｅｌｅｃｔｒｏｎｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）、ＥＤＸ：エネルギー分散型Ｘ線分光法（ＥｎｅｒｇｙＤｉｓｐｅｒｓｉｖｅＸ−ｒａｙＳｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ））により行うことができる。
Ｃｕ／Ｉｎモル比の組成分析は、光電変換素子１０の中心部分をへき開し、断面ＳＥＭ／ＥＤＸ測定で行う。測定は、光電変換素子１０の中心で行う。Ｃｕ／Ｉｎモル比は、断面膜厚方向の同一深度の５点平均値である。５点の定め方は、２万倍の断面ＳＥＭ像を観察し、その断面ＳＥＭ像を膜厚方向と直交する方向に５等分割し、分割された領域の中心点とする。ｎ型化合物半導体層との界面及び裏面電極との界面は、断面ＳＥＭ／ＥＤＸ測定でｎ型化合物半導体層及び裏面電極の構成成分が含まれないｐ型化合物半導体の測定位置として定義する。

カルコパイライト構造をもつ化合物半導体では、Ｃｕ／ＩＩＩｂ族（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）組成比が小さくなると、バンドギャップが大きくなることが知られている。ＣＩＴ化合物半導体でも、カルコパイライト構造をもつＣｕＩｎＴｅ_２では、バンドギャップが０．９６ｅＶであるのに対して、カルコパイライト構造中のＩｎサイトのＣｕ置換と、Ｃｕ空孔で形成された空孔配列型カルコパイライト（ＯＶＣ）構造をもつＣｕＩｎ_３Ｔｅ_５では、バンドギャップが１．０３ｅＶと大きくなる。
なお、実施形態において、カルコパイライト構造と空孔配列型カルコパイライト構造は、それぞれを別に説明している場合を除き、両者をカルコパイライト構造として記載する。

また、カルコパイライト構造をもつ化合物半導体に酸素が格子間位置に侵入型で取り込まれることにより、格子定数は大きくなり、それに伴って、バンドギャップは大きくなる。格子定数が小さくなれば、酸素は格子位置に置換型で存在していると考えられる。例えば、ＣｕＩｎ_３Ｔｅ_５をターゲットとして、５００℃で高温スパッタ成膜した薄膜の格子定数は、ａ軸が０．７％程度、ｃ軸が２．２％程度、バルク値に対して、大きくなっており、バンドギャップは、バルク値の１．０３ｅＶに対して、実施形態のものは１．１５ｅＶであり、１０％以上大きくなった。

バンドギャップの大きさは、光電子分光と逆光電子分光の測定から見積もることができる。光電変換素子１０の中心部分とその周辺５カ所にて、イオンミリングにより、光吸収層１４上部の積層膜を削り取り、光吸収層１４の膜厚方向の中心位置において、光電子分光により、ＶＢＭを、逆光電子分光法により、ＣＢＭを見積もり、その差からバンドギャップを算出することができる。

基板１１としては、青板ガラスを用いることが望ましく、ステンレス、Ｔｉ又はＣｒ等の金属板あるいはポリイミド等の樹脂を用いることもできる。

裏面電極１２としては、ＭｏやＷ等の導電性の金属膜を用いることができる。その中でも、Ｍｏ膜を用いることが望ましい。

取り出し電極１３，１７としては、例えば、Ａｌ、Ａｇ或いはＡｕ等の導電性の金属膜を用いることができる。さらに、透明電極１５との密着性を向上させるために、Ｎｉ或いはＣｒを堆積させた後、Ａｌ、Ａｇ或いはＡｕを堆積させてもよい。

バッファー層１５としては、ＣｄＳ、Ｚｎ（Ｏ，Ｓ，ＯＨ）或いはＭｇを添加したＺｎＯを用いることができる。光吸収層１４であるカルコパイライト型化合物半導体はｐ型半導体として、ＣｄＳあるいはＺｎＯ：Ｍｇに代表されるバッファー層１５ａはｎ型半導体として、ＺｎＯに代表されるバッファー層１５ｂはｎ^＋型層として機能すると考えられる。ｐｎ接合界面で伝導帯不連続量（ＣＢＯ）ΔＥｃを誘起するようにバッファー層１５ａの材料を選定することによりキャリアの再結合を低減できる。また、開放端電位が向上するようにバッファー層１５と光吸収層１４の伝導体下端（ＣＢＭ）やフェルミ準位が調整されるようなキャリアを添加したバッファー層１５用いるとより好ましい。

透明電極層１６は太陽光を透過し、尚且つ導電性を有することが必要であり、例えば、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）を２ｗｔ％含有したＺｎＯ：Ａｌ或いはジボランからのＢをドーパントとしたＺｎＯ：Ｂを用いることができる。
反射防止膜１８としては、例えば、ＭｇＦ_２を用いることが望ましい。

図１の光電変換素子１０の製造方法としては、以下の方法を例として挙げる。
なお、下記の製造方法の一例であり、適宜変更しても構わない。従って、工程の順序を変更してもよいし、複数の工程を併合してもよい。光電変換素子１０の製造の全工程又は一部工程は、その製造装置においてシステム化されていてもよい。

［基板に裏面電極を成膜する工程］
基板１１上に、裏面電極１２を成膜する。成膜方法としては、例えば、導電性金属よりなるスパッタ法の薄膜形成方法が挙げられる。

［裏面電極上に光吸収層を成膜する工程］
裏面電極１２を堆積後、光吸収層１４となる化合物半導体薄膜を堆積する。実施形態の光吸収層１４の成膜工程では、図４の概念図に示すＴｅ源がＣｕとＩｎの両方を含むターゲットと独立し、Ｔｅが蒸着可能な形態となっている成膜装置を用いることが好ましい。なお、裏面電極１２には光吸収層１４と第１の取り出し電極１３を堆積するため、第１の取り出し電極１３を堆積する部位を少なくとも除く裏面電極１２上の一部に光吸収層１４を堆積する。成膜方法として、Iｂ族元素であるＣｕと、Ｉｎは、両元素を含むターゲットを用いて、スパッタ法で、基板にＣｕとＩｎを供給する。ＶＩｂ族元素であるＴｅは真空蒸着法にて基板に原料供給して、スパッタと真空蒸着を同時に行って、光吸収層１４を成膜する。

単元ターゲットをスパッタに用いる場合は、Ｃｕ、Ｉｎ、Ｔｅ比は、目的の組成比となるように、ターゲット仕込み組成を調整しておくことが望ましい。多元ターゲットを用いるスパッタでもよい。ＣｕとＩｎ及びＴｅを単元或いは多元のスパッタ成膜を用いる。成膜温度（基板温度）は、４００℃より低温においては、結晶成長が十分ではなく、光吸収層１４の粒子の粒径が小さくなり、キャリア移動度が低下する。６００℃より高温においては、基板の変形或いは裏面電極の構成元素の光吸収層内への拡散が起こる可能性があるため、整流性の観点から好ましくない。キャリア移動度と整流性が悪いと変換効率が低下するため、４００℃以上６００℃以下の高温が好ましい。さらには、同様の理由により５００℃以上５５０以下であることがより好ましい。

スパッタ成膜中にＣｕ−Ｉｎ−Ｔｅ薄膜に取り込まれる酸素により、バンドギャップをバルク値より大きくすることができる。酸素分圧が２．０×１０^−４Ｐａ以上、２．０×１０^−２Ｐａ以下のＡｒガス雰囲気で成膜されることが望ましい。一般的な成膜条件では、異相の原因となる酸化物の生成を抑えるために、一度真空にした後に、Ａｒ等のガスをチャンパー内に導入するが、実施形態では、酸素を一部残存させるか、酸素を微量チャンバー内に導入する。一般的な条件では、Ａｒ導入前の酸素分圧は極めて少なく、例えば、１．０×１０^−５Ｐａである。このような、低分圧では、格子間に酸素が取り込まれないか、ほとんど取り込まれないため、バンドギャップを大きくすることができない。チャンバー内部を２．０×１０^−２Ｐａより高くすると、カルコパイライト構造以外の酸化物が生成され、光吸収層１４中にこの酸化物の異相が生じる好ましくない。

［光吸収層上にバッファー層を成膜する工程］
得られた光吸収層１４の上にバッファー層１５ａ，ｂを堆積する。
バッファー層１５ａの成膜方法としては、真空プロセスのスパッタ法、真空蒸着法或いは有機金属気相成長（ＭＯＣＶＤ）、液相プロセスの化学析出（ＣＢＤ）法などが挙げられる。
バッファー層１５ｂの成膜方法としては、真空プロセスのスパッタ法、真空蒸着法或いは有機金属気相成長（ＭＯＣＶＤ）などが挙げられる。

［バッファー層上に透明電極を成膜する工程］
続いて、バッファー層１５ｂ上に、透明電極１６を堆積する。
成膜方法としては真空プロセスのスパッタ法、真空蒸着法或いは有機金属気相成長（ＭＯＣＶＤ）などが挙げられる。

［裏面電極上と透明電極上に取り出し電極を成膜する工程］
第１の取り出し電極１３を裏面電極１２上の光吸収層１４が成膜された部位を少なくとも除く部位に堆積する。
第２の取り出し電極１７を透明電極１６上の反射防止膜１８が成膜される部位を少なくとも除く部位に堆積する。
成膜方法としてはスパッタ法、真空蒸着法などが挙げられる。
第１と第２の取り出し電極の成膜は、１工程で行ってもよいし、それぞれ、別の工程として、任意の工程の後に行ってもよい。

［透明電極上に反射防止膜を成膜する工程］
最後に透明電極１６上の第２の取り出し電極１７が成膜された部位を少なくとも除く部位に反射防止膜１８を堆積する。
成膜方法としてはスパッタ法、真空蒸着法などが挙げられる。
上記の工程を経て、図１の概念図に示した光電変換素子１０を作製する。
光電変換素子１０のモジュールを作製する場合、基板１１に裏面電極１２を成膜する工程の後、レーザーにより裏面電極１２を分断する工程、さらには光吸収層１４上にバッファー層１５を成膜する工程及びバッファー層１５上に透明電極１６を成膜する工程の後、それぞれメカニカルスクライブにより試料を分割する工程を挟むことにより集積化が可能となる。

（実施例１）
基板１１として青板ガラス基板を用い、スパッタ法により裏面電極１２となるＭｏ薄膜を７００ｎｍ程度堆積した。スパッタは、Ｍｏをターゲットとし、Ａｒガス雰囲気中でＲＦ２００Ｗ印加することにより行った。

裏面電極１２となるＭｏ薄膜堆積後、光吸収層１４となるＣｕ−Ｉｎ−Ｔｅ薄膜を２μｍ程度堆積した。成膜中の基板温度は５５０℃とした。スパッタターゲットには、Ｃｕ／Ｉｎ＝０．３５（Ｃｕ_ｘＩｎ_ｙＴｅ_{１−ｘ−ｙ}、ｘ＝０．１２）となるＣｕ−Ｉｎ−Ｔｅ焼結体を用い、Ａｒガス雰囲気中、ＲＦで２００Ｗ印加することにより、原料供給した。Ａｒガス導入前のチャンバー内部を１．０×１０^−２Ｐａとした時、チャンバー内の酸素分圧は、２．０×１０^−３Ｐａであった。得られた光吸収層の組成を断面ＳＥＭ／ＥＤＸで測定したところ、Ｃｕ／Ｉｎ＝０．３４、ｘ＝０．１１で酸素置換量は３原子％であった。

得られた光吸収層１４の上にバッファー層１５ａとしてＭｇを添加したＺｎＯ薄膜を５０ｎｍ程度堆積した。成膜はＲＦ（高周波）スパッタを用いたが、界面でのプラズマダメージを考慮して、５０Ｗの出力で行った。このバッファー層１５ａ上にバッファー層１５ｂとして、ＺｎＯ薄膜を堆積し、続いて、透明電極１６となるアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）を２ｗｔ％含有するＺｎＯ：Ａｌを１μｍ程度堆積した。取り出し電極１３、１７として、ＮｉＣｒ及びＡｕを蒸着法にて堆積した。膜厚はそれぞれ１００ｎｍ及び３００ｎｍとした。最後に反射防止膜１８としてＭｇＦ_２をスパッタ法により堆積することにより、図１に示した光電変換素子１０を作製した。

（実施例２）
光吸収層１４となるＣｕ−Ｉｎ−Ｔｅ薄膜の成膜で、スパッタターゲットにＣｕ／Ｉｎ＝０．３４となるＣｕ−Ｉｎ−Ｔｅ焼結体を用いること以外は実施例１と同じ方法で光電変換素子１０を製造した。得られた光吸収層の組成を断面ＳＥＭ／ＥＤＸで測定したところ、Ｃｕ／Ｉｎ＝０．３３、ｘ＝０．１０で酸素置換量は３原子％であった。

（実施例３）
光吸収層１４となるＣｕ−Ｉｎ−Ｔｅ薄膜の成膜で、スパッタターゲットにＣｕ／Ｉｎ＝０．６２となるＣｕ−Ｉｎ−Ｔｅ焼結体を用いること以外は実施例１と同じ方法で光電変換素子１０を製造した。得られた光吸収層の組成を断面ＳＥＭ／ＥＤＸで測定したところ、Ｃｕ／Ｉｎ＝０．６０、ｘ＝０．２で酸素置換量は３原子％であった。

（比較例１）
光吸収層１４となるＣｕ−Ｉｎ−Ｔｅ薄膜の成膜で、スパッタターゲットにＣｕ／Ｉｎ＝０．２６となるＣｕ−Ｉｎ−Ｔｅ焼結体を用いること以外は実施例１と同じ方法で光電変換素子１０を製造した。得られた光吸収層の組成を断面ＳＥＭ／ＥＤＸで測定したところ、Ｃｕ／Ｉｎ＝０．２５、ｘ＝０．０８で酸素置換量は３原子％であった。

（比較例２）
光吸収層１４となるＣｕ−Ｉｎ−Ｔｅ薄膜の成膜で、スパッタターゲットにＣｕ／Ｉｎ＝０．８２となるＣｕ−Ｉｎ−Ｔｅ焼結体を用いること以外は実施例１と同じ方法で光電変換素子１０を製造した。得られた光吸収層の組成を断面ＳＥＭ／ＥＤＸで測定したところ、Ｃｕ／Ｉｎ＝０．８、ｘ＝０．２５で酸素置換量は３原子％であった。

図２に実施例１、２、３及び比較例１、２から得られる変換効率とＣｕ／Ｉｎモル比の関係を示す。
Ｃｕ／Ｉｎモル比が０．３３を境にしてそれ以下では、急激に変換効率が低下している。また、Ｃｕ／Ｉｎモル比が約０．６にて、Ｃｕ／Ｉｎモル比が０．３３の場合と同程度の変換効率にまで低下している。

（実施例４）
光吸収層１４となるＣｕ−Ｉｎ−Ｔｅ薄膜の成膜で、Ａｒガス導入前のチャンバー内部を１．０×１０^−１Ｐａとした以外は実施例１と同じ方法で光電変換素子１０を製造した。チャンバー内部を１．０×１０^−１Ｐａとすることで、薄膜中に取り込まれる酸素量が１０原子％に増大し、バンドギャップが１．４ｅＶ程度となる。

（実施例５）
光吸収層１４となるＣｕ−Ｉｎ−Ｔｅ薄膜の成膜で、Ａｒガス導入前のチャンバー内部を１．０×１０^−３Ｐａとした以外は実施例１と同じ方法で光電変換素子１０を製造した。チャンバー内部を１．０×１０^−３Ｐａとすることで、薄膜中に取り込まれる酸素量は０．１原子％に減少するが、バンドギャップは１．０５ｅＶ程度となる。

（比較例３）
光吸収層１４となるＣｕ−Ｉｎ−Ｔｅ薄膜の成膜で、Ａｒガス導入前のチャンバー内部を１．０×１０^−４Ｐａとした以外は実施例４と同じ方法で光電変換素子１０を製造した。チャンバー内部を１．０×１０^−４Ｐａとすることで、バンドギャップが１．０ｅＶ程度となる。

（比較例４）
光吸収層１４となるＣｕ−Ｉｎ−Ｔｅ薄膜の成膜で、Ａｒガス導入前のチャンバー内部を１．０Ｐａとした以外は実施例４と同じ方法で光電変換素子１０を製造した。チャンバー内部を１．０Ｐａとすることで、カルコパイライト構造以外の酸化物の異相が析出してくる。

図３に実施例１、４、５及び比較例３、４から得られるバンドギャップとチャンバー内部の圧力との関係を示す。
チャンバー内の酸素分圧が２．０×１０−４より低い場合は、バンドギャップの増加がほとんど見られない。一方、酸素分圧が高くなると、バンドギャップが増加することを確認することができる。

（実施例６）
光吸収層１４となるＣｕ−Ｉｎ−Ｔｅ薄膜の成膜で、成膜中の基板温度を４００℃とした以外は実施例１と同じ方法で光電変換素子１０を製造した。

（実施例７）
光吸収層１４となるＣｕ−Ｉｎ−Ｔｅ薄膜の成膜で、成膜中の基板温度を６００℃とした以外は実施例１と同じ方法で光電変換素子１０を製造した。

（比較例５）
光吸収層１４となるＣｕ−Ｉｎ−Ｔｅ薄膜の成膜で、成膜中の基板温度を３００℃とした以外は実施例１と同じ方法で光電変換素子１０を製造した。

（比較例６）
光吸収層１４となるＣｕ−Ｉｎ−Ｔｅ薄膜の成膜で、成膜中の基板温度を６５０℃とした以外は実施例１と同じ方法で薄膜太陽電池１０を製造した。

図４に実施例１、６、７及び比較例５、６から得られる変換効率と成膜中の基板温度との関係を示す。
成膜温度が実施形態の範囲内において、変換効率が上がることが確認できる。成膜温度は、低すぎても、高すぎても、変換効率を下げる要因となる。
本発明の光電変換素子を太陽電池に用いることにより、変換効率の高い太陽電池を得ることができる。

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態そのままに限定解釈されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより種々の発明を形成することができる。例えば、変形例の様に異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせても良い

１０…光電変換素子、１１…基板、１２…裏面電極、１３…第１の取り出し電極、１４…光吸収層、１５ａ…バッファー層、１５b…バッファー層、１６…透明電極層、１７…第２の取り出し電極、１８…反射防止膜

Claims

組成式Ｃｕ_ｘＩｎ_ｙＴｅ_{１−ｘ−ｙ}にて表され、ｘ、ｙは０．３３≦（ｘ／ｙ）≦０．６と０＜ｘ＋ｙ＜１を満たすカルコパイライト構造の化合物を含む光吸収層を有することを特徴とする光電変換素子。
前記光吸収層のバンドギャップが１．０５ｅＶ以上、１．４ｅＶ以下であることを特徴とする請求項１記載の光電変換素子。
前記光吸収層は、前記光吸収層が堆積される基板を４００℃以上、６００℃以下に加熱しながらスパッタ成膜したものであることを特徴とする請求項１または２に記載の光電変換素子。
前記光吸収層は、酸素分圧が２．０×１０^−４Ｐａ以上、２．０×１０^−２Ｐａ以下のＡｒガス雰囲気で成膜されたものであることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の光電変換素子。
前記カルコパイライト構造の化合物の格子間には、酸素が含まれていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の光電変換素子。
請求項１乃至請求項５いずれか１項記載の光電変換素子を用いてなることを特徴とする太陽電池。