JP2012244136A - 太陽電池、スパッタリングターゲット及び太陽電池の製造方法 - Google Patents
太陽電池、スパッタリングターゲット及び太陽電池の製造方法 Download PDFInfo
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Abstract
【解決手段】本発明は、In、Ga、Zn及びOを含有するn層を備え、このn層中のIn、Ga及びZnの原子数を100原子%とした場合、In、Ga及びZnの含有量がいずれも10原子%以上である太陽電池である。本発明のスパッタリングターゲットは、太陽電池のn層を形成するために用いられ、In、Ga、Zn及びOを含有し、In、Ga及びZnの原子数を100原子%とした場合、In、Ga及びZnの含有量がいずれも10原子%以上である。
【選択図】図1
Description
In、Ga、Zn及びOを含有する薄膜状のn層を備え、
このn層中のIn、Ga及びZnの総原子数に対するIn、Ga及びZnのそれぞれの含有量がいずれも10原子%以上である太陽電池である。
太陽電池のn層を形成するために用いられ、
In、Ga、Zn及びOを含有し、In、Ga及びZnの総原子数に対するIn、Ga及びZnのそれぞれの含有量がいずれも10原子%以上である。当該スパッタリングターゲットは、太陽電池のn層を形成するために好適である。
上記スパッタリングターゲットを用いたスパッタ法により、透明電極膜の表面にIn、Ga、Zn及びOを含有する薄膜を形成する工程
を有する。
をさらに有することが好ましい。当該製造方法によれば、このような熱処理を施すことで上記薄膜の特定波長領域における透明性を高めることができるため、得られる太陽電池の変換効率をより高めることができる。
図1の太陽電池10は、薄膜型の太陽電池である。当該太陽電池10は、透明基板1、透明電極膜2、n層3、中間層4、p層5及び金属電極膜6を備える。
当該太陽電池10は特に限定されず、各層を順に形成することで得ることができるが、
(1)スパッタ法により、透明電極膜2の表面にIn、Ga、Zn及びOを含有する薄膜を形成する工程(工程1)、及び
(2)上記薄膜に、酸素雰囲気下で熱処理を行う工程(工程2)
を有する製造方法により好適に製造することができる。この工程1及び2を経ることで、透明電極膜の表面にn層を効率的に形成することができる。
上記工程1においては、スパッタ法により、透明電極膜2の表面にIn、Ga、Zn及びOを含有する薄膜を形成する。なお、上記透明電極膜2は、透明基板1上に積層されている。
当該スパッタリングターゲットは、In、Ga、Zn及びOを含有し、In、Ga及びZnの総原子数に対してIn、Ga及びZnの含有量がいずれも10原子%以上である。このスパッタリングターゲットにおける好ましい成分組成(In、Ga及びZnの原子数比、並びにOの含有量等)は、上述したn層3と同様である。
上記工程2においては、上記薄膜に、酸素雰囲気下で熱処理を行う。当該製造方法によれば、このような熱処理を施すことで上記薄膜の特定波長領域における透明性を高めることができ、その結果、得られる太陽電池の変換効率をより高めることができる。これは、熱処理を行わない薄膜においては酸素欠陥による準位が多くあり、この準位による光吸収が生じるためであると考えられる。すなわち、上記熱処理を施すことにより欠陥準位が減少し、その結果吸収係数が低下することとなる。なお、欠陥準位により光が吸収されるとp層で吸収すべき光の強度が減少するため、当該太陽電池の変換効率が低下することとなる。
原料:InCl3及びSC(NH2)2
前駆体(原料)の溶媒:蒸留水
基板温度:150〜250℃
キャリアガス:空気
噴霧頻度:30秒ごとに噴霧(1秒)を1〜5回
成膜時間:10分〜1時間
原料:CuCl2−2H2O、InCl3及びSC(NH2)2
前駆体(原料)の溶媒:蒸留水
基板温度:250〜350℃
キャリアガス:空気
噴霧頻度:30秒ごとに噴霧(1秒)を1〜5回
成膜時間:30分〜3時間
透明導電膜SnO2:F(FTO)が成膜されたガラス基板上に、In、Ga、Zn及びOを含有するn層をスパッタリング法により成膜した。成膜条件を以下に記す。
成膜装置:株式会社アルバック製CS−200
到達真空度:5.0×10−4Pa
ターゲット組成:In−Ga−Zn−Oターゲット
In:Ga:Zn=1:1:1(原子数比)
ターゲットサイズ:直径4inch
電源:RF
成膜電力:200W
成膜時ガス流量:Ar_49sccm、O2_1sccm
成膜時圧力:0.7Pa
基板温度:室温
膜厚:500nm
なお、上記In−Ga−Zn−Oターゲットは、In2O3、Ga2O3及びZnOの粉末をモル比1:1:1で混合し、焼結することで得たものである。
原料:InCl3(0.01M)、SC(NH2)2(0.02M)
前駆体(原料)の溶媒:蒸留水30ml
基板温度:200℃
噴霧器先端と基板の距離:30cm
キャリアガス:空気
噴霧頻度:30秒ごとに噴霧(1秒)を3回
成膜時間:30分
膜厚:120nm
原料:CuCl2−2H2O(0.03M)、InCl3(0.024M)、SC(NH2)2(0.12M)
前駆体(原料)の溶媒:蒸留水100ml
基板温度:300℃
噴霧器先端と基板の距離:30cm
キャリアガス:空気
噴霧頻度:30秒ごとに噴霧(1秒)を3回
成膜時間:100分
膜厚:2μm
n層の成膜の際に用いたIn−Ga−Zn−Oターゲットの組成を
In:Ga:Zn=4.5:4.5:1 (実施例2)、
In:Ga:Zn=4.5:1 :4.5(実施例3)、及び
In:Ga:Zn=1 :4.5:4.5(実施例4)
としたこと以外は、実施例1と同様の操作をし、実施例2〜4の太陽電池を得た。
n層の膜厚を5nm、10nm、1,000nm及び1,500nmとしたこと以外は、実施例1と同様の操作をし、実施例5〜8の太陽電池を得た。
n層の表面にp層を直接成膜し、中間層を設けなかったこと以外は、実施例1と同様の操作をし、実施例9の太陽電池を得た。
n層の成膜の際に、In2O3からなるターゲット(比較例1)、Ga2O3からなるターゲット(比較例2)又はZnOからなるターゲット(比較例3)を用いたこと以外は、実施例1と同様の操作をし、比較例1〜3の太陽電池を得た。
n層として、非特許文献1と同様にスプレー熱分解法で作製したTiO2を用いたこと以外は、実施例1と同様の操作をし、比較例3の太陽電池を得た。成膜条件は以下のとおりである。
原料:チタンジイソプロポキシド ビス アセチルアセトナート(75質量%イソプロパノール)7ml、エタノール43ml
基板温度:500℃
噴霧器先端と基板の距離:30cm
キャリアガス:空気
噴霧頻度:30秒ごとに噴霧(1秒)を3回
成膜時間:50分
膜厚:400nm
実施例1〜9及び比較例1〜4で得られた各太陽電池(サイズ:10×10mm)について、大気中、室温、AM1.5の条件で変換効率の測定を行った。測定結果を表1に示す。
In−Ga−Zn−O(In:Ga:Zn=1:1:1)単層膜(膜厚100nm)を実施例1に記載の方法(膜厚以外)でガラス基板上に成膜した。分光光度計(日本分光株式会社製V−570型)により、波長1nm刻みで測定した反射率と透過率とから、下記式(1)により吸収係数を求めた。
2 透明電極膜
3 n層
4 中間層
5 p層
6 金属電極膜
10 太陽電池
Claims (8)
- In、Ga、Zn及びOを含有する薄膜状のn層を備え、
このn層中のIn、Ga及びZnの総原子数に対するIn、Ga及びZnのそれぞれの含有量がいずれも10原子%以上である太陽電池。 - 上記n層の波長400nm以上600nm以下における平均吸収係数が1,500cm−1以下である請求項1に記載の太陽電池。
- 上記n層の膜厚が10nm以上1μm以下である請求項1又は請求項2に記載の太陽電池。
- カルコゲナイド化合物を含有するp層を備える請求項1、請求項2又は請求項3に記載の太陽電池。
- 上記p層とn層との間に形成される中間層をさらに備え、この中間層がIn2S3を含有する請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の太陽電池。
- 太陽電池のn層を形成するために用いられ、
In、Ga、Zn及びOを含有し、In、Ga及びZnの総原子数に対するIn、Ga及びZnのそれぞれの含有量がいずれも10原子%以上であるスパッタリングターゲット。 - 請求項6に記載のスパッタリングターゲットを用いたスパッタ法により、透明電極膜の表面にIn、Ga、Zn及びOを含有する薄膜を形成する工程
を有する太陽電池の製造方法。 - 上記薄膜に、酸素雰囲気下で熱処理を行う工程
をさらに有する請求項7に記載の太陽電池の製造方法。
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- 2011-05-24 JP JP2011116371A patent/JP2012244136A/ja active Pending
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