JP2014157922A - Method for manufacturing solar cell - Google Patents

Method for manufacturing solar cell Download PDF

Info

Publication number
JP2014157922A
JP2014157922A JP2013027903A JP2013027903A JP2014157922A JP 2014157922 A JP2014157922 A JP 2014157922A JP 2013027903 A JP2013027903 A JP 2013027903A JP 2013027903 A JP2013027903 A JP 2013027903A JP 2014157922 A JP2014157922 A JP 2014157922A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
substrate
solar cell
jig
heat treatment
roll
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2013027903A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takehito Tsuji
剛人 辻
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fuji Electric Co Ltd filed Critical Fuji Electric Co Ltd
Priority to JP2013027903A priority Critical patent/JP2014157922A/en
Publication of JP2014157922A publication Critical patent/JP2014157922A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/541CuInSe2 material PV cells
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for manufacturing a solar cell, by which a solar cell having a CIS-based or CZTS-based light absorption layer can be manufactured with high productivity.SOLUTION: In a method for manufacturing a solar cell, at least an electrode layer and a metal precursor film are formed on a substrate, and then subjected to heat treatment in an atmosphere having at least a selenium source to form a CIS-based or CZTS-based light absorption layer. In the method, a long flexible substrate 21 is used as the substrate, the substrate 21 is drawn form a substrate roll 20 in which the substrate 21 is wound in a roll, an electrode layer and a metal precursor film are formed on the surface of the substrate 21 on a conveyance path of the substrate 21, then the substrate 21 is cut off from the substrate roll 20 and bent so that substrate faces are not brought into contact each other, and, while being held with a jig after being bent, the substrate 21 is disposed in an atmosphere having at least a selenium source to be subjected to the heat treatment.

Description

本発明は、CIS系又はCZTS系の光吸収層を有する太陽電池の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for manufacturing a solar cell having a CIS-based or CZTS-based light absorption layer.

CuInSe、CuGaSe、Cu(In,Ga)Se、Cu(In,Ga)(S,Se)等の半導体化合物で形成されたCIS系の光吸収層や、CuZnSnSe、CuZnSn(S,Se)等の半導体化合物で形成されたCZTS系の光吸収層は、高い光電変換効率が得られることが報告されており、CIS系やCZTS系の光吸収層を有する太陽電池の開発が進められている。 CIS-based light absorption layer formed of a semiconductor compound such as CuInSe 2 , CuGaSe 2 , Cu (In, Ga) Se 2 , Cu (In, Ga) (S, Se) 2 , Cu 2 ZnSnSe 4 , Cu 2 A CZTS-based light absorption layer formed of a semiconductor compound such as ZnSn (S, Se) 4 has been reported to obtain high photoelectric conversion efficiency, and a solar cell having a CIS-based or CZTS-based light absorption layer. Development is underway.

特許文献1には、長尺な基板を長手方向に搬送しつつ、500℃以上の基板温度でCIS系膜を製膜し、その後、基板にSe(セレン)を供給しつつ、所定の条件で冷却して、CIS系膜を製造することが開示されている。そして、段落番号0036には、CIS系膜の製膜方法の一例として、多元同時蒸着法、セレン化法、スパッタ法、ハイブリッドスパッタ法、メカノケミカルプロセス法が例示されている。   In Patent Document 1, a CIS-based film is formed at a substrate temperature of 500 ° C. or higher while a long substrate is conveyed in the longitudinal direction, and then Se (selenium) is supplied to the substrate under predetermined conditions. It is disclosed to produce a CIS-based membrane by cooling. And paragraph number 0036 exemplifies a multi-source simultaneous vapor deposition method, a selenization method, a sputtering method, a hybrid sputtering method, and a mechanochemical process method as an example of a method for forming a CIS-based film.

このように、CIS系やCZTS系の光吸収層の形成方法として、多元同時蒸着法やセレン化法が広く用いられている。   Thus, as a method for forming a CIS-based or CZTS-based light absorption layer, a multi-source co-evaporation method or a selenization method is widely used.

多元同時蒸着法では、光吸収層の構成元素を含む原料を、同時蒸着することで形成できる。多元同時蒸着法により、CIS系やCZTS系の光吸収層を形成する場合、蒸発源の配置や、蒸発量の制御で膜組成を制御できるというメリットがある。また、Roll to Rollプロセスが適用でき、可撓性基板を用いた太陽電池の製造に適している。しかしながら、次のような問題があった。すなわち、多元同時蒸着法では、膜組成と膜厚の分布が基板の幅方向に発生しやすいという課題がある。幅方向に設置する蒸着源の数を増やすことで、上記分布を低減することができるが、蒸着源の数を増やすことにより、装置コストや装置メンテナンス工数の増大につながる。また、高品質なCIS系やCZTS系の光吸収層を形成するには、製膜速度に制限がある。その為、生産量を高めるには、製膜装置を大型にする必要があり、装置コストの増大につながるという課題がある。また、蒸着源ルツボに詰まりが生じて、蒸発量にバラツキが生じる等のトラブルが発生し易く、装置メンテナンスに手間を要するという課題がある。   In the multi-source co-evaporation method, it can be formed by co-evaporating raw materials containing the constituent elements of the light absorption layer. When a CIS-based or CZTS-based light absorption layer is formed by the multi-source simultaneous vapor deposition method, there is an advantage that the film composition can be controlled by arranging the evaporation source and controlling the evaporation amount. Further, a Roll to Roll process can be applied, which is suitable for manufacturing a solar cell using a flexible substrate. However, there were the following problems. That is, the multi-component simultaneous vapor deposition method has a problem that the film composition and the film thickness distribution are likely to occur in the width direction of the substrate. Although the above distribution can be reduced by increasing the number of vapor deposition sources installed in the width direction, increasing the number of vapor deposition sources leads to an increase in apparatus cost and apparatus maintenance man-hours. In addition, in order to form a high-quality CIS-based or CZTS-based light absorption layer, there is a limit to the film forming speed. Therefore, in order to increase the production amount, it is necessary to increase the size of the film forming apparatus, which causes an increase in apparatus cost. In addition, there is a problem in that troubles such as clogging of the evaporation source crucible and variations in the amount of evaporation are likely to occur, and apparatus maintenance is troublesome.

一方、ガラス基板を使用した太陽電池の場合においては、例えば特許文献2,3に記載されるように、セレン化法が広く用いられている。セレン化法では、基板上の電極層表面に、スパッタ法等で金属プリカーサ膜を形成し、その後、HSeガス等のセレン源を有する雰囲気中で熱処理して、CIS系やCZTS系の光吸収層を形成する。セレン化法では、金属プリカーサ膜をスパッタ法等で形成できるため、多元同時蒸着法に比べて、光吸収層の面内分布を低減できるといったメリットがある。 On the other hand, in the case of a solar cell using a glass substrate, as described in Patent Documents 2 and 3, for example, a selenization method is widely used. In the selenization method, a metal precursor film is formed on the surface of the electrode layer on the substrate by sputtering or the like, and then heat-treated in an atmosphere having a selenium source such as H 2 Se gas, and CIS or CZTS light An absorption layer is formed. The selenization method has an advantage that the in-plane distribution of the light absorption layer can be reduced as compared to the multi-source simultaneous deposition method because the metal precursor film can be formed by a sputtering method or the like.

しかしながら、金属プリカーサ膜の熱処理には、昇降温時間を含めて60〜240分程度必要である。このため、セレン化法をRoll to Rollプロセスに適用する場合、金属プリカーサ膜の熱処理中は搬送を停止しなければならないので、生産性が著しく低下する。熱処理装置として大型なものを用いれば、搬送しつつ、熱処理を行うことは可能であるが、必要な装置サイズが大きくなり現実的ではない。   However, the heat treatment of the metal precursor film requires about 60 to 240 minutes including the heating and cooling time. For this reason, when the selenization method is applied to the Roll to Roll process, since the transport must be stopped during the heat treatment of the metal precursor film, the productivity is significantly reduced. If a large heat treatment apparatus is used, heat treatment can be performed while being transported, but the necessary apparatus size becomes large and is not realistic.

特開2012−15328号公報JP 2012-15328 A 特開2009−135299号公報JP 2009-135299 A 特開2009−283560号公報JP 2009-283560 A

本発明は、CIS系又はCZTS系の光吸収層を有する太陽電池を、生産性よく製造できる太陽電池の製造方法を提供することを目的とする。   An object of this invention is to provide the manufacturing method of the solar cell which can manufacture the solar cell which has a CIS type or CZTS type light absorption layer with sufficient productivity.

上記目的を達成するため、本発明は、基板上に、少なくとも電極層と、金属プリカーサ膜とを形成した後、少なくともセレン源を有する雰囲気中にて熱処理を行って、CIS系又はCZTS系の光吸収層を形成する太陽電池の製造方法において、前記基板として長尺な可撓性の基板を用い、前記基板をロール状に巻き取った基板ロールから前記基板を引き出し、前記基板の搬送経路上で、前記基板の表面に電極層と金属プリカーサ膜とを形成し、次いで、前記基板を前記基板ロールから切り離すと共に、基板面どうしが接触しないように屈曲させて治具に保持させ、その状態で少なくともセレン源を有する雰囲気中に配置して前記熱処理を行うことを特徴とする。   In order to achieve the above object, according to the present invention, after forming at least an electrode layer and a metal precursor film on a substrate, a heat treatment is performed in an atmosphere having at least a selenium source to obtain a CIS-based or CZTS-based light. In the method of manufacturing a solar cell for forming an absorption layer, a long flexible substrate is used as the substrate, the substrate is drawn out from a substrate roll obtained by winding the substrate into a roll shape, and the substrate is transported on the transport path. Forming an electrode layer and a metal precursor film on the surface of the substrate, then separating the substrate from the substrate roll, bending the substrate surfaces so as not to contact each other, and holding the jig at least in this state. The heat treatment is performed in an atmosphere having a selenium source.

本発明の太陽電池の製造方法は、前記熱処理後、前記基板を前記治具に保持させた状態で、Cd、Zn及びInから選ばれる少なくとも一種の元素を含む溶液に浸漬させて、溶液成長法により、Cd、Zn及びInから選ばれる少なくとも一種の元素を含むバッファ層を、前記光吸収層上に形成することが好ましい。   In the method for producing a solar cell of the present invention, after the heat treatment, the substrate is held in the jig, and immersed in a solution containing at least one element selected from Cd, Zn, and In. Thus, it is preferable to form a buffer layer containing at least one element selected from Cd, Zn, and In on the light absorption layer.

本発明の太陽電池の製造方法は、前記治具として複数のロール又は担持治具を用い、前記基板を前記ロール又は担持治具に張設しながらジグザグ状に屈曲させて、前記治具に保持させることが好ましい。   In the method for manufacturing a solar cell according to the present invention, a plurality of rolls or holding jigs are used as the jig, and the substrate is bent in a zigzag shape while being held on the rolls or the holding jig, and held by the jig. It is preferable to make it.

本発明の太陽電池の製造方法は、前記金属プリカーサ膜が、Cuと、In及び/又はGaとを少なくとも含有する金属膜、又は、Cuと、Znと、Snとを少なくとも含む金属膜であることが好ましい。   In the method for manufacturing a solar cell according to the present invention, the metal precursor film is a metal film containing at least Cu and In and / or Ga, or a metal film containing at least Cu, Zn, and Sn. Is preferred.

本発明の太陽電池の製造方法は、前記熱処理を、少なくともセレン源を有する雰囲気中で行った後、少なくとも硫黄源を有する雰囲気で行うことが好ましい。   In the method for producing a solar cell of the present invention, it is preferable that the heat treatment is performed in an atmosphere having at least a selenium source and then performed in an atmosphere having at least a sulfur source.

本発明によれば、基板ロールから基板を引き出して、その搬送経路上で、基板の表面に電極層と金属プリカーサ膜とを形成するので、Roll to Rollプロセスで、基板上に電極層と金属プリカーサ膜とを形成することができる。また、金属プリカーサ膜の熱処理は、基板ロールから切り離して行うので、熱処理以降の工程は、Roll to Rollプロセスから切り離される。このため、金属プリカーサ膜の熱処理時も、金属プリカーサ膜の形成を継続できる。そして、金属プリカーサ膜の熱処理は、金属プリカーサ膜を形成した基板を、基板面どうしが接触しないように屈曲させて治具に保持させ、その状態で少なくともセレン源を有する雰囲気中に配置して行うので、熱処理装置内に、金属プリカーサ膜を形成した基板を効率よく収容でき、より小さい熱処理装置で、より長い基板を大量に熱処理できる。更には、基板面どうしが接触していないので、金属プリカーサ膜に反応ガスを十分に接触させて熱処理でき、製品の歩留まりを高めることができる。   According to the present invention, the substrate is pulled out from the substrate roll, and the electrode layer and the metal precursor film are formed on the surface of the substrate on the transport path. Therefore, in the Roll to Roll process, the electrode layer and the metal precursor are formed on the substrate. A film can be formed. Moreover, since the heat treatment of the metal precursor film is performed separately from the substrate roll, the steps after the heat treatment are separated from the Roll to Roll process. For this reason, the metal precursor film can be continuously formed even during the heat treatment of the metal precursor film. Then, the heat treatment of the metal precursor film is performed by bending the substrate on which the metal precursor film is formed so that the substrate surfaces do not come into contact with each other and holding the jig in an atmosphere having at least a selenium source. Therefore, the substrate on which the metal precursor film is formed can be efficiently accommodated in the heat treatment apparatus, and a longer substrate can be heat treated in a large amount with a smaller heat treatment apparatus. Furthermore, since the substrate surfaces are not in contact with each other, the reaction gas can be sufficiently brought into contact with the metal precursor film and heat treatment can be performed, and the yield of products can be increased.

太陽電池の一実施形態を示す概略図である。It is the schematic which shows one Embodiment of a solar cell. 基板の保持方法の一実施形態の工程図である。It is process drawing of one Embodiment of the holding method of a board | substrate. 基板の保持方法の一実施形態の工程図である。It is process drawing of one Embodiment of the holding method of a board | substrate. 基板の保持方法の一実施形態の工程図である。It is process drawing of one Embodiment of the holding method of a board | substrate. 基板の保持方法の他の実施形態の工程図であって、(a)は平面図であり、(b)は側面図である。It is process drawing of other embodiment of the holding method of a board | substrate, Comprising: (a) is a top view, (b) is a side view. 基板の保持方法の他の実施形態の工程図である。It is process drawing of other embodiment of the holding method of a board | substrate. 基板の保持方法の他の実施形態の工程図である。It is process drawing of other embodiment of the holding method of a board | substrate. 熱処理装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the heat processing apparatus. 図8の熱処理装置の平面断面図であって、内部に治具保持基板を収容している状態を示す概略図である。FIG. 9 is a plan cross-sectional view of the heat treatment apparatus of FIG. 8, and is a schematic view showing a state in which a jig holding substrate is housed inside. 図8の熱処理装置の平面断面図であって、内部に治具保持基板を収容した状態を示す概略図である。FIG. 9 is a plan cross-sectional view of the heat treatment apparatus of FIG. 8, and is a schematic view showing a state in which a jig holding substrate is housed inside. 治具保持基板を溶液に浸漬して溶液成長法によりバッファ層を形成する工程を示す概略図である。It is the schematic which shows the process of immersing a jig holding substrate in a solution and forming a buffer layer by a solution growth method. 実施例で得られた太陽電池の太陽電池特性(電流−電圧曲線)を示す図である。It is a figure which shows the solar cell characteristic (current-voltage curve) of the solar cell obtained in the Example.

まず、本発明により製造される太陽電池の一実施形態について、図1を用いて説明する。   First, an embodiment of a solar cell manufactured according to the present invention will be described with reference to FIG.

図1に示す太陽電池10は、サブストレート構造の太陽電池であって、基板1上に、裏面電極層2、光吸収層3、バッファ層4、透明電極層5が積層している。   A solar cell 10 shown in FIG. 1 is a solar cell having a substrate structure, and a back electrode layer 2, a light absorption layer 3, a buffer layer 4, and a transparent electrode layer 5 are laminated on a substrate 1.

基板1は、可撓性を有するものであればよく、特に限定はない。例えば、プラスチックフィルム基板、金属基板等が挙げられる。プラスチックフィルム基板としては、ポリイミドフィルム、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリエチレンナフタレートフィルム、ポリエーテルスルホンフィルム、アクリルフィルム、アラミドフィルム等が挙げられる。金属基板としては、ステンレス薄板、アルミニウム薄板等が挙げられる。なお、基板1を光入射側に配置する場合には、基板1は透明性を有する材料で構成されている必要がある。   The substrate 1 is not particularly limited as long as it has flexibility. For example, a plastic film substrate, a metal substrate, etc. are mentioned. Examples of the plastic film substrate include a polyimide film, a polyethylene terephthalate film, a polyethylene naphthalate film, a polyethersulfone film, an acrylic film, and an aramid film. Examples of the metal substrate include a stainless steel thin plate and an aluminum thin plate. In addition, when arrange | positioning the board | substrate 1 in the light-incidence side, the board | substrate 1 needs to be comprised with the material which has transparency.

基板1には、バリア層、密着層等が形成されていてもよい。バリア層としては、特に限定は無いが、Si,TiN,CrN,Al,SiO等が挙げられる。密着層としては、特に限定は無いが、Ti,Cr,W等が挙げられる。 The substrate 1 may be formed with a barrier layer, an adhesion layer, and the like. The barrier layer is not particularly limited, Si 3 N 4, TiN, CrN, Al 2 O 3, SiO 2 and the like. Although there is no limitation in particular as an adhesion layer, Ti, Cr, W, etc. are mentioned.

裏面電極層2は、少なくとも光吸収層3側に位置する層がMoを含有していることが好ましい。これによれば、Se等に対する腐食耐性が得られ、光吸収層3を形成する際における、裏面電極層2の腐食劣化を防止できる。   In the back electrode layer 2, it is preferable that at least the layer located on the light absorption layer 3 side contains Mo. According to this, corrosion resistance to Se or the like can be obtained, and corrosion degradation of the back electrode layer 2 can be prevented when the light absorption layer 3 is formed.

裏面電極層2のMoを含有する層(以下、Mo層という)は、膜厚が100〜1000nmであることが好ましく、400〜600nmがより好ましい。Mo層の膜厚が薄いと、Se等に対する腐食耐性が不十分な場合がある。Mo層の膜厚が厚いと、形成に時間がかかる等生産性が悪くなる。更には、基板との応力差によっては、剥離が生じやすくなる傾向にある。   The back electrode layer 2 containing Mo (hereinafter referred to as Mo layer) preferably has a film thickness of 100 to 1000 nm, more preferably 400 to 600 nm. If the Mo layer is thin, the corrosion resistance to Se or the like may be insufficient. If the film thickness of the Mo layer is large, productivity will be deteriorated, for example, it takes time to form. Furthermore, peeling tends to occur easily depending on the stress difference with the substrate.

裏面電極層2は、Moの単層であってもよいし、Moよりも電気抵抗率が小さい導電材料を含む金属層(以下、低抵抗金属層ともいう)と、Mo層との積層体で構成されていてもよい。   The back electrode layer 2 may be a single layer of Mo, or a laminated body of a metal layer (hereinafter also referred to as a low resistance metal layer) containing a conductive material having an electric resistivity lower than that of Mo and a Mo layer. It may be configured.

Moよりも電気抵抗率が小さい導電材料としては、20℃における電気抵抗率が5.3×10−8Ω・m未満の導電材料が好ましい。こうすることで、裏面電極層2の電気抵抗率を、Mo単独で構成した場合よりも効果的に小さくできる。Moよりも電気抵抗率が小さい導電材料の具体例としては、Ag、Cu、Au、Al、Mg、W及びこれらの合金が挙げられ、これらの1種又は2種以上を好ましく用いることができる。 As the conductive material having an electrical resistivity smaller than that of Mo, a conductive material having an electrical resistivity at 20 ° C. of less than 5.3 × 10 −8 Ω · m is preferable. By carrying out like this, the electrical resistivity of the back surface electrode layer 2 can be effectively made smaller than the case where it comprises Mo alone. Specific examples of the conductive material having an electric resistivity lower than that of Mo include Ag, Cu, Au, Al, Mg, W, and alloys thereof, and one or more of these can be preferably used.

また、裏面電極層を構成する金属層は、Na、K等のアルカリ金属を含有していてもよい。これによれば、裏面電極層2から光吸収層3にCIS系太陽電池の高効率化に必要なNa等が供給される。   The metal layer constituting the back electrode layer may contain an alkali metal such as Na or K. According to this, Na or the like necessary for increasing the efficiency of the CIS solar cell is supplied from the back electrode layer 2 to the light absorption layer 3.

光吸収層3は、CIS系又はCZTS系の光吸収層である。本発明においてCIS系の光吸収層とは、CuInSe、CuGaSe、Cu(In,Ga)Se、Cu(In,Ga)(S,Se)等の半導体化合物で形成された光吸収層を意味する。また、CZTS系の光吸収層とは、CuZnSnSe、CuZnSn(S,Se)等の半導体化合物で形成された光吸収層を意味する。 The light absorption layer 3 is a CIS-based or CZTS-based light absorption layer. In the present invention, the CIS-based light absorption layer is a light absorption layer formed of a semiconductor compound such as CuInSe 2 , CuGaSe 2 , Cu (In, Ga) Se 2 , or Cu (In, Ga) (S, Se) 2. Means. The CZTS-based light absorption layer means a light absorption layer formed of a semiconductor compound such as Cu 2 ZnSnSe 4 or Cu 2 ZnSn (S, Se) 4 .

光吸収層3の膜厚は、種類により異なるが、おおよそ1.5〜2.5μmが好ましい。   Although the film thickness of the light absorption layer 3 changes with kinds, about 1.5-2.5 micrometers is preferable.

バッファ層4は、禁止帯幅の広いn型の透明導電膜で構成される。好ましくは、Cd、Zn及びInから選ばれる少なくとも一種の元素を含む化合物である。具体的な化合物としては、CdS、ZnO、ZnS、Zn(OH)、ZnInSe、ZnMgO、In、In等が挙げられる。 The buffer layer 4 is composed of an n-type transparent conductive film having a wide forbidden band. Preferably, it is a compound containing at least one element selected from Cd, Zn, and In. Specific compounds, CdS, ZnO, ZnS, Zn (OH) 2, ZnInSe 2, ZnMgO, In 2 O 3, In 2 S 3 , and the like.

透明電極層5は、ZnO、SnO、In、ITO等の透明性導電材料で構成される。 The transparent electrode layer 5 is made of a transparent conductive material such as ZnO, SnO 2 , In 2 O 3 , or ITO.

次に、図1に示す太陽電池の製造方法を例に挙げて、本発明の太陽電池の製造方法について説明する。   Next, the method for manufacturing the solar cell of the present invention will be described using the method for manufacturing the solar cell shown in FIG. 1 as an example.

本発明では、基板として長尺な可撓性の基板を用いる。基板は、必要に応じて、前処理を行ってもよい。前処理としては、水、2−プロパノール等による洗浄処理、基板を加熱して基板が吸着した水や有機物等を除去する処理、基板に対して張力をかけながら加熱して、基板の残留応力を低減させるアニール処理等が挙げられる。   In the present invention, a long flexible substrate is used as the substrate. The substrate may be pretreated as necessary. Pre-treatment includes cleaning with water, 2-propanol, etc., heating the substrate to remove water or organic matter adsorbed on the substrate, heating while applying tension to the substrate, and reducing the residual stress of the substrate. An annealing treatment to reduce is mentioned.

本発明では、上記基板をロール状に巻き取って、基板ロールとする。そして、基板ロールから基板を引き出し、基板の搬送経路上で、基板の表面に裏面電極層と金属プリカーサ膜とを形成する。   In the present invention, the substrate is wound into a roll to obtain a substrate roll. Then, the substrate is pulled out from the substrate roll, and a back electrode layer and a metal precursor film are formed on the surface of the substrate on the substrate transport path.

裏面電極層及び金属プリカーサ膜は、以下の(1)、(2)の方法等で形成できる。   The back electrode layer and the metal precursor film can be formed by the following methods (1) and (2).

(1)基板ロールから基板を引き出し、その搬送経路上で、基板表面に裏面電極層と金属プリカーサ膜とを連続して形成する方法。
(2)基板ロールから基板を引き出し、その搬送経路上で基板表面に裏面電極層を形成し、裏面電極層を形成した基板をロール状に巻き取って基板ロールとする。そして、基板ロールから、裏面電極層が形成された基板を引き出し、その搬送経路上で裏面電極層上に金属プリカーサ膜を形成する方法。
(1) A method of drawing a substrate from a substrate roll and continuously forming a back electrode layer and a metal precursor film on the surface of the substrate on the transport path.
(2) The substrate is pulled out from the substrate roll, a back electrode layer is formed on the substrate surface on the transport path, and the substrate on which the back electrode layer is formed is wound into a roll to obtain a substrate roll. And the method of drawing out the board | substrate with which the back surface electrode layer was formed from a substrate roll, and forming a metal precursor film | membrane on a back surface electrode layer on the conveyance path | route.

裏面電極層は、例えば、Moを含有する電極材料を用いて、スパッタ法、蒸着法等の方法で形成できる。また、Ag、Cu、Au、Al、Mg、W及びこれらの合金から選ばれる導電材料を含む電極材料を用いて低抵抗金属層を製膜し、次いで、低抵抗金属層上にMoを含有する電極材料を用いてMo層を製膜することで、低抵抗金属層にMo層が積層した裏面電極層を形成できる。電極材料には、CIS系太陽電池の高効率化に必要なNa、K等のアルカリ金属を含有させてもよい。   A back surface electrode layer can be formed by methods, such as a sputtering method and a vapor deposition method, using the electrode material containing Mo, for example. In addition, a low-resistance metal layer is formed using an electrode material containing a conductive material selected from Ag, Cu, Au, Al, Mg, W and alloys thereof, and then Mo is contained on the low-resistance metal layer. By forming the Mo layer using the electrode material, a back electrode layer in which the Mo layer is laminated on the low resistance metal layer can be formed. You may make an electrode material contain alkali metals, such as Na and K required for the high efficiency of a CIS type solar cell.

金属プリカーサ膜の形成方法は、特に限定は無い。スパッタ法、蒸着法、メッキ法、ナノ粒子印刷法等が挙げられる。なかでも、面内分布の小さい金属膜を効率よく製膜できるという理由からスパッタ法が好ましい。   The method for forming the metal precursor film is not particularly limited. Examples include sputtering, vapor deposition, plating, and nanoparticle printing. Among these, the sputtering method is preferable because a metal film having a small in-plane distribution can be efficiently formed.

金属プリカーサ膜の材質は、光吸収層の種類により異なる。CIS系の光吸収層を形成する場合は、金属プリカーサ膜として、Cuと、In及び/又はGaとを少なくとも含有する金属膜を形成する。また、CZTS系の光吸収層を形成する場合は、金属プリカーサ膜として、Cuと、Znと、Snとを少なくとも含む金属膜を形成する。   The material of the metal precursor film varies depending on the type of the light absorption layer. In the case of forming a CIS-based light absorption layer, a metal film containing at least Cu and In and / or Ga is formed as a metal precursor film. When a CZTS-based light absorption layer is formed, a metal film including at least Cu, Zn, and Sn is formed as the metal precursor film.

本発明では、このようにして金属プリカーサ膜を形成した後、基板を、基板ロールから切り離すと共に、基板面どうしが接触しないように屈曲させて治具に保持させる。   In the present invention, after the metal precursor film is formed in this way, the substrate is separated from the substrate roll and bent so that the substrate surfaces do not come into contact with each other and held on the jig.

基板は、基板面どうしが接触しないように屈曲させて治具に保持させればよく、保持方法については特に限定はない。   The substrate may be bent and held by a jig so that the substrate surfaces do not contact each other, and the holding method is not particularly limited.

基板の保持方法の一実施形態について、図2〜4を用いて説明する。   One embodiment of a substrate holding method will be described with reference to FIGS.

図2に示されるように、まず、基板ロール20から引出された基板21の先端部を、ロール状の治具31に固定する。治具への固定方法としては、特に限定は無い。例えば、基板固定板をねじで固定する、耐熱テープで治具に貼り付ける等が挙げられる。   As shown in FIG. 2, first, the tip of the substrate 21 drawn out from the substrate roll 20 is fixed to a roll-shaped jig 31. There is no limitation in particular as a fixing method to a jig | tool. For example, the substrate fixing plate may be fixed with a screw or attached to a jig with a heat-resistant tape.

次に、基板21の上下に、ロール状の治具32〜37を交互に位置をずらして配置する。この実施形態では、基板21の上面側及び下面側に治具を3個ずつ配置しているが、治具の数は特に限定しない。   Next, roll-shaped jigs 32 to 37 are alternately arranged on the upper and lower sides of the substrate 21. In this embodiment, three jigs are arranged on the upper surface side and the lower surface side of the substrate 21, but the number of jigs is not particularly limited.

次に、各治具32〜37を、基板ロール20から、遠いものから順に基板21に向かって移動させる。   Next, the jigs 32 to 37 are moved from the substrate roll 20 toward the substrate 21 in order from the farthest.

そして、図3の矢印Aの部分で、基板21を切断して基板ロール20から切り離し、治具に固定する。   Then, at the portion indicated by arrow A in FIG. 3, the substrate 21 is cut and separated from the substrate roll 20 and fixed to a jig.

このようにすることで、図4に示されるように、基板21を、張設しながらジグザグ状に屈曲させて治具に保持させることができる。   In this way, as shown in FIG. 4, the substrate 21 can be bent and zigzag while being stretched and held on a jig.

なお、基板21の長さや、治具の数によっては、基板21を切断することなく、基板21を基板ロール20から切り離して治具に保持させることができる場合がある。   Depending on the length of the substrate 21 and the number of jigs, the substrate 21 may be separated from the substrate roll 20 and held on the jig without cutting the substrate 21.

基板の保持方法の他の実施形態について、図5〜7を用いて説明する。
この実施形態では、治具としてピン状の担持治具を用いる。
Another embodiment of the substrate holding method will be described with reference to FIGS.
In this embodiment, a pin-shaped holding jig is used as the jig.

まず、図5(a)、(b)に示されるように、基板ロール20から引出された基板21の先端部の短手方向両側を、ピン状の担持治具41,41で張設しながら固定する。   First, as shown in FIGS. 5 (a) and 5 (b), the both sides in the short direction of the front end portion of the substrate 21 drawn out from the substrate roll 20 are stretched by pin-shaped holding jigs 41 and 41. Fix it.

次に、先端部から所定間隔毎に、基板21の短手方向両側を、ピン状の担持治具42〜47で張設しながら固定する。   Next, the both sides in the short direction of the substrate 21 are fixed while being stretched by the pin-shaped holding jigs 42 to 47 at predetermined intervals from the tip portion.

次に、治具42〜47を、遠いものから順に、交互に上下に移動させる。   Next, the jigs 42 to 47 are alternately moved up and down in order from the far side.

そして、図6の矢印Aの部分で、基板21を切断して基板ロール20から切り離す。   Then, at the portion indicated by arrow A in FIG. 6, the substrate 21 is cut and separated from the substrate roll 20.

このようにすることで、図7に示されるように、基板21を、張設しながらジグザグ状に屈曲させて治具に保持させることができる。なお、担持治具は、ピン状のものに限定されず、クリップ状、真空チャック機構、静電チャック機構など、治具で基板を担持できる形態であれば、いずれも好ましく用いることができる。   In this way, as shown in FIG. 7, the substrate 21 can be bent and zigzag while being stretched and held on the jig. The holding jig is not limited to a pin-like one, and any clip-type, vacuum chuck mechanism, electrostatic chuck mechanism, or the like that can hold the substrate with the jig can be preferably used.

治具に保持された状態で、基板面どうしの間隔は、5〜100mmが好ましく、10〜20mmがより好ましい。基板面どうしの間隔が狭すぎると、熱処理時に反応ガスが金属プリカーサ膜に接触し難くなり、未反応の部分が生じて製品不良が生じることがある。また、基板面どうしの間隔が大きすぎると、熱処理装置に治具に保持した基板を収容する際に、収容効率が低下するので、生産効率が低下する。   In the state of being held by the jig, the distance between the substrate surfaces is preferably 5 to 100 mm, and more preferably 10 to 20 mm. If the distance between the substrate surfaces is too narrow, the reaction gas is difficult to come into contact with the metal precursor film during heat treatment, and an unreacted portion may be generated, resulting in product defects. Moreover, when the space | interval of a substrate surface is too large, when accommodating the board | substrate hold | maintained at the jig | tool in the heat processing apparatus, since accommodation efficiency falls, production efficiency falls.

また、金属プリカーサ膜の治具と接触している部分は、熱処理中に反応が進行しないため、製品として使用できない。このため、治具と金属プリカーサ膜との接触面積が小さくなるように、治具を選択することが好ましい。   Further, the portion of the metal precursor film that is in contact with the jig cannot be used as a product because the reaction does not proceed during the heat treatment. For this reason, it is preferable to select a jig so that the contact area between the jig and the metal precursor film is reduced.

また、金属プリカーサ膜の治具と接触する部分を、製品モジュール化における切断位置と合わせるように治具サイズ及び、治具と金属プリカーサ膜との接触位置を設計することで、材料の無駄をなくすことができる。   Moreover, the waste of material is eliminated by designing the jig size and the contact position between the jig and the metal precursor film so that the part of the metal precursor film that contacts the jig matches the cutting position in the product modularization. be able to.

次に、治具に保持された基板を、熱処理装置に導入して熱処理を行う。   Next, the substrate held by the jig is introduced into a heat treatment apparatus to perform heat treatment.

熱処理装置としては、特に限定は無い。セレン化法で用いられている公知の熱処理装置を用いることができる。   There is no limitation in particular as a heat processing apparatus. A known heat treatment apparatus used in the selenization method can be used.

図8〜10を用いて、熱処理装置の一実施形態について説明する。   An embodiment of the heat treatment apparatus will be described with reference to FIGS.

この熱処理装置50は、図8に示すように、反応ガス供給ライン51と、排ガスライン52とが接続している。反応ガス供給ライン51は、図示しない反応ガス供給源に接続している。また、排ガスライン52は、図示しない排ガス系に接続している。   As shown in FIG. 8, the heat treatment apparatus 50 is connected to a reaction gas supply line 51 and an exhaust gas line 52. The reactive gas supply line 51 is connected to a reactive gas supply source (not shown). The exhaust gas line 52 is connected to an exhaust gas system (not shown).

図9,10を合わせて参照すると、熱処理装置50には、開閉扉53が設けられている。熱処理装置50内には、加熱ヒータ54と、搬送レール55とが設けられている。また、図示しないが、熱処理装置50内には、温度センサ、圧力センサ、反応ガス濃度センサ等の各種センサが設けられており、内部の状況をモニタリングして、熱処理条件を調整できるように構成されている。   Referring to FIGS. 9 and 10 together, the heat treatment apparatus 50 is provided with an opening / closing door 53. In the heat treatment apparatus 50, a heater 54 and a transport rail 55 are provided. Although not shown, the heat treatment apparatus 50 is provided with various sensors such as a temperature sensor, a pressure sensor, and a reactive gas concentration sensor, and is configured to monitor the internal conditions and adjust the heat treatment conditions. ing.

この熱処理装置は、図9に示すように、開閉扉53を開き、治具に保持された基板(以下、治具保持基板という)60を、搬送レール55上に配置する。そして、搬送レール55上に配置した治具保持基板60を、図9の矢印Bの方向に沿って移動させる。熱処理装置50内に治具保持基板60を所定個数配置した後、開閉扉53を閉じることで、図10に示すように、熱処理装置50内に治具保持基板60を収容できる。   In this heat treatment apparatus, as shown in FIG. 9, the opening / closing door 53 is opened, and a substrate 60 (hereinafter referred to as a jig holding substrate) 60 held on a jig is disposed on a transport rail 55. Then, the jig holding substrate 60 arranged on the transport rail 55 is moved along the direction of arrow B in FIG. After placing a predetermined number of jig holding substrates 60 in the heat treatment apparatus 50, the jig holding substrate 60 can be accommodated in the heat treatment apparatus 50 as shown in FIG.

治具保持基板60の熱処理は、反応ガス供給ライン51から、窒素ガス等の不活性ガスで希釈したHSeガス等のセレン含有ガスを熱処理装置50内に導入して、少なくともセレン源を有する雰囲気中で行う。また、少なくともセレン源を有する雰囲気中で熱処理を行った後、内部のセレン雰囲気を真空ポンプなどにより一端排気し、その後、反応ガス供給ライン51から、窒素ガス等の不活性ガスで希釈したHS等の硫黄含有ガスを熱処理装置50内に導入して、少なくとも硫黄源を有する雰囲気中で更に熱処理を行ってもよい。セレン源を有する雰囲気で熱処理を行った後、更に硫黄源を有する雰囲気で熱処理を行うことで、発電効率に優れたCIS系やCZTS系の光吸収層を形成できる。 In the heat treatment of the jig holding substrate 60, a selenium-containing gas such as H 2 Se gas diluted with an inert gas such as nitrogen gas is introduced from the reaction gas supply line 51 into the heat treatment apparatus 50 and has at least a selenium source. Perform in an atmosphere. Further, after the heat treatment in an atmosphere having at least a source of selenium, the interior of the selenium atmosphere end evacuated by a vacuum pump, then, from the reaction gas supply line 51, H 2 diluted with an inert gas such as nitrogen gas A sulfur-containing gas such as S may be introduced into the heat treatment apparatus 50 and further heat treatment may be performed in an atmosphere having at least a sulfur source. After performing heat treatment in an atmosphere having a selenium source, further heat treatment is performed in an atmosphere having a sulfur source, whereby a CIS-based or CZTS-based light absorption layer having excellent power generation efficiency can be formed.

セレン源を有する雰囲気中での熱処理条件や、硫黄源を有する雰囲気中での熱処理条件は、金属プリカーサ膜の種類や、形成する光吸収層の種類によって異なる。   The heat treatment conditions in the atmosphere containing the selenium source and the heat treatment conditions in the atmosphere containing the sulfur source differ depending on the type of the metal precursor film and the type of the light absorption layer to be formed.

セレン源を有する雰囲気中での熱処理条件の具体例としては、例えば、基板温度を100〜200℃の状態から、350〜550℃まで徐々に昇温し、その状態で、好ましくは10〜240分、より好ましくは20〜120分保持して行う方法が挙げられる。また、セレン含有ガスのセレンのモル濃度は、1〜20モル%が好ましく、2〜10モル%がより好ましい。   As a specific example of the heat treatment conditions in an atmosphere having a selenium source, for example, the substrate temperature is gradually raised from 100 to 200 ° C. to 350 to 550 ° C., and in that state, preferably 10 to 240 minutes. More preferably, a method of holding for 20 to 120 minutes may be mentioned. Moreover, 1-20 mol% is preferable and, as for the molar concentration of selenium of a selenium containing gas, 2-10 mol% is more preferable.

硫黄源を有する雰囲気中での熱処理条件の具体例としては、例えば、基板温度を500〜650℃まで昇温し、好ましくは5〜120分、より好ましくは20〜120分保持して行うことが好ましい。また、硫黄含有ガスの硫黄のモル濃度は、1〜30モル%が好ましく、2〜20モル%がより好ましい。   As a specific example of the heat treatment conditions in an atmosphere having a sulfur source, for example, the substrate temperature is raised to 500 to 650 ° C., preferably 5 to 120 minutes, more preferably 20 to 120 minutes. preferable. Moreover, 1-30 mol% is preferable and, as for the molar concentration of sulfur of sulfur containing gas, 2-20 mol% is more preferable.

このように熱処理することで、金属プリカーサ膜が反応して、CIS系やCZTS系の光吸収層が形成される。なお、熱処理時における基板温度の上限は使用する基板により異なる。   By performing the heat treatment in this manner, the metal precursor film reacts to form a CIS-based or CZTS-based light absorption layer. Note that the upper limit of the substrate temperature during the heat treatment varies depending on the substrate used.

次に、熱処理を行って光吸収層を形成した治具保持基板60を熱処理装置50から取出し、光吸収層上に、Cd、Zn及びInから選ばれる少なくとも一種の元素を含むバッファ層を形成する。   Next, the jig holding substrate 60 on which the light absorption layer is formed by heat treatment is taken out from the heat treatment apparatus 50, and a buffer layer containing at least one element selected from Cd, Zn and In is formed on the light absorption layer. .

バッファ層の形成方法は、特に限定は無く、従来公知の方法を用いることができる。例えば、溶液成長法(CBD:Chemical Bath Deposition)、蒸着法、スパッタ法、原子堆積法(ALD:Atomic Layer Deposition)、イオン層ガス反応法(Ion Layer Gas Reaction)、有機金属気相成長法(MOCVD:Metal Organic Chemical Vapor Deposition)等が挙げられる。なかでも、溶液成長法が好ましい。溶液成長法では、Cd、Zn、及びInから選ばれる少なくとも一種の元素を含む溶液に、光吸収層を形成した基板を浸漬することで、光吸収層上にCd、Zn及びInから選ばれる少なくとも一種の元素を含むバッファ層を形成できる。このように、溶液成長法は、装置構成が簡単であり、低コストで、密着性が高く、表面被覆性に優れたバッファ層を光吸収層上に形成できる。また、図11に示すように、浴槽71内の溶液72中に、治具保持基板60を、治具から基板を取り外すことなくそのまま浸漬して行うこともできるので、熱処理後の基板を治具から取り外して巻き戻す等の手間を省略できる。更には、一度に大量に処理することができるので、生産性に優れる。   The method for forming the buffer layer is not particularly limited, and a conventionally known method can be used. For example, solution growth (CBD), vapor deposition, sputtering, atomic deposition (ALD), ionic layer gas reaction (MOCVD), metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) : Metal Organic Chemical Vapor Deposition) and the like. Of these, the solution growth method is preferable. In the solution growth method, by immersing the substrate on which the light absorption layer is formed in a solution containing at least one element selected from Cd, Zn, and In, at least selected from Cd, Zn, and In on the light absorption layer. A buffer layer containing a kind of element can be formed. As described above, the solution growth method has a simple apparatus configuration, can be formed at a low cost, has a high adhesion, and has a surface coating property on the light absorption layer. Moreover, as shown in FIG. 11, since the jig holding substrate 60 can be immersed in the solution 72 in the bathtub 71 without removing the substrate from the jig, the substrate after the heat treatment is used as the jig. It is possible to eliminate the trouble of removing and rewinding. Furthermore, since it can process in large quantities at once, it is excellent in productivity.

次に、バッファ層上に、スパッタ法、蒸着法等の方法で透明電極層を形成する。バッファ層を治具に保持させた状態で溶液に浸漬して形成した場合は、治具から基板を取り外した後、透明電極層の形成工程を行う。   Next, a transparent electrode layer is formed on the buffer layer by a method such as sputtering or vapor deposition. When the buffer layer is formed by dipping in a solution while being held by a jig, a transparent electrode layer forming step is performed after removing the substrate from the jig.

このようにして、図1に示すサブストレート型の太陽電池10を製造できる。   In this way, the substrate type solar cell 10 shown in FIG. 1 can be manufactured.

以上、サブストレート型の太陽電池を例に挙げて、本発明の太陽電池の製造方法について説明したが、本発明の太陽電池の製造方法は、スーパーストレート型の太陽電池や、両面受光型の太陽電池等、サブストレート型以外の太陽電池にも適用できる。   The method for manufacturing the solar cell according to the present invention has been described above by taking the substrate type solar cell as an example. However, the method for manufacturing the solar cell according to the present invention can be applied to a super straight type solar cell or a double-sided light receiving solar cell. It can also be applied to solar cells other than the substrate type such as a battery.

長さ1000mのポリイミドフィルムが巻き取られた基板ロールからポリイミドフィルムを引き出し、その搬送経路上で、スパッタ法によりMo膜を500nm製膜し、電極層を形成した。
次に、電極層上に、スパッタ法により、Cuと、Inと、Gaとを含有する金属膜からなる金属プリカーサ膜を1.5μm製膜した。
次に、金属プリカーサ膜を形成したポリイミドフィルムを、10m間隔で切断しながら、図2〜4に示す手順で治具に固定した。
次に、治具に固定したポリイミドフィルムを熱処理装置に収容し、装置内に窒素ガスで10%に希釈したHSeガスを供給し、基板温度は200℃から徐々に500℃まで昇温し、500℃で2時間保持して熱処理を行って、Cu(In,Ga)Seからなる半導体化合物で構成された光吸収層を2.0μm形成した。
次に、治具に固定したままの状態で、前記光吸収層を形成したポリイミドフィルムを、金属塩(CdSO)、硫化物(チオウレア)および錯化剤(アンモニア)を含有した水溶液中に60〜70℃で10〜15分間浸漬させ、溶液成長法により、CdSからなるバッファ層を50nm程度形成した。
次に、ポリイミドフィルムを治具から取り外し、スパッタ法にて、高抵抗バッファ層としてZnOを50〜100nm、透明導電膜としてZnO:Alを200〜400nm形成した。
このようにして、CIS系太陽電池の評価試験用小面積サンプルを製造した。
The polyimide film was pulled out from the substrate roll on which the polyimide film having a length of 1000 m was wound, and a Mo film was formed to 500 nm by sputtering on the transport path to form an electrode layer.
Next, a metal precursor film made of a metal film containing Cu, In, and Ga was formed on the electrode layer by a sputtering method to a thickness of 1.5 μm.
Next, the polyimide film on which the metal precursor film was formed was fixed to a jig according to the procedure shown in FIGS.
Next, the polyimide film fixed to the jig is accommodated in a heat treatment apparatus, and H 2 Se gas diluted to 10% with nitrogen gas is supplied into the apparatus, and the substrate temperature is gradually raised from 200 ° C. to 500 ° C. Then, heat treatment was performed by holding at 500 ° C. for 2 hours to form a light absorption layer made of a semiconductor compound made of Cu (In, Ga) Se 2 having a thickness of 2.0 μm.
Next, the polyimide film on which the light absorption layer is formed while being fixed to the jig is placed in an aqueous solution containing a metal salt (CdSO 4 ), a sulfide (thiourea), and a complexing agent (ammonia). A buffer layer made of CdS was formed to a thickness of about 50 nm by a solution growth method by immersion for 10 to 15 minutes at ˜70 ° C.
Next, the polyimide film was removed from the jig, and by sputtering, ZnO: 50-100 nm was formed as a high-resistance buffer layer, and ZnO: Al was formed 200-400 nm as a transparent conductive film.
Thus, the small area sample for the evaluation test of a CIS type solar cell was manufactured.

この太陽電池に、ソーラーシミュレータで、AM1.5、100mW/cmの光を照射して、電流−電圧曲線を求めた。図12に電流−電圧曲線を記す。また、電流−電圧曲線から、変換効率(η)、短絡電流(Jsc)、開放電圧(Voc)、曲線因子(FF)を求めた。変換効率は12.3%、短絡電流は29.4mA/cm、開放電圧は0.592V、曲線因子は0.704であった。 This solar cell was irradiated with light of AM 1.5 and 100 mW / cm 2 by a solar simulator to obtain a current-voltage curve. FIG. 12 shows a current-voltage curve. Further, conversion efficiency (η), short circuit current (Jsc), open circuit voltage (Voc), and fill factor (FF) were determined from the current-voltage curve. The conversion efficiency was 12.3%, the short circuit current was 29.4 mA / cm 2 , the open circuit voltage was 0.592 V, and the fill factor was 0.704.

本発明の方法により、発電特性の良い太陽電池を製造することができた。   By the method of the present invention, a solar cell with good power generation characteristics could be manufactured.

1:基板
2:裏面電極層
3:光吸収層
4:バッファ層
5:透明電極層
10:太陽電池
20:基板ロール
21:基板
31〜37、41〜47:治具
50:熱処理装置
51:反応ガス供給ライン
52:排ガスライン
53:開閉扉
54:加熱ヒータ
55:搬送レール
60:治具保持基板
71:浴槽
72:溶液
1: Substrate 2: Back electrode layer 3: Light absorption layer 4: Buffer layer 5: Transparent electrode layer 10: Solar cell 20: Substrate roll 21: Substrate 31-37, 41-47: Jig 50: Heat treatment device 51: Reaction Gas supply line 52: exhaust gas line 53: open / close door 54: heater 55: transport rail 60: jig holding substrate 71: bathtub 72: solution

Claims (5)

基板上に、少なくとも電極層と、金属プリカーサ膜とを形成した後、少なくともセレン源を有する雰囲気中にて熱処理を行って、CIS系又はCZTS系の光吸収層を形成する太陽電池の製造方法において、
前記基板として長尺な可撓性の基板を用い、前記基板をロール状に巻き取った基板ロールから前記基板を引き出し、前記基板の搬送経路上で、前記基板の表面に電極層と金属プリカーサ膜とを形成し、次いで、前記基板を前記基板ロールから切り離すと共に、基板面どうしが接触しないように屈曲させて治具に保持させ、その状態で少なくともセレン源を有する雰囲気中に配置して前記熱処理を行うことを特徴とする太陽電池の製造方法。
In a method for manufacturing a solar cell in which at least an electrode layer and a metal precursor film are formed on a substrate, and then heat treatment is performed in an atmosphere having at least a selenium source to form a CIS-based or CZTS-based light absorption layer. ,
A long flexible substrate is used as the substrate, the substrate is pulled out from a substrate roll obtained by winding the substrate in a roll shape, and an electrode layer and a metal precursor film are formed on the surface of the substrate on the substrate transport path. Then, the substrate is separated from the substrate roll, bent so that the substrate surfaces do not come into contact with each other, held in a jig, and placed in an atmosphere having at least a selenium source in that state. The manufacturing method of the solar cell characterized by performing.
前記熱処理後、前記基板を前記治具に保持させた状態で、Cd、Zn及びInから選ばれる少なくとも一種の元素を含む溶液に浸漬させて、溶液成長法により、Cd、Zn及びInから選ばれる少なくとも一種の元素を含むバッファ層を、前記光吸収層上に形成する請求項1に記載の太陽電池の製造方法。   After the heat treatment, the substrate is held in the jig, immersed in a solution containing at least one element selected from Cd, Zn and In, and selected from Cd, Zn and In by a solution growth method. The method for manufacturing a solar cell according to claim 1, wherein a buffer layer containing at least one element is formed on the light absorption layer. 前記治具として複数のロール又は担持治具を用い、前記基板を前記ロール又は担持治具で張設しながらジグザグ状に屈曲させて、前記治具に保持させる請求項1又は2に記載の太陽電池の製造方法。   The sun according to claim 1 or 2, wherein a plurality of rolls or holding jigs are used as the jig, the substrate is bent in a zigzag shape while being stretched by the rolls or holding jigs, and held by the jig. Battery manufacturing method. 前記金属プリカーサ膜が、Cuと、In及び/又はGaとを少なくとも含有する金属膜、又は、Cuと、Znと、Snとを少なくとも含む金属膜である請求項1〜3のいずれか1項に記載の太陽電池の製造方法。   The metal precursor film is a metal film containing at least Cu and In and / or Ga, or a metal film containing at least Cu, Zn, and Sn. The manufacturing method of the solar cell of description. 前記熱処理を、少なくともセレン源を有する雰囲気中で行った後、少なくとも硫黄源を有する雰囲気で行う請求項1〜4のいずれか1項に記載の太陽電池の製造方法。   The method for manufacturing a solar cell according to claim 1, wherein the heat treatment is performed in an atmosphere having at least a sulfur source after being performed in an atmosphere having at least a selenium source.
JP2013027903A 2013-02-15 2013-02-15 Method for manufacturing solar cell Pending JP2014157922A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013027903A JP2014157922A (en) 2013-02-15 2013-02-15 Method for manufacturing solar cell

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013027903A JP2014157922A (en) 2013-02-15 2013-02-15 Method for manufacturing solar cell

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2014157922A true JP2014157922A (en) 2014-08-28

Family

ID=51578631

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2013027903A Pending JP2014157922A (en) 2013-02-15 2013-02-15 Method for manufacturing solar cell

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2014157922A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210017480A (en) * 2019-08-08 2021-02-17 재단법인대구경북과학기술원 A method of controlling the size of crystal grains in the CZTSSe light absorbing layer

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210017480A (en) * 2019-08-08 2021-02-17 재단법인대구경북과학기술원 A method of controlling the size of crystal grains in the CZTSSe light absorbing layer
KR102243198B1 (en) 2019-08-08 2021-04-22 재단법인대구경북과학기술원 A method of controlling the size of crystal grains in the CZTSSe light absorbing layer

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Mitzi et al. The path towards a high-performance solution-processed kesterite solar cell
JP3876440B2 (en) Method for producing light absorption layer
TW200832732A (en) Roll-to-roll electroplating for photovoltaic film manufacturing
US8771419B2 (en) Roll to roll evaporation tool for solar absorber precursor formation
US9601650B1 (en) Machine and process for continuous, sequential, deposition of semiconductor solar absorbers having variable semiconductor composition deposited in multiple sublayers
JP2011513990A (en) Manufacturing method of solar cell
WO2005109525A1 (en) Method for manufacturing chalcopyrite thin-film solar cell
CN105870246B (en) The method that absorbing component surface is repaired by solution process
US10516069B2 (en) Absorber surface modification
JP2014120643A (en) Method and apparatus for manufacturing semiconductor device
Rawat et al. Thermal annealing induced modification on structural and optical properties of Cu2ZnSnS4 thin films for solar cell application
KR101322652B1 (en) Structure and Fabrication of ZnS/CIGS Thin Film Solar Cells
JP2014157922A (en) Method for manufacturing solar cell
US20120309125A1 (en) Buffer layer deposition methods for group ibiiiavia thin film solar cells
TW201427054A (en) Photoelectric conversion element and method of producing the same, manufacturing method for buffer layer of photoelectric conversion element, and solar cell
CN104022179A (en) Method of forming a buffer layer in a solar cell, and a solar cell formed by the method
TWI476835B (en) High-temperature activation process
JP2014221882A (en) Method for treating resin substrate and method for producing solar battery
JP2012009494A (en) Method of manufacturing photoelectric conversion element, and substrate with photoelectric conversion semiconductor layer
JP2011165900A (en) Method of manufacturing photoelectric conversion element
CN101807620A (en) Absorbed layer for thin film photovoltaic and solar cell made therefrom
US20150079723A1 (en) Pressure Transfer Process for Thin Film Solar Cell Fabrication
WO2012117731A1 (en) Manufacturing method for photoelectric converter
US20170236710A1 (en) Machine and process for continuous, sequential, deposition of semiconductor solar absorbers having variable semiconductor composition deposited in multiple sublayers
JP7049064B2 (en) Photoelectric conversion element

Legal Events

Date Code Title Description
RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20151204