JP2015026711A - Method of manufacturing photoelectric conversion device - Google Patents

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誠一郎 稲井
Seiichiro Inai
誠一郎 稲井
英章 浅尾
Hideaki Asao
英章 浅尾
遼 松岡
Ryo Matsuoka
遼 松岡
敬 加藤
Takashi Kato
敬 加藤
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve photoelectric conversion efficiency of a photoelectric conversion device.SOLUTION: A method of manufacturing a photoelectric conversion device 11 includes a first step for preparing material solution in which a metal complex in which organic ligand is coordinated to metal element is mixed with organic solvent, a second step for forming a coat 3x by applying the material solution to an electrode layer 2, a third step in which the organic solvent is evaporated by radiating infrared light that can absorb the organic solvent to the coat 3x, a fourth step in which the electrode layer 2 is heated from a side opposite to the coat 3x while continuing radiation of infrared light to the coat 3x so that an organic component in the coat 3x is thermally decomposed to form a thermal decomposition coat 3a, and a fifth step in which the thermal decomposition coat 3a is heated in an atmosphere containing chalcogen element to provide a semiconductor layer 3 containing metal chalcogenide.

Description

本発明は、金属カルコゲナイドを含む半導体層を用いた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 using a semiconductor layer containing a metal chalcogenide.

太陽光発電等に使用される光電変換装置として、CISやCIGS等の金属カルコゲナイドによって光吸収層が形成されたものがある。このような光電変換装置は、例えば特許文献1に記載されている。   As a photoelectric conversion device used for solar power generation or the like, there is one in which a light absorption layer is formed of a metal chalcogenide such as CIS or CIGS. Such a photoelectric conversion device is described in Patent Document 1, for example.

このような金属カルコゲナイドを用いた光電変換装置は、複数の光電変換セルが平面的に並設された構成を有する。各光電変換セルは、ガラス等の基板の上に、金属電極等の下部電極と、光吸収層やバッファ層等からなる光電変換層と、透明電極や金属電極等の上部電極とが、この順に積層されて構成される。また、複数の光電変換セルは、隣り合う一方の光電変換セルの上部電極と他方の光電変換セルの下部電極とが接続導体によって電気的に接続されることで、電気的に直列に接続されている。   A photoelectric conversion device using such a metal chalcogenide has a configuration in which a plurality of photoelectric conversion cells are arranged side by side in a plane. Each photoelectric conversion cell has a substrate such as glass, a lower electrode such as a metal electrode, a photoelectric conversion layer including a light absorption layer and a buffer layer, and an upper electrode such as a transparent electrode and a metal electrode in this order. It is constructed by stacking. In addition, the plurality of photoelectric conversion cells are electrically connected in series by electrically connecting the upper electrode of one adjacent photoelectric conversion cell and the lower electrode of the other photoelectric conversion cell by a connecting conductor. Yes.

このような金属カルコゲナイドを含む光吸収層は、下部電極上に金属カルコゲナイドの原料を含む皮膜が形成され、この皮膜が熱処理されることによって形成される。   Such a light absorption layer containing a metal chalcogenide is formed by forming a film containing a metal chalcogenide raw material on the lower electrode and heat-treating the film.

金属カルコゲナイドの原料としては、金属カルコゲナイドを構成する元素の塩や錯体等が用いられる。例えば特許文献2には、1つの有機化合物内にCuと、Seと、InもしくはGaとを存在させた単一源前駆体(Single Source Precursor)が金属カルコゲナイドの原料として用いられることが記載されている。   As a raw material for the metal chalcogenide, a salt or complex of an element constituting the metal chalcogenide is used. For example, Patent Document 2 describes that a single source precursor in which Cu, Se, In, or Ga is present in one organic compound is used as a raw material for metal chalcogenide. Yes.

特開2000−299486号公報JP 2000-299486 A 米国特許第6992202号明細書US Pat. No. 6,992,202

金属カルコゲナイドを含む光電変換装置には、光電変換効率の向上が常に要求される。この光電変換効率は、光電変換装置において太陽光のエネルギーが電気エネルギーに変換される割合を示し、例えば、光電変換装置から出力される電気エネルギーの値が、光電変換装置に入射される太陽光のエネルギーの値で除されて、100が乗じられることで導出される。   A photoelectric conversion device including a metal chalcogenide is always required to improve photoelectric conversion efficiency. This photoelectric conversion efficiency indicates the rate at which sunlight energy is converted into electric energy in the photoelectric conversion device. For example, the value of the electric energy output from the photoelectric conversion device is the amount of sunlight incident on the photoelectric conversion device. Divided by the value of energy and derived by multiplying by 100.

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、光電変換装置における光電変換効率の向上を目的とする。   This invention is made | formed in view of the said subject, and aims at the improvement of the photoelectric conversion efficiency in a photoelectric conversion apparatus.

本発明の一態様に係る光電変換装置の製造方法は、金属元素に有機配位子が配位した金属錯体が有機溶媒に混合された原料溶液を用意する第1工程と、電極層上に前記原料溶液を塗布することによって皮膜を形成する第2工程と、該皮膜に対して前記有機溶媒が吸収可能な赤外光を照射することによって前記有機溶媒を蒸発させる第3工程と、前記皮膜に対して前記赤外光の照射を続けながら前記電極層を前記皮膜とは反対側から加熱することによって前記皮膜中の有機成分を熱分解して熱分解皮膜を形成する第4工程と、該熱分解
皮膜をカルコゲン元素を含む雰囲気で加熱することによって金属カルコゲナイドを含む半導体層にする第5工程とを具備する。
The method for manufacturing a photoelectric conversion device according to one embodiment of the present invention includes a first step of preparing a raw material solution in which a metal complex in which an organic ligand is coordinated to a metal element is mixed in an organic solvent, and the method described above on an electrode layer. A second step of forming a film by applying a raw material solution; a third step of evaporating the organic solvent by irradiating the film with infrared light that can be absorbed by the organic solvent; and A fourth step of thermally decomposing organic components in the film by heating the electrode layer from the side opposite to the film while continuing the irradiation with the infrared light to form a pyrolytic film; And a fifth step of forming the semiconductor layer containing the metal chalcogenide by heating the decomposition film in an atmosphere containing the chalcogen element.

本発明の上記実施形態によれば、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。   According to the embodiment of the present invention, a photoelectric conversion device with high photoelectric conversion efficiency can be provided.

本発明の一実施形態に係る光電変換装置の製造方法を用いて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る。It is a perspective view which shows an example of embodiment of the photoelectric conversion apparatus produced using the manufacturing method of the photoelectric conversion apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. 図1の光電変換装置の断面図である。It is sectional drawing of the photoelectric conversion apparatus of FIG. 光電変換装置の製造途中の様子を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the mode in the middle of manufacture of a photoelectric conversion apparatus. 光電変換装置の製造途中の様子を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the mode in the middle of manufacture of a photoelectric conversion apparatus. 光電変換装置の製造途中の様子を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the mode in the middle of manufacture of a photoelectric conversion apparatus. 光電変換装置の製造途中の様子を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the mode in the middle of manufacture of a photoelectric conversion apparatus. 光電変換装置の製造途中の様子を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the mode in the middle of manufacture of a photoelectric conversion apparatus. 光電変換装置の製造途中の様子を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the mode in the middle of manufacture of a photoelectric conversion apparatus. 光電変換装置の製造途中の様子を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the mode in the middle of manufacture of a photoelectric conversion apparatus. 光電変換装置の製造途中の様子を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the mode in the middle of manufacture of a photoelectric conversion apparatus. 光電変換装置の製造途中における皮膜の加熱工程の様子を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the mode of the heating process of the film | membrane in the middle of manufacture of a photoelectric conversion apparatus. 光電変換装置の製造途中の温度プロファイルの一例を示すグラフである。It is a graph which shows an example of the temperature profile in the middle of manufacture of a photoelectric conversion apparatus.

以下、本発明の一実施形態に係る光電変換装置の製造方法について、図面を参照しながら説明する。なお、図面においては同様な構成および機能を有する部分については同一符号が付されており、下記説明では重複説明が省略される。また、図面は模式的に示されたものであり、各図における各種構造のサイズおよび位置関係等は正確に図示されたものではない。   Hereinafter, a method for manufacturing a photoelectric conversion device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings, parts having similar configurations and functions are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted in the following description. Further, the drawings are schematically shown, and the sizes, positional relationships, and the like of various structures in the drawings are not accurately illustrated.

<(1)光電変換装置の構成>
図1は、本発明の一実施形態に係る光電変換装置の製造方法を用いて作製した光電変換装置11の一例を示す斜視図である。図2は、図1の光電変換装置11のXZ断面図である。なお、図1から図10には、光電変換セル10の配列方向(図1の図面視左右方向)をX軸方向とする右手系のXYZ座標系が付されている。
<(1) Configuration of photoelectric conversion device>
FIG. 1 is a perspective view showing an example of a photoelectric conversion device 11 manufactured by using a method for manufacturing a photoelectric conversion device according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is an XZ sectional view of the photoelectric conversion device 11 of FIG. 1 to 10 are provided with a right-handed XYZ coordinate system in which the arrangement direction of photoelectric conversion cells 10 (the horizontal direction in the drawing in FIG. 1) is the X-axis direction.

光電変換装置11は、基板1の上に複数の光電変換セル10が並設された構成を有している。図1では、図示の都合上、2つの光電変換セル10のみが示されているが、実際の光電変換装置11には、図面のX軸方向、或いは更に図面のY軸方向に、多数の光電変換セル10が平面的に(二次元的に)配列されている。   The photoelectric conversion device 11 has a configuration in which a plurality of photoelectric conversion cells 10 are arranged in parallel on a substrate 1. In FIG. 1, only two photoelectric conversion cells 10 are shown for convenience of illustration, but an actual photoelectric conversion device 11 has a large number of photoelectric conversion cells in the X-axis direction of the drawing or further in the Y-axis direction of the drawing. The conversion cells 10 are arranged two-dimensionally (two-dimensionally).

各光電変換セル10は、下部電極層2、第1の半導体層3、第2の半導体層4、上部電極層5、および集電電極7を主に備えている。光電変換装置11では、上部電極層5および集電電極7が設けられた側の主面が受光面となっている。また、光電変換装置11には、第1〜3溝部P1,P2,P3といった3種類の溝部が設けられている。   Each photoelectric conversion cell 10 mainly includes a lower electrode layer 2, a first semiconductor layer 3, a second semiconductor layer 4, an upper electrode layer 5, and a collecting electrode 7. In the photoelectric conversion device 11, the main surface on the side where the upper electrode layer 5 and the collecting electrode 7 are provided is a light receiving surface. In addition, the photoelectric conversion device 11 is provided with three types of groove portions such as first to third groove portions P1, P2, and P3.

基板1は、複数の光電変換セル10を支持するものであり、例えば、ガラス、セラミックス、樹脂、または金属等の材料で構成されている。例えば、基板1として、1〜3mm程度の厚さを有する青板ガラス(ソーダライムガラス)が用いられてもよい。   The substrate 1 supports the plurality of photoelectric conversion cells 10 and is made of, for example, a material such as glass, ceramics, resin, or metal. For example, as the substrate 1, blue plate glass (soda lime glass) having a thickness of about 1 to 3 mm may be used.

下部電極層2は、基板1の一主面の上に設けられた導電層であり、例えば、モリブデン(Mo)、アルミニウム(Al)、チタン(Ti)、タンタル(Ta)、または金(Au)等の金属、あるいはこれらの金属の積層構造体からなる。また、下部電極層2は、0.2〜1μm程度の厚さを有し、例えば、スパッタリング法または蒸着法等の公知の薄膜形成方法によって形成される。   The lower electrode layer 2 is a conductive layer provided on one main surface of the substrate 1. For example, molybdenum (Mo), aluminum (Al), titanium (Ti), tantalum (Ta), or gold (Au). Or a laminated structure of these metals. The lower electrode layer 2 has a thickness of about 0.2 to 1 μm and is formed by a known thin film forming method such as a sputtering method or a vapor deposition method.

光吸収層としての第1の半導体層3は、下部電極層2の+Z側の主面(一主面ともいう)の上に設けられた、第1の導電型(ここではp型の導電型)を有する半導体層であり、1〜3μm程度の厚さを有している。第1の半導体層3は、金属カルコゲナイドを主として含む半導体層である。なお、金属カルコゲナイドを主として含むとは、金属カルコゲナイドを70mol%以上含んでいるものをいう。また、金属カルコゲナイドとは、金属元素とカルコゲン元素との化合物である。また、カルコゲン元素とは16族元素(VI−B族元素ともいう)のうちの硫黄(S)、セレン(Se)、テルル(Te)をいう。   The first semiconductor layer 3 as the light absorption layer is provided on a main surface (also referred to as one main surface) on the + Z side of the lower electrode layer 2 and has a first conductivity type (here, p-type conductivity type). ) And has a thickness of about 1 to 3 μm. The first semiconductor layer 3 is a semiconductor layer mainly containing metal chalcogenide. Note that the phrase “mainly containing metal chalcogenide” means containing metal chalcogenide in an amount of 70 mol% or more. The metal chalcogenide is a compound of a metal element and a chalcogen element. The chalcogen element refers to sulfur (S), selenium (Se), and tellurium (Te) among group 16 elements (also referred to as group VI-B elements).

金属カルコゲナイドとしては、11族元素(I−B族元素ともいう)と13族元素(III−B族元素ともいう)とカルコゲン元素との化合物であるI−III−VI族化合物、11族元素と12族元素(II−B族元素ともいう)と14族元素(IV−B族元素ともいう)とカルコゲン元素との化合物であるI−II−IV−VI族化合物および12族元素とカルコゲン元素との化合物であるII−VI族化合物等が採用され得る。   Examples of the metal chalcogenide include a group 11 element (also referred to as a group IB element), a group 13 element (also referred to as a group III-B element) and a chalcogen element, a group I-III-VI group compound, a group 11 element, Group I-II-IV-VI group compounds which are compounds of Group 12 element (also referred to as Group II-B element), Group 14 element (also referred to as Group IV-B element) and chalcogen element, and Group 12 element and chalcogen element The II-VI group compound etc. which are these compounds may be employ | adopted.

I−III−VI族化合物としては、例えば、CuInSe(二セレン化銅インジウム、
CISともいう)、Cu(In,Ga)Se(二セレン化銅インジウム・ガリウム、CIGSともいう)等が挙げられる。また、I−II−IV−VI族化合物としては、例えば、CuZnSnS(CZTSともいう)、CuZnSn(S,Se)(CZTSSeともいう)、およびCuZnSnSe(CZTSeともいう)が挙げられる。また、II−VI族化合物としては、例えば、CdTe等が挙げられる。
Examples of the I-III-VI group compound include CuInSe 2 (indium diselenide,
CIS), Cu (In, Ga) Se 2 (also called copper indium selenide / gallium, CIGS) and the like. Examples of the I-II-IV-VI group compound include Cu 2 ZnSnS 4 (also referred to as CZTS), Cu 2 ZnSn (S, Se) 4 (also referred to as CZTSSe), and Cu 2 ZnSnSe 4 (also referred to as CZTSe). ). Moreover, as a II-VI group compound, CdTe etc. are mentioned, for example.

第2の半導体層4は、第1の半導体層3の一主面の上に設けられた半導体層である。この第2の半導体層4は、第1の半導体層3の導電型とは異なる導電型(ここではn型の導電型)を有している。第1の半導体層3と第2の半導体層4との接合によって、第1の半導体層3で光電変換されて生じた正負キャリアが良好に電荷分離される。なお、導電型が異なる半導体とは、伝導担体(キャリア)が異なる半導体のことである。また、上記のように第1の半導体層3の導電型がp型である場合、第2の半導体層4の導電型は、n型でなく、i型であっても良い。更に、第1の半導体層3の導電型がn型またはi型であり、第2の半導体層4の導電型がp型である態様も有り得る。   The second semiconductor layer 4 is a semiconductor layer provided on one main surface of the first semiconductor layer 3. The second semiconductor layer 4 has a conductivity type (here, n-type conductivity type) different from that of the first semiconductor layer 3. By joining the first semiconductor layer 3 and the second semiconductor layer 4, positive and negative carriers generated by photoelectric conversion in the first semiconductor layer 3 are favorably separated. Note that semiconductors having different conductivity types are semiconductors having different conductive carriers. Further, when the conductivity type of the first semiconductor layer 3 is p-type as described above, the conductivity type of the second semiconductor layer 4 may be i-type instead of n-type. Furthermore, there may be a mode in which the conductivity type of the first semiconductor layer 3 is n-type or i-type and the conductivity type of the second semiconductor layer 4 is p-type.

第2の半導体層4は、例えば、硫化カドミウム(CdS)、硫化インジウム(In)、硫化亜鉛(ZnS)、酸化亜鉛(ZnO)、セレン化インジウム(InSe)、In(OH,S)、(Zn,In)(Se,OH)、および(Zn,Mg)O等の化合物半導体によって構成されている。そして、電流の損失が低減される観点から言えば、第2の半導体層4は、1Ω・cm以上の抵抗率を有するものとすることができる。なお、第2の半導体層4は、例えばケミカルバスデポジション(CBD)法等で形成される。 The second semiconductor layer 4 includes, for example, cadmium sulfide (CdS), indium sulfide (In 2 S 3 ), zinc sulfide (ZnS), zinc oxide (ZnO), indium selenide (In 2 Se 3 ), In (OH , S), (Zn, In) (Se, OH), and (Zn, Mg) O. From the viewpoint of reducing current loss, the second semiconductor layer 4 can have a resistivity of 1 Ω · cm or more. The second semiconductor layer 4 is formed by, for example, a chemical bath deposition (CBD) method or the like.

また、第2の半導体層4は、第1の半導体層3の一主面の法線方向に厚さを有する。この厚さは、例えば10〜200nmに設定される。   The second semiconductor layer 4 has a thickness in the normal direction of one main surface of the first semiconductor layer 3. This thickness is set to, for example, 10 to 200 nm.

上部電極層5は、第2の半導体層4の上に設けられた、n型の導電型を有する透明導電膜であり、第1の半導体層3において生じた電荷を取り出す電極である。上部電極層5は、第2の半導体層4よりも低い抵抗率を有する物質によって構成されている。上部電極層5には、いわゆる窓層と呼ばれるものも含まれ、この窓層に加えて更に透明導電膜が設け
られる場合には、これらが一体の上部電極層5とみなされても良い。
The upper electrode layer 5 is a transparent conductive film having an n-type conductivity provided on the second semiconductor layer 4, and is an electrode for extracting charges generated in the first semiconductor layer 3. The upper electrode layer 5 is made of a material having a lower resistivity than the second semiconductor layer 4. The upper electrode layer 5 includes what is called a window layer, and when a transparent conductive film is further provided in addition to the window layer, these may be regarded as an integrated upper electrode layer 5.

上部電極層5は、禁制帯幅が広く且つ透明で低抵抗の材料を主に含んでいる。このような材料としては、例えば、ZnO、InおよびSnO等の金属酸化物半導体等が採用され得る。これらの金属酸化物半導体には、Al、B、Ga、InおよびF等のうちの何れかの元素が含まれても良い。このような元素が含まれた金属酸化物半導体の具体例としては、例えば、AZO(Aluminum Zinc Oxide)、GZO(Gallium Zinc Oxide)、
IZO(Indium Zinc Oxide)、ITO(Indium Tin Oxide)、FTO(Fluorine tin Oxide)等がある。
The upper electrode layer 5 mainly includes a material having a wide forbidden band, transparent, and low resistance. As such a material, for example, a metal oxide semiconductor such as ZnO, In 2 O 3 and SnO 2 can be adopted. These metal oxide semiconductors may contain any element of Al, B, Ga, In, F, and the like. Specific examples of the metal oxide semiconductor containing such an element include, for example, AZO (Aluminum Zinc Oxide), GZO (Gallium Zinc Oxide),
Examples include IZO (Indium Zinc Oxide), ITO (Indium Tin Oxide), and FTO (Fluorine tin Oxide).

上部電極層5は、スパッタリング法、蒸着法、または化学的気相成長(CVD)法等によって、0.05〜3.0μmの厚さを有するように形成される。ここで、第1の半導体層3から電荷が良好に取り出される観点から言えば、上部電極層5は、1Ω・cm未満の抵抗率と、50Ω/□以下のシート抵抗とを有するものとすることができる。   The upper electrode layer 5 is formed to have a thickness of 0.05 to 3.0 μm by sputtering, vapor deposition, chemical vapor deposition (CVD), or the like. Here, from the viewpoint of good charge extraction from the first semiconductor layer 3, the upper electrode layer 5 has a resistivity of less than 1 Ω · cm and a sheet resistance of 50Ω / □ or less. Can do.

第2の半導体層4および上部電極層5は、第1の半導体層3が吸収する光の波長領域に対して光を透過させ易い性質(光透過性ともいう)を有する素材によって構成され得る。これにより、第2の半導体層4と上部電極層5とが設けられることで生じる、第1の半導体層3における光の吸収効率の低下が低減される。   The second semiconductor layer 4 and the upper electrode layer 5 can be made of a material having a property (also referred to as light transmittance) that allows light to easily pass through the wavelength region of light absorbed by the first semiconductor layer 3. Thereby, a decrease in light absorption efficiency in the first semiconductor layer 3 caused by providing the second semiconductor layer 4 and the upper electrode layer 5 is reduced.

また、光透過性が高められると同時に、光反射のロスが防止される効果と光散乱効果とが高められ、更に光電変換によって生じた電流が良好に伝送される観点から言えば、上部電極層5は、0.05〜0.5μmの厚さとなるようにすることができる。更に、上部電極層5と第2の半導体層4との界面で光反射のロスが低減される観点から言えば、上部電極層5と第2の半導体層4との間で絶対屈折率が略同一となるようにすることができる。   In addition, from the viewpoint of improving the light transmittance, the effect of preventing loss of light reflection and the light scattering effect, and further transmitting the current generated by the photoelectric conversion, the upper electrode layer 5 can have a thickness of 0.05 to 0.5 μm. Further, from the viewpoint of reducing the light reflection loss at the interface between the upper electrode layer 5 and the second semiconductor layer 4, the absolute refractive index is substantially between the upper electrode layer 5 and the second semiconductor layer 4. It can be made the same.

集電電極7は、Y軸方向に離間して設けられ、それぞれがX軸方向に延在している。集電電極7は、導電性を有する電極であり、例えば、銀(Ag)等の金属からなる。   The collecting electrodes 7 are spaced apart in the Y-axis direction, and each extend in the X-axis direction. The collector electrode 7 is an electrode having conductivity, and is made of a metal such as silver (Ag), for example.

集電電極7は、第1の半導体層3において発生して上部電極層5において取り出された電荷を集電する役割を担う。集電電極7が設けられれば、上部電極層5の薄層化が可能となる。   The collecting electrode 7 plays a role of collecting charges generated in the first semiconductor layer 3 and taken out in the upper electrode layer 5. If the current collecting electrode 7 is provided, the upper electrode layer 5 can be thinned.

集電電極7および上部電極層5によって集電された電荷は、第2溝部P2に設けられた接続導体6を通じて、隣の光電変換セル10に伝達される。接続導体6は、例えば、図2に示されるように集電電極7のY軸方向への延在部分によって構成されている。これにより、光電変換装置11においては、隣り合う光電変換セル10の一方の下部電極層2と、他方の集電電極7とが、第2溝部P2に設けられた接続導体6を介して電気的に直列に接続されている。なお、接続導体6は、これに限定されず、上部電極層5の延在部分によって構成されていてもよい。   The charges collected by the collector electrode 7 and the upper electrode layer 5 are transmitted to the adjacent photoelectric conversion cell 10 through the connection conductor 6 provided in the second groove portion P2. For example, the connection conductor 6 is constituted by a portion extending in the Y-axis direction of the current collecting electrode 7 as shown in FIG. Thereby, in the photoelectric conversion apparatus 11, one lower electrode layer 2 of the adjacent photoelectric conversion cell 10 and the other collector electrode 7 are electrically connected via the connection conductor 6 provided in the second groove portion P2. Connected in series. In addition, the connection conductor 6 is not limited to this, You may be comprised by the extension part of the upper electrode layer 5. FIG.

集電電極5は、良好な導電性が確保されつつ、第1の半導体層3への光の入射量を左右する受光面積の低下が最小限にとどめられるように、50〜400μmの幅を有するものとすることができる。   The current collecting electrode 5 has a width of 50 to 400 μm so that good conductivity is ensured and a decrease in the light receiving area that affects the amount of light incident on the first semiconductor layer 3 is minimized. Can be.

<(2)光電変換装置の製造方法>
図3から図10は、光電変換装置11の製造途中の様子をそれぞれ模式的に示す断面図である。なお、図3から図10で示される各断面図は、図2で示された断面に対応する部分の製造途中の様子を示す。
<(2) Method for Manufacturing Photoelectric Conversion Device>
3 to 10 are cross-sectional views schematically showing a state during the manufacture of the photoelectric conversion device 11. Each of the cross-sectional views shown in FIGS. 3 to 10 shows a state in the middle of manufacturing a portion corresponding to the cross-section shown in FIG.

まず、洗浄された基板1の略全面に、スパッタリング法等を用いて、Mo等からなる下部電極層2を成膜する。そして、下部電極層2の上面のうちのY方向に沿った直線状の形成対象位置からその直下の基板1の上面にかけて、第1溝部P1を形成する。第1溝部P1は、例えば、YAGレーザー等によるレーザー光を走査しつつ形成対象位置に照射することで溝加工を行なう、スクライブ加工によって形成することができる。図3は、第1溝部P1を形成した後の状態を示す図である。   First, the lower electrode layer 2 made of Mo or the like is formed on substantially the entire surface of the cleaned substrate 1 using a sputtering method or the like. Then, the first groove portion P1 is formed from the linear formation target position along the Y direction on the upper surface of the lower electrode layer 2 to the upper surface of the substrate 1 immediately below the formation position. The first groove portion P1 can be formed by, for example, a scribe process in which a groove process is performed by irradiating a formation target position while scanning a laser beam by a YAG laser or the like. FIG. 3 is a diagram illustrating a state after the first groove portion P1 is formed.

第1溝部P1を形成した後、図4に示すように、下部電極層2の上に原料溶液を塗布することによって皮膜3xを形成する。この原料溶液は、金属元素に有機配位子が配位した金属錯体を有機溶媒に混合したものである。金属錯体に用いられる金属元素は、第1の半導体層3に含まれる金属カルコゲナイドを構成する金属元素である。原料溶液に混合された金属錯体は1種類のものであってもよく、複数種の混合体であってもよい。   After forming the first groove portion P1, as shown in FIG. 4, a film 3x is formed by applying a raw material solution on the lower electrode layer 2. This raw material solution is obtained by mixing a metal complex in which an organic ligand is coordinated with a metal element in an organic solvent. The metal element used for the metal complex is a metal element constituting the metal chalcogenide contained in the first semiconductor layer 3. The metal complex mixed in the raw material solution may be one type or a mixture of plural types.

金属元素のカルコゲン化を良好にして第1の半導体層の結晶性を高めるという観点からは、金属錯体に用いる有機配位子として有機カルコゲン化合物を用いてもよい。有機カルコゲン化合物とは、カルコゲン元素を含む有機化合物であり、炭素元素とカルコゲン元素との共有結合を有する有機化合物である。有機カルコゲン化合物としては、例えば、チオール、スルフィド、ジスルフィド、セレノール、セレニド、ジセレニド、テルロール、テルリド、ジテルリド等がある。   From the viewpoint of improving the chalcogenization of the metal element and increasing the crystallinity of the first semiconductor layer, an organic chalcogen compound may be used as the organic ligand used in the metal complex. An organic chalcogen compound is an organic compound containing a chalcogen element, and is an organic compound having a covalent bond between a carbon element and a chalcogen element. Examples of the organic chalcogen compound include thiol, sulfide, disulfide, selenol, selenide, diselenide, tellurol, telluride, ditelluride and the like.

第1の半導体層3が金属カルコゲナイドとして、例えばI−III−VI族化合物を含む場
合、原料溶液には11族元素および13族元素が含まれている。この場合、金属錯体としては、1つの錯体分子中に複数種の金属元素を含む多金属錯体(ここでは11族元素および13族元素をともに含む多金属錯体である)を用いてもよく、あるいは、11族元素を含む11族金属錯体と13族元素を含む13族金属錯体との混合物を用いてもよい。多金属錯体としては、例えば、特許文献2に示すような、1つの錯体分子中に11族元素および13族元素を含み、これらの元素にチオールまたはセレノール等の有機配位子が配位した単一源前駆体等がある。また、11族金属錯体としては、例えば、11族元素に有機酸、チオールまたはセレノール等の有機配位子が配位した金属錯体がある。また、13族金属錯体としては、例えば、13族元素に有機酸、チオールまたはセレノール等の有機配位子が配位した金属錯体がある。
When the first semiconductor layer 3 includes, for example, a group I-III-VI compound as a metal chalcogenide, the raw material solution includes a group 11 element and a group 13 element. In this case, as the metal complex, a multimetallic complex containing a plurality of types of metal elements in one complex molecule (here, a multimetallic complex containing both a group 11 element and a group 13 element) may be used, or Alternatively, a mixture of a Group 11 metal complex containing a Group 11 element and a Group 13 metal complex containing a Group 13 element may be used. As the multimetallic complex, for example, as shown in Patent Document 2, a single complex molecule includes a group 11 element and a group 13 element, and an organic ligand such as thiol or selenol is coordinated to these elements. There are one source precursors and the like. Examples of the Group 11 metal complex include a metal complex in which an organic ligand such as an organic acid, thiol, or selenol is coordinated with a Group 11 element. Examples of the group 13 metal complex include a metal complex in which an organic ligand such as an organic acid, thiol, or selenol is coordinated with a group 13 element.

また、第1の半導体層3が金属カルコゲナイドとしてI−II−IV−VI族化合物を含む場合、原料溶液には11族元素、12族元素および14族元素が含まれている。この場合も、金属錯体として、多金属錯体を用いてもよく、あるいは複数の金属錯体の混合物を用いてもよい。   Further, when the first semiconductor layer 3 includes a group I-II-IV-VI compound as a metal chalcogenide, the raw material solution includes a group 11 element, a group 12 element, and a group 14 element. Also in this case, a multimetallic complex may be used as the metal complex, or a mixture of a plurality of metal complexes may be used.

また、第1の半導体層3が金属カルコゲナイドとしてII−VI族化合物を含む場合、原料溶液には12族元素が含まれている。この場合、金属錯体として、12族元素に有機配位子が配位した12族金属錯体を用いることができる。   Further, when the first semiconductor layer 3 contains a II-VI group compound as a metal chalcogenide, the raw material solution contains a Group 12 element. In this case, a group 12 metal complex in which an organic ligand is coordinated to a group 12 element can be used as the metal complex.

原料溶液に用いる有機溶媒としては、金属錯体を溶解あるいは分散可能なものを用いることができる。金属錯体を良好に溶解して良好な皮膜3xを形成することが可能になるという観点からは、アミン系有機溶媒等の極性溶媒を用いても良い。特に、溶解性が高いとともに安定した濃度の原料溶液の調整が容易で取扱性がよいという観点からは、ピリジンやアニリン等のフェニル基を有するアミン系有機溶媒を用いてもよい。   As the organic solvent used for the raw material solution, a solvent capable of dissolving or dispersing the metal complex can be used. From the viewpoint that it is possible to dissolve the metal complex well to form a good film 3x, a polar solvent such as an amine organic solvent may be used. In particular, an amine organic solvent having a phenyl group such as pyridine or aniline may be used from the viewpoint of high solubility and easy adjustment of a raw material solution having a stable concentration and good handleability.

下部電極層2の上への皮膜3xの形成方法としては、原料溶液を、例えばスピンコータ、スクリーン印刷、ディッピング、スプレーまたはダイコータ等によって下部電極層2の上に膜状に塗布する方法を用いることができる。   As a method of forming the film 3x on the lower electrode layer 2, a method of applying a raw material solution on the lower electrode layer 2 in a film shape by, for example, a spin coater, screen printing, dipping, spraying, or a die coater is used. it can.

皮膜3xを形成した後、この皮膜3xに含まれる有機溶媒や有機配位子等の有機成分を除去するため、窒素等の不活性ガス雰囲気中で皮膜3xの加熱工程を行なう。この加熱工程では、まず、上記皮膜3xに対して、原料溶液中の有機溶媒が吸収可能な赤外光を照射することによって有機溶媒を蒸発させる工程を行なう。具体的には、図11に示すように、皮膜3xが形成された基板1を加熱装置L1と加熱装置L2との間に配置し、皮膜3xの上面(下部電極層2とは反対側の表面)に対して加熱装置L1から赤外光を照射して皮膜3xを加熱する。ここで用いる赤外光は、0.7〜1000μmの波長の光であって、原料溶液中の有機溶媒が吸収可能な波長の光を有している。このときの加熱工程の雰囲気の温度プロファイルの一例を図12に示す。図12において、横軸は皮膜3xの加熱工程の加熱時間を示し、縦軸は加熱工程の雰囲気の温度を示す。図12の加熱時間が0〜300秒において、加熱装置L1から赤外光を照射して皮膜3xを加熱し、皮膜3x中の有機溶媒を蒸発させている。なお、皮膜3xを選択的に加熱して皮膜3xと下部電極層2との界面付近に応力が生じるのを有効に低減するという観点からは、加熱装置L1から照射する赤外光として4〜1000μmの波長の遠赤外光を用いてもよい。   After forming the film 3x, a heating process of the film 3x is performed in an inert gas atmosphere such as nitrogen in order to remove organic components such as an organic solvent and an organic ligand contained in the film 3x. In this heating step, first, a step of evaporating the organic solvent is performed by irradiating the film 3x with infrared light that can be absorbed by the organic solvent in the raw material solution. Specifically, as shown in FIG. 11, the substrate 1 on which the film 3x is formed is disposed between the heating device L1 and the heating device L2, and the upper surface of the film 3x (the surface opposite to the lower electrode layer 2). ) Is irradiated with infrared light from the heating device L1 to heat the coating 3x. The infrared light used here is light having a wavelength of 0.7 to 1000 μm, and has light having a wavelength that can be absorbed by the organic solvent in the raw material solution. An example of the temperature profile of the atmosphere of the heating process at this time is shown in FIG. In FIG. 12, the horizontal axis indicates the heating time of the heating process of the film 3x, and the vertical axis indicates the temperature of the atmosphere of the heating process. When the heating time in FIG. 12 is 0 to 300 seconds, infrared rays are irradiated from the heating device L1 to heat the film 3x, and the organic solvent in the film 3x is evaporated. From the viewpoint of effectively reducing the stress generated near the interface between the film 3x and the lower electrode layer 2 by selectively heating the film 3x, the infrared light irradiated from the heating device L1 is 4 to 1000 μm. You may use the far-infrared light of the wavelength.

その後、この皮膜3xに対して加熱装置L1から赤外光の照射を続けながら、さらに加熱装置L2を用いて下部電極層2を皮膜3xとは反対側から加熱することによって、雰囲気の温度をさらに昇温させる。これによって、皮膜3x中の有機成分を熱分解して、皮膜3xを熱分解皮膜3a(図5参照)にすることができる。図12の加熱時間が300〜340秒において、加熱装置L1およびL2の両方から皮膜3xに対して加熱処理を行なって皮膜3x中の有機成分の熱分解を行なっている。ここで加熱装置L2は、例えば0.7〜1000μmの波長の赤外光であって、下部電極層2が吸収可能な波長の光を照射可能な赤外ランプを用いることができる。なお、この赤外ランプを用いる場合、基板1としては、下部電極層2が吸収可能な波長の光を透過可能なもの(例えば、ガラス)を用いることによって下部電極層2への赤外ランプによる照射が可能になる。   Thereafter, while continuing to irradiate the coating 3x with infrared light from the heating device L1, further heating the lower electrode layer 2 from the side opposite to the coating 3x using the heating device L2, thereby further increasing the temperature of the atmosphere. Raise the temperature. Thereby, the organic component in the film 3x can be thermally decomposed, and the film 3x can be converted into a thermally decomposed film 3a (see FIG. 5). In the heating time of 300 to 340 seconds in FIG. 12, the heat treatment is performed on the film 3x from both the heating devices L1 and L2, and the organic components in the film 3x are thermally decomposed. Here, as the heating device L2, for example, an infrared lamp having a wavelength of 0.7 to 1000 μm and capable of emitting light having a wavelength that can be absorbed by the lower electrode layer 2 can be used. When this infrared lamp is used, the substrate 1 is an infrared lamp applied to the lower electrode layer 2 by using a substrate (for example, glass) that can transmit light having a wavelength that can be absorbed by the lower electrode layer 2. Irradiation becomes possible.

以上のように、皮膜3xを加熱装置L1で加熱してから、加熱装置L1およびL2で加熱して皮膜3x中の有機成分を除去する工程を行なうことによって、皮膜3x中にクラック等が生じるのを有効に低減し、皮膜3xを良好な熱分解皮膜3aにすることができる。その結果、この熱分解皮膜3aを良好にカルコゲン化することが可能となり、光電変換効率の高い第1の半導体層3とすることができる。   As described above, by heating the coating 3x with the heating device L1 and then removing the organic components in the coating 3x by heating with the heating devices L1 and L2, cracks and the like are generated in the coating 3x. Can be effectively reduced, and the film 3x can be made into a favorable pyrolytic film 3a. As a result, this pyrolytic film 3a can be chalcogenized satisfactorily, and the first semiconductor layer 3 having high photoelectric conversion efficiency can be obtained.

なお、上記加熱装置L2としては、上述したように赤外ランプに限定されない。例えば、加熱装置L2がホットプレートのような熱源であって、加熱装置L2を基板1に接触させることによって基板1を介して下部電極層2を加熱してもよい。この場合、基板1は赤外光を透過するものでなくてもよく、基板1の材料の選択範囲が広げられる。なお、加熱装置L1として上記のような赤外ランプを用いて、直接、下部電極層2を加熱すると、皮膜3xの加熱時に反り等が生じ難くなり、皮膜3xにクラックが生じるのをより低減できる。   The heating device L2 is not limited to an infrared lamp as described above. For example, the heating device L2 may be a heat source such as a hot plate, and the lower electrode layer 2 may be heated via the substrate 1 by bringing the heating device L2 into contact with the substrate 1. In this case, the substrate 1 does not have to transmit infrared light, and the selection range of the material of the substrate 1 is expanded. In addition, when the lower electrode layer 2 is directly heated using the infrared lamp as described above as the heating device L1, warpage or the like hardly occurs when the coating 3x is heated, and the generation of cracks in the coating 3x can be further reduced. .

このようにして形成した熱分解皮膜3aは1層であってもよいが、第1の半導体層3の厚みを厚くするために、上記工程を繰り返して図6に示すように複数層(図6では3層)の積層体にしてもよい。つまり、上記熱分解皮膜3a上に、上記熱分解皮膜3aの作製方法と同様にして、さらに原料溶液を用いて皮膜を形成し、これを図11の加熱装置L1およびL2を用いて、図12の温度プロファイルで加熱処理を行なって熱分解皮膜3bを形成してもよい。さらにこの熱分解皮膜3bの形成後、この熱分解皮膜3b上に、同様にして熱分解皮膜3cを形成してもよい。   The pyrolysis film 3a thus formed may be a single layer, but in order to increase the thickness of the first semiconductor layer 3, the above steps are repeated to form a plurality of layers (FIG. 6). Then, a laminate of three layers) may be used. That is, a film is further formed using the raw material solution on the pyrolysis film 3a in the same manner as the method for producing the pyrolysis film 3a, and this is formed using the heating devices L1 and L2 in FIG. The thermal decomposition film 3b may be formed by performing a heat treatment with the temperature profile. Further, after the formation of the thermal decomposition film 3b, the thermal decomposition film 3c may be similarly formed on the thermal decomposition film 3b.

熱分解皮膜3a〜3cを形成した後、熱分解皮膜3a〜3cを、カルコゲン元素を含む
雰囲気で加熱して、金属カルコゲナイドを含む第1の半導体層3にする。つまり、熱分解皮膜3a〜3c中の金属元素と雰囲気中のカルコゲン元素とが、あるいは熱分解皮膜3a〜3c中にカルコゲン元素が含まれる場合は、熱分解皮膜3a〜3c中の金属元素と雰囲気中および熱分解皮膜3a〜3c中のカルコゲン元素とが反応して金属カルコゲナイドが生成する。カルコゲン元素を含む雰囲気は、硫黄蒸気、セレン蒸気、テルル蒸気、硫化水素、セレン化水素またはテルル化水素等のガス雰囲気であってもよく、あるいは、非酸化性ガス中に上記のようなカルコゲン元素の蒸気あるいはカルコゲン元素の水素化物を含む混合ガス雰囲気であってもよい。なお、非酸化性ガスは、窒素等の不活性ガスや水素等の還元性ガスが挙げられる。また、熱分解皮膜3a〜3cの加熱温度は、例えば400〜600℃であり、加熱時間は、例えば0.5〜5時間である。図7は、第1の半導体層3を
形成した後の状態を示す図である。
After forming the pyrolysis films 3a to 3c, the pyrolysis films 3a to 3c are heated in an atmosphere containing a chalcogen element to form the first semiconductor layer 3 containing a metal chalcogenide. That is, when the metal element in the pyrolysis coatings 3a to 3c and the chalcogen element in the atmosphere or the chalcogen element is contained in the pyrolysis coatings 3a to 3c, the metal element and atmosphere in the pyrolysis coatings 3a to 3c. The metal chalcogenide is generated by reaction with the chalcogen element in the inside and in the pyrolytic coatings 3a to 3c. The atmosphere containing the chalcogen element may be a gas atmosphere such as sulfur vapor, selenium vapor, tellurium vapor, hydrogen sulfide, hydrogen selenide or hydrogen telluride, or a chalcogen element as described above in a non-oxidizing gas. Or a mixed gas atmosphere containing a hydride of a chalcogen element. Examples of the non-oxidizing gas include an inert gas such as nitrogen and a reducing gas such as hydrogen. Moreover, the heating temperature of the pyrolytic films 3a to 3c is, for example, 400 to 600 ° C., and the heating time is, for example, 0.5 to 5 hours. FIG. 7 is a view showing a state after the first semiconductor layer 3 is formed.

第1の半導体層3を形成した後、第1の半導体層3の上に、第2の半導体層4および上部電極層5を順に形成する。   After the formation of the first semiconductor layer 3, the second semiconductor layer 4 and the upper electrode layer 5 are sequentially formed on the first semiconductor layer 3.

第2の半導体層4は、溶液成長法(CBD法ともいう)によって形成することができる。例えば、酢酸カドミウムとチオ尿素とをアンモニア水に溶解し、これに第1の半導体層3の形成まで行なった基板1を浸漬することで、第1の半導体層3の上にCdSを含む第2の半導体層4を形成することができる。   The second semiconductor layer 4 can be formed by a solution growth method (also referred to as a CBD method). For example, cadmium acetate and thiourea are dissolved in ammonia water, and the substrate 1 that has been formed up to the formation of the first semiconductor layer 3 is immersed in the second semiconductor layer 3 so as to contain the second CdS on the first semiconductor layer 3. The semiconductor layer 4 can be formed.

上部電極層5は、例えば、Snが含まれた酸化インジウム(ITO)等を主成分とする透明導電膜であり、スパッタリング法、蒸着法、またはCVD法等で形成することができる。図8は、第2の半導体層4および上部電極層5を形成した後の状態を示す図である。   The upper electrode layer 5 is a transparent conductive film containing, for example, indium oxide (ITO) containing Sn as a main component, and can be formed by a sputtering method, a vapor deposition method, a CVD method, or the like. FIG. 8 is a diagram illustrating a state after the second semiconductor layer 4 and the upper electrode layer 5 are formed.

上部電極層5を形成した後、上部電極層5の上面のうちのY方向に沿った直線状の形成対象位置からその直下の下部電極層2の上面にかけて、第2溝部P2を形成する。第2溝部P2は、例えば、40〜50μm程度のスクライブ幅のスクライブ針を用いたスクライビングを、ピッチをずらしながら連続して数回にわたって行なうことで形成できる。また、スクライブ針の先端形状が第2溝部P2の幅に近い程度にまで広げたうえでスクライブすることによって第2溝部P2を形成しても良い。あるいは、2本または2本を超えるスクライブ針を相互に当接または近接した状態で固定し、1回から数回のスクライブを行なうことによって第2溝部P2を形成しても良い。図9は、第2溝部P2を形成した後の状態を示す図である。第2溝部P2は、第1溝部P1よりも若干X方向(図中では+X方向)にずれた位置に形成する。   After the upper electrode layer 5 is formed, the second groove portion P2 is formed from the linear formation target position along the Y direction on the upper surface of the upper electrode layer 5 to the upper surface of the lower electrode layer 2 immediately below it. The second groove portion P2 can be formed, for example, by performing scribing using a scribe needle having a scribe width of about 40 to 50 μm continuously several times while shifting the pitch. Alternatively, the second groove portion P2 may be formed by scribing after the tip shape of the scribe needle is expanded to an extent close to the width of the second groove portion P2. Alternatively, the second groove part P2 may be formed by fixing two or more than two scribe needles in contact with each other or in proximity to each other and performing scribing once to several times. FIG. 9 is a diagram illustrating a state after the second groove portion P2 is formed. The second groove portion P2 is formed at a position slightly deviated in the X direction (+ X direction in the drawing) from the first groove portion P1.

第2溝部P2を形成した後、集電電極7および接続導体6を形成する。集電電極7および接続導体6については、例えば、Ag等の金属粉を樹脂バインダー等に分散した導電性を有するペースト(導電ペーストともいう)を、所望のパターンを描くように印刷し、これを乾燥し、固化することで形成できる。なお、固化した状態は、導電ペーストに用いられるバインダーが熱可塑性樹脂である場合の熔融後の固化状態、およびバインダーが熱硬化性樹脂や光硬化性樹脂等の硬化性樹脂である場合の硬化後の状態の双方を含む。図10は、集電電極7および接続導体6を形成した後の状態を示す図である。   After forming the second groove P2, the current collecting electrode 7 and the connection conductor 6 are formed. For the collector electrode 7 and the connection conductor 6, for example, a conductive paste (also referred to as a conductive paste) in which a metal powder such as Ag is dispersed in a resin binder or the like is printed so as to draw a desired pattern. It can be formed by drying and solidifying. The solidified state is the solidified state after melting when the binder used in the conductive paste is a thermoplastic resin, and after curing when the binder is a curable resin such as a thermosetting resin or a photocurable resin. Including both states. FIG. 10 is a diagram illustrating a state after the current collecting electrode 7 and the connection conductor 6 are formed.

集電電極7および接続導体6を形成した後、上部電極層5の上面のうちの直線状の形成対象位置からその直下の下部電極層2の上面にかけて、第3溝部P3を形成する。第3溝部P3の幅は、例えば、40〜1000μm程度とすることができる。また、第3溝部P3は、第2溝部P2と同様に、メカニカルスクライビングによって形成することができる。このようにして、第3溝部P3の形成によって、図1および図2で示された光電変換装置11を製作したことになる。   After forming the current collection electrode 7 and the connection conductor 6, the 3rd groove part P3 is formed from the linear formation object position of the upper surface of the upper electrode layer 5 to the upper surface of the lower electrode layer 2 just under it. The width | variety of the 3rd groove part P3 can be about 40-1000 micrometers, for example. Moreover, the 3rd groove part P3 can be formed by mechanical scribing similarly to the 2nd groove part P2. In this way, the photoelectric conversion device 11 shown in FIGS. 1 and 2 is manufactured by forming the third groove portion P3.

<(3)光電変換装置の製造方法の他の例>
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において種々の変更、改良などが可能である。
<(3) Other Examples of Manufacturing Method of Photoelectric Conversion Device>
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications and improvements can be made without departing from the scope of the present invention.

例えば、上述した光電変換装置の製造方法において、皮膜3xを図11の加熱装置L1およびL2を用いて、図12の温度プロファイルで加熱処理を行なう際、雰囲気中に水(水蒸気)や酸素等の酸化性ガスをさらに含ませてもよい。このような酸化性ガスは、例えば、窒素やアルゴン等の不活性ガス中に分圧比で50〜1000ppmv含ませることができる。このように酸化性ガスを含む雰囲気で有機成分を熱分解して除去することによって、金属元素がある程度酸化された状態となる。その結果、金属酸化物の生成によって熱分解皮膜3aの強度を高め、クラックの発生や下部電極層2からの剥離等をさらに低減することができ、より良好な熱分解皮膜3aにすることができる。特に過度の酸化を抑制することができ、取扱性に優れるという観点からは、酸化性ガスとして水を用いてもよい。   For example, in the above-described method for manufacturing a photoelectric conversion device, when the coating 3x is subjected to the heat treatment with the temperature profile of FIG. 12 using the heating devices L1 and L2 of FIG. 11, water (steam), oxygen, etc. An oxidizing gas may be further included. Such an oxidizing gas can be contained in an inert gas such as nitrogen or argon in a partial pressure ratio of 50 to 1000 ppmv, for example. In this way, the organic component is thermally decomposed and removed in an atmosphere containing an oxidizing gas, so that the metal element is oxidized to some extent. As a result, it is possible to increase the strength of the pyrolysis film 3a due to the generation of the metal oxide, to further reduce the occurrence of cracks, peeling from the lower electrode layer 2, and the like, and to obtain a better pyrolysis film 3a. . In particular, excessive oxidation can be suppressed and water can be used as the oxidizing gas from the viewpoint of excellent handleability.

1:基板
2:下部電極層
3:第1の半導体層
3a:第1の熱分解皮膜
3b:第2の熱分解皮膜
4:第2の半導体層
5:上部電極層
6:接続導体
7:集電電極
10:光電変換セル
11:光電変換装置
L1、L2:加熱装置
1: Substrate 2: Lower electrode layer 3: First semiconductor layer 3a: First pyrolysis film 3b: Second pyrolysis film 4: Second semiconductor layer 5: Upper electrode layer 6: Connection conductor 7: Collection Electrode 10: Photoelectric conversion cell 11: Photoelectric conversion device L1, L2: Heating device

Claims (6)

金属元素に有機配位子が配位した金属錯体が有機溶媒に混合された原料溶液を用意する第1工程と、
電極層上に前記原料溶液を塗布することによって皮膜を形成する第2工程と、
該皮膜に対して前記有機溶媒が吸収可能な赤外光を照射することによって前記有機溶媒を蒸発させる第3工程と、
前記皮膜に対して前記赤外光の照射を続けながら前記電極層を前記皮膜とは反対側から加熱することによって前記皮膜中の有機成分を熱分解して熱分解皮膜を形成する第4工程と、
該熱分解皮膜をカルコゲン元素を含む雰囲気で加熱することによって金属カルコゲナイドを含む半導体層にする第5工程と
を具備する光電変換装置の製造方法。
A first step of preparing a raw material solution in which a metal complex in which an organic ligand is coordinated to a metal element is mixed in an organic solvent;
A second step of forming a film by applying the raw material solution on the electrode layer;
A third step of evaporating the organic solvent by irradiating the film with infrared light that can be absorbed by the organic solvent;
A fourth step of thermally decomposing organic components in the film by heating the electrode layer from the side opposite to the film while continuing to irradiate the film with the infrared light; ,
And a fifth step of forming the semiconductor layer containing metal chalcogenide by heating the pyrolysis film in an atmosphere containing a chalcogen element.
前記有機配位子として有機カルコゲン化合物を用いる、請求項1に記載の光電変換装置の製造方法。   The method for manufacturing a photoelectric conversion device according to claim 1, wherein an organic chalcogen compound is used as the organic ligand. 前記金属錯体として11族元素および13族元素をともに含む多金属錯体を用いる、請求項1または2に記載の光電変換装置の製造方法。   The method for producing a photoelectric conversion device according to claim 1, wherein a polymetallic complex containing both a group 11 element and a group 13 element is used as the metal complex. 前記金属錯体として、11族元素を含む11族金属錯体および13族元素を含む13族金属錯体を用いる、請求項1または2に記載の光電変換装置の製造方法。   The method for producing a photoelectric conversion device according to claim 1, wherein a group 11 metal complex containing a group 11 element and a group 13 metal complex containing a group 13 element are used as the metal complex. 前記第4工程における雰囲気中に酸化性ガスをさらに含ませる、請求項1乃至4のいずれかに記載の光電変換装置の製造方法。   The method for manufacturing a photoelectric conversion device according to claim 1, further comprising an oxidizing gas in the atmosphere in the fourth step. 前記酸化性ガスは水である、請求項5に記載の光電変換装置の製造方法。   The method for manufacturing a photoelectric conversion device according to claim 5, wherein the oxidizing gas is water.
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