JP2015026711A - Method of manufacturing photoelectric conversion device - Google Patents
Method of manufacturing photoelectric conversion device Download PDFInfo
- Publication number
- JP2015026711A JP2015026711A JP2013155279A JP2013155279A JP2015026711A JP 2015026711 A JP2015026711 A JP 2015026711A JP 2013155279 A JP2013155279 A JP 2013155279A JP 2013155279 A JP2013155279 A JP 2013155279A JP 2015026711 A JP2015026711 A JP 2015026711A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- photoelectric conversion
- film
- group
- conversion device
- semiconductor layer
- 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
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/541—CuInSe2 material PV cells
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Abstract
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
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,
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.
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
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
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
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
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
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
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
I−III−VI族化合物としては、例えば、CuInSe2(二セレン化銅インジウム、
CISともいう)、Cu(In,Ga)Se2(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、Cu2ZnSnS4(CZTSともいう)、Cu2ZnSn(S,Se)4(CZTSSeともいう)、およびCu2ZnSnSe4(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
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(In2S3)、硫化亜鉛(ZnS)、酸化亜鉛(ZnO)、セレン化インジウム(In2Se3)、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
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
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
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、In2O3およびSnO2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
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
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
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
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
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
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
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
<(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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
<(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
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:
Claims (6)
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.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013155279A JP2015026711A (en) | 2013-07-26 | 2013-07-26 | Method of manufacturing photoelectric conversion device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013155279A JP2015026711A (en) | 2013-07-26 | 2013-07-26 | Method of manufacturing photoelectric conversion device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2015026711A true JP2015026711A (en) | 2015-02-05 |
Family
ID=52491142
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2013155279A Pending JP2015026711A (en) | 2013-07-26 | 2013-07-26 | Method of manufacturing photoelectric conversion device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2015026711A (en) |
-
2013
- 2013-07-26 JP JP2013155279A patent/JP2015026711A/en active Pending
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
WO2012147427A1 (en) | Photovoltaic converter | |
JP5837196B2 (en) | Method for manufacturing photoelectric conversion device | |
JP5451899B2 (en) | Photoelectric conversion device | |
JP5934056B2 (en) | Manufacturing method of semiconductor layer and manufacturing method of photoelectric conversion device | |
JP5918041B2 (en) | Method for manufacturing photoelectric conversion device | |
JP6162592B2 (en) | Method for manufacturing photoelectric conversion device | |
JP5902592B2 (en) | Method for manufacturing photoelectric conversion device | |
JP2015026711A (en) | Method of manufacturing photoelectric conversion device | |
JP2012114251A (en) | Manufacturing method of photoelectric conversion device | |
JP2013239618A (en) | Photoelectric conversion device manufacturing method | |
JP5791802B2 (en) | Method for manufacturing photoelectric conversion device | |
JP5570650B2 (en) | Manufacturing method of semiconductor layer and manufacturing method of photoelectric conversion device | |
JP2015191931A (en) | Method of manufacturing photoelectric conversion device | |
JP2012114250A (en) | Manufacturing method of photoelectric conversion device | |
JP2015153950A (en) | Method for manufacturing photoelectric conversion device | |
JP2013225641A (en) | Method for manufacturing photoelectric conversion device | |
JP2013229488A (en) | Photoelectric conversion device | |
JP2014090009A (en) | Photoelectric conversion device | |
JP2014067745A (en) | Method for manufacturing photoelectric conversion device | |
JP2012064734A (en) | Manufacturing method of photoelectric conversion device | |
JP2015070020A (en) | Method of manufacturing photoelectric conversion device | |
WO2014017354A1 (en) | Photoelectric converting device | |
JP2014049493A (en) | Process of manufacturing photoelectric conversion device | |
JP2014045155A (en) | Method of manufacturing photoelectric conversion device | |
JP2015204305A (en) | Method of manufacturing photoelectric conversion device |