JP2015045091A - Cu−Ga系スパッタリングターゲット、同ターゲットの製造方法、光吸収層及び該光吸収層を用いた太陽電池 - Google Patents
Cu−Ga系スパッタリングターゲット、同ターゲットの製造方法、光吸収層及び該光吸収層を用いた太陽電池 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2015045091A JP2015045091A JP2014177040A JP2014177040A JP2015045091A JP 2015045091 A JP2015045091 A JP 2015045091A JP 2014177040 A JP2014177040 A JP 2014177040A JP 2014177040 A JP2014177040 A JP 2014177040A JP 2015045091 A JP2015045091 A JP 2015045091A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- target
- alkali metal
- cigs
- sputtering target
- solar cell
- 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.)
- Granted
Links
- 238000005477 sputtering target Methods 0.000 title claims abstract description 36
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 20
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 title claims abstract description 18
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 64
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 claims abstract description 63
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 15
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 239000011734 sodium Substances 0.000 claims description 29
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 24
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 10
- GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N Gallium Chemical compound [Ga] GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 claims description 6
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 238000005245 sintering Methods 0.000 claims description 4
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 claims description 3
- 229910018068 Li 2 O Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910018091 Li 2 S Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052711 selenium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000011591 potassium Substances 0.000 claims description 2
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 abstract description 6
- 239000000758 substrate Substances 0.000 abstract description 6
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 abstract description 2
- 238000000151 deposition Methods 0.000 abstract description 2
- 239000010408 film Substances 0.000 description 50
- 238000000034 method Methods 0.000 description 24
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 16
- 239000011669 selenium Substances 0.000 description 16
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 15
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 12
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 11
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 10
- 150000001339 alkali metal compounds Chemical class 0.000 description 8
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 8
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 6
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 5
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 5
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 4
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 4
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 4
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 3
- 238000007731 hot pressing Methods 0.000 description 3
- 239000011858 nanopowder Substances 0.000 description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BUGBHKTXTAQXES-UHFFFAOYSA-N Selenium Chemical compound [Se] BUGBHKTXTAQXES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 238000010298 pulverizing process Methods 0.000 description 2
- 229910002059 quaternary alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910000058 selane Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000005361 soda-lime glass Substances 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000009692 water atomization Methods 0.000 description 2
- 238000007088 Archimedes method Methods 0.000 description 1
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005219 brazing Methods 0.000 description 1
- 238000010549 co-Evaporation Methods 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 239000012776 electronic material Substances 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 238000009689 gas atomisation Methods 0.000 description 1
- 238000001036 glow-discharge mass spectrometry Methods 0.000 description 1
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- AKUCEXGLFUSJCD-UHFFFAOYSA-N indium(3+);selenium(2-) Chemical compound [Se-2].[Se-2].[Se-2].[In+3].[In+3] AKUCEXGLFUSJCD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 1
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- SPVXKVOXSXTJOY-UHFFFAOYSA-N selane Chemical compound [SeH2] SPVXKVOXSXTJOY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- IRPLSAGFWHCJIQ-UHFFFAOYSA-N selanylidenecopper Chemical compound [Se]=[Cu] IRPLSAGFWHCJIQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000003342 selenium Chemical class 0.000 description 1
- 238000007873 sieving Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
- C23C14/14—Metallic material, boron or silicon
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C1/00—Making non-ferrous alloys
- C22C1/02—Making non-ferrous alloys by melting
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C9/00—Alloys based on copper
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
- C23C14/34—Sputtering
- C23C14/3407—Cathode assembly for sputtering apparatus, e.g. Target
- C23C14/3414—Metallurgical or chemical aspects of target preparation, e.g. casting, powder metallurgy
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/0248—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies
- H01L31/0256—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by the material
- H01L31/0264—Inorganic materials
- H01L31/032—Inorganic materials including, apart from doping materials or other impurities, only compounds not provided for in groups H01L31/0272 - H01L31/0312
- H01L31/0322—Inorganic materials including, apart from doping materials or other impurities, only compounds not provided for in groups H01L31/0272 - H01L31/0312 comprising only AIBIIICVI chalcopyrite compounds, e.g. Cu In Se2, Cu Ga Se2, Cu In Ga Se2
-
- 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
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
【解決手段】ガリウム(Ga)原子数の、ガリウム(Ga)及び銅(Cu)の原子数の合計に対する比率(Ga/(Ga+Cu))が0.2〜0.6であり、かつアルカリ金属を含有するCu-Ga系スパッタリングターゲット、及びその製造方法。上記ターゲットを用いて光吸収層を成膜し、形成する太陽電池。
【選択図】なし
Description
一方、セレン化法は産業的大量生産には適しているが、InとCu−Gaの積層膜を作製後、水素化セレン雰囲気ガス中で熱処理を行い、Cu、In、Gaをセレン化してCIGS膜を形成するという、手間がかかり、複雑、かつ、危険なプロセスを行っており、コスト、手間、時間を要するという欠点がある。
CIGS系合金焼結体をスパッタリングターゲットとして使用し、成膜速度が速く、生産性に優れる直流(DC)スパッタすることは可能ではあるが、CIGS系合金焼結体のバルク抵抗は、通常、数十Ω以上と比較的高いため、アーキング等の異常放電が発生し易く、膜へのパーティクル発生や膜質の劣化という問題があった。
これまでに知られているNa等の供給方法としては、Na含有ソーダライムガラスから供給するもの(特許文献1)、裏面電極上にアルカリ金属含有層を湿式法で設けるもの(特許文献2)、プリカーサー上にアルカリ金属含有層を湿式法で設けるもの(特許文献3)、裏面電極上にアルカリ金属含有層を乾式法で設けるもの(特許文献4)、同時蒸着法で吸収層作製と同時、あるいは、成膜の前または後に、アルカリ金属を添加するもの(特許文献5)等がある。
何故なら、基板としてNa含有ソーダライムガラスを使用する場合は、一方では軟化点が約570°Cであるために、600°C以上の高温とすると亀裂が生じ易く、あまり高温にできないからであり、他方では約500°C以上の高温でセレン化処理しなければ、結晶性の良いCIGS膜を作製することが難しくなるからである。すなわち、セレン化時の温度制御可能な範囲は非常に狭く、上記の温度範囲でNaの適切な拡散を制御することは困難であるという問題がある。
また、特許文献4と特許文献5に記載の方法は、形成されるNa層が吸湿性を有するために、成膜後の大気暴露時に膜質が変化して剥離が生じることがあり、また、装置の設備コストが非常に高いという問題もあった。
「アルカリ金属化合物の析出は、有利にはスパッタリング又は蒸着により行う。その際には、アルカリ金属化合物ターゲット又はアルカリ金属ターゲットとセレン化銅CuxSeyとの混合ターゲット又はアルカリ金属ターゲットとセレン化インジウムInxSeyとの混合ターゲットを使用することができる。同様に、金属−アルカリ金属混合ターゲット、例えばCu/Na、Cu−Ga/Na又はIn/Naも可能である。」(特許文献4と特許文献6のそれぞれの段落[0027]参照)。
また、下記特許文献7には、アルカリ金属化合物を蒸発源として他の成分元素と同時蒸着により膜を形成する太陽電池の光吸収層を形成することが開示されている(同文献の段落[0019]及び図1参照)。この場合も、前記特許文献4と特許文献6と同様に、他の蒸着物質との調整(成分及び蒸着条件)が充分行われないと、成分の変動を生ずるという問題がある。
また、ナノ粉を使用していることから酸素濃度が高いことが推定されるが、焼結体の酸素濃度についても一切明らかにされていない。また、スパッタ特性に影響を与えるバルク抵抗についても一切記述がない。さらに、原料として高価なナノ粉を使用していることから、低コストが要求される太陽電池用材料としては不適切である。
1.ガリウム(Ga)原子数の、ガリウム(Ga)及び銅(Cu)の原子数の合計に対する比率(Ga/(Ga+Cu))が0.2〜0.6であり、かつアルカリ金属を含有することを特徴とするCu-Ga系スパッタリングターゲット
2.アルカリ金属がリチウム(Li)、ナトリウム(Na)、カリウム(K)から選択された少なくとも1つの元素であることを特徴とする上記1記載のスパッタリングターゲット
3.アルカリ金属の濃度が1016〜1018cm−3であることを特徴とする上記1又は2記載のスパッタリングターゲット
4.相対密度が97%以上であることを特徴とする上記1〜3のいずれかに記載のスパッタリングターゲット、を提供する。
5.ガリウム(Ga)原子数の、ガリウム(Ga)及び銅(Cu)の原子数の合計に対する比率(Ga/(Ga+Cu))が0.2〜0.6であり、かつアルカリ金属を含有するCu-Ga系スパッタリングターゲットを焼結により製造する際に、アルカリ金属を添加するための化合物として、Li2O、Na2O、K2O、Li2S、Na2S、K2S、Li2Se、Na2Se、K2Seから選択された少なくとも1つの化合物を用いることを特徴とするCu-Ga系スパッタリングターゲットの製造方法、を提供する。
6.上記1〜4のいずれかに記載のCu−Ga系スパッタリングターゲットを用いて成膜した光吸収層
7.上記6に記載する光吸収層を用いた太陽電池、を提供する。
また、スパッタリングターゲットにアルカリ金属を添加することによって、バルク抵抗を低減させ、スパッタの際に異常放電を抑制することができる優れた効果を有する。
アルカリ金属はCIGS膜作製時に、結晶粒径の増大やキャリア濃度の増加等の効果をもたらし、CIGS系太陽電池の変換効率を向上させる効果がある。
アルカリ金属を添加することで、1価の元素であるアルカリ金属が、3価の格子位置に置換することで、ホールを放出して、導電性が向上するものと考えられる。従って、アルカリ金属であれば、上記効果を有するために、どの元素であっても有効で有り得るが、化合物の利用し易さや価格の観点から、Li、Na、Kが望ましい。特に、Naは効果発現や化合物の利用容易性等の観点から望ましい。
アルカリ金属濃度は、各種分析方法で分析することができ、例えば、Cu−Ga系ターゲット中のアルカリ金属濃度は、ICP分析等の方法で、Cu−Ga系膜中のアルカリ金属濃度及びその膜厚方向の分布は、SIMS分析等で求めることができる。
ターゲットの相対密度が低いと、ターゲット中に内部空孔が多数存在するので、スパッタリング中の内部空孔の表出時に、空孔周辺を起点とするスプラッシュや異常放電が発生し易くなり、膜へのパーティクル発生が増加し、CIGS太陽電池の変換効率低下の一因になる。
また、ターゲット表面の凹凸化が早期に進行して、表面突起(ノジュール)を起点とする異常放電等が起き易くなる。従って、ターゲットの相対密度は少なくとも97%以上とすることが望ましい。
このターゲット・バッキングプレート組立体を用いてスパッタリングすることにより、Cu−Ga系膜を得ることができる。
つまり、ガラス基板上に、モリブデン電極をスパッタした後、Inをスパッタ成膜後、アルカリ金属含有CuGaターゲットをスパッタ成膜後、Inとアルカリ金属含有CuGaの積層膜部分を、水素化セレンでセレン化して、アルカリ金属含有CIGS膜を形成して、光吸収層を作製することができる。
Cu原料とGa原料を、Ga原子数の比率が0.3、Na2Seの濃度が1017cm−3となるように秤量し、カーボン製坩堝に入れ、0.5Mpaのアルゴンを印加した加熱炉内で、1000°Cで溶解させた後、冷却速度5〜10°C/minで冷却してから合成原料を取り出した。
Gaの原子数の比率、Ga/(Ga+Cu)を、実施例2で0.2、実施例3で0.4、実施例4で0.5、実施例5で0.6とした。それ以外は、実施例1と同様の条件で、焼結体の作製、薄膜の作製を行った。焼結体と薄膜の特性の結果を、同様に表1に示す。
アルカリ金属を添加する際の化合物を表1のそれぞれに記載するものに変更した以外は、実施例1と同様の条件で、焼結体の作製、薄膜の作製を行った。すなわち、実施例6は、アルカリ金属化合物としてNa2Oを使用し、実施例7は、アルカリ金属化合物としてNa2Sを使用し、実施例8は、アルカリ金属化合物としてLi2Seを使用し、実施例9は、アルカリ金属化合物としてK2Seを使用した。焼結体と薄膜の特性の結果を、同様に表1に示す。
アルカリ金属濃度を表1のそれぞれに記載するものに変更した以外は、実施例1と同様の条件で、焼結体の作製、薄膜の作製を行った。すなわち、実施例10では、アルカリ金属濃度を2×1016cm−3とし、実施例11では、アルカリ金属濃度を8×1017cm−3とした。焼結体と薄膜の特性の結果を、同様に表1に示す。
アルカリ金属濃度を表1のそれぞれに記載するものに変更した以外は、実施例1と同様の条件で、焼結体の作製、薄膜の作製を行った。すなわち、比較例1では、アルカリ金属濃度を2×1015cm−3とし、比較例2では、アルカリ金属濃度を8×1019cm−3とした。比較例1はアルカリ金属濃度が低く、逆に比較例2はアルカリ金属濃度が高すぎ、いずれも本願発明の条件を外れるものである。焼結体と薄膜の特性の結果を、同様に表1に示す。
Claims (7)
- ガリウム(Ga)原子数の、ガリウム(Ga)及び銅(Cu)の原子数の合計に対する比率(Ga/(Ga+Cu))が0.2〜0.6であり、かつアルカリ金属を含有することを特徴とするCu-Ga系スパッタリングターゲット。
- アルカリ金属がリチウム(Li)、ナトリウム(Na)、カリウム(K)から選択された少なくとも1つの元素であることを特徴とする請求項1記載のスパッタリングターゲット。
- アルカリ金属の濃度が1016〜1018cm−3であることを特徴とする請求項1又は2記載のスパッタリングターゲット。
- 相対密度が97%以上であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のスパッタリングターゲット。
- ガリウム(Ga)原子数の、ガリウム(Ga)及び銅(Cu)の原子数の合計に対する比率(Ga/(Ga+Cu))が0.2〜0.6であり、かつアルカリ金属を含有するCu-Ga系スパッタリングターゲットを焼結により製造する際に、アルカリ金属を添加するための化合物として、Li2O、Na2O、K2O、Li2S、Na2S、K2S、Li2Se、Na2Se、K2Seから選択された少なくとも1つの化合物を用いることを特徴とするCu-Ga系スパッタリングターゲットの製造方法。
- 請求項1〜4のいずれかに記載のCu−Ga系スパッタリングターゲットを用いて成膜した光吸収層。
- 請求項6に記載する光吸収層を用いた太陽電池。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014177040A JP5923569B2 (ja) | 2010-01-07 | 2014-09-01 | Cu−Ga系スパッタリングターゲット |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010002058 | 2010-01-07 | ||
JP2010002058 | 2010-01-07 | ||
JP2014177040A JP5923569B2 (ja) | 2010-01-07 | 2014-09-01 | Cu−Ga系スパッタリングターゲット |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2011548934A Division JP5877510B2 (ja) | 2010-01-07 | 2010-12-03 | Cu−Ga系スパッタリングターゲット、同ターゲットの製造方法、光吸収層及び該光吸収層を用いた太陽電池 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2015045091A true JP2015045091A (ja) | 2015-03-12 |
JP5923569B2 JP5923569B2 (ja) | 2016-05-24 |
Family
ID=44305385
Family Applications (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2011548934A Active JP5877510B2 (ja) | 2010-01-07 | 2010-12-03 | Cu−Ga系スパッタリングターゲット、同ターゲットの製造方法、光吸収層及び該光吸収層を用いた太陽電池 |
JP2014177040A Active JP5923569B2 (ja) | 2010-01-07 | 2014-09-01 | Cu−Ga系スパッタリングターゲット |
Family Applications Before (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2011548934A Active JP5877510B2 (ja) | 2010-01-07 | 2010-12-03 | Cu−Ga系スパッタリングターゲット、同ターゲットの製造方法、光吸収層及び該光吸収層を用いた太陽電池 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
JP (2) | JP5877510B2 (ja) |
TW (1) | TWI583811B (ja) |
WO (1) | WO2011083647A1 (ja) |
Families Citing this family (18)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4831258B2 (ja) * | 2010-03-18 | 2011-12-07 | 三菱マテリアル株式会社 | スパッタリングターゲット及びその製造方法 |
JP5725610B2 (ja) | 2011-04-29 | 2015-05-27 | 三菱マテリアル株式会社 | スパッタリングターゲット及びその製造方法 |
JP5795898B2 (ja) * | 2011-07-28 | 2015-10-14 | 株式会社アルバック | CuGaNa系スパッタリング用ターゲット |
JP5795897B2 (ja) * | 2011-07-28 | 2015-10-14 | 株式会社アルバック | CuGaNa系スパッタリング用ターゲット |
JP5165100B1 (ja) * | 2011-11-01 | 2013-03-21 | 三菱マテリアル株式会社 | スパッタリングターゲット及びその製造方法 |
JP5999357B2 (ja) * | 2012-02-24 | 2016-09-28 | 三菱マテリアル株式会社 | スパッタリングターゲット及びその製造方法 |
CN102751388B (zh) * | 2012-07-18 | 2015-03-11 | 林刘毓 | 一种铜铟镓硒薄膜太阳能电池的制备方法 |
JP5783984B2 (ja) * | 2012-09-26 | 2015-09-24 | 株式会社東芝 | 光電変換素子と太陽電池及びこれらの製造方法 |
JP6311912B2 (ja) | 2012-10-17 | 2018-04-18 | 三菱マテリアル株式会社 | Cu−Ga二元系スパッタリングターゲット及びその製造方法 |
JP6365922B2 (ja) | 2013-04-15 | 2018-08-01 | 三菱マテリアル株式会社 | スパッタリングターゲット及びその製造方法 |
JP5733357B2 (ja) * | 2013-08-02 | 2015-06-10 | 住友金属鉱山株式会社 | Cu−Ga合金スパッタリングターゲット |
JP6665428B2 (ja) * | 2014-07-08 | 2020-03-13 | 三菱マテリアル株式会社 | Cu−Ga合金スパッタリングターゲット及びその製造方法 |
JP5973041B2 (ja) * | 2014-08-28 | 2016-08-17 | 三菱マテリアル株式会社 | Cu−Gaスパッタリングターゲット及びCu−Gaスパッタリングターゲットの製造方法 |
TWI551704B (zh) * | 2015-05-21 | 2016-10-01 | China Steel Corp | Copper gallium alloy composite sodium element target manufacturing method |
JP6794850B2 (ja) * | 2016-02-08 | 2020-12-02 | 三菱マテリアル株式会社 | スパッタリングターゲット及びスパッタリングターゲットの製造方法 |
WO2018021105A1 (ja) | 2016-07-29 | 2018-02-01 | 三菱マテリアル株式会社 | Cu-Gaスパッタリングターゲット及びCu-Gaスパッタリングターゲットの製造方法 |
JP2019112671A (ja) * | 2017-12-22 | 2019-07-11 | 三菱マテリアル株式会社 | Cu−Ga合金スパッタリングターゲット、及び、Cu−Ga合金スパッタリングターゲットの製造方法 |
JP6531816B1 (ja) * | 2017-12-22 | 2019-06-19 | 三菱マテリアル株式会社 | Cu−Ga合金スパッタリングターゲット、及び、Cu−Ga合金スパッタリングターゲットの製造方法 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH1074967A (ja) * | 1996-08-29 | 1998-03-17 | Moririka:Kk | 薄膜太陽電池 |
JP2000073163A (ja) * | 1998-08-28 | 2000-03-07 | Vacuum Metallurgical Co Ltd | Cu−Ga合金スパッタリングターゲット及びその製造方法 |
JP2007266626A (ja) * | 1994-12-01 | 2007-10-11 | Shell Solar Gmbh | 基板上に太陽電池を製造する方法及びカルコパイライト吸収層を有する太陽電池 |
JP2009283560A (ja) * | 2008-05-20 | 2009-12-03 | Showa Shell Sekiyu Kk | Cis系薄膜太陽電池の製造方法 |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3311873B2 (ja) * | 1994-09-30 | 2002-08-05 | 松下電器産業株式会社 | 半導体薄膜の製造方法 |
JP4288641B2 (ja) * | 2000-08-17 | 2009-07-01 | 本田技研工業株式会社 | 化合物半導体成膜装置 |
CN101521249B (zh) * | 2002-09-30 | 2012-05-23 | 米亚索尔公司 | 薄膜太阳能电池大规模生产的制造装置与方法 |
JP2006186200A (ja) * | 2004-12-28 | 2006-07-13 | Showa Shell Sekiyu Kk | プリカーサ膜及びその製膜方法 |
CN101613091B (zh) * | 2009-07-27 | 2011-04-06 | 中南大学 | 一种cigs粉末、靶材、薄膜及其制备方法 |
JP4793504B2 (ja) * | 2009-11-06 | 2011-10-12 | 三菱マテリアル株式会社 | スパッタリングターゲット及びその製造方法 |
KR20140016386A (ko) * | 2010-01-07 | 2014-02-07 | 제이엑스 닛코 닛세키 킨조쿠 가부시키가이샤 | 스퍼터링 타겟, 화합물 반도체 박막, 화합물 반도체 박막을 갖는 태양 전지 및 화합물 반도체 박막의 제조 방법 |
-
2010
- 2010-12-03 JP JP2011548934A patent/JP5877510B2/ja active Active
- 2010-12-03 WO PCT/JP2010/071661 patent/WO2011083647A1/ja active Application Filing
- 2010-12-21 TW TW099144878A patent/TWI583811B/zh active
-
2014
- 2014-09-01 JP JP2014177040A patent/JP5923569B2/ja active Active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007266626A (ja) * | 1994-12-01 | 2007-10-11 | Shell Solar Gmbh | 基板上に太陽電池を製造する方法及びカルコパイライト吸収層を有する太陽電池 |
JPH1074967A (ja) * | 1996-08-29 | 1998-03-17 | Moririka:Kk | 薄膜太陽電池 |
JP2000073163A (ja) * | 1998-08-28 | 2000-03-07 | Vacuum Metallurgical Co Ltd | Cu−Ga合金スパッタリングターゲット及びその製造方法 |
JP2009283560A (ja) * | 2008-05-20 | 2009-12-03 | Showa Shell Sekiyu Kk | Cis系薄膜太陽電池の製造方法 |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
JPN6012029147; Tooru TANAKA, et al.: 'Characterization of Cu(InxGa1-x)2Se3.5 thin films prepared by rf sputtering' Solar Energy Materials and Solar Cells Vol.50, 1998, pp.13-18 * |
JPN6012029148; Tooru TANAKA, et al.: 'Preparation of Cu(In,Ga)2Se3.5 thin films by radio frequency sputtering from stoichiometric Cu(In,Ga' J.Appl.Phys. Vol.81, No.11, 1997, pp.7619-7622 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP5923569B2 (ja) | 2016-05-24 |
WO2011083647A1 (ja) | 2011-07-14 |
TW201126003A (en) | 2011-08-01 |
JP5877510B2 (ja) | 2016-03-08 |
JPWO2011083647A1 (ja) | 2013-05-13 |
TWI583811B (zh) | 2017-05-21 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5923569B2 (ja) | Cu−Ga系スパッタリングターゲット | |
JP5730788B2 (ja) | スパッタリングターゲット及びスパッタリングターゲットの製造方法 | |
US9881774B2 (en) | Copper indium gallium selenide (CIGS) thin films with composition controlled by co-sputtering | |
JP6120076B2 (ja) | Cu−Ga合金スパッタリングターゲット及びその製造方法 | |
JP2010245238A (ja) | 光電変換装置およびその製造方法ならびに硫化物焼結体ターゲットの製造方法 | |
CN104835869B (zh) | 铜铟镓硒薄膜太阳能电池及其制备方法 | |
CN105705674B (zh) | Cu-Ga合金溅射靶及其制造方法 | |
US9273389B2 (en) | Cu—In—Ga—Se quaternary alloy sputtering target | |
TW201425620A (zh) | 濺鍍靶及其之製造方法 | |
WO2013129468A1 (ja) | Czts半導体薄膜の製造方法及び光電変換素子 | |
Oubaki et al. | One‐Step DcMS and HiPIMS Sputtered CIGS Films from a Quaternary Target | |
JP6217295B2 (ja) | Inスパッタリングターゲット | |
JP2012092438A (ja) | Mo系スパッタリングターゲットおよびその製造方法ならびにこれを用いたCIGS系薄膜太陽電池 | |
KR101388458B1 (ko) | 급속 열처리 공정을 사용한 cigs 박막의 제조방법 | |
CN105977317B (zh) | 一种铜铟镓硒太阳电池吸收层的制备方法 | |
Wi et al. | Synthesis and Crystallization of CuIn1–x Ga x Se2 Compounds Formed via Co-Sputtering with Se Vapor | |
Kim et al. | CIGS thin film solar cell prepared by reactive co-sputtering | |
TWI413704B (zh) | 一種靶材製造方法 | |
Jo et al. | Spatial and RF power dependence of the structural and electrical characteristics of copper zinc tin selenide thin films prepared by single elementary target sputtering | |
TWI410510B (zh) | 一種靶材先驅層結構 | |
TW201344944A (zh) | 一種利用硒化合物補償碇的高溫硒化技術應用於薄膜太陽能電池之黃錫礦與黃銅礦光吸收層之製作 | |
JP2016082120A (ja) | 太陽電池用光吸収層およびその製造方法、並びに前記太陽電池用光吸収層を有する太陽電池 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20150630 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20150630 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20150818 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20160126 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20160301 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20160317 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20160412 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20160418 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5923569 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |