JP2015504611A - 電子ビーム照射を利用したモリブデン薄膜の伝導度の向上方法 - Google Patents
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Abstract
本発明は、背面電極であるモリブデン薄膜の比抵抗を減らし厚さを減らすことができてモリブデン薄膜の伝導度を向上させることができる太陽電池の製造方法を提供する。本発明による太陽電池の製造方法は、基板上にモリブデン薄膜を形成する段階、およびモリブデン薄膜に対する後処理工程を進行して後面電極を形成する段階を含み、モリブデン薄膜に対する後処理工程はモリブデン薄膜に電子ビームを照射してなる。
Description
本発明は太陽電池の製造方法に関し、特に、太陽電池を構成するモリブデン薄膜の伝導度を向上させることができる太陽電池の製造方法に関する。
太陽電池は太陽光エネルギーを直接電気エネルギーに変換させる装置であって、使用される材料によってシリコン系太陽電池、化合物系太陽電池および有機物系太陽電池に大きく分類される。
シリコン系太陽電池は単結晶シリコン太陽電池、多結晶シリコン太陽電池、そして非晶質シリコン太陽電池に区分され、化合物系太陽電池はＧａＡｓ、ＩｎＰ、ＣｄＴｅ太陽電池、ＣｕＩｎＳｅ２（銅・インジウム・ジセレニド）、またはＣｕＩｎＳｅ２（以下、“ＣＩＳ”という）太陽電池、Ｃｕ（ＩｎＧａ）Ｓｅ２（銅・インジウム・ガリウム・セレン）、またはＣｕ（ＩｎＧａ）Ｓ２（以下、“ＣＩＧＳ”という）太陽電池、そしてＣｕ２ＺｎＳｎＳ４（銅・亜鉛・錫・硫黄、以下、“ＣＺＴＳ”という）太陽電池に区分される。
また、有機物系太陽電池は、有機分子型太陽電池、有無機複合型太陽電池、および染料感応型太陽電池に区分される。
シリコン系太陽電池は単結晶シリコン太陽電池、多結晶シリコン太陽電池、そして非晶質シリコン太陽電池に区分され、化合物系太陽電池はＧａＡｓ、ＩｎＰ、ＣｄＴｅ太陽電池、ＣｕＩｎＳｅ２（銅・インジウム・ジセレニド）、またはＣｕＩｎＳｅ２（以下、“ＣＩＳ”という）太陽電池、Ｃｕ（ＩｎＧａ）Ｓｅ２（銅・インジウム・ガリウム・セレン）、またはＣｕ（ＩｎＧａ）Ｓ２（以下、“ＣＩＧＳ”という）太陽電池、そしてＣｕ２ＺｎＳｎＳ４（銅・亜鉛・錫・硫黄、以下、“ＣＺＴＳ”という）太陽電池に区分される。
また、有機物系太陽電池は、有機分子型太陽電池、有無機複合型太陽電池、および染料感応型太陽電池に区分される。
前記のような多様な種類の太陽電池の中で単結晶シリコン太陽電池および多結晶シリコン太陽電池は基板が光吸収膜を備えるので、コスト節減の側面において非常に不利である。
非晶質シリコン太陽電池は薄膜の光吸収膜を備えるため、結晶質シリコン太陽電池の約１／１００程度の厚さを有するように製造できる。しかし、非晶質シリコン太陽電池は単結晶シリコン太陽電池に比べ効率が低く、シリコンの材料特性上、光に露出する場合、効率が急激に低下するという問題がある。
非晶質シリコン太陽電池は薄膜の光吸収膜を備えるため、結晶質シリコン太陽電池の約１／１００程度の厚さを有するように製造できる。しかし、非晶質シリコン太陽電池は単結晶シリコン太陽電池に比べ効率が低く、シリコンの材料特性上、光に露出する場合、効率が急激に低下するという問題がある。
有機物系太陽電池は効率が低すぎるだけでなく、酸素に露出する場合、酸化して効率が減少するという問題がある。
このような問題点を補完するために化合物系太陽電池が開発されている。化合物系太陽電池であるＣＺＴＳ太陽電池、ＣＩＳ太陽電池およびＣＩＧＳ太陽電池は薄膜型太陽電池の中で最も優れた変換効率を有する。しかし、このような変換効率は実験室で得られたものであって、ＣＺＴＳ太陽電池、ＣＩＳ太陽電池およびＣＩＧＳ太陽電池を電力用として実用化するためには様々な事項を補完しなければならない。
一方、ＣＩＳおよびＣＩＧＳ太陽電池を製造する工程で、ガラス基板上にモリブデンのＭｏ（１１０）をＤＣスパッタリング工程によって蒸着して背面電極を形成する。一般に、モリブデン電極層を形成した後、特別な後処理工程を進行せず、約３×１０−５程度の比抵抗特性および４００ｎｍ〜１０００ｎｍの厚さを有するモリブデン薄膜を背面電極として利用している。
しかし、太陽電池の製造方法でモリブデン層の厚さを減らしつつ抵抗を減らすことが材料の節減および工程時間の短縮を実現する要因として認識されている。
しかし、太陽電池の製造方法でモリブデン層の厚さを減らしつつ抵抗を減らすことが材料の節減および工程時間の短縮を実現する要因として認識されている。
本発明は、背面電極であるモリブデン薄膜の比抵抗を減らし厚さを減らすことができてモリブデン薄膜の伝導度を向上させることができる太陽電池の製造方法を提供することを目的とする。
本発明による太陽電池の製造方法は、基板上にモリブデン薄膜を形成するステップと、モリブデン薄膜に対し後処理工程を施して後面電極を形成するステップとを含み、モリブデン薄膜に対する後処理工程ではモリブデン薄膜に電子ビームを照射することを特徴とする。
ここで、モリブデン薄膜に対する後処理工程では、７×１０Ｅ−７ｔｏｒｒの圧力、且つ、５ないし１０ｓｃｃｍ流量のアルゴンガス雰囲気下における工程チャンバー内で、２．５ないし３．５ＫｖのＤＣパワーおよび２００ないし３００ＷのＲＦパワーの電子ビームを利用して前記照射を行うことが望ましい。
以上のような本発明による太陽電池の製造方法は、背面電極の形成段階でモリブデン薄膜の厚さを減らし、比抵抗を減らすと同時に、電極材料の節減および工程時間の短縮効果を得ることができる。
以下、本発明による太陽電池の製造方法について詳しく説明する。
図１はＣｕ−Ｚｎ−Ｓｎ−Ｓ（Ｃｕ２ＺｎＳｎＳ４、以下、“ＣＺＴＳ”という）太陽電池、ＣｕＩｎＳｅ２またはＣｕＩｎＳ２（以下、“ＣＩＳ”という）太陽電池およびＣｕ（ＩｎＧａ）Ｓｅ２またはＣｕ（ＩｎＧａ）Ｓ２（以下、“ＣＩＧＳ”という）太陽電池の構造を概略的に示した図である。
ＣＺＴＳ太陽電池、ＣＩＳ太陽電池およびＣＩＧＳ太陽電池は同一の構造を有する。つまり、ＣＺＴＳ太陽電池、ＣＩＳ太陽電池およびＣＩＧＳ太陽電池それぞれは基板１０上に背面電極２０、光吸収膜３０、バッファー膜４０、ウィンドウ膜５０、そして反射防止膜６０が順次形成された構造を有し、反射防止膜６０のパターニング領域に形成されたグリッド電極７０を含む。
以下、太陽電池の各構成部材について具体的に説明する。
図１はＣｕ−Ｚｎ−Ｓｎ−Ｓ（Ｃｕ２ＺｎＳｎＳ４、以下、“ＣＺＴＳ”という）太陽電池、ＣｕＩｎＳｅ２またはＣｕＩｎＳ２（以下、“ＣＩＳ”という）太陽電池およびＣｕ（ＩｎＧａ）Ｓｅ２またはＣｕ（ＩｎＧａ）Ｓ２（以下、“ＣＩＧＳ”という）太陽電池の構造を概略的に示した図である。
ＣＺＴＳ太陽電池、ＣＩＳ太陽電池およびＣＩＧＳ太陽電池は同一の構造を有する。つまり、ＣＺＴＳ太陽電池、ＣＩＳ太陽電池およびＣＩＧＳ太陽電池それぞれは基板１０上に背面電極２０、光吸収膜３０、バッファー膜４０、ウィンドウ膜５０、そして反射防止膜６０が順次形成された構造を有し、反射防止膜６０のパターニング領域に形成されたグリッド電極７０を含む。
以下、太陽電池の各構成部材について具体的に説明する。
基板１０
基板１０はガラスからなることができ、ガラス以外にアルミナのようなセラミック、ステンレススチール、銅テープ（Ｃｕ ｔａｐｅ）のような金属材料、およびポリマーなどで製造することができる。
ガラス基板の材料として低価格のソーダ石灰ガラス（ｓｏｄａ−ｌｉｍｅ ｇｌａｓｓ）が用いられる。また、ポリマイド（ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ）のような柔軟性のある高分子材質やステンレススチール薄板なども基板１０の材料として用いられる。
基板１０はガラスからなることができ、ガラス以外にアルミナのようなセラミック、ステンレススチール、銅テープ（Ｃｕ ｔａｐｅ）のような金属材料、およびポリマーなどで製造することができる。
ガラス基板の材料として低価格のソーダ石灰ガラス（ｓｏｄａ−ｌｉｍｅ ｇｌａｓｓ）が用いられる。また、ポリマイド（ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ）のような柔軟性のある高分子材質やステンレススチール薄板なども基板１０の材料として用いられる。
背面電極２０
基板１０上に形成された背面電極２０の材料としてはモリブデン（Ｍｏ）が用いられる。
モリブデンは高い電気伝導度を有し、後述するＣｕ−Ｚｎ−Ｓｎ−Ｓ（Ｃｕ２ＺｎＳｎＳ４）光吸収膜とオーミック接合し、硫黄（Ｓ）雰囲気下で高温安定性を有している。
また、モリブデンは後述するＣｕＩｎＳｅ２光吸収膜またはＣｕＩｎＳ２光吸収膜とのオーミック接合し、セレン（Ｓｅ）または硫黄（Ｓ）雰囲気下で高温安定性を有している。
モリブデン薄膜は電極として比抵抗が低くなければならないし、また、熱膨張係数の差によって剥離現象が起こらないようにガラス基板に対する粘着性にも優れていなければならない。
基板１０上に形成された背面電極２０の材料としてはモリブデン（Ｍｏ）が用いられる。
モリブデンは高い電気伝導度を有し、後述するＣｕ−Ｚｎ−Ｓｎ−Ｓ（Ｃｕ２ＺｎＳｎＳ４）光吸収膜とオーミック接合し、硫黄（Ｓ）雰囲気下で高温安定性を有している。
また、モリブデンは後述するＣｕＩｎＳｅ２光吸収膜またはＣｕＩｎＳ２光吸収膜とのオーミック接合し、セレン（Ｓｅ）または硫黄（Ｓ）雰囲気下で高温安定性を有している。
モリブデン薄膜は電極として比抵抗が低くなければならないし、また、熱膨張係数の差によって剥離現象が起こらないようにガラス基板に対する粘着性にも優れていなければならない。
光吸収膜３０
背面電極２０上に形成された光吸収膜３０は実際に光を吸収するｐ−型半導体である。
ＣＺＴＳ太陽電池で、光吸収膜３０はＣｕ−Ｚｎ−Ｓｎ−Ｓ（具体的には、Ｃｕ２ＺｎＳｎＳ４）からなる。Ｃｕ２ＺｎＳｎＳ４は１．０ｅＶ以上のエネルギーバンドギャップを有しており、光吸収係数が半導体の中で最も高い。また、光学的に非常に安定であるため、このような物質からなる膜は太陽電池の光吸収膜として非常に理想的である。
背面電極２０上に形成された光吸収膜３０は実際に光を吸収するｐ−型半導体である。
ＣＺＴＳ太陽電池で、光吸収膜３０はＣｕ−Ｚｎ−Ｓｎ−Ｓ（具体的には、Ｃｕ２ＺｎＳｎＳ４）からなる。Ｃｕ２ＺｎＳｎＳ４は１．０ｅＶ以上のエネルギーバンドギャップを有しており、光吸収係数が半導体の中で最も高い。また、光学的に非常に安定であるため、このような物質からなる膜は太陽電池の光吸収膜として非常に理想的である。
光吸収膜としてのＣＺＴＳ薄膜は多元化合物であるため、製造工程が非常に難しい。物理的な薄膜の製造方法としては、蒸着法やスパッタリング＋セレン化、化学的な方法としては電気メッキなどがあり、各方法においても出発物質（金属、二元化合物など）の種類によって多様な製造方法が用いられる。
一方、ＣＩＳ太陽電池ではＣｕＩｎＳｅ２膜またはＣｕＩｎＳ２膜が、そしてＣＩＧＳ太陽電池ではＣｕ（ＩｎＧａ）Ｓｅ２膜またはＣｕ（ＩｎＧａ）Ｓ２膜が光吸収膜３０としての機能を行う。ＣｕＩｎＳｅ２とＣｕＩｎＳ２、そしてＣｕ（ＩｎＧａ）Ｓｅ２とＣｕ（ＩｎＧａ）Ｓ２は１．０ｅＶ以上のエネルギーバンドギャップを有し、光吸収係数が半導体の中で最も高く、かつ、光学的に非常に安定であるため、このような物質からなる膜は太陽電池の光吸収膜として非常に理想的である。
光吸収膜であるＣＩＳ薄膜およびＣＩＧＳ薄膜は多元化合物であるため、製造工程が非常に難しい。物理的な薄膜の製造方法としては、蒸着法やスパッタリング＋セレン化、化学的な方法としては電気メッキなどがあり、各方法においても出発物質（金属、二元化合物など）の種類によって多様な製造方法が用いられる。最もよい効率が得られると知られた同時蒸着法は、出発物質として４つの金属元素（Ｃｕ、Ｉｎ、Ｇａ、Ｓｅ）を使用する。
バッファー膜４０
ＣＺＴＳ太陽電池でｐ型半導体であるＣｕ２ＺｎＳｎＳ４薄膜（光吸収膜）、ＣＩＳ太陽電池でｐ型半導体であるＣｕＩｎＳｅ２薄膜またはＣｕＩｎＳ２薄膜（光吸収膜）、そしてＣＩＧＳ太陽電池でｐ型半導体であるＣｕ（ＩｎＧａ）Ｓｅ２薄膜またはＣｕ（ＩｎＧａ）Ｓ２薄膜（光吸収膜）はｎ型半導体でウィンドウ膜（後述する）として使用される酸化亜鉛（ＺｎＯ）薄膜とｐｎ接合を形成する。
しかし、二つの物質は格子定数とエネルギーバンドギャップの差が大きいため、良好な接合を形成するためには、エネルギーバンドギャップが二つの物質のエネルギーバンド値の間の値を有するバッファー膜４０を必要とする。太陽電池のバッファー膜４０の材料としては硫化カドミウム（ＣｄＳ）が望ましい。
ＣＺＴＳ太陽電池でｐ型半導体であるＣｕ２ＺｎＳｎＳ４薄膜（光吸収膜）、ＣＩＳ太陽電池でｐ型半導体であるＣｕＩｎＳｅ２薄膜またはＣｕＩｎＳ２薄膜（光吸収膜）、そしてＣＩＧＳ太陽電池でｐ型半導体であるＣｕ（ＩｎＧａ）Ｓｅ２薄膜またはＣｕ（ＩｎＧａ）Ｓ２薄膜（光吸収膜）はｎ型半導体でウィンドウ膜（後述する）として使用される酸化亜鉛（ＺｎＯ）薄膜とｐｎ接合を形成する。
しかし、二つの物質は格子定数とエネルギーバンドギャップの差が大きいため、良好な接合を形成するためには、エネルギーバンドギャップが二つの物質のエネルギーバンド値の間の値を有するバッファー膜４０を必要とする。太陽電池のバッファー膜４０の材料としては硫化カドミウム（ＣｄＳ）が望ましい。
ウィンドウ膜５０
前述したように、ウィンドウ膜５０はｎ型半導体であって光吸収膜４０（ＣＺＴＳ膜、ＣＩＳ膜またはＣＩＧＳ膜）とｐｎ接合を形成し、太陽電池の透明前面電極としての機能を遂行する。
したがって、ウィンドウ膜５０は光透過率が高く電気伝導性に優れた材料、例えば酸化亜鉛（ＺｎＯ）からなる。酸化亜鉛はエネルギーバンドギャップが約３．３ｅＶであり、約８０％以上の高い光透過率を有する。
前述したように、ウィンドウ膜５０はｎ型半導体であって光吸収膜４０（ＣＺＴＳ膜、ＣＩＳ膜またはＣＩＧＳ膜）とｐｎ接合を形成し、太陽電池の透明前面電極としての機能を遂行する。
したがって、ウィンドウ膜５０は光透過率が高く電気伝導性に優れた材料、例えば酸化亜鉛（ＺｎＯ）からなる。酸化亜鉛はエネルギーバンドギャップが約３．３ｅＶであり、約８０％以上の高い光透過率を有する。
反射防止膜６０およびグリッド電極７０
太陽電池に入射する太陽光の反射損失を減らせば約１％程度の太陽電池の効率向上が可能である。太陽電池の効率を向上させるためにウィンドウ膜５０上には反射防止膜６０が形成され、太陽光の反射を抑制する反射防止膜６０の材質としては、通常、マグネシウムフルオライド（ＭｇＦ２）が使用される。
グリッド電極７０は太陽電池表面での電流を収集する機能を遂行し、アルミニウム（Ａｌ）、またはニッケル／アルミニウム（Ｎｉ／Ａｌ）で形成される。グリッド電極７０は反射防止膜６０のパターニングされた領域に形成される。
太陽電池に入射する太陽光の反射損失を減らせば約１％程度の太陽電池の効率向上が可能である。太陽電池の効率を向上させるためにウィンドウ膜５０上には反射防止膜６０が形成され、太陽光の反射を抑制する反射防止膜６０の材質としては、通常、マグネシウムフルオライド（ＭｇＦ２）が使用される。
グリッド電極７０は太陽電池表面での電流を収集する機能を遂行し、アルミニウム（Ａｌ）、またはニッケル／アルミニウム（Ｎｉ／Ａｌ）で形成される。グリッド電極７０は反射防止膜６０のパターニングされた領域に形成される。
このような構造を有する太陽電池に太陽光が入射されるとｐ型半導体膜である光吸収膜３０（つまり、ＣＺＴＳ太陽電池でのＣｕ２ＺｎＳｎＳ４薄膜、ＣＩＳ太陽電池でのＣｕＩｎＳｅ２薄膜またはＣｕＩｎＳ２薄膜、そしてＣＩＧＳ太陽電池でのＣｕ（ＩｎＧａ）Ｓｅ２薄膜またはＣｕ（ＩｎＧａ）Ｓ２薄膜）とｎ型半導体膜であるウィンドウ膜５０の間で電子−正孔対が生成され、生成された電子はウィンドウ膜６０に集まり、生成された正孔は光吸収膜３０に集まることになり、光起電力（ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｇｅ）が発生する。
この状態で、基板１０とグリッド電極７０に電気負荷を連結すれば、電流が流れることになる。
この状態で、基板１０とグリッド電極７０に電気負荷を連結すれば、電流が流れることになる。
以下、このような構造を有する本発明によるＣＺＴＳ太陽電池、ＣＩＳ太陽電池およびＣＩＧＳ太陽電池の製造方法を図１および図２ａ乃至図２ｇを通して説明する。
図２ａにあるように、まず、基板１０が提供される。基板１０はガラス、セラミックまたは金属で製造されることができる。
図２ｂにあるように、基板１０上に背面電極２０を形成する。
図２ａにあるように、まず、基板１０が提供される。基板１０はガラス、セラミックまたは金属で製造されることができる。
図２ｂにあるように、基板１０上に背面電極２０を形成する。
本発明による方法において、背面電極を形成する工程は次の通りである。
まず、モリブデンに対するスパッタリング工程を進行してガラス基板１０上にモリブデン薄膜を形成する。その後、モリブデン薄膜、好ましくはモリブデン薄膜の全体表面に電子ビームを照射することによって最終的なモリブデン背面電極２０を形成する。
モリブデン薄膜に電子ビームを照射することによって薄膜のグレインサイズが増加し、したがって、結晶性が増加する。結果的に、モリブデン薄膜の組織（膜質）が緻密になり、これによってモリブデン薄膜の比抵抗が減少する。
一方、本発明に利用された電子ビームは既存のフィラメントに電流が加わって出る熱電子概念ではない高密度プラズマ（Ａｒ）形成を通してイオンと電子に分離して照射する方式であって、グリッドレンズ（Ｇｒｉｄ ｌｅｎｓ）とエレクトロプレーティング（ｅｌｅｃｔｒｏｐｌａｔｉｎｇ）を通じて効率的に電子／イオンに分離し、大面積化することができるという効果がある。
まず、モリブデンに対するスパッタリング工程を進行してガラス基板１０上にモリブデン薄膜を形成する。その後、モリブデン薄膜、好ましくはモリブデン薄膜の全体表面に電子ビームを照射することによって最終的なモリブデン背面電極２０を形成する。
モリブデン薄膜に電子ビームを照射することによって薄膜のグレインサイズが増加し、したがって、結晶性が増加する。結果的に、モリブデン薄膜の組織（膜質）が緻密になり、これによってモリブデン薄膜の比抵抗が減少する。
一方、本発明に利用された電子ビームは既存のフィラメントに電流が加わって出る熱電子概念ではない高密度プラズマ（Ａｒ）形成を通してイオンと電子に分離して照射する方式であって、グリッドレンズ（Ｇｒｉｄ ｌｅｎｓ）とエレクトロプレーティング（ｅｌｅｃｔｒｏｐｌａｔｉｎｇ）を通じて効率的に電子／イオンに分離し、大面積化することができるという効果がある。
図２ｃにあるように、モリブデン薄膜２０上に光吸収膜（図１の３０）を形成するための前駆体膜３０ａが形成される。
ＣＺＴＳ太陽電池を製造するための前駆体膜３０ａの形成工程ではモリブデン薄膜２０上に銅（Ｃｕ）層、亜鉛（Ｚｎ）層、錫（Ｓｎ）層、そして硫黄（Ｓ）層からなる積層構造を形成することができ、または銅、亜鉛、錫、そして硫黄の化合物からなる単一層を形成することができる。
一方、ＣＩＳ太陽電池を製造するための前駆体膜３０ａの形成工程ではモリブデン薄膜２０上に銅（Ｃｕ）層、インジウム（Ｉｎ）層、そしてセレン（Ｓｅ）層（または硫黄（Ｓ）層）からなる積層構造を形成することができ、または銅、インジウム、そしてセレン（または硫黄）の化合物からなる単一層を形成することもできる。
また、ＣＩＧＳ太陽電池を製造するための前駆体膜３０ａの形成工程ではモリブデン薄膜２０上に銅（Ｃｕ）層、インジウム（Ｉｎ）層、ガリウム（Ｇａ）層、そしてセレン（Ｓｅ）層（または硫黄（Ｓ）層）からなる積層構造を形成することができ、または銅、インジウム、ガリウム、そしてセレンまたは硫黄の化合物からなる単一層を形成することもできる。
このようにモリブデン薄膜２０上に光吸収膜の形成のための元素の積層構造または単一層を形成した後、スパッタリング工程または同時蒸着（ｃｏ−ｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎ）工程を進行することによって光吸収前駆体膜３０ａが形成される。
ＣＺＴＳ太陽電池を製造するための前駆体膜３０ａの形成工程ではモリブデン薄膜２０上に銅（Ｃｕ）層、亜鉛（Ｚｎ）層、錫（Ｓｎ）層、そして硫黄（Ｓ）層からなる積層構造を形成することができ、または銅、亜鉛、錫、そして硫黄の化合物からなる単一層を形成することができる。
一方、ＣＩＳ太陽電池を製造するための前駆体膜３０ａの形成工程ではモリブデン薄膜２０上に銅（Ｃｕ）層、インジウム（Ｉｎ）層、そしてセレン（Ｓｅ）層（または硫黄（Ｓ）層）からなる積層構造を形成することができ、または銅、インジウム、そしてセレン（または硫黄）の化合物からなる単一層を形成することもできる。
また、ＣＩＧＳ太陽電池を製造するための前駆体膜３０ａの形成工程ではモリブデン薄膜２０上に銅（Ｃｕ）層、インジウム（Ｉｎ）層、ガリウム（Ｇａ）層、そしてセレン（Ｓｅ）層（または硫黄（Ｓ）層）からなる積層構造を形成することができ、または銅、インジウム、ガリウム、そしてセレンまたは硫黄の化合物からなる単一層を形成することもできる。
このようにモリブデン薄膜２０上に光吸収膜の形成のための元素の積層構造または単一層を形成した後、スパッタリング工程または同時蒸着（ｃｏ−ｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎ）工程を進行することによって光吸収前駆体膜３０ａが形成される。
図２ｄにあるように、光吸収前駆体膜３０ａ上に拡散防止膜３０ｂを形成する。拡散防止膜３０ｂは物理気相蒸着法（ＰＶＤ）または化学気相蒸着法（ＣＶＤ）を通じて形成される。
その後、光吸収前駆体膜３０ａの結晶化の工程を進行して光吸収膜３０を形成する。
その後、光吸収前駆体膜３０ａの結晶化の工程を進行して光吸収膜３０を形成する。
前述した通り、基板１０はガラスからなることができ、また、ＣＺＴＳ太陽電池のための光吸収前駆体膜３０ａの構成成分（Ｃｕ−Ｚｎ−Ｓｎ−Ｓ）の一つである硫黄（Ｓ）は揮発性元素（ｖｉｏｌａｔｉｏｎ ｅｌｅｍｅｎｔ）である。
したがって、光吸収前駆体膜３０ａの結晶化のために熱処理工程を進行する場合、熱によってガラス基板１０の変形が発生し得る。また、熱処理工程中に光吸収前駆体膜３０ａから硫黄が揮発して光吸収前駆体膜３０ａを構成する構成成分の組成比が変化し得る。
結晶化の工程を通して光吸収前駆体膜３０ａの構成元素が結晶化して光吸収膜３０が形成される（図２ｅ参照）。
したがって、光吸収前駆体膜３０ａの結晶化のために熱処理工程を進行する場合、熱によってガラス基板１０の変形が発生し得る。また、熱処理工程中に光吸収前駆体膜３０ａから硫黄が揮発して光吸収前駆体膜３０ａを構成する構成成分の組成比が変化し得る。
結晶化の工程を通して光吸収前駆体膜３０ａの構成元素が結晶化して光吸収膜３０が形成される（図２ｅ参照）。
図２ｆにあるように、（湿式または乾式）エッチング工程によって拡散防止膜３０ｂを除去して光吸収膜３０を露出させる。拡散防止膜３０ｂの除去のためのエッチング工程ではＢＯＥ（Ｂｕｆｆｅｒｅｄ Ｏｘｉｄｅ Ｅｔｃｈａｎｔ）溶液（湿式エッチング）またはフッ素系ガス（乾式エッチング）が用いられる。
その後、露出した光吸収膜３０上にバッファー膜４０を形成し、バッファー膜４０上にウィンドウ膜５０を形成する。
前述した通り、光吸収膜３０とウィンドウ膜５０はエネルギーバンドギャップ（ｅｎｅｒｇｈｙ ｂａｎｄｇａｐ）の差が大きいため、良好なｐ−ｎ接合を形成しにくい。したがって、光吸収膜３０とウィンドウ膜５０との間にエネルギーバンドギャップがこれら二つの物質のバンドギャップの間にある物質（例えば、２．４６ｅＶのエネルギーバンドギャップを有する硫化カドミウム）からなるバッファー膜４０を形成することが望ましい。
ウィンドウ膜５０はｎ型半導体であって、光吸収膜３０とｐｎ接合を形成し、太陽電池の透明前面電極としての機能を遂行する。したがって、ウィンドウ膜５０は光透過率が高く電気伝導性に優れた材料、例えば酸化亜鉛（ＺｎＯ）からなる。酸化亜鉛はエネルギーバンドギャップが約３．３ｅＶであり、約８０％以上の高い光透過率を有する。
前述した通り、光吸収膜３０とウィンドウ膜５０はエネルギーバンドギャップ（ｅｎｅｒｇｈｙ ｂａｎｄｇａｐ）の差が大きいため、良好なｐ−ｎ接合を形成しにくい。したがって、光吸収膜３０とウィンドウ膜５０との間にエネルギーバンドギャップがこれら二つの物質のバンドギャップの間にある物質（例えば、２．４６ｅＶのエネルギーバンドギャップを有する硫化カドミウム）からなるバッファー膜４０を形成することが望ましい。
ウィンドウ膜５０はｎ型半導体であって、光吸収膜３０とｐｎ接合を形成し、太陽電池の透明前面電極としての機能を遂行する。したがって、ウィンドウ膜５０は光透過率が高く電気伝導性に優れた材料、例えば酸化亜鉛（ＺｎＯ）からなる。酸化亜鉛はエネルギーバンドギャップが約３．３ｅＶであり、約８０％以上の高い光透過率を有する。
図２ｇにあるように、ウィンドウ膜５０上に例えば、スパッタリング工程によって反射防止膜６０を形成し、反射防止膜６０の一部領域をパターニングした後、パターニングされた領域に上部電極であるグリッド電極７０を形成する。
太陽電池に入射する太陽光の反射損失を減らす反射防止膜６０の材料としてマグネシウムフルオライド（ＭｇＦ２）が用いられ、太陽電池表面での電流を収集するグリッド電極７０はアルミニウム（Ａｌ）、またはニッケル／アルミニウム（Ｎｉ／Ａｌ）で形成される。
太陽電池に入射する太陽光の反射損失を減らす反射防止膜６０の材料としてマグネシウムフルオライド（ＭｇＦ２）が用いられ、太陽電池表面での電流を収集するグリッド電極７０はアルミニウム（Ａｌ）、またはニッケル／アルミニウム（Ｎｉ／Ａｌ）で形成される。
以下、電子ビーム（ｅｌｅｃｔｒｏｎ−ｂｅａｍ）照射工程を利用した、本発明のモリブデン薄膜（背面電極）の形成工程について具体的に説明する。
一般的な工程、つまり、ＤＣスパッタリング工程だけを利用してガラス基板上にモリブデンを蒸着して所定厚さのモリブデン薄膜を形成した。モリブデン蒸着過程における工程チャンバー内の条件は下記の通りである。
基本圧力：７×１０Ｅ−７ｔｏｒｒ
アルゴン（Ａｒ）ガス流量：２０ｓｃｃｍ
温度：室温
蒸着厚み：２５０ｎｍ
基板回転速度：５ＲＰＭ
上記のような雰囲気下における工程チャンバー内で作動圧力１０ｍｔｏｒｒ（比較例１）、５ｍｔｏｒｒ（比較例２）、３ｍｔｏｒｒ（比較例３）および１ｍｔｏｒｒ（比較例４）の条件下においてモリブデンを蒸着して薄膜をそれぞれ形成した。
一般的な工程、つまり、ＤＣスパッタリング工程だけを利用してガラス基板上にモリブデンを蒸着して所定厚さのモリブデン薄膜を形成した。モリブデン蒸着過程における工程チャンバー内の条件は下記の通りである。
基本圧力：７×１０Ｅ−７ｔｏｒｒ
アルゴン（Ａｒ）ガス流量：２０ｓｃｃｍ
温度：室温
蒸着厚み：２５０ｎｍ
基板回転速度：５ＲＰＭ
上記のような雰囲気下における工程チャンバー内で作動圧力１０ｍｔｏｒｒ（比較例１）、５ｍｔｏｒｒ（比較例２）、３ｍｔｏｒｒ（比較例３）および１ｍｔｏｒｒ（比較例４）の条件下においてモリブデンを蒸着して薄膜をそれぞれ形成した。
前記工程によって形成された各比較例によるモリブデン薄膜の比抵抗をそれぞれ測定し、その測定結果は下記表１の通りである。
一方、本発明の方法に応じたモリブデン薄膜を形成するために下記のような工程を進行した。
まず、ＤＣスパッタリング工程を利用してガラス基板上に一定の厚さのモリブデン薄膜を形成した。
モリブデン蒸着工程における工程チャンバー内の条件は下記の通りである。
基本圧力：７×１０Ｅ−７ｔｏｒｒ
Ａｒガス流量：７ｓｃｃｍ
温度：室温
蒸着時間：５分
基板回転速度：５ＲＰＭ
上記のような雰囲気下における工程チャンバー内で作動圧力１０ｍｔｏｒｒ（実施例１）、５ｍｔｏｒｒ（実施例２）、３ｍｔｏｒｒ（実施例３）および１ｍｔｏｒｒ（実施例４）の条件下でモリブデンを蒸着して薄膜をそれぞれ形成した。
その後、形成された各実施例によるモリブデン薄膜に対する電子ビーム照射工程をそれぞれ５分間行った。この際、照射される電子ビームの条件は下記の通りである。
ＤＣパワー：３．０ｋｖ
ＲＦパワー：３００Ｗ
ここで、モリブデン薄膜の比抵抗を均一にするためにモリブデン薄膜の全体表面に電子ビームを照射した。
まず、ＤＣスパッタリング工程を利用してガラス基板上に一定の厚さのモリブデン薄膜を形成した。
モリブデン蒸着工程における工程チャンバー内の条件は下記の通りである。
基本圧力：７×１０Ｅ−７ｔｏｒｒ
Ａｒガス流量：７ｓｃｃｍ
温度：室温
蒸着時間：５分
基板回転速度：５ＲＰＭ
上記のような雰囲気下における工程チャンバー内で作動圧力１０ｍｔｏｒｒ（実施例１）、５ｍｔｏｒｒ（実施例２）、３ｍｔｏｒｒ（実施例３）および１ｍｔｏｒｒ（実施例４）の条件下でモリブデンを蒸着して薄膜をそれぞれ形成した。
その後、形成された各実施例によるモリブデン薄膜に対する電子ビーム照射工程をそれぞれ５分間行った。この際、照射される電子ビームの条件は下記の通りである。
ＤＣパワー：３．０ｋｖ
ＲＦパワー：３００Ｗ
ここで、モリブデン薄膜の比抵抗を均一にするためにモリブデン薄膜の全体表面に電子ビームを照射した。
電子ビーム照射工程後、各実施例によるモリブデン薄膜の比抵抗をそれぞれ測定し、その測定結果は下記表２の通りである。
上記の表から分かるように、電子ビーム照射工程後に得られた実施例１ないし４によるモリブデン薄膜の比抵抗は、電子ビーム照射工程を進行しない比較例１ないし４によるモリブデン薄膜の比抵抗より顕著に減少したことが分かる。
図３は比較例１および実施例１により製造されたモリブデン薄膜をそれぞれ示す写真であって、左側写真は比較例１によるモリブデン薄膜を、右側写真は実施例１によるモリブデン薄膜をそれぞれ示す。
図４は比較例２および実施例２により製造されたモリブデン薄膜をそれぞれ示す写真であって、左側写真は比較例２によるモリブデン薄膜を、右側写真は実施例２によるモリブデン薄膜をそれぞれ示す。
図５は比較例３および実施例３により製造されたモリブデン薄膜をそれぞれ示す写真であって、左側写真は比較例３によるモリブデン薄膜を、右側写真は実施例３によるモリブデン薄膜をそれぞれ示す。
図６は比較例４および実施例４により製造されたモリブデン薄膜をそれぞれ示す写真であって、左側写真は比較例４によるモリブデン薄膜を、右側写真は実施例４によるモリブデン薄膜をそれぞれ示す。
図３は比較例１および実施例１により製造されたモリブデン薄膜をそれぞれ示す写真であって、左側写真は比較例１によるモリブデン薄膜を、右側写真は実施例１によるモリブデン薄膜をそれぞれ示す。
図４は比較例２および実施例２により製造されたモリブデン薄膜をそれぞれ示す写真であって、左側写真は比較例２によるモリブデン薄膜を、右側写真は実施例２によるモリブデン薄膜をそれぞれ示す。
図５は比較例３および実施例３により製造されたモリブデン薄膜をそれぞれ示す写真であって、左側写真は比較例３によるモリブデン薄膜を、右側写真は実施例３によるモリブデン薄膜をそれぞれ示す。
図６は比較例４および実施例４により製造されたモリブデン薄膜をそれぞれ示す写真であって、左側写真は比較例４によるモリブデン薄膜を、右側写真は実施例４によるモリブデン薄膜をそれぞれ示す。
前記図から分かるように、比較例１、２、３および４によるモリブデン薄膜に比べて、実施例１、２、３および４によるモリブデン薄膜はあまり緻密ではない組織を有し、したがって、実施例１、２、３および４によるモリブデン薄膜は比較例１、２、３および４によるモリブデン薄膜の比抵抗より小さい値の比抵抗を有する。
図７は比較例１、２、３および４によるモリブデン薄膜と実施例１、２、３および４によるモリブデン薄膜の比抵抗測定結果を示すグラフであって、左側グラフは比較例１ないし４によるモリブデン薄膜の比抵抗測定結果を、右側グラフは実施例１ないし４によるモリブデン薄膜の比抵抗測定結果を示す。
上記表およびグラフから比較例１、２、３および４によるモリブデン薄膜に比べて、実施例１、２、３および４のモリブデン薄膜の抵抗が顕著に減少したことが分かる。
本明細書で開示されている実施例は様々な実施可能な例中で、当業者の理解を助けるために最も望ましい実施例を選定して提示したものであって、本発明はそれらに限定されるものではなく、本発明の技術的な要旨を逸脱しない範囲内において多様な変形および均等な他実施形態が可能である。
上記表およびグラフから比較例１、２、３および４によるモリブデン薄膜に比べて、実施例１、２、３および４のモリブデン薄膜の抵抗が顕著に減少したことが分かる。
本明細書で開示されている実施例は様々な実施可能な例中で、当業者の理解を助けるために最も望ましい実施例を選定して提示したものであって、本発明はそれらに限定されるものではなく、本発明の技術的な要旨を逸脱しない範囲内において多様な変形および均等な他実施形態が可能である。
Claims (4)
- 太陽電池の製造方法であって、
基板上に後面電極を形成するステップと、
前記後面電極に対し後処理工程を施すステップとを含み、
前記後面電極はモリブデンからなり、前記後面電極に対する後処理工程では前記モリブデン後面電極に電子ビームを照射することを特徴とする太陽電池の製造方法。 - 前記電子ビームを前記後面電極の全体表面に対して照射することを特徴とする請求項１に記載の太陽電池の製造方法。
- 前記電子ビーム後処理工程では、７×１０Ｅ−７ｔｏｒｒの圧力、且つ、５ないし１０ｓｃｃｍ流量のアルゴンガス雰囲気下における工程チャンバー内で、２．５ないし３．５ＫｖのＤＣパワーおよび２００ないし３００ＷのＲＦパワーの電子ビームを利用して前記照射を行うことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池の製造方法。
- 前記電子ビームによる処理時間は５分以下であることを特徴とする請求項３に記載の太陽電池の製造方法。
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|---|---|---|---|---|
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| KR101646556B1 (ko) * | 2014-09-29 | 2016-08-09 | 재단법인대구경북과학기술원 | Czts 박막 태양전지의 제조방법 및 이에 따라 제조되는 czts 박막 태양전지 |
| US10541346B2 (en) * | 2017-02-06 | 2020-01-21 | International Business Machines Corporation | High work function MoO2 back contacts for improved solar cell performance |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007123532A (ja) * | 2005-10-27 | 2007-05-17 | Honda Motor Co Ltd | 太陽電池 |
| KR20110001820A (ko) * | 2009-06-30 | 2011-01-06 | 엘지이노텍 주식회사 | 태양전지 및 이의 제조방법 |
| US20110195196A1 (en) * | 2008-10-06 | 2011-08-11 | Yong Hwan Kim | Method for manufacturing transparent oxide electrode using electron beam post-treatment |
Family Cites Families (24)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4258078A (en) * | 1978-06-22 | 1981-03-24 | Bell Telephone Laboratories, Incorporated | Metallization for integrated circuits |
| US4758533A (en) * | 1987-09-22 | 1988-07-19 | Xmr Inc. | Laser planarization of nonrefractory metal during integrated circuit fabrication |
| JP2001044166A (ja) * | 1999-07-29 | 2001-02-16 | Nec Akita Ltd | 導電膜パターンの形成方法 |
| AU2003246272A1 (en) * | 2002-07-09 | 2004-01-23 | Kenichiro Miyahara | Substrate for forming thin film, thin film substrate, optical wave guide, luminescent element and substrate for carrying luminescent element |
| JP5122818B2 (ja) * | 2004-09-17 | 2013-01-16 | シャープ株式会社 | 薄膜半導体装置の製造方法 |
| KR100838167B1 (ko) * | 2006-07-18 | 2008-06-13 | 주식회사 엘지화학 | Ｃｉ（ｇ）ｓ 태양전지 후면전극의 제조방법 |
| US8083961B2 (en) * | 2006-07-31 | 2011-12-27 | Tokyo Electron Limited | Method and system for controlling the uniformity of a ballistic electron beam by RF modulation |
| US7968382B2 (en) * | 2007-02-02 | 2011-06-28 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method of manufacturing semiconductor device |
| JP4727684B2 (ja) * | 2007-03-27 | 2011-07-20 | 富士フイルム株式会社 | 薄膜電界効果型トランジスタおよびそれを用いた表示装置 |
| JP2008276212A (ja) * | 2007-04-05 | 2008-11-13 | Fujifilm Corp | 有機電界発光表示装置 |
| WO2011040645A1 (en) * | 2009-09-30 | 2011-04-07 | Fujifilm Corporation | Photoelectric conversion device, method for producing the same, and solar battery |
| EP2504854A2 (en) * | 2009-11-25 | 2012-10-03 | E.I. Du Pont De Nemours And Company | CZTS/Se PRECURSOR INKS AND METHODS FOR PREPARING CZTS/Se THIN FILMS AND CZTS/Se-BASED PHOTOVOLTAIC CELLS |
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| CN102834773B (zh) * | 2010-04-09 | 2016-04-06 | Hoya株式会社 | 相移掩模坯料及其制造方法、以及相移掩模 |
| JP2013529378A (ja) * | 2010-04-19 | 2013-07-18 | 韓国生産技術研究院 | 太陽電池の製造方法 |
| US9177756B2 (en) * | 2011-04-11 | 2015-11-03 | Lam Research Corporation | E-beam enhanced decoupled source for semiconductor processing |
| US20120258607A1 (en) * | 2011-04-11 | 2012-10-11 | Lam Research Corporation | E-Beam Enhanced Decoupled Source for Semiconductor Processing |
| US9111728B2 (en) * | 2011-04-11 | 2015-08-18 | Lam Research Corporation | E-beam enhanced decoupled source for semiconductor processing |
| US8436445B2 (en) * | 2011-08-15 | 2013-05-07 | Stion Corporation | Method of manufacture of sodium doped CIGS/CIGSS absorber layers for high efficiency photovoltaic devices |
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-
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Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007123532A (ja) * | 2005-10-27 | 2007-05-17 | Honda Motor Co Ltd | 太陽電池 |
| US20110195196A1 (en) * | 2008-10-06 | 2011-08-11 | Yong Hwan Kim | Method for manufacturing transparent oxide electrode using electron beam post-treatment |
| KR20110001820A (ko) * | 2009-06-30 | 2011-01-06 | 엘지이노텍 주식회사 | 태양전지 및 이의 제조방법 |
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