JP2017199873A - 光電変換層の製造方法及び光電変換素子の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
プリカーサ膜を形成する方法としては、例えば、スパッタリング法、原子層堆積法(Atomic Layer Deposition法:ALD法)、又はインク塗布法が挙げられる。スパッタリング法は、ターゲットであるスパッタ源を用いて、イオン等をターゲットに衝突させ、ターゲットから叩き出された原子を用いて成膜する方法である。原子層堆積法は、原料ガスを交互に供給し、自己停止機構を利用して原子層レベルで原子を堆積させて成膜する方法である。インク塗布法は、プリカーサ膜の材料の粉体、もしくはプリカーサ膜の材料のイオンが分散された有機溶剤等の溶媒を第1電極層上に塗布した後、溶剤を蒸発させて、プリカーサ膜を形成する方法である。特に、広い面積を有するプリカーサ膜を、良好な膜厚均一性を有するように形成する観点からは、スパッタリング法を用いて、プリカーサ膜を形成することが好ましい。更に、スパッタリング法は蒸着法に比べて、チャンバー内の真空度を弱く(圧力を高く)できるため、装置コストを低減できる利点がある。
蒸着法では、I族元素の蒸着源及びIII族元素の蒸着源及びVI族元素の蒸着源又はこれら複数の元素を含む蒸着源を加熱し、気相となった原子等を第1電極層12上に成膜して、化合物層16が形成される。蒸着源としては、上述したセレン化法又は硫化法で説明したものを用いることができる。
まず、ガラス板である基板上に、スパッタリング法を用いて、Moを含む複数の層を有する第1電極層が形成された。次に、I族元素であるCu並びにIII族元素であるIn及びGaを有するプリカーサ膜が、スパッタリング法を用いて、第1電極層上に形成された。次に、プリカーサ膜を、VI族元素であるSeを含む雰囲気(セレン化水素含有雰囲気)において加熱して、プリカーサ膜とSeとの化合物を形成した。更に、プリカーサ膜を、VI族元素であるSを含む雰囲気(硫化水素含有雰囲気)において加熱し、プリカーサ膜とSとの化合物を形成して化合物層を得た。次に、化合物層をアルカリ金属元素を含む溶液中に浸漬し、化合物層の表面にアルカリ金属元素を含む溶液を付着させて、化合物層上にアルカリ金属層を形成した。アルカリ金属元素を含む溶液は、フッ化カリウム(KF)の粉末を、水に25mmol/Lの濃度で分散して調整した。次に、アルカリ金属層が形成された基板を、VI族元素であるSを含む雰囲気(硫化水素含有雰囲気)において、温度350℃で時間10分の間、加熱して光電変換層を得た。次に、CBD法を用いて、Zn(O、S、OH)であるバッファ層が光電変換層上に形成された。次に、MOCVD法を用いて、真性な酸化亜鉛膜(i-ZnO)が、バッファ層上に形成された。次に、第2電極層として、MOCVD法を用いて、ボロン(B)がドーパントとして添加されたZnO:B膜が真性な酸化亜鉛膜上に形成されて、実施例1の光電変換素子を得た。
フッ化カリウム(KF)の粉末を、水に50mmol/Lの濃度で分散して、アルカリ金属元素を含む溶液を調整したことを除いては、実施例1と同様にして、実施例2の光電変換素子を得た。
フッ化カリウム(KF)の粉末を、水に75mmol/Lの濃度で分散して、アルカリ金属元素を含む溶液を調整したことを除いては、実施例1と同様にして、実施例3の光電変換素子を得た。
フッ化カリウム(KF)の粉末を、水に100mmol/Lの濃度で分散して、アルカリ金属元素を含む溶液を調整したことを除いては、実施例1と同様にして、実施例4の光電変換素子を得た。
塩化カリウム(KCl)の粉末を、水に25mmol/Lの濃度で分散して、アルカリ金属元素を含む溶液を調整したことを除いては、実施例1と同様にして、実施例5の光電変換素子を得た。
塩化カリウム(KCl)の粉末を、水に50mmol/Lの濃度で分散して、アルカリ金属元素を含む溶液を調整したことを除いては、実施例1と同様にして、実施例6の光電変換素子を得た。
塩化カリウム(KCl)の粉末を、水に75mmol/Lの濃度で分散して、アルカリ金属元素を含む溶液を調整したことを除いては、実施例1と同様にして、実施例7の光電変換素子を得た。
化合物層の表面にアルカリ金属元素を含む溶液を付着させる工程、及び、化合物層をVI族元素を含む雰囲気において加熱する工程を行わなかったことを除いては、実施例1と同様にして、比較例1の光電変換素子を得た。比較例1では、実施例1の化合物層が、光電変換の機能を担うことになる。
アルカリ金属層が形成された基板を、窒素雰囲気(N2)において、温度350℃で時間10分の間、加熱して光電変換層を得たことを除いては、実施例3と同様にして、比較例2の光電変換素子を得た。
アルカリ金属層が形成された基板を、窒素雰囲気(N2)において、温度350℃で時間10分の間、加熱して光電変換層を得たことを除いては、実施例7と同様にして、比較例3の光電変換素子を得た。
11 基板
12 第1電極層
13 光電変換層
13a 第1の前駆体層
13b 第2の前駆体層
13c 第3の前駆体層
14 バッファ層
15 第2電極層
16 化合物層
17 アルカリ金属層
Claims (6)
- I族元素及びIII族元素及びVI族元素を有する化合物層を形成する第1工程と、
前記化合物層の表面にアルカリ金属元素を含む溶液を付着させる第2工程と、
前記第2工程後に、前記化合物層をVI族元素を含む雰囲気において加熱して、光電変換層を得る第3工程と、
を備える光電変換層の製造方法。 - 前記第3工程では、
前記第2工程後に、前記化合物層を、VI族元素と水素との化合物を含む雰囲気において加熱する請求項1に記載の光電変換層の製造方法。 - 前記溶液は、カリウムを含む請求項1又は2に記載の光電変換層の製造方法。
- 前記溶液は、フッ化カリウムを含む請求項1〜3の何れか一項に記載の光電変換層の製造方法。
- 前記溶液は、塩化カリウムを含む請求項1〜3の何れか一項に記載の光電変換層の製造方法。
- I族元素及びIII族元素及びVI族元素を有する化合物層を、第1電極層上に形成する第1工程と、
前記化合物層の表面にアルカリ金属元素を含む溶液を付着させる第2工程と、
前記第2工程後に、前記化合物層をVI族元素を含む雰囲気において加熱して、光電変換層を得る第3工程と、
前記光電変換層上に、第2電極層を形成する第4工程と、
を備える光電変換素子の製造方法。
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JP2016091509A JP2017199873A (ja) | 2016-04-28 | 2016-04-28 | 光電変換層の製造方法及び光電変換素子の製造方法 |
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Citations (3)
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DE10259258A1 (de) * | 2002-12-11 | 2004-07-08 | Würth Solar Gmbh & Co. Kg | Verfahren zur Herstellung einer Verbindungshalbleiterschicht mit Alkalimetallzusatz |
WO2016043285A1 (ja) * | 2014-09-19 | 2016-03-24 | 旭硝子株式会社 | ガラス基板及びcigs太陽電池 |
US20160111566A1 (en) * | 2014-10-20 | 2016-04-21 | Tsmc Solar Ltd. | Absorber surface modification |
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