JP2018181936A - 光電変換素子 - 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、有機溶剤等の溶媒に分散された溶液を第1電極層上に塗布した後、溶媒を蒸発させて、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硫黄以外の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、ベース層13aが形成される。蒸着源としては、上述したセレン化法で説明したものを用いることができる。
スパッタリング法の第1形態では、I−III−VI2族化合物の結晶(例えば、CuInS2結晶)を、ターゲットであるスパッタ源として用いて、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、ベース層13a上に、キャップ層13bが形成される。
蒸着法の第1形態では、I−III−VI2族化合物の結晶(例えば、CuInS2結晶)である蒸着源を加熱し、気相となった原子等をベース層13a上に、キャップ層13bが形成される。
インク法の第1形態では、まず、I−III−VI2族化合物の結晶(例えば、CuInS2結晶)の粉体が、有機溶剤等の溶媒に分散された溶液をベース層13a上に塗布又は付着した後、溶媒を蒸発させて、プリカーサ膜が形成される。なお、ベース層13aを溶液に浸漬して、ベース層13a上に溶媒を付着させてもよい。そして、ベース層13a上に形成されたプリカーサ膜をアニールして、キャップ層13bが形成される。アニール雰囲気としては、N2又はAr雰囲気や、VI族元素含有雰囲気(H2S含有雰囲気や、硫黄蒸気含有雰囲気)、又はこれらの混合雰囲気が挙げられる。
11 基板
12 第1電極層
13 光電変換層
13a ベース層
13b キャップ層
14 バッファ層
15 第2電極層
Claims (7)
- 第1電極層と、
前記第1電極層上に配置され、I族元素と、III族元素と、硫黄以外のVI族元素とを含み、硫黄を含まないベース層と、
前記ベース層上に配置され、I族元素と、III族元素と、セレン以外のVI族元素とを含み、セレンを含まないキャップ層と、を有する光電変換層と、
前記光電変換層上に配置される第2電極層と、
を備える光電変換素子。 - 前記ベース層の多数キャリア濃度は、2.0E+16cm−3以上である請求項1に記載の光電変換素子。
- 前記ベース層は、I族元素として銅を含み、III族元素としてインジウム及びガリウムを含み、VI族元素としてセレンを含む請求項1又は2に記載の光電変換素子。
- 前記キャップ層は、I族元素として銅を含み、III族元素としてインジウムを含み、VI族元素として硫黄を含む請求項1〜3の何れか一項に記載の光電変換素子。
- 前記ベース層は、Cu(In,Ga)Se2を含み、前記キャップ層は、CuInS2を含む請求項4に記載の光電変換素子。
- 前記キャップ層の膜厚は、10〜150nmの範囲にある請求項1〜5の何れか一項に記載の光電変換素子。
- 前記キャップ層の多数キャリア濃度は、1.0E+15〜6.0E+16cm−3の範囲にある請求項1〜6の何れか一項に記載の光電変換素子。
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