JP2967908B2 - 分散めっき法と太陽電池の製造方法 - Google Patents
分散めっき法と太陽電池の製造方法Info
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- 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
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- 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
- C23C18/00—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating
- C23C18/02—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by thermal decomposition
- C23C18/08—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by thermal decomposition characterised by the deposition of metallic material
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- 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
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、金属イオンと金属また
は非金属粒子とを含む溶液を用いて行う分散めっき法
と、この方法を利用する太陽電池の製造方法、特に周期
律表の1B族、3B族、6B族の元素を含む化合物半導
体の吸収層を有する薄膜太陽電池の製造方法に関するも
のである。
は非金属粒子とを含む溶液を用いて行う分散めっき法
と、この方法を利用する太陽電池の製造方法、特に周期
律表の1B族、3B族、6B族の元素を含む化合物半導
体の吸収層を有する薄膜太陽電池の製造方法に関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】最近、優れた光電変換効率を有し、大面
積の薄膜太陽電池を低コストで製造できるものとして周
期律表の1B族−3B族−6B族の元素からなる化合物
半導体が注目されており、特にCuInSe2は、
(1)吸収係数αが105/cm程度と高く、2μm程
度の薄膜でも十分に太陽光を吸収できること、(2)禁
止帯幅が1.1eVであり、太陽光の光電変換に適して
いること、(3)光劣化がアモルファス・シリコンと比
べて著しく小さいこと等の特徴を有していることから最
も注目されている。大面積の薄膜太陽電池を低コストで
製造するため、特表平5−506334号(国際公開W
O92/05586号)公報に開示されているように、
分散めっき法を利用した太陽電池の製造方法が提案され
ている。以下、特表平5−506334号公報に開示さ
れているデータを引用して説明する。
積の薄膜太陽電池を低コストで製造できるものとして周
期律表の1B族−3B族−6B族の元素からなる化合物
半導体が注目されており、特にCuInSe2は、
(1)吸収係数αが105/cm程度と高く、2μm程
度の薄膜でも十分に太陽光を吸収できること、(2)禁
止帯幅が1.1eVであり、太陽光の光電変換に適して
いること、(3)光劣化がアモルファス・シリコンと比
べて著しく小さいこと等の特徴を有していることから最
も注目されている。大面積の薄膜太陽電池を低コストで
製造するため、特表平5−506334号(国際公開W
O92/05586号)公報に開示されているように、
分散めっき法を利用した太陽電池の製造方法が提案され
ている。以下、特表平5−506334号公報に開示さ
れているデータを引用して説明する。
【0003】図4は従来の化合物半導体を用いた薄膜太
陽電池の製造方法の一例を説明するための工程順に示し
た断面図である。
陽電池の製造方法の一例を説明するための工程順に示し
た断面図である。
【0004】まず、図4(a)に示すように、ガラス基
板1の上に蒸着、スパッタなどの方法によりMo膜2を
形成したものを用意する。
板1の上に蒸着、スパッタなどの方法によりMo膜2を
形成したものを用意する。
【0005】めっき液は、例えば、次の割合で調合す
る。 スルファミン酸銅 100g/l (0.5 M) スルファミン酸インジウム 0.6g/l (0.01M) スルファミン酸 10.1g/l (0.01M) Se粉末 50g/l (0.63M) ここで、Mはモル/リットルを示す。Se粉末はめっき
液との親和性がよくないので、Se粉末とめっき溶液と
の親和性を良くし、Se粉末の分散を良くするために表
面活性剤を添加することも行われる。このめっき液を用
い、Mo膜2を陰極として電流密度3A/dm2 で電着
を行なってCu−In/Se分散めっき層41を形成す
る。このめっき層の組成は、重量比(wt%)で、 Cu:In:Se=20.5:44.1:35.4 原子比(at%)に直して示すと、 Cu:In:Se=28.0:33.2:38.8 であった。このめっき層は、図5に示すように、Cu−
In合金めっき層42の中にSe粒子43が分散して存
在している構造になっている。
る。 スルファミン酸銅 100g/l (0.5 M) スルファミン酸インジウム 0.6g/l (0.01M) スルファミン酸 10.1g/l (0.01M) Se粉末 50g/l (0.63M) ここで、Mはモル/リットルを示す。Se粉末はめっき
液との親和性がよくないので、Se粉末とめっき溶液と
の親和性を良くし、Se粉末の分散を良くするために表
面活性剤を添加することも行われる。このめっき液を用
い、Mo膜2を陰極として電流密度3A/dm2 で電着
を行なってCu−In/Se分散めっき層41を形成す
る。このめっき層の組成は、重量比(wt%)で、 Cu:In:Se=20.5:44.1:35.4 原子比(at%)に直して示すと、 Cu:In:Se=28.0:33.2:38.8 であった。このめっき層は、図5に示すように、Cu−
In合金めっき層42の中にSe粒子43が分散して存
在している構造になっている。
【0006】次に、図4(b)に示すように、Arガス
とH2 Seガスを混合したAr+H 2 Seガス雰囲気中
またはArガスとSe蒸気を混合したAr+Seガス雰
囲気中で熱処理してCuInSe2 膜44に転換する。
熱処理は、図6に示すように、室温から30℃/分の速
度で200℃〜250℃に上げ、この温度に約30分保
持し、次に30℃/分の速度で400℃〜450℃に上
げ、この温度に約2時間保持し、次に室温まで冷却する
条件で行われる。200℃〜250℃の温度は合金化が
始まる温度、400℃〜450℃はCuInSe2 の結
晶が成長する温度といわれている。
とH2 Seガスを混合したAr+H 2 Seガス雰囲気中
またはArガスとSe蒸気を混合したAr+Seガス雰
囲気中で熱処理してCuInSe2 膜44に転換する。
熱処理は、図6に示すように、室温から30℃/分の速
度で200℃〜250℃に上げ、この温度に約30分保
持し、次に30℃/分の速度で400℃〜450℃に上
げ、この温度に約2時間保持し、次に室温まで冷却する
条件で行われる。200℃〜250℃の温度は合金化が
始まる温度、400℃〜450℃はCuInSe2 の結
晶が成長する温度といわれている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】Seのように、めっき
液中にイオンとして溶解させにくい元素は、微粉末にし
てめっき液中に分散させてめっきを行っているが、粒子
はイオンと比べて帯電量が小さく、沈殿も起こるので、
めっき析出量が元の原料量に対して少ない。前述の特表
平5−506334号公報に開示されているデータによ
れば、In:Se=33.2:38.8というほぼ同等
の原子比を得るために、Inの約63倍のモル数のSe
を使用している。Seの析出量が低いため、それだけ多
量のSeを必要とするのである。
液中にイオンとして溶解させにくい元素は、微粉末にし
てめっき液中に分散させてめっきを行っているが、粒子
はイオンと比べて帯電量が小さく、沈殿も起こるので、
めっき析出量が元の原料量に対して少ない。前述の特表
平5−506334号公報に開示されているデータによ
れば、In:Se=33.2:38.8というほぼ同等
の原子比を得るために、Inの約63倍のモル数のSe
を使用している。Seの析出量が低いため、それだけ多
量のSeを必要とするのである。
【0008】調合しためっき液中のSe粒子の何%が分
散めっき層中に堆積されるかをSe粒子の利用率と定義
するならば、Se粒子の利用率はかなり低い。それは、
(1)Seがめっき液中にイオンとして溶けているので
はなく、粒子として分散していること、(2)Se粒子
とめっき液との親和性が悪いこと、(3)Se粒子の平
均粒径は通常1.5μm程度であり、それより小さくし
ようとしても1.0μmが限界でそれ以下にすることは
難しいこと、(4)Se粒子の比重(=4.79)がめ
っき液の比重より大きく、Se粒子がめっき槽の底部に
沈殿し、液中のSe粒子濃度が段々と低下してくること
などに起因する。Se粒子とめっき溶液との親和性を良
くし、帯電率を高め、めっき液中のSe粒子の残存率を
高めるため表面活性剤を添加するが、Se粒子の比重が
めっき液の比重より大きいので、Se粒子がめっき槽の
底部に沈殿することは避けられない。この沈殿のため
に、Se粒子の利用率は大変低く、分散めっきのコスト
が高くなるという問題がある。
散めっき層中に堆積されるかをSe粒子の利用率と定義
するならば、Se粒子の利用率はかなり低い。それは、
(1)Seがめっき液中にイオンとして溶けているので
はなく、粒子として分散していること、(2)Se粒子
とめっき液との親和性が悪いこと、(3)Se粒子の平
均粒径は通常1.5μm程度であり、それより小さくし
ようとしても1.0μmが限界でそれ以下にすることは
難しいこと、(4)Se粒子の比重(=4.79)がめ
っき液の比重より大きく、Se粒子がめっき槽の底部に
沈殿し、液中のSe粒子濃度が段々と低下してくること
などに起因する。Se粒子とめっき溶液との親和性を良
くし、帯電率を高め、めっき液中のSe粒子の残存率を
高めるため表面活性剤を添加するが、Se粒子の比重が
めっき液の比重より大きいので、Se粒子がめっき槽の
底部に沈殿することは避けられない。この沈殿のため
に、Se粒子の利用率は大変低く、分散めっきのコスト
が高くなるという問題がある。
【0009】Se粒子をより微細な粉末にして、かつ水
との親和性を良くしてSe粒子の利用率を上げるため
に、特表平5−506334号公報では亜セレン酸(H
2 SeO3 )を亜硫酸ガス(SO2 )で還元する方法が
採用されている。しかしながら、このような方法を採用
しても尚Se粒子の利用率は上述のように大変低く、S
e粒子の利用率を上げるという問題は依然として解決さ
れていない。Seの利用率が低いと、この分散めっき法
を用いて製造する太陽電池のコストも高くなるという問
題がある。
との親和性を良くしてSe粒子の利用率を上げるため
に、特表平5−506334号公報では亜セレン酸(H
2 SeO3 )を亜硫酸ガス(SO2 )で還元する方法が
採用されている。しかしながら、このような方法を採用
しても尚Se粒子の利用率は上述のように大変低く、S
e粒子の利用率を上げるという問題は依然として解決さ
れていない。Seの利用率が低いと、この分散めっき法
を用いて製造する太陽電池のコストも高くなるという問
題がある。
【0010】このようなことは、酸に溶け難くイオンに
なり難い金にもいえる。金は比重が19.32もあり、
めっき液中に粒子として分散させても直ぐに沈殿してし
まう。それ故、金めっきには金のシアン化物が使用され
てきたが、シアン化物は猛毒なので、できることなら使
用したくない薬品である。
なり難い金にもいえる。金は比重が19.32もあり、
めっき液中に粒子として分散させても直ぐに沈殿してし
まう。それ故、金めっきには金のシアン化物が使用され
てきたが、シアン化物は猛毒なので、できることなら使
用したくない薬品である。
【0011】本発明の目的は、金属イオンを溶解させた
溶液に金属または非金属の微粉末を分散懸濁させためっ
き液を用いて行う分散めっき法において、分散させた金
属または非金属の粒子の利用率を高め、コスト低減を図
り、しかも猛毒の薬品を使用しないで済む分散めっき法
を提供することにある。
溶液に金属または非金属の微粉末を分散懸濁させためっ
き液を用いて行う分散めっき法において、分散させた金
属または非金属の粒子の利用率を高め、コスト低減を図
り、しかも猛毒の薬品を使用しないで済む分散めっき法
を提供することにある。
【0012】本発明の目的は、金属イオンを溶解させた
溶液にセレンの微粉末を分散懸濁させためっき液を用い
て行う分散めっき法を利用する太陽電池の製造方法にお
いて、セレンの利用率を高め、コスト低減を図った太陽
電池の製造方法を提供することにある。
溶液にセレンの微粉末を分散懸濁させためっき液を用い
て行う分散めっき法を利用する太陽電池の製造方法にお
いて、セレンの利用率を高め、コスト低減を図った太陽
電池の製造方法を提供することにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明は、コロイドの金
粒子を分散させた水溶液に少なくとも1種の金属イオン
を溶解させためっき液を用いて被めっき体にめっき層を
形成することを特徴とする。
粒子を分散させた水溶液に少なくとも1種の金属イオン
を溶解させためっき液を用いて被めっき体にめっき層を
形成することを特徴とする。
【0014】また、本発明は、コロイドのセレン粒子を
分散させた水溶液に少なくとも1種の金属イオンを溶解
させためっき液を用いて被めっき体にめっき層を形成す
ることを特徴とする。
分散させた水溶液に少なくとも1種の金属イオンを溶解
させためっき液を用いて被めっき体にめっき層を形成す
ることを特徴とする。
【0015】
【0016】本発明は、前記金属イオンが1B族および
3B族の元素からなる群から選ばれた少なくとも1種の
金属イオンであることを特徴とする。
3B族の元素からなる群から選ばれた少なくとも1種の
金属イオンであることを特徴とする。
【0017】本発明は、前記1B族の元素が銅または銀
であることを特徴とする。
であることを特徴とする。
【0018】本発明は、前記3B族の元素がインジウム
またはタリウムであることを特徴とする。
またはタリウムであることを特徴とする。
【0019】本発明は、前記金属イオンが銅イオンまた
はインジウムイオンまたはその両方であることを特徴と
する。
はインジウムイオンまたはその両方であることを特徴と
する。
【0020】本発明は、前記セレンのコロイドが亜セレ
ン酸を硫酸ヒドラジンで還元して作られていることを特
徴とする。
ン酸を硫酸ヒドラジンで還元して作られていることを特
徴とする。
【0021】本発明は、表面に導電膜を有する基板の前
記導電膜の上に周期律表の1B族、3B族の元素、およ
びセレンを含む層をめっき法を用いて形成する工程と、
前記層を熱処理して1B族−3B族−セレンの合金膜に
転換する工程とを有する太陽電池の製造方法において、
前記めっき工程で使用するめっき液中のセレンがセレン
コロイドであることを特徴とする。
記導電膜の上に周期律表の1B族、3B族の元素、およ
びセレンを含む層をめっき法を用いて形成する工程と、
前記層を熱処理して1B族−3B族−セレンの合金膜に
転換する工程とを有する太陽電池の製造方法において、
前記めっき工程で使用するめっき液中のセレンがセレン
コロイドであることを特徴とする。
【0022】本発明は、前記1B族と3B族の元素が銅
とインジウムであることを特徴とする。
とインジウムであることを特徴とする。
【0023】
【作用】コロイドは粒径が小さく、液体との親和性も良
く、沈殿しにくいから、分散めっき液に使用するとコロ
イド粒子の利用率を格段に向上させることができる。
く、沈殿しにくいから、分散めっき液に使用するとコロ
イド粒子の利用率を格段に向上させることができる。
【0024】コロイドの粒子として金粒子を用いること
ができる。
ができる。
【0025】コロイドの粒子としてセレン粒子を用いる
ことができる。
ことができる。
【0026】金属イオンとして1B族および3B族の元
素からなる群から選ばれた少なくとも1種の金属イオン
を使用することができる。
素からなる群から選ばれた少なくとも1種の金属イオン
を使用することができる。
【0027】、周期律表の1B族の元素として銅または
銀が選ばれる。
銀が選ばれる。
【0028】周期律表の3B族の元素としてインジウム
またはタリウムが選ばれる。
またはタリウムが選ばれる。
【0029】金属イオンとして、1B族および3B族の
元素の中から銅イオンまたはインジウムイオンまたはそ
の両方が選ばれる。
元素の中から銅イオンまたはインジウムイオンまたはそ
の両方が選ばれる。
【0030】セレンのコロイドを亜セレン酸を硫酸ヒド
ラジンで還元して作ると安定したコロイドを得ることが
できる。
ラジンで還元して作ると安定したコロイドを得ることが
できる。
【0031】コロイドは粒径が小さく、液体との親和性
も良く、沈殿しにくいから、周期律表の1B族、3B族
の元素、およびセレンからなる太陽電池の吸収層の製造
にセレンコロイドを使用するとセレンの利用率を格段に
向上させることができる。
も良く、沈殿しにくいから、周期律表の1B族、3B族
の元素、およびセレンからなる太陽電池の吸収層の製造
にセレンコロイドを使用するとセレンの利用率を格段に
向上させることができる。
【0032】太陽電池の吸収層の製造には、銅とインジ
ウムが最も適する。
ウムが最も適する。
【0033】
【実施例】まず、本発明の分散めっき法について説明す
る。本発明ではコロイドを利用することを特徴としてい
る。
る。本発明ではコロイドを利用することを特徴としてい
る。
【0034】(分散めっき浴)図2は本発明の分散めっ
きに使用するめっき浴の側面図である。
きに使用するめっき浴の側面図である。
【0035】めっき槽11は、直方体に作られ、上方が
開いている。この槽11の中にめっき液12を入れ、液
内に作用電極としての被めっき体13と対向電極14と
参照電極REを浸漬し、被めっき体13と対向電極14
と参照電極REをポテンシオスタット15に接続し、被
めっき体13に負電位、対向電極14に正電位、参照電
極REに参照電位を印加する。参照電位は、作用電極
(被めっき体13)の電位を目的とする電位に一定に保
つための電位で、基準として通常SSE(Satura
ted Sulfate Electrode、飽和硫
酸電極)またはNHE(Normal Hydroge
n Electrode、標準水素電極)の電位が採用
されている。参照電極REは、作用電極(被めっき体1
3)を目的とする電位に変化させるためにも使用され
る。作用電極(被めっき体13)上で電気化学的反応が
進行すると作用電極の電位が変化することがある。ポテ
ンシオスタット15は、このような電位変化を抑え、参
照電極REに対する作用電極(被めっき体13)の電位
を目的とした電位に保つ作用をする。
開いている。この槽11の中にめっき液12を入れ、液
内に作用電極としての被めっき体13と対向電極14と
参照電極REを浸漬し、被めっき体13と対向電極14
と参照電極REをポテンシオスタット15に接続し、被
めっき体13に負電位、対向電極14に正電位、参照電
極REに参照電位を印加する。参照電位は、作用電極
(被めっき体13)の電位を目的とする電位に一定に保
つための電位で、基準として通常SSE(Satura
ted Sulfate Electrode、飽和硫
酸電極)またはNHE(Normal Hydroge
n Electrode、標準水素電極)の電位が採用
されている。参照電極REは、作用電極(被めっき体1
3)を目的とする電位に変化させるためにも使用され
る。作用電極(被めっき体13)上で電気化学的反応が
進行すると作用電極の電位が変化することがある。ポテ
ンシオスタット15は、このような電位変化を抑え、参
照電極REに対する作用電極(被めっき体13)の電位
を目的とした電位に保つ作用をする。
【0036】(セレンコロイド液の作成)本発明では、
分散めっき液に粒子を使用する代わりにコロイドを使用
することを特徴としている。Seコロイド液の製造方法
については、ヒドラジン(N2 H 4 )で還元する方法
(ネイチァ(Nature)178巻、1956年、5
89頁)が知られている。ヒドラジンによる還元反応は
次の通りである。H2 SeO3 +N2 H4 →Se(コロ
イド)+H2 0+N2しかしながら、これだけではコロ
イドが不安定であるので、本発明では、下記の調合でS
eコロイド液を作成した。 亜セレン酸(H2SeO3) (0.1M) 5ml 硫酸ヒドラジン(N2H6SO4 ) (0.1M) 5ml ゼラチン(4g/l) 2ml 純水 18ml ここで、Mはモル/リットルを示す。これらを混合後、
40℃で約45分間加熱してSeコロイド液を作成し
た。ゼラチンを加えるのはコロイドの安定化のためであ
る。さらに、pHを2に調整してコロイドを安定化させ
た。このようにして作成したSeコロイド液を走査型電
子顕微鏡で調べたところ、Seコロイドの粒径は約10
〜100nmで、従来のSe粒子の粒径の1/150〜
1/15であった。粒径がこのように小さいので、長時
間置いてもSe粒子の沈殿は起こらず、このSeコロイ
ド液は非常に安定であった。
分散めっき液に粒子を使用する代わりにコロイドを使用
することを特徴としている。Seコロイド液の製造方法
については、ヒドラジン(N2 H 4 )で還元する方法
(ネイチァ(Nature)178巻、1956年、5
89頁)が知られている。ヒドラジンによる還元反応は
次の通りである。H2 SeO3 +N2 H4 →Se(コロ
イド)+H2 0+N2しかしながら、これだけではコロ
イドが不安定であるので、本発明では、下記の調合でS
eコロイド液を作成した。 亜セレン酸(H2SeO3) (0.1M) 5ml 硫酸ヒドラジン(N2H6SO4 ) (0.1M) 5ml ゼラチン(4g/l) 2ml 純水 18ml ここで、Mはモル/リットルを示す。これらを混合後、
40℃で約45分間加熱してSeコロイド液を作成し
た。ゼラチンを加えるのはコロイドの安定化のためであ
る。さらに、pHを2に調整してコロイドを安定化させ
た。このようにして作成したSeコロイド液を走査型電
子顕微鏡で調べたところ、Seコロイドの粒径は約10
〜100nmで、従来のSe粒子の粒径の1/150〜
1/15であった。粒径がこのように小さいので、長時
間置いてもSe粒子の沈殿は起こらず、このSeコロイ
ド液は非常に安定であった。
【0037】(金コロイド液の作成)Auコロイド液下
記の調合で作成した。 塩化金(HAuCl4・3H2O)(1%溶液) 1 ml くえん酸ナトリウム(1%溶液) 2.5ml 純水 100 ml 100mlの純水に塩化金(HAuCl4 ・3H2 O)
の1%溶液を1ml加えて沸騰させ、くえん酸ナトリウ
ム(Na2 C6 H5 O7 ・2H2 O)の1%溶液を2.
5ml加える。この溶液が丁度沸騰するように保つと2
〜3分後に青色の着色が見られ、その後直ぐにルビー色
のAuコロイドが形成される。
記の調合で作成した。 塩化金(HAuCl4・3H2O)(1%溶液) 1 ml くえん酸ナトリウム(1%溶液) 2.5ml 純水 100 ml 100mlの純水に塩化金(HAuCl4 ・3H2 O)
の1%溶液を1ml加えて沸騰させ、くえん酸ナトリウ
ム(Na2 C6 H5 O7 ・2H2 O)の1%溶液を2.
5ml加える。この溶液が丁度沸騰するように保つと2
〜3分後に青色の着色が見られ、その後直ぐにルビー色
のAuコロイドが形成される。
【0038】(実施例1)上記のSeコロイド液を用い
て下記の分散めっき液を調合した。 Cuイオン(CuSO4 使用) 5mM Inイオン(In2 (SO4)3使用) 50mM Seコロイド 10mM ここで、mMはミリモル/リットルを示す。このめっき
液を図2のめっき浴に入れ、被めっき体13の電位を変
化させて、被めっき体13上にCu−In/Seめっき
層を析出させた。このめっき層をエネルギー分散型X線
分析装置(Energy Dispersion X−
ray Analyzer)で組成分析を行い、表1に
示す結果を得た。
て下記の分散めっき液を調合した。 Cuイオン(CuSO4 使用) 5mM Inイオン(In2 (SO4)3使用) 50mM Seコロイド 10mM ここで、mMはミリモル/リットルを示す。このめっき
液を図2のめっき浴に入れ、被めっき体13の電位を変
化させて、被めっき体13上にCu−In/Seめっき
層を析出させた。このめっき層をエネルギー分散型X線
分析装置(Energy Dispersion X−
ray Analyzer)で組成分析を行い、表1に
示す結果を得た。
【0039】
【表1】
【0040】表1に示されるように、被めっき体13の
電位の絶対値が小さいときInの析出量が少ないのはI
nの還元電位が負電位で大きく、かつInとCuとの還
元電位が離れているためである。被めっき体13の電位
を−1.9Vにすると、CuとInの比がほぼ1:1に
なる。被めっき体13の絶対値の電位を大きくして行く
とCuとInの析出量が多くなり、相対的にSe量が少
なくなって行く。これはめっき層全体を100%にして
いるからである。Se量は、後で行うSeを含む雰囲気
中での合金化熱処理で補うことができるので、分散めっ
き工程ではCu:Inの比が1:1に近くなることが重
要である。そういう意味で被めっき体13の電位は−
1.9Vがよい。分散めっき層を走査型電子顕微鏡で調
べたところ、Cu−Inめっき層の中にSeコロイドが
均一に分散しているのが観察された。Seコロイドを使
用する分散めっきでは、Seの沈殿が殆ど起こらず、S
eの利用率が極めて高くなるという効果が得られる。
電位の絶対値が小さいときInの析出量が少ないのはI
nの還元電位が負電位で大きく、かつInとCuとの還
元電位が離れているためである。被めっき体13の電位
を−1.9Vにすると、CuとInの比がほぼ1:1に
なる。被めっき体13の絶対値の電位を大きくして行く
とCuとInの析出量が多くなり、相対的にSe量が少
なくなって行く。これはめっき層全体を100%にして
いるからである。Se量は、後で行うSeを含む雰囲気
中での合金化熱処理で補うことができるので、分散めっ
き工程ではCu:Inの比が1:1に近くなることが重
要である。そういう意味で被めっき体13の電位は−
1.9Vがよい。分散めっき層を走査型電子顕微鏡で調
べたところ、Cu−Inめっき層の中にSeコロイドが
均一に分散しているのが観察された。Seコロイドを使
用する分散めっきでは、Seの沈殿が殆ど起こらず、S
eの利用率が極めて高くなるという効果が得られる。
【0041】図3はめっき浴における電位−電流曲線図
である。
である。
【0042】図2に示しためっき浴に実施例1のめっき
液を入れ、参照電位SSEに対する被めっき体13の電
位を負電位で大きくして行き、そのときに流れる電流を
測定しながら被めっき体13にめっき層を析出させる
と、図3に示す曲線が得られる。電流が急激に増加する
所では何等かの反応が起こったと考えられる。例えば、 In+++ +3e- →In(析出) Cu++ +2e- →Cu(析出) が起こったと考える。
液を入れ、参照電位SSEに対する被めっき体13の電
位を負電位で大きくして行き、そのときに流れる電流を
測定しながら被めっき体13にめっき層を析出させる
と、図3に示す曲線が得られる。電流が急激に増加する
所では何等かの反応が起こったと考えられる。例えば、 In+++ +3e- →In(析出) Cu++ +2e- →Cu(析出) が起こったと考える。
【0043】(実施例2)上記のSeコロイド液を用い
て下記の分散めっき液を調合した。 Cuイオン(CuSO4 使用) 5mM Inイオン(In2 (SO4)3使用) 50mM 硫酸ナトリウム(Na2SO4) 80mM Seコロイド 30mM このめっき液を図2のめっき浴に入れ、被めっき体13
の電圧を−1.6Vとし、電流密度1.4A/dm2 で
1分間、室温でめっきを行なった。このめっき層をエネ
ルギー分散型X線分析装置で組成分析を行い、 Cu:In:Se=57:14:29 の結果を得た。Inに対するSe量を見ると、めっき液
ではSeのモル数がInより少ないのに、析出量ではS
eはInの2倍以上になっている。このデータと先に説
明した特表平5−506334号公報のデータとを比較
すれば、Seの利用率が格段に上がっていることが分か
る。
て下記の分散めっき液を調合した。 Cuイオン(CuSO4 使用) 5mM Inイオン(In2 (SO4)3使用) 50mM 硫酸ナトリウム(Na2SO4) 80mM Seコロイド 30mM このめっき液を図2のめっき浴に入れ、被めっき体13
の電圧を−1.6Vとし、電流密度1.4A/dm2 で
1分間、室温でめっきを行なった。このめっき層をエネ
ルギー分散型X線分析装置で組成分析を行い、 Cu:In:Se=57:14:29 の結果を得た。Inに対するSe量を見ると、めっき液
ではSeのモル数がInより少ないのに、析出量ではS
eはInの2倍以上になっている。このデータと先に説
明した特表平5−506334号公報のデータとを比較
すれば、Seの利用率が格段に上がっていることが分か
る。
【0044】(実施例3)この実施例は、1B族元素と
してAg、3B族元素としてTlを選んだもので、前記
のセレンコロイド液を用いて下記の分散めっき液を調合
した。 Agイオン(AgCl使用) 20g/l (140mM) Tlイオン(TlCl使用) 35g/l (146mM) 塩素酸(HClO4 ) 10g/l ( 10mM) Seコロイド 1g/l ( 13mM) このめっき液を図2のめっき浴に入れ、電流密度1A/
dm2 で1分間、室温でめっきを行った。このめっき層
をエネルギー分散型X線分析装置で組成分析を行い、 Ag:Tl:Se=80:10:10 の結果を得た。めっき液ではSeのモル数がTlより少
ないのに、析出量ではSeはTlと同等になっている。
この結果からSeの利用率が格段に上がっていることが
分かる。
してAg、3B族元素としてTlを選んだもので、前記
のセレンコロイド液を用いて下記の分散めっき液を調合
した。 Agイオン(AgCl使用) 20g/l (140mM) Tlイオン(TlCl使用) 35g/l (146mM) 塩素酸(HClO4 ) 10g/l ( 10mM) Seコロイド 1g/l ( 13mM) このめっき液を図2のめっき浴に入れ、電流密度1A/
dm2 で1分間、室温でめっきを行った。このめっき層
をエネルギー分散型X線分析装置で組成分析を行い、 Ag:Tl:Se=80:10:10 の結果を得た。めっき液ではSeのモル数がTlより少
ないのに、析出量ではSeはTlと同等になっている。
この結果からSeの利用率が格段に上がっていることが
分かる。
【0045】(実施例4)この実施例は、1B族元素と
してAg、3B族元素としてInを選んだもので、前記
のセレンコロイド液を用いて下記の分散めっき液を調合
した。 Agイオン(AgK(CN)2使用) 5g/l ( 25mM) Inイオン(In2(SO4)3 使用) 18g/l ( 70mM) シアン化カリ(KCN ) 50g/l (768mM) Seコロイド 1g/l ( 13mM) このめっき液を図2のめっき浴に入れ、電流密度2A/
dm2 で1分間、室温でめっきを行った。このめっき層
をエネルギー分散型X線分析装置で組成分析を行い、 Ag:In:Se=85:5:10 の結果を得た。めっき液ではSeのモル数がInより少
ないのに、析出量ではSeはInの2倍になっている。
この結果からSeの利用率が格段に上がっていることが
分かる。
してAg、3B族元素としてInを選んだもので、前記
のセレンコロイド液を用いて下記の分散めっき液を調合
した。 Agイオン(AgK(CN)2使用) 5g/l ( 25mM) Inイオン(In2(SO4)3 使用) 18g/l ( 70mM) シアン化カリ(KCN ) 50g/l (768mM) Seコロイド 1g/l ( 13mM) このめっき液を図2のめっき浴に入れ、電流密度2A/
dm2 で1分間、室温でめっきを行った。このめっき層
をエネルギー分散型X線分析装置で組成分析を行い、 Ag:In:Se=85:5:10 の結果を得た。めっき液ではSeのモル数がInより少
ないのに、析出量ではSeはInの2倍になっている。
この結果からSeの利用率が格段に上がっていることが
分かる。
【0046】(実施例5) この実施例は、本発明の分散めっき法が1B族元素、3
B族元素、6B族元素以外の元素にも適用できることを
示すものである。前記のAuコロイド液を用いて下記の
分散めっき液を調合した。 このAuコロイド液には、100ml中に0.1gのA
uが含まれている。このめっき液を図2のめっき浴に入
れ、40℃に保持し、電流密度1A/dm2で1分間、
室温でめっきを行った。このめっき層をエネルギー分散
型X線分析装置で組成分析を行い、 Ni:Au=98:2 の結果を得た。Auは酸に溶け難いので、Auめっきを
行うときは金のシアン化物が使用されてきた。シアン化
物は猛毒なので、できることなら使用したくない薬品で
ある。本発明の方法によれば、金のシアン化物を使用し
なくて金めっきすることができる。
B族元素、6B族元素以外の元素にも適用できることを
示すものである。前記のAuコロイド液を用いて下記の
分散めっき液を調合した。 このAuコロイド液には、100ml中に0.1gのA
uが含まれている。このめっき液を図2のめっき浴に入
れ、40℃に保持し、電流密度1A/dm2で1分間、
室温でめっきを行った。このめっき層をエネルギー分散
型X線分析装置で組成分析を行い、 Ni:Au=98:2 の結果を得た。Auは酸に溶け難いので、Auめっきを
行うときは金のシアン化物が使用されてきた。シアン化
物は猛毒なので、できることなら使用したくない薬品で
ある。本発明の方法によれば、金のシアン化物を使用し
なくて金めっきすることができる。
【0047】次に、本発明の太陽電池の製造方法の実施
例について説明する。
例について説明する。
【0048】図1は本発明の太陽電池の製造方法の一実
施例を説明するための工程順に示した断面図である。
施例を説明するための工程順に示した断面図である。
【0049】(実施例6)まず、図1(a)に示すよう
に、ガラス基板1の上に蒸着、スパッタなどの方法によ
りMo膜2を形成したものを用意する。
に、ガラス基板1の上に蒸着、スパッタなどの方法によ
りMo膜2を形成したものを用意する。
【0050】分散めっき液は次の組成比で調合した。 Cuイオン(CuSO4 使用) 5mM Inイオン(In2 (SO4)3使用) 50mM Seコロイド 10mM このめっき液を図2のめっき浴に入れ、Mo膜2を陰極
として参照電極REに対するMo膜2の陰極電圧を−
1.9Vとし、電流密度1.8A/dm2 でめっきを行
なってCu−In/Se分散めっき層3を形成した。こ
のめっき層3をエネルギー分散型X線分析装置で組成分
析を行い、 Cu:In:Se=36:35:29 の結果を得た。めっき液ではSeはInの1/5しか添
加していないのに、析出量ではInより少し少ない程度
である。この結果からSeの利用率が格段に上がってい
ることが分かる。
として参照電極REに対するMo膜2の陰極電圧を−
1.9Vとし、電流密度1.8A/dm2 でめっきを行
なってCu−In/Se分散めっき層3を形成した。こ
のめっき層3をエネルギー分散型X線分析装置で組成分
析を行い、 Cu:In:Se=36:35:29 の結果を得た。めっき液ではSeはInの1/5しか添
加していないのに、析出量ではInより少し少ない程度
である。この結果からSeの利用率が格段に上がってい
ることが分かる。
【0051】次に、図1(b)に示すように、Arガス
とSe蒸気を混合したAr+Seガス雰囲気中で熱処理
してCuInSe2 膜4に転換した。熱処理は、図6に
示すように、室温から30℃/分の速度で200℃に上
げ、この温度に約30分保持し、次に30℃/分の速度
で400℃に上げ、この温度に約2時間保持し、次に室
温まで冷却する条件で行った。得られたCuInSe2
膜4をエネルギー分散型X線分析装置で組成分析を行
い、 Cu:In:Se=26.4:23.9:49.7 の結果を得た。
とSe蒸気を混合したAr+Seガス雰囲気中で熱処理
してCuInSe2 膜4に転換した。熱処理は、図6に
示すように、室温から30℃/分の速度で200℃に上
げ、この温度に約30分保持し、次に30℃/分の速度
で400℃に上げ、この温度に約2時間保持し、次に室
温まで冷却する条件で行った。得られたCuInSe2
膜4をエネルギー分散型X線分析装置で組成分析を行
い、 Cu:In:Se=26.4:23.9:49.7 の結果を得た。
【0052】以上の実施例に示されるように、Seまた
はAuをコロイドとして用いると、従来の粉末を添加し
ていた分散めっきに比べて利用率が格段に上がっている
ことが分かる。上記実施例では、金属または非金属のコ
ロイドとしてAuとSeを取り上げて説明したが、本発
明はこれに限定されず、めっき液中にイオンとして溶解
さることが難しく、かつコロイド化が可能なすべての元
素にに適用できるものである。
はAuをコロイドとして用いると、従来の粉末を添加し
ていた分散めっきに比べて利用率が格段に上がっている
ことが分かる。上記実施例では、金属または非金属のコ
ロイドとしてAuとSeを取り上げて説明したが、本発
明はこれに限定されず、めっき液中にイオンとして溶解
さることが難しく、かつコロイド化が可能なすべての元
素にに適用できるものである。
【0053】
【発明の効果】以上説明したように、本発明では、金属
または非金属の微粉末をコロイドにして分散懸濁させた
ので、金属または非金属の微粉末の沈殿が殆どなく、金
属または非金属の粒子の利用率を高め、コスト低減を図
り、しかも猛毒の薬品を使用しないで済む分散めっき法
を得ることができる。
または非金属の微粉末をコロイドにして分散懸濁させた
ので、金属または非金属の微粉末の沈殿が殆どなく、金
属または非金属の粒子の利用率を高め、コスト低減を図
り、しかも猛毒の薬品を使用しないで済む分散めっき法
を得ることができる。
【0054】また、本発明では、上記の分散めっき法を
利用したので、セレンの利用率を高め、コスト低減を図
った太陽電池を製造することができる。
利用したので、セレンの利用率を高め、コスト低減を図
った太陽電池を製造することができる。
【図1】本発明の太陽電池の製造方法の一実施例を説明
するための工程順に示した断面図である。
するための工程順に示した断面図である。
【図2】本発明の分散めっきに使用するめっき浴の側面
図である。
図である。
【図3】めっき浴における電位−電流曲線図である。
【図4】従来の太陽電池の製造方法の一例を説明するた
めの工程順に示した断面図である。
めの工程順に示した断面図である。
【図5】図4の分散めっき層の断面図である。
【図6】従来の薄膜太陽電池の製造において実施する熱
処理条件を示す温度プロファィル図である。
処理条件を示す温度プロファィル図である。
1 ガラス基板 2 Mo膜 3 Cu−In/Se分散めっき層 4 CuInSe2 合金層 11 めっき槽 12 めっき液 13 被めっき体 14 対向電極 15 ポテンシオスタット RE 参照電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C25D 15/02
Claims (13)
- 【請求項1】 コロイドの金粒子を分散させた水溶液に
少なくとも1種の金属イオンを溶解させためっき液を用
いて被めっき体にめっき層を形成することを特徴とする
分散めっき法。 - 【請求項2】 前記金属イオンが1B族および3B族の
元素からなる群から選ばれた少なくとも1種の金属イオ
ンであることを特徴とする請求項1記載の分散めっき
法。 - 【請求項3】 前記1B族の元素が銅または銀であるこ
とを特徴とする請求項2記載の分散めっき法。 - 【請求項4】 前記3B族の元素がインジウムまたはタ
リウムであることを特徴とする請求項2記載の分散めっ
き法。 - 【請求項5】 前記金属イオンが銅イオンまたはインジ
ウムイオンまたはその両方であることを特徴とする請求
項1または請求項2記載の分散めっき法。 - 【請求項6】 コロイドのセレン粒子を分散させた水溶
液に少なくとも1種の金属イオンを溶解させためっき液
を用いて被めっき体にめっき層を形成することを特徴と
する分散めっき法。 - 【請求項7】 前記金属イオンが1B族および3B族の
元素からなる群から選ばれた少なくとも1種の金属イオ
ンであることを特徴とする請求項6記載の分散めっき
法。 - 【請求項8】 前記1B族の元素が銅または銀であるこ
とを特徴とする請求項7記載の分散めっき法。 - 【請求項9】 前記3B族の元素がインジウムまたはタ
リウムであることを特徴とする請求項8記載の分散めっ
き法。 - 【請求項10】 前記金属イオンが銅イオンまたはイン
ジウムイオンまたはその両方であることを特徴とする請
求項6または請求項7記載の分散めっき法。 - 【請求項11】 前記セレンのコロイドが亜セレン酸を
硫酸ヒドラジンで還元して作られていることを特徴とす
る請求項6記載の分散めっき法。 - 【請求項12】 表面に導電膜を有する基板の前記導電
膜の上に周期律表の1B族、3B族の元素、およびセレ
ンを含む層をめっき法を用いて形成する工程と、前記層
を熱処理して1B族−3B族−セレンの合金膜に転換す
る工程とを有する太陽電池の製造方法において、 前記めっき工程で使用するめっき液中のセレンがセレン
コロイドであることを特徴とする太陽電池の製造方法。 - 【請求項13】 前記1B族と3B族の元素が銅とイン
ジウムであることを特徴とする請求項12記載の太陽電
池の製造方法。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6226831A JP2967908B2 (ja) | 1994-09-21 | 1994-09-21 | 分散めっき法と太陽電池の製造方法 |
DE1995134769 DE19534769A1 (de) | 1994-09-21 | 1995-09-19 | Dispersionsbeschichtungsverfahren und Verfahren zur Herstellung von Solarzellen |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6226831A JP2967908B2 (ja) | 1994-09-21 | 1994-09-21 | 分散めっき法と太陽電池の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0892788A JPH0892788A (ja) | 1996-04-09 |
JP2967908B2 true JP2967908B2 (ja) | 1999-10-25 |
Family
ID=16851264
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP6226831A Expired - Lifetime JP2967908B2 (ja) | 1994-09-21 | 1994-09-21 | 分散めっき法と太陽電池の製造方法 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2967908B2 (ja) |
DE (1) | DE19534769A1 (ja) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10339824B4 (de) * | 2003-08-24 | 2005-07-07 | Hahn-Meitner-Institut Berlin Gmbh | Beschichtungsverfahren zur Deposition und Fixierung von Partikeln auf einer Substratoberfläche und Solarzellen mit funkionellem Schichtenaufbau |
KR101054747B1 (ko) | 2007-10-18 | 2011-08-05 | 주식회사 엘지화학 | 환원제를 이용한 6a족 원소를 포함하는 화합물의제조방법 |
US20210207248A1 (en) * | 2020-01-06 | 2021-07-08 | Xtalic Corporation | Nickel-gold alloy and methods of forming the same |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0002109B1 (en) * | 1977-11-15 | 1981-12-02 | Imperial Chemical Industries Plc | A method for the preparation of thin photoconductive films and of solar cells employing said thin photoconductive films |
GB8715082D0 (en) * | 1987-06-26 | 1987-08-05 | Prutec Ltd | Solar cells |
DE4103291A1 (de) * | 1990-09-22 | 1992-04-02 | Battelle Institut E V | Verfahren zur herstellung einer absorberschicht fuer solarzellen mit hilfe galvanischer abscheidetechnik |
-
1994
- 1994-09-21 JP JP6226831A patent/JP2967908B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1995
- 1995-09-19 DE DE1995134769 patent/DE19534769A1/de not_active Ceased
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0892788A (ja) | 1996-04-09 |
DE19534769A1 (de) | 1996-03-28 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19990713 |