JP4864705B2 - 四元以上のi−iii−vi族アロイ半導体膜 - Google Patents
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Description
本願明細書の目的のために、「五元アロイ」という用語は異なる5つの元素を有するアロイを意味する。例えば、Cu(In、Ga)(S、Se)2は異なる5つの元素が銅(Cu)、インジウム(In)、ガリウム(Ga)、セレン(Se)および硫黄(S)である五元のIB−IIIA−VIA族アロイである。同様に、「四元アロイ」という用語は異なる4つの元素を有するアロイを意味する。例えば、Cu(In、Ga)Se2は四元のIB−IIIA−VIA族アロイである。同じく、三元アロイは異なる3つの元素を有し、二元アロイは異なる2つの元素を有する。
今日まで結晶シリコンおよび多結晶シリコンはソーラ・モジュール/光起電力セルの製造に使用される主要材料である。この材料に関連する主な問題は製造コストが高いことである。製造コストを低減し、材料の利用性を向上させようとする試みにおいては、半導体薄膜アロイは徹底的な調査の対象となってきた。この点で、CuInSe2、CuGaSe2およびCuInS2などのIB−IIIA−VIA族アロイは、薄膜光起電力セルまたはデバイスにおける吸収層として有望な候補である。
IB−IIIA−VIA族半導体膜を製造する方法は多数あり、そのうち最も一般的な2つの方法は従来の2段階プロセスおよび共蒸着プロセスである。
上記プロセスは典型的には、(i)多くの場合モリブデンで被覆された基板の上にCu、InおよびGaなどの金属前駆体をDCマグネトロン・スパッタリングによって成膜し、次いで(ii)Seおよび/またはSの蒸気またはH2Se/Arおよび/またはH2Se/Arガスを含んだ雰囲気下で前駆体を反応性アニーリングすることを伴う。このような技術は、V.Alberts、J.H.Schon、およびE.BucherのJournal of Appl.Phys.84(12)、1998年、6881およびA.GuptaおよびS.IsomuraのSol.Energy Mater.Sol.Cells 53、1998年、385による論文に開示されている。
従来の2段階プロセスによって形成された低バンド・ギャップの不均質なCu(In、Ga)Se2アロイの不利を克服するために、一般的に膜をH2Sと反応させる。
(i)そのような膜におけるセレン種と硫黄種との間の交換速度が遅い;
(ii)ソーラ・セル素子の開回路電圧はほんの僅かしか増大されない;
(iii)十分な程度に硫黄を取り込むには、高温で90〜120分という長い反応時間が必要となるので、最終的に製造プロセスのコストが上昇する;
(iv)得られるアロイは不均質になるので、格子定数およびバンド・ギャップ値の効果的な制御が妨げられる。
均質な五元アロイを製造する別の試みでは、複雑なシングル・ステージ技術が開発された。この技術では、すべての元素(Cu、In、Ga、Se、およびS)は個々の源からの高真空下で一定の流束で共蒸着されることが、I.M.Kotschau、H.Kerber、H.Wiesner、G.HannaおよびH.W.Schockよる論文、Proceedings of the 16th European Photovoltaic Solar Energy Conference、2000年5月1〜5日、英国グラスゴー、724〜727頁に開示されている。
本発明のさらなる目的は半導体膜として使用するのに適した新規な実質的に均質な四元アロイおよび五元アロイを提供することにあり、そのようなアロイを使用すれば、不均質なアロイを含んだ半導体膜に関する関連する不利の少なくとも一部が最小化される。
A(B1−xCx)(D1−yEy)2・・・・(I)
上式中:
AはIB族元素;
BはIIIA族元素;
CはBとは異なるIIIA族元素;
Dは第1のVIA族元素(以下、VIA 1と呼ぶ);
Eは第2のVIA族元素(以下、VIA 2と呼ぶ);
xおよびyが同時にゼロではないと仮定すれば、xおよびyの各々は独立して0から1まで変動し得る;
このアロイは、40kVのCu線について、26°〜28°の2θ角において(112)主ピーク(2θ[112])を有するX線回折パターン(XRD)によって特徴付けられ、0.2°〜10°の視射角に対するすれすれ入射X線回折パターン(GIXRD)が0.06°未満の前記2θ[112]角の絶対的なずれを表わす。
本発明の好適な実施形態では、XPS深さ分布によって特徴付けられるようなアロイの元素A、B、C、DおよびEの元素濃度は、アロイ全体にわたって実質的に均質である。
本発明の一実施形態では、式(I)中、AはCu、BはInまたはAl、好適にはIn、CはGa、DはSe、EはSである。xおよびyはともに0より大きい。
Cu(In1−xGax)(Se1−ySy)2(II)
2θ[112]角の絶対的なずれは0.01°未満であることが好ましい。
本発明の好適な実施形態では、S対Se+Sの原子比、すなわち、S/(S+Se) によって表される硫黄含有量は0.05〜0.7にある。
本発明の好適な実施形態では、式(II)のアロイは均質である。
Cu(In、Ga)Se2
本発明の別の実施形態では、AはCu、BはIn、CはGa、DはSeであり、y=0である。
Cu(In1−xGax)(Se)2 (III)
本発明の好適な実施形態では、xは0.25〜0.3まで変動し得る。
CuIn(Se、S)2
本発明のまた別の実施形態によれば、AはCu、BはIn、DはSe、EはSであり、x=0である。
CuIn(Se1−ySy)2 (IV)
を有することが好ましい。
本発明の好適な実施形態では、yは0.1〜0.5まで変動し得る。
式(IV)のアロイは、そのバンド・ギャップが1.05eV〜1.23eV、好適には1.15eV〜1.20eVまで変動し得るという点でさらに特徴付けられ得る。
本発明の好適な実施形態では、式(IV)のアロイは実質的には均質である。
本発明の好適な実施形態では、基板はその上に金属層を含み得る。この金属層は、好ましくはMo層であり得る。
式(I)のアロイを含む半導体膜は1.5〜2.0μmの厚さを有し得る。
i.IB族金属およびIIIA族金属の混合物を含む金属膜を与える工程;
ii.第1のVIA族元素(以下、前記第1のVIA族元素をVIA1と呼ぶ)の源の存在下で、IB−VIA1族アロイおよびIIIA−VIA1族アロイからなる群から選択された少なくとも1つの二元アロイおよび少なくとも1つの三元のIB−IIIA−VIA1族アロイを含む第1の膜を形成するような条件下で、金属膜を熱処理する工程;
iii.第2のVIA族元素(以下、前記第2のVIA族元素をVIA2と呼ぶ)の源の存在下で、IB−VIA1−VIA2族アロイおよびIIIA−VIA1−VIA2族アロイからなる群から選択された少なくとも1つのアロイ、および工程(ii)の少なくとも1つの三元のIB−III−VIA1族アロイを含む第2の膜に第1の膜を転換するような条件下で、第1の膜を任意的に熱処理する工程;
iv.第1の膜または第2の膜のいずれかを熱処理して、VIAがVIA1および/またはVIA2であり得る四元以上のIB−IIIA−VIA族アロイ半導体膜を形成する工程。
工程(i)の金属膜は基板上に設けることができる。この基板は上記方法の反応条件および熱処理工程下で不活性であることが好ましい。適した基板にはガラス、可撓性の金属箔またはポリマー箔等がある。基板は0.05μm〜3.0μmの厚さであることが好ましい。
工程(i)の金属膜をVIA1の源の存在下で熱処理する。VIA1はSeであることが好ましい。この源はH2Seと好適には少なくとも1つの他のガス、好適にはArなどの不活性ガスとの気体混合物を含むことがさらに好ましい。蒸気形態の元素のSeを用いてよいことも想起される。
工程(i)および(ii)
工程(i)および(ii)は上記のように定められる。さらに具体的に言えば、工程(i)は少なくとも1つのIB族元素と、第1のIIIA族元素(以下、この第1のIIIA族元素をIIIA1と呼ぶ)と、第2のIIIA族元素(以下、この第2のIIIA族元素をIIIA2と呼ぶ)との混合物を含む金属膜を設ける工程を含む。工程(ii)は、IB−VIA1族アロイ、IIIA1−VIA1族アロイ、およびIIIA2−VIA1族アロイからなる群から選択された二元アロイと2つの三元アロイ、すなわちIB−IIIA1−VIA1族アロイおよびIB−IIIA2−VIA1族アロイとの混合物を含んだ第1の膜を形成するような条件下で、VIA1の源の存在下で工程(i)の金属膜を熱処理する工程を含む。
本発明の一実施形態では、好適には、IB−VIA1−VIA2族アロイおよびIIIA−VIA1−VIA2族アロイ、好適にはIIIA1−VIA1−VIA2族アロイおよびIIIA2−VIA1−VIA2族アロイからなる群から選択される少なくとも1つのアロイと、工程(ii)の少なくとも1つの三元のIB−IIIA−VIA1族アロイとを含んだ第2の膜に第1の膜を転換するように、工程(ii)の第1の膜を第2のVIA2族元素の存在下で熱処理する。
本発明の好適な実施形態では、IB族元素はCu、IIIA1族元素はIn、IIIA2族元素はGa、VIA1はSe、VIA2はSである。
本発明の好適な実施形態では、IB−VIA1−VIA2族アロイ、IIIA1−VIA1−VIA2族アロイおよびIIIA2−VI1−VI2族アロイからなる群から選択されたアロイの少なくとも1つが、工程(ii)の少なくとも1つの三元のIB−IIIA−VIA1族アロイと反応して、2つのIIIA族金属または2つのVIA族元素、すなわちVIA1およびVIA2のいずれかを含んだ四元のIB−IIIA−VIA族アロイの混合物を含む第3の膜を形成するように、450℃〜600℃で、好適には500℃〜550℃で、さらに好適には500℃で、5〜10分間、好適には5分間、Sの源の存在下で工程(iii)の第2の膜がアニーリングされ得る。
Cu(In1−xGax)(Se1−ySy)2 ・・・・ (II)
上式中、xは0.1〜0.5、好適には0.25〜0.3で変動し得、yは好適には0〜1、さらに好適には0.05〜0.7で変動し得る。
四元のCu(In、Ga)Se2アロイ半導体膜
工程Iおよび工程II
工程iおよび工程iiは上に定めたようなものである。さらに具体的には、工程(i)は少なくとも1つのIB族元素、IIIA1元素およびIIIA2元素の混合物を含んだ金属膜を与える工程を含む。工程(ii)はIB−VIA1族アロイ、IIIA1−VIA1族アロイ、およびIIIA2−VIA1族アロイからなる群から選択された二元アロイとIB−IIIA1−VIA1族アロイである三元アロイとの混合物を含む第1の膜を形成するような条件下で、VIA1の源の存在下で工程(i)の金属膜を熱処理する工程を含む。
本発明の一実施形態では、工程(ii)の第1の膜を第1の熱処理工程に晒し、次いでIB−IIIA1−IIIA2−VIA1族アロイを形成するように、第2の熱処理工程に晒す。
Cu(In1−xGax)Se2・・・・(III)
上式中、xは0.25〜0.30の間で変動し得る。
(a)第1の膜をArの不活性雰囲気の反応管で反応温度500℃まで5分間加熱する;
(b)第1の膜をArを含んだ雰囲気の反応管で500℃で少なくとも15分間アニーリングする;
(c)第1の膜をAr中H2Se0.12モル%存在下で500℃で30分間アニーリングする。
式(III)の四元アロイは実質的に均質である。
工程(i)および(ii)
工程(i)および(ii)は上記と同じものである。さらに具体的には、工程(i)は少なくとも1つのIB族元素およびIIIA族元素の混合物を含む金属膜を与える工程を含む。工程(ii)は、IB−VIA1族アロイおよびIIIA−VIA1族アロイからなる群から選択された二元アロイとIB−IIIA−VIA1族アロイである三元アロイとの混合物を含む第1の膜を形成するような条件下で、VIA1の源の存在下で工程(i)の金属膜を熱処理する工程を含む。
この工程は実行されない。
本発明の一実施形態では、工程(ii)の第1の膜を第1の熱処理工程に晒し、次いで、IB−IIIA1−VIA1−VIA2族元素を形成するように工程(ii)の第1の膜がVIA2の源の存在下でアニーリングされる第2の熱処理工程に晒す。
VIA2はSであることが好ましい。工程(ii)の第1の膜を、Sの源の存在下で好適には10〜60分間、さらに好適には30分間、200℃〜600℃、好適には200℃〜550℃、さらに好適には500℃でアニーリングして、IBはCu、IIIA1はIn、VIA1はSe、VIA2はSである式(III)の四元アロイを形成する:
CuIn(Se1−ySy)2・・・・(IV)
上式中yは0.1〜0.5の間で変動し得る。
(a)第1の膜を反応管で反応温度500℃〜550℃まで15〜30分間加熱する;および
(b)式(III)の四元アロイを形成するように、Ar(g)に対するSのモル濃度が0.35であるH2SおよびAr(g)の気体混合物の存在下で第1の膜をアニーリングする。
(IV)の四元アロイは実質的に均質である。
1.XPS:AlのKα線を20Wのビーム・エネルギーでPhysics Electronics(PHI)Quantum 2000 Scanning XPSシステムを利用したX線光電子分光法(XPS)によりサンプルの濃度分布を決定した。スポット・サイズを100μmとし、アルゴン・イオン銃を2kVで動作させる。
2.XRD:CuのKα線(0.154056Å)を40kVおよび40mAにてPhillips X’pert回折システムを用いてX線回折(XRD)走査を記録した。
3.SEM:垂直入射ビームが20kVであるNoran EDSを備えたJeol JSM 5600走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて膜のモルフォロジおよび組成をそれぞれ試験した。
4.GIXRD:CuのKα線(0.154056Å)を40kVおよび40mAでPhillips X’pert PW3040−MPDシステムを用いて、すれすれ入射角XRD(GIXRD)によってサンプルの深さの関数である格子パラメータを決定した。
5.A.M.1.5(100mWcm−2)の標準条件下で25℃でソーラ・セルデバイスを測定した。量子効率測定値から個々のデバイスのスペクトル応答を決定した。スペクトル応答測定値の長波長カットオフ値から、対応する吸収膜のバンド・ギャップ値を導いた。
光起電力セルが半導体膜、この場合はIB−IIIA−VIA族アロイ半導体膜を支持する基板を含むことは当業者には周知である。典型的には、半導体膜と反応せず、半導体の性質を変質させるものではない任意の適した基板を用いてよい。適した基板にはガラス、可撓性の金属箔またはポリマー箔等がある。
実験のために、2mm厚のソーダ石灰ガラス基板を用いた。ホルダに設置した基板を超音波撹拌した石鹸水中で10分間、やさしく動かすことによって基板を洗浄する。次に、冷たい脱イオン水の蛇口の下で数分間基板を保持して基板上の過剰な石鹸を確実に除去した。この後、超音波撹拌した脱イオン化した温水槽中で基板ホルダをやさしく動かすことによって基板を洗浄した。最後に、120℃に維持した炉内で乾燥窒素を用いて10分間基板を乾燥させた。
図1は五元のIB−IIIA−VIA族アロイ半導体膜を製造するための本発明の方法の略図である。
一般的な実験手順に定めたように工程(i)を行った。さらに具体的には、Mo層の成膜後、減圧を中断せずに、0.3Paの作業圧でCu0.75Ga0.25およびInを共スパッタリングした。意図的に基板を加熱することなく、金属Cu、InおよびGaの共スパッタリングも実行し、Cu−Ga−Inアロイの混合を強化するために共スパッタリング中に基板を回転させた。Cu−In−Gaアロイの総厚は0.6μmとし、Cu/(In+Ga)およびGa/(Ga+In)の原子比をそれぞれ0.9および0.25に維持した。
工程iの共スパッタリングした金属膜を有する基板を水平の石英管反応炉(以下、反応管と呼ぶ)に設置した。基板を黒鉛の基板ホルダ上に置いて、反応管内に設置した。確実に基板を均一に加熱するために黒鉛の基板ホルダを用いた。
次に、二元アロイがSと反応して工程iiの第1の膜を、スルホセレニド、すなわちCu(Se、S)、In(Se、S)およびGa(Se、S)と工程(ii)の三元アロイとの混合物を含む第2の膜に転換するように、上記表1の反応条件下で形成した工程(ii)の第1の膜を、反応管でH2SおよびAr(気体混合物中のSのモル百分率はArに対して0.35%付近に維持する)の気体混合物中で450℃の反応温度で5分間加熱した。
次に、工程(iii)の第2の膜を反応管で次の熱処理工程に晒す:
(a)スルホセレニドが三元アロイと反応してCuIn(Se1−ySy)2およびCuGa(Se1−ySy)2(工程(iv)(a)のXRDにおいて27.01°のピーク3および28.05°のピーク4で示した)の四元アロイを含んだ第3の膜を生成するように、工程(iii)の第2の膜を約500℃で5分間熱処理する。
上の表1に記載のサンプルを工程(iii)および(iv)に晒して実質的に均質な半導体五元アロイを形成し、Cu/(In+Ga)、Ga/(Ga+In)、およびS/(Se+S)原子比を参照してエネルギー分散X線分光法(EDS)によって決定されるそれらの対応する化学組成を以下の表2に示す。以下の表2にはサンプル各々のバンド・ギャップ値のほか[112]回折ピークの位置も示す。
標準的なセル作製手順に従って、50nmのCdSバッファ層および50nmの真性のZnO/150nmのインジウムスズ酸化物(ITO)窓層を含んだソーラ・セルデバイスを作製した。ガラス/Mo/Cu(In、Ga)(Se、S)2/CdS/ZnOセル構造体を、シミュレーションした25℃のA.M.1.5条件で評価した。表2に示すように工程iiの反応条件を変えることによって、実質的に均質な五元アロイのバンド・ギャップ値を変えた。対応するセル・パラメータを以下の表5に記載する。
工程(i)
工程iは一般的な実験手順に記載のものと同じである。さらに具体的には、減圧を中断せずに、Mo層を蒸着させた後、Cu0.75Ga0.25およびInを作業圧0.3Paで共スパッタリングした。また、意図的に基板を加熱することなく共スパッタリングを行い、Cu−Ga−Inアロイの混合を強化するために共スパッタリング中は基板を回転させた。Cu−In−Gaアロイの総厚を0.6μmとし、Cu/(In+Ga)およびGa/(Ga+In)の原子比をそれぞれ0.9および0.25に維持した。
この場合、上記実験1の工程iiに記載のものと同じ方法に従ったが、二元アロイおよびCuInSe2のみの安定した混合物を含んだ第1の膜を形成するように、反応温度は400℃に維持した。
四元アロイ半導体膜を製造する場合は、この工程は実行されない。
第1の膜を以下の連続工程に晒す:
(a)工程(ii)の第1の膜をArの不活性雰囲気の反応管で反応温度500℃まで5分間加熱する;
(b)工程(ii)の第1の膜をArを含んだ雰囲気の反応管で500℃で少なくとも15分間アニーリングする;
(c)第1の膜をAr中で0.12モル%のH2Se存在下で550℃で30分間アニーリングして、xが0.25〜0.3である均質な四元のCu(In1−xGax)Se2アロイ半導体膜を形成する。
3種のサンプルを実験2に記載の条件下で作成した。反応条件およびCu/(In+Ga)およびGa/(Ga+In)原子比を参照してエネルギー分散X線分光法(EDS)により決定されたそれらの化学組成を、以下の表6に記載する。
工程i
この場合、Gaも含んだ先の場合とは異なり、CuおよびInのみを含む金属膜を作成した。さらに具体的には、Leybold Z650 DC Magnetron Sputtering Systemを用いてCuおよびInの金属前駆体を基板上に共スパッタリングした。このシステムは3つの別個のターゲット(すなわち、Mo、Cu、およびIn)を収容し、CuおよびInの相互混合を促進するために蒸着中に基板を連続して回転させた。5Nの純粋なMoターゲットから作業圧0.3Pa〜0.7PaでMoバック・コンタクト(厚さ約1μm)をスパッタリングした。このMo膜を真空で室温まで冷却し、次に5Nの純粋なCuおよびInターゲットからCuおよびIn層を共スパッタリングした。銅−インジウム・アロイの総厚を0.6μmとし、個々の蒸着プロセス中、In出力を1.0〜1.4W.cm−2の間で変えながらCu出力を0.72W.cm−2の一定に保つことによって、0.85〜0.9の所望のCu/Inの原子比が得られた。Cu−In層すべてを作業圧0.5Paで蒸着させた。
この場合、実施例2に記載のものと同様の方法を用いた。CuおよびIn前駆体を含んだ金属膜を反応管に入れ、大気残存物の痕跡をすべて除去するために1×10−4Paまで真空排気した。反応ガス混合物(Ar中のH2Se約0.12%)を反応管に流しながら、基板を350℃〜450℃で10〜60分間加熱してInSe、CuSeおよびCuInSe2の安定した混合物を含んだ膜を形成した。
四元アロイ半導体膜を製造する場合、この工程は実行されない。
工程(iv)の熱処理には、まず工程(ii)の第1の膜を500〜550℃の所望の反応温度まで少なくとも30分以内に熱処理する工程を含む。
3種のサンプルを実験3に記載の条件下で作成した。反応条件およびCu/InおよびS/(Se+S)原子比を参照してエネルギー分散X線分光法(EDS)により決定されたそれらの化学組成を、以下の表9に記載する。
Claims (39)
- 一般式(I)を有する四元以上のIB−IIIA−VIA族アロイであって、
A(B1−xCx)(D1−yEy)2・・・・(I)
(上式中、
AはCuであり、
BはInであり、
CはGaであり、
Dは第1のVIA族元素であり、
Eは第2のVIA族元素であり、そして
xおよびyが同時にゼロではないと仮定すれば、xおよびyの各々は独立して0から1まで変動する)
該アロイが40kVのCu線について26°〜28°の2θ角において(112)主ピーク(2θ[112])を有するX線回折パターン(XRD)によって特徴付けられ、0.5°、1°、2°、5°及び10°の視射角に対するすれすれ入射X線回折パターン(GIXRD)が0.06°未満の前記2θ[112]角の絶対的なずれを表わすことを特徴とする四元以上のIB−IIIA−VIA族アロイ。 - 前記アロイが単位セルの格子を含んだ結晶構造を有し、前記単位セルの結晶面がすべて0.01Å未満のd間隔の変動を示す請求項1に記載のアロイ。
- XPS深さ分布によって特徴付けられる元素A、B、C、DおよびEの元素濃度が、前記アロイの全体にわたって均一である請求項1または2に記載のアロイ。
- DがSe、EがSであり、前記アロイが式(II)
Cu(In1−xGax)(Se1−ySy)2・・・・(II)
(上式中、xおよびyはともに0より大きくかつ1より小さい)を有する請求項1に記載のアロイ。 - xが0.25〜0.3であり、yが0.05〜0.8である請求項4に記載のアロイ。
- 前記X線回折パターン(XRD)が、3.3117Å〜3.1840Åのd間隔で計測したときに、40kVのCu線について26.9°〜28°の2θ角において(112)主ピーク(2θ[112])を有する請求項4に記載のアロイ。
- 前記2θ[112]角の絶対的ずれが0.01°未満である請求項4に記載のアロイ。
- 前記アロイは単位セルの格子を含んだ結晶構造を有し、前記単位セルの結晶面がすべて0.001Å未満のd間隔の変動を示す請求項4に記載のアロイ。
- 前記(112)主ピークが27.0°から27.5°の2θ角である請求項6に記載のアロイ。
- 前記(112)主ピークが対称である請求項6に記載のアロイ。
- 前記アロイが、1eVから2.4eVまでずれ得るバンド・ギャップを有する請求項4に記載のアロイ。
- 前記アロイが、1.1eVから1.5eVまでずれ得るバンド・ギャップを有する請求項11に記載のアロイ。
- S/(S+Se) のモル比によって表されるS含有量が0.05〜0.7である請求項4に記載のアロイ。
- DがSeであり、y=0であり、前記アロイが一般式(III)
Cu(In1−xGax)Se2 ・・・・ (III)
(上式中、xは0より大きくかつ1より小さい)を有する請求項1に記載のアロイ。 - xが0.25〜0.3である請求項14に記載のアロイ。
- 前記アロイが単位セルの格子を含んだ結晶構造を有し、前記単位セルの結晶面がすべて0.006Å未満のd間隔の変動を示す請求項14に記載のアロイ。
- 前記X線回折パターン(XRD)が、3.3236Å〜3.2990Åのd間隔で計測したときに40kVのCu線について26.80°〜27.0°の2θ角において(112)主ピーク(2θ[112])を有する請求項14に記載のアロイ。
- 前記2θ[112]角の絶対的ずれが0.05°未満である請求項14に記載のアロイ。
- 前記主(112)ピークが26.85°〜26.9°の2θ角に存在する請求項17に記載のアロイ。
- 前記主(112)ピークが対称である請求項17に記載のアロイ。
- 前記アロイが、1.1eV〜1.2eVまでずれ得るバンド・ギャップを有する請求項14に記載のアロイ。
- 前記アロイが、1.15eV〜1.18eVまでずれ得るバンド・ギャップを有する請求項21に記載のアロイ。
- Ga/(Ga+In)のモル比によって表されるGa含有量が0.25〜0.3である請求項14に記載のアロイ。
- DがSe、EがSであり、x=0であり、一般式(IV)
CuIn(Se1−ySy)2 ・・・・ (IV)
(上式中、yは0より大きくかつ1より小さい)を有する請求項1に記載のアロイ。 - yが0.1〜0.5である請求項24に記載のアロイ。
- 前記アロイが単位セルの格子を含んだ結晶構造を有し、前記単位セルの結晶面がすべて0.007Å未満のd間隔の変動を示す請求項24に記載のアロイ。
- 前記X線回折パターン(XRD)が、3.3236Å〜3.2640Åのd間隔で計測したときに40kVのCu線について26.80°〜27.3°の2θ角において(112)主ピーク(2θ[112])を有する請求項24に記載のアロイ。
- 前記2θ[112]角の絶対的ずれが0.06°未満である請求項24に記載のアロイ。
- 前記(112)主ピークが27.0°〜27.2°の2θ角に存在する請求項27に記載のアロイ。
- 前記アロイが、1.05eV〜1.23eVまでずれ得るバンド・ギャップを有する請求項24に記載のアロイ。
- 前記アロイが、1.15eV〜1.20eVまでずれ得るバンド・ギャップを有する請求項30に記載のアロイ。
- S/(S+Se)の比によって表されるS含有量が0.1〜0.5にある請求項24に記載のアロイ。
- 下記式を有する五元アロイであって、
Cu(In 1−x Ga x )(Se 1−y S y ) 2
(上式中、xおよびyはともに0より大きくかつ1より小さい)
該アロイが40kVのCu線について26°〜28°の2θ角において(112)主ピーク(2θ [112] )を有するX線回折パターン(XRD)によって特徴付けられ、0.5°、1°、2°、5°及び10°の視射角に対するすれすれ入射X線回折パターン(GIXRD)が0.01°未満の前記2θ [112] 角の絶対的なずれを表わすことを特徴とするアロイ。 - xが0.25〜0.3であり、yが0.05〜0.5である請求項33に記載のアロイ。
- 請求項1〜34のいずれか一項に記載のアロイの膜を含む半導体膜。
- 請求項1〜34のいずれか一項に記載のアロイが該アロイの支持体として働く基板の上に蒸着される請求項35に記載の半導体膜。
- 前記アロイが、1.5〜2.0μmの厚さを有する膜の形態である請求項35または36に記載の半導体膜。
- 請求項1〜34のいずれか一項に記載に記載のアロイの半導体膜を含む光起電力セル。
- 前記光起電力セルが8〜15%の変換効率を有する請求項38に記載の光起電力セル。
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