JP5121678B2 - Compound semiconductor thin film manufacturing method and thin film solar cell manufacturing method - Google Patents

Compound semiconductor thin film manufacturing method and thin film solar cell manufacturing method Download PDF

Info

Publication number
JP5121678B2
JP5121678B2 JP2008300885A JP2008300885A JP5121678B2 JP 5121678 B2 JP5121678 B2 JP 5121678B2 JP 2008300885 A JP2008300885 A JP 2008300885A JP 2008300885 A JP2008300885 A JP 2008300885A JP 5121678 B2 JP5121678 B2 JP 5121678B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
thin film
complex
compound semiconductor
selenium
film
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2008300885A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2010129660A (en
Inventor
正人 福留
丈司 大隈
太佑 西村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kyocera Corp
Original Assignee
Kyocera Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kyocera Corp filed Critical Kyocera Corp
Priority to JP2008300885A priority Critical patent/JP5121678B2/en
Publication of JP2010129660A publication Critical patent/JP2010129660A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5121678B2 publication Critical patent/JP5121678B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/541CuInSe2 material PV cells
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Description

本発明は、光電変換特性を有する化合物半導体薄膜の製法および薄膜太陽電池の製法に関する。   The present invention relates to a method for producing a compound semiconductor thin film having photoelectric conversion characteristics and a method for producing a thin film solar cell.

図1は、一般的なカルコパイライト型構造からなる化合物半導体薄膜を備えた薄膜太陽電池の基本構造を示している。図1に示すように、基板1の表面に裏面電極となるモリブデン(Mo)の電極層2が形成され、そのモリブデンの電極層2上に化合物半導体薄膜からなる光吸収層3が形成され、その光吸収層3上に硫黄化亜鉛(ZnS)またはCdS(硫黄化カドミウム)などからなるバッファ層4を介して、酸化亜鉛とアルミニウムとの複合酸化物(ZnO:Al)からなる透明電極層5が形成されている。   FIG. 1 shows a basic structure of a thin film solar cell including a compound semiconductor thin film having a general chalcopyrite structure. As shown in FIG. 1, a molybdenum (Mo) electrode layer 2 to be a back electrode is formed on the surface of a substrate 1, and a light absorption layer 3 made of a compound semiconductor thin film is formed on the molybdenum electrode layer 2. A transparent electrode layer 5 made of a composite oxide of zinc oxide and aluminum (ZnO: Al) is disposed on the light absorption layer 3 through a buffer layer 4 made of zinc sulfide (ZnS) or CdS (cadmium sulfide). Is formed.

化合物半導体薄膜からなる光吸収層3としては、高いエネルギー変換効率が得られるものとして、Cu(In,Ga)Se(以下、CIGSと略す)が注目され、従来用いられていたスパッタ法など真空系の装置を用いる高コストの製法に代わり、低コスト化を目的とした種々の開発が行われている。 As the light absorption layer 3 made of a compound semiconductor thin film, Cu (In, Ga) Se 2 (hereinafter abbreviated as CIGS) has been attracting attention as a material capable of obtaining high energy conversion efficiency. Various developments aiming at cost reduction have been carried out in place of high-cost manufacturing methods using system-type devices.

例えば、特許文献1には、CuS等の金属カルコゲナイドをヒドラジン(N)に溶解させて金属ヒドラジニウム系の前駆体の溶液を形成した後、この溶液を、電極層を有する基板のその電極上に塗布して膜を形成し、次いで、この膜を熱処理することにより金属カルコゲナイド膜を得ることのできる技術が開示されている。
米国特許第7341917号明細書
For example, in Patent Document 1, a metal chalcogenide such as Cu 2 S is dissolved in hydrazine (N 2 H 4 ) to form a metal hydrazinium-based precursor solution, and this solution is added to a substrate having an electrode layer. A technique is disclosed in which a metal chalcogenide film can be obtained by applying a film on the electrode to form a film and then heat-treating the film.
US Pat. No. 7,341,917

しかしながら、特許文献1の製法において、金属カルコゲナイドを溶解する試薬として用いているヒドラジンは人体にとって極めて有毒であることや金属カルコゲナイドを溶解させる際にアンモニアなどの有害なガスが発生するおそれがあることから製造工程に採用できないという問題があった。   However, in the production method of Patent Document 1, hydrazine used as a reagent for dissolving metal chalcogenide is extremely toxic to the human body, and harmful gases such as ammonia may be generated when dissolving metal chalcogenide. There was a problem that it could not be adopted in the manufacturing process.

従って本発明は、製造コストが安価であり、かつ人体への危険性が少なく安全な化合物半導体薄膜の製法および薄膜太陽電池の製法を提供することを目的とする。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for producing a compound semiconductor thin film and a method for producing a thin film solar cell, which are low in production cost and less dangerous to the human body.

本発明の化合物半導体薄膜の製法は、官能基としてアミノ基およびヒドロキシ基を有する化合物を溶媒にして、銅、インジウムおよびガリウムのそれぞれのカルコゲナイドを溶解させて、前記銅、前記インジウムおよび前記ガリウムと、前記カルコゲナイドの構成成分である硫黄およびセレンのうち少なくとも1種とを含む錯体を調製する工程と、該錯体を基板の表面に塗布して乾燥し、前記錯体の皮膜を作製する工程と、該錯体の皮膜を、水素、窒素およびこれらの混合ガスのうちいずれかのガスとセレンとを含む還元雰囲気中で
熱処理し、前記基板の表面に、前記銅、前記インジウムおよび前記ガリウムと、前記硫黄および前記セレンのうち少なくとも1種とを主成分とする薄膜を形成する工程とを具備することを特徴とする。
The method for producing a compound semiconductor thin film of the present invention comprises dissolving a chalcogenide of copper, indium and gallium with a compound having an amino group and a hydroxy group as a solvent, and dissolving the copper, indium and gallium, A step of preparing a complex containing at least one of sulfur and selenium, which are constituents of the chalcogenide, a step of applying the complex to the surface of a substrate and drying to form a film of the complex, and the complex And the copper, the indium, the gallium, the sulfur, and the surface of the substrate are heat-treated in a reducing atmosphere containing hydrogen, nitrogen, or any one of these mixed gases and selenium. Forming a thin film mainly composed of at least one of selenium.

本発明の化合物半導体薄膜の製法では、銅、インジウムおよびガリウムのそれぞれのカルコゲナイドを溶解させるための溶媒として、アミノ基およびヒドロキシ基を有する化合物を用いることから、銅、インジウムおよびガリウムと、カルコゲナイドの構成成分である硫黄およびセレンのうち少なくとも1種とを容易に溶解させることができるとともに、これらの金属成分を溶解させる工程や、アミノ基およびヒドロキシ基を有する化合物中に、銅、インジウムおよびガリウムと、カルコゲナイドの構成成分である硫黄およびセレンのうち少なくとも1種とを含む錯体を作製する工程において、アンモニアなどの有害なガスの発生が無いことから、人体への危険性が少なく安全な製造が可能となる。   In the method for producing a compound semiconductor thin film of the present invention, since a compound having an amino group and a hydroxy group is used as a solvent for dissolving each chalcogenide of copper, indium and gallium, the structure of copper, indium and gallium and chalcogenide At least one of sulfur and selenium as components can be easily dissolved, and in the step of dissolving these metal components, and in the compound having an amino group and a hydroxy group, copper, indium and gallium, In the process of producing a complex containing at least one of sulfur and selenium, which are constituents of chalcogenide, there is no generation of harmful gases such as ammonia, so that safe production is possible with little danger to the human body. Become.

また、還元雰囲気として、セレンを含むガスを用いることにより、揮発性の高いセレンの蒸発を抑制することができるために、緻密な化合物半導体薄膜を得ることができ、また、組成変動や空乏欠陥を抑えることが可能となり、組成の安定した化合物半導体薄膜を容易に製造することが可能になる。
In addition, by using a gas containing selenium as the reducing atmosphere, evaporation of highly volatile selenium can be suppressed, so that a dense compound semiconductor thin film can be obtained, and composition fluctuations and depletion defects can be prevented. Therefore, it is possible to easily manufacture a compound semiconductor thin film having a stable composition.

本発明の薄膜太陽電池の製法は、官能基としてアミノ基およびヒドロキシ基を有する化合物を溶媒にして、銅、インジウムおよびガリウムのそれぞれのカルコゲナイドを溶解させて、前記銅、前記インジウムおよび前記ガリウムと、前記カルコゲナイドの構成成分である硫黄およびセレンのうち少なくとも1種とを含む錯体を調製する工程と、該錯体を予め形成した電極層上に塗布して乾燥し、前記錯体の皮膜を作製する工程と、該錯体の皮膜を、水素、窒素およびこれらの混合ガスのうちいずれかのガスとセレンとを含む還元雰囲気中で熱処理し、前記電極層上に、前記銅、前記インジウムおよび前記ガリウムと、前記硫黄および前記セレンのうち少なくとも1種とを主成分とする薄膜からなる光吸収層を形成する工程と、該光吸収層上に、バッファ層を形成する工程と、さらに該バッファ層上に透明電極層を形成する工程とを具備することを特徴とする。
The method for producing a thin-film solar cell of the present invention comprises dissolving a chalcogenide of copper, indium, and gallium with a compound having an amino group and a hydroxy group as a functional group, and dissolving the copper, indium, and gallium, A step of preparing a complex containing at least one of sulfur and selenium, which are constituents of the chalcogenide, and a step of applying the complex on a pre-formed electrode layer and drying to form a film of the complex The film of the complex is heat-treated in a reducing atmosphere containing hydrogen, nitrogen, or a mixed gas thereof and selenium, and the copper, the indium, and the gallium on the electrode layer, A step of forming a light absorption layer comprising a thin film mainly comprising at least one of sulfur and selenium; and on the light absorption layer Characterized by comprising a step of forming a buffer layer, and a step of further forming a transparent electrode layer on the buffer layer.

本発明の薄膜太陽電池の製法においても、上述の化合物半導体薄膜の製法の場合と同様に、銅、インジウムおよびガリウムのそれぞれのカルコゲナイドを溶解させるための溶媒として、アミノ基およびヒドロキシ基を有する化合物を用いることから、銅、インジウム、およびガリウムと、カルコゲナイドの構成成分である硫黄およびセレンのうち少なくとも1種とを容易に溶解させることができるとともに、これらの金属成分を溶解させる工程や、アミノ基およびヒドロキシ基を有する化合物中に、銅、インジウム、ガリウムおよびカルコゲンが取り込まれた錯体を作製する工程において、アンモニアなどの有害なガスの発生が無いために、人体への危険性が少なく安全な薄膜太陽電池の製造が可能となる。   Also in the method of manufacturing the thin film solar cell of the present invention, as in the above-described method of manufacturing the compound semiconductor thin film, a compound having an amino group and a hydroxy group is used as a solvent for dissolving the respective chalcogenides of copper, indium and gallium. Therefore, it is possible to easily dissolve copper, indium, and gallium and at least one of sulfur and selenium, which are components of chalcogenide, and a step of dissolving these metal components, an amino group, and In the process of preparing a complex in which copper, indium, gallium and chalcogen are incorporated into a compound having a hydroxy group, there is no generation of harmful gases such as ammonia, so there is little danger to the human body and it is a safe thin film solar The battery can be manufactured.

また、還元雰囲気のガスとして、セレンを含むガスを用いることにより、揮発性の高いセレンなどのカルコゲン成分の蒸発を抑制することができるために、薄膜太陽電池を構成
する光電変換特性を有する素子である化合物半導体薄膜の緻密化を図ることができるとともに、この薄膜の組成変動や空乏欠陥を抑えることができることから高い光電変換特性を得ることができる。
In addition, by using a gas containing selenium as a reducing atmosphere gas, it is possible to suppress evaporation of chalcogen components such as highly volatile selenium. Therefore, an element having photoelectric conversion characteristics constituting a thin film solar cell. A certain compound semiconductor thin film can be densified, and composition fluctuations and depletion defects of the thin film can be suppressed, so that high photoelectric conversion characteristics can be obtained.

本発明の化合物半導体薄膜の製法および薄膜太陽電池の製法によれば、金属カルコゲナイドを溶解する際に、アンモニアなどの有害なガスの発生が無いために、人体への危険性が少なく安全な製造が可能となり、低コスト化を図ることができる。   According to the method for producing a compound semiconductor thin film and the method for producing a thin film solar cell of the present invention, there is no generation of harmful gas such as ammonia when dissolving metal chalcogenide. It becomes possible, and cost reduction can be achieved.

本発明の化合物半導体薄膜の製法について詳細に説明する。   The manufacturing method of the compound semiconductor thin film of this invention is demonstrated in detail.

本発明では、アミノ基およびヒドロキシ基を有する化合物を溶媒とし、これに銅(Cu)、インジウム(In)およびガリウム(Ga)のカルコゲナイド(以下、金属カルコゲナイドと略す)を溶解させて、銅、インジウムおよびガリウムと、カルコゲナイドの構成成分である硫黄およびセレンのうち少なくとも1種とを含む錯体(以下、錯体と略す)を調製し、次いで、この錯体を基板上に塗布し、熱処理することにより化合物半導体薄膜を形成する。   In the present invention, a compound having an amino group and a hydroxy group is used as a solvent, and a chalcogenide of copper (Cu), indium (In) and gallium (Ga) (hereinafter abbreviated as metal chalcogenide) is dissolved therein, and then copper, indium And a gallium and a complex containing at least one of sulfur and selenium which are constituents of chalcogenide (hereinafter abbreviated as complex), and then applying the complex on a substrate and heat-treating the compound semiconductor A thin film is formed.

銅(Cu)のカルコゲナイドとしては、CuSまたはCuSe、もしくはこれらを混合して用いる。インジウム(In)のカルコゲナイドとしては、InSまたはInSe、もしくはこれらを混合して用いる。ガリウム(Ga)のカルコゲナイドとしては、Ga、GaSe、もしくはこれらを混合して用いる。 As the chalcogenide of copper (Cu), Cu 2 S or Cu 2 Se, or a mixture thereof is used. As the chalcogenide of indium (In), In 2 S or In 2 Se 3 , or a mixture thereof is used. As the chalcogenide of gallium (Ga), Ga 2 S 3 , Ga 2 Se 3 , or a mixture thereof is used.

これら銅(Cu)、インジウム(In)、ガリウム(Ga)、Se(セレン)および硫黄(S)の組成は、モル比で、銅を0.8〜1.1、インジウムを0.5〜0.9、ガリウムを0.1〜0.5、硫黄またはセレンを1.7〜2.3の割合になるように、各金属カルコゲナイドを配合する。   The composition of these copper (Cu), indium (In), gallium (Ga), Se (selenium) and sulfur (S) is 0.8 to 1.1 for copper and 0.5 to 0 for indium in a molar ratio. .9, each metal chalcogenide is blended so that the ratio of gallium is 0.1 to 0.5 and sulfur or selenium is 1.7 to 2.3.

これらの金属カルコゲナイドの純度は、P型の半導体素子としての特性を高めるという理由からいずれも99%以上であることが望ましい。なお、本発明においては、硫黄またはセレンの代わりにテルル(Te)のカルコゲナイドを用いてもよい。   The purity of these metal chalcogenides is preferably 99% or more for the reason of improving the characteristics as a P-type semiconductor element. In the present invention, tellurium (Te) chalcogenide may be used instead of sulfur or selenium.

本発明の化合物半導体の製法では、金属カルコゲナイドを溶解させる溶媒として、アミノ基およびヒドロキシ基を有する化合物を用いる。なお、アミノ基およびヒドロキシ基を有する化合物について、アミノ基およびヒドロキシ基を有するか否かの同定は赤外吸光分光分析によって行う。   In the method for producing a compound semiconductor of the present invention, a compound having an amino group and a hydroxy group is used as a solvent for dissolving a metal chalcogenide. In addition, about the compound which has an amino group and a hydroxy group, the identification whether it has an amino group and a hydroxy group is performed by infrared absorption spectroscopy analysis.

アミノ基およびヒドロキシ基を有する化合物としては、ヒドロキシルアミン、エタノールアミン、ジエタノールアミン、2−ジメチルアミノエタノール、アセトヒドロキサム酸およびベンベンズヒドロキサム酸から選ばれる1種を用いることが望ましい。   As the compound having an amino group and a hydroxy group, it is desirable to use one kind selected from hydroxylamine, ethanolamine, diethanolamine, 2-dimethylaminoethanol, acetohydroxamic acid, and benzbenzhydroxamic acid.

この中で、特に、金属カルコゲナイドの溶解性が高いという理由からヒドロキシルアミンまたはエタノールアミンが好ましい。   Of these, hydroxylamine or ethanolamine is particularly preferred because of the high solubility of metal chalcogenides.

これらのアミノ基およびヒドロキシ基を有する化合物は金属カルコゲナイドを溶解させるために従来用いられていたヒドラジン(N)に比較して、毒性が低く、また反応しても、ヒドラジンを用いた場合に検出されるアンモニアなどの有害なガスの発生が無いことから、人体への影響が小さく、安全性の高い製造工程を構築できる。なお、アミノ基およびヒドロキシ基を有する化合物は純度99%以上のものを用いるのが良い。 These compounds having an amino group and a hydroxy group are less toxic than hydrazine (N 2 H 4 ) that has been conventionally used to dissolve metal chalcogenides, and even when reacted, hydrazine is used. Since no harmful gas such as ammonia is detected, the production process can be constructed with low impact on the human body and high safety. A compound having an amino group and a hydroxy group is preferably used with a purity of 99% or more.

アミノ基およびヒドロキシ基を有する化合物と金属カルコゲナイドとの混合割合は、質量比で金属カルコゲナイドを1としたときに2.5〜14の割合であることが望ましい。アミノ基およびヒドロキシ基を有する化合物と金属カルコゲナイドとの混合割合を上記割合にすると、金属カルコゲナイドがアミノ基およびヒドロキシ基を有する化合物に溶解しやすくなり、また、錯体中での金属成分の析出を抑制でき長期間安定に保つことができる。   The mixing ratio of the compound having an amino group and a hydroxy group and the metal chalcogenide is desirably a ratio of 2.5 to 14 when the metal chalcogenide is 1 by mass ratio. When the mixing ratio of the compound having an amino group and a hydroxy group and the metal chalcogenide is set to the above ratio, the metal chalcogenide is easily dissolved in the compound having an amino group and a hydroxy group, and the precipitation of the metal component in the complex is suppressed. Can be kept stable for a long time.

また、錯体を基板上に塗布し乾燥させ、熱処理した後に得られる化合物半導体薄膜が島状に分布することを無くすことができるという利点がある。   In addition, there is an advantage that the compound semiconductor thin film obtained after the complex is applied on the substrate, dried and heat-treated can be prevented from being distributed in an island shape.

ここで、化合物半導体薄膜が島状に分布するとは、基板上に形成された化合物半導体薄膜が基板上において孤立して存在している状態をいう。なお、化合物半導体薄膜が島状に分布する状態は化合物半導体薄膜が形成された基板を金属顕微鏡によって観察して判定する。   Here, the distribution of the compound semiconductor thin film in an island shape means a state in which the compound semiconductor thin film formed on the substrate is present in isolation on the substrate. The state in which the compound semiconductor thin film is distributed in an island shape is determined by observing the substrate on which the compound semiconductor thin film is formed with a metal microscope.

次に、銅、インジウムおよびガリウムのそれぞれの金属カルコゲナイドをアミノ基およびヒドロキシ基を有する化合物に溶解させて、銅、インジウムおよびガリウムと、硫黄およびセレンのうち少なくとも1種とを含む錯体を調製する。   Next, each metal chalcogenide of copper, indium and gallium is dissolved in a compound having an amino group and a hydroxy group to prepare a complex containing copper, indium and gallium and at least one of sulfur and selenium.

本発明では、カルコパイライト型構造を有する結晶を、この結晶を構成する全成分を含む錯体から結晶化させて形成することから、Cu、InおよびGaを主成分とする膜上にSeまたはSなどのガスを吹き付けて拡散によってCIGSの膜を形成する従来の方法に比べて、SeまたはSが膜の表面側から基板側にかけて厚み方向に濃度勾配を有しないことから、膜の組成をより均一なものにできるという利点がある。   In the present invention, a crystal having a chalcopyrite structure is formed by crystallization from a complex containing all components constituting the crystal, so that Se or S or the like is formed on a film containing Cu, In and Ga as main components. Compared with the conventional method of forming a CIGS film by diffusion by spraying a gas, Se or S does not have a concentration gradient in the thickness direction from the surface side of the film to the substrate side, so the composition of the film is more uniform. There is an advantage that it can be made.

この場合、これらの金属カルコゲナイドと、アミノ基およびヒドロキシ基を有する化合物との混合は、各金属カルコゲナイドを、各々、アミノ基およびヒドロキシ基を有する化合物に溶解させる方法を採用してもよい。各金属カルコゲナイドを、各々アミノ基およびヒドロキシ基を有する化合物に溶解させる方法を用いると、金属カルコゲナイドの溶解度差に応じた溶解が行えて溶解時間の短縮を図ることができるとともに、金属カルコゲナイド同士の化合による不溶化を抑えることが可能となる。   In this case, the mixing of these metal chalcogenides and the compound having an amino group and a hydroxy group may employ a method in which each metal chalcogenide is dissolved in a compound having an amino group and a hydroxy group, respectively. By using a method in which each metal chalcogenide is dissolved in a compound having an amino group and a hydroxy group, the metal chalcogenide can be dissolved in accordance with the difference in solubility of the metal chalcogenide and the dissolution time can be shortened. It becomes possible to suppress insolubilization due to.

本発明の化合物半導体薄膜の製法において、アミノ基およびヒドロキシ基を有する化合物に金属カルコゲナイドを溶解させる場合には窒素ガスで置換したグローブボックス中にてその操作を行う。これは金属カルコゲナイドの酸化を防止し、金属カルコゲナイドから生成した硫黄やセレンなどの酸化物の残渣を残さないためである。   In the method for producing a compound semiconductor thin film of the present invention, when metal chalcogenide is dissolved in a compound having an amino group and a hydroxy group, the operation is performed in a glove box substituted with nitrogen gas. This is because the metal chalcogenide is prevented from being oxidized and a residue of oxides such as sulfur and selenium generated from the metal chalcogenide is not left.

金属カルコゲナイドはアミノ基およびヒドロキシ基を有する化合物への溶解性を高めるという理由から粉末状のものを用い、その平均粒径は2μm以下のものを用いるのが良く、一方、溶解時の急激な反応を抑えるという理由から、その平均粒径は10nm以上が望ましい。   The metal chalcogenide is preferably used in the form of a powder for the purpose of enhancing the solubility in a compound having an amino group and a hydroxy group, and the average particle size is preferably 2 μm or less, while the rapid reaction during dissolution The average particle size is desirably 10 nm or more from the reason of suppressing the above.

次に、金属カルコゲナイドをアミノ基およびヒドロキシ基を有する化合物に溶解させて得られた錯体を基板の表面に塗布し乾燥させて錯体の皮膜を作製する。用いる基板は、例えば、ソーダライムガラス基板やセラミック基板、モリブデン(Mo)およびSUSなどの金属基板、ポリイミド等の樹脂基板など耐熱性の高い基板が好ましい。   Next, a complex obtained by dissolving a metal chalcogenide in a compound having an amino group and a hydroxy group is applied to the surface of the substrate and dried to prepare a complex film. The substrate to be used is preferably a highly heat-resistant substrate such as a soda lime glass substrate, a ceramic substrate, a metal substrate such as molybdenum (Mo) and SUS, or a resin substrate such as polyimide.

基板上への錯体の塗布は、スピンコータ、スクリーン印刷、ディッピング、スプレー、ダイコータなどを用いることが望ましい。乾燥は低酸素の還元雰囲気中で行うことが望ましく、その温度はアミノ基およびヒドロキシ基を有する化合物の重合を抑制して熱処理時における炭化を防止するという理由から50〜200℃で行うのが好ましい。   The complex is preferably coated on the substrate using a spin coater, screen printing, dipping, spraying, a die coater or the like. The drying is preferably performed in a low oxygen reducing atmosphere, and the temperature is preferably 50 to 200 ° C. for the purpose of suppressing polymerization of the compound having an amino group and a hydroxy group to prevent carbonization during heat treatment. .

基板の表面は錯体の濡れ性を高めるという理由から、その表面粗さ(Ra)は0.1μm以下、特に0.01μm以下が好ましい。また、錯体の基板表面に対する濡れ性を高めるという理由からアミノ基およびヒドロキシ基を有する化合物を基板の表面にコートしておいてもよい。   For the reason that the surface of the substrate increases the wettability of the complex, the surface roughness (Ra) is preferably 0.1 μm or less, particularly preferably 0.01 μm or less. Further, a compound having an amino group and a hydroxy group may be coated on the surface of the substrate for the purpose of increasing the wettability of the complex to the substrate surface.

また、基板の表面に塗布する錯体の厚みは、用途に応じて適宜設定され、例えば、薄膜太陽電池の光吸収層として用いる場合、その出力および化合物半導体薄膜(以下、膜ともいう)の必要な強度などを考慮すると、乾燥後の膜厚が2〜5μmの範囲で、そのばらつきが20%以内となるような厚みを有することが好ましい。乾燥後の膜厚のばらつきが20%以内であると、基板上に形成された化合物半導体薄膜が全面に亘って同じレベルのP型の半導体特性を有するものにでき、これにより均一な光電変換特性を有する膜が得られるという利点がある。   In addition, the thickness of the complex applied to the surface of the substrate is appropriately set depending on the application. For example, when used as a light absorption layer of a thin film solar cell, the output and a compound semiconductor thin film (hereinafter also referred to as a film) are necessary. In consideration of strength and the like, it is preferable that the thickness after drying is in the range of 2 to 5 μm and the variation is within 20%. If the variation in film thickness after drying is within 20%, the compound semiconductor thin film formed on the substrate can have the same level of P-type semiconductor characteristics over the entire surface, thereby providing uniform photoelectric conversion characteristics. There is an advantage that a film having the following can be obtained.

次に、錯体の皮膜を水素、窒素およびこれらの混合ガス(フォーミングガス(N−12.5%H))のうちいずれかガスを含む還元雰囲気中で熱処理を行う。この場合、膜の緻密化が図れるという理由から用いるガスとしては水素が好適である。熱処理時の還元雰囲気は、吸湿剤を通して水分除去した還元雰囲気であることが望ましい。吸湿剤は水分を除去できるものであれば特に制限はないが、モレキュラーシーブなどが好適に用いられる。 Next, the complex film is heat-treated in a reducing atmosphere containing any one of hydrogen, nitrogen, and a mixed gas thereof (forming gas (N 2 −12.5% H 2 )). In this case, hydrogen is preferable as the gas used because the film can be densified. The reducing atmosphere during the heat treatment is preferably a reducing atmosphere in which moisture is removed through a hygroscopic agent. The hygroscopic agent is not particularly limited as long as it can remove moisture, but a molecular sieve or the like is preferably used.

また、本発明の化合物半導体薄膜の製法においては、還元雰囲気のガスとして、さらにセレンを含むガスを用いる。還元雰囲気中にさらにセレンを含ませて加熱を行うと、得られる化合物半導体薄膜に加熱中に生じたセレンなどのカルコゲン成分の蒸発による空隙の形成を抑制できるとともに、この薄膜の組成変化や空乏欠陥を補償できるという利点がある。 In the preparation of the compound semiconductor thin film of the present invention, as a gas for a reducing atmosphere, further Ru using a gas containing selenium. When heating is performed by further containing selenium in the reducing atmosphere, formation of voids due to evaporation of chalcogen components such as selenium generated during heating can be suppressed in the obtained compound semiconductor thin film, and composition change and depletion defects of this thin film can be suppressed. There is an advantage that can be compensated.

ここで化合物半導体薄膜の緻密性は、得られた化合物半導体薄膜の断面を研磨し、走査型電子顕微鏡観察によって断面を観察し、目視にて膜の断面に粒界に沿った細長い空隙が存在しない場合を緻密化した膜とする。一方、緻密化していない膜というのは膜の断面に粒界に沿った細長い空隙が明確に見える場合をいう。ここで、膜の断面を観察する場合の走査型電子顕微鏡における倍率は10000〜20000倍とする。なお、この観察ではサンプリングした試料の断面について、基板上に形成された化合物半導体薄膜の積層方向に対して垂直な方向の全領域を観察する。また、観察する試料数は得られた化合物半導体膜から抽出した1個とする。   Here, the compactness of the compound semiconductor thin film is obtained by polishing the cross section of the obtained compound semiconductor thin film, observing the cross section by observation with a scanning electron microscope, and visually confirming that there is no elongated void along the grain boundary in the cross section of the film. The case is a dense film. On the other hand, a non-densified film refers to a case where elongated voids along grain boundaries are clearly visible on the cross section of the film. Here, the magnification in the scanning electron microscope when observing the cross section of the film is 10000 to 20000 times. In this observation, the entire region in the direction perpendicular to the stacking direction of the compound semiconductor thin films formed on the substrate is observed with respect to the cross section of the sampled sample. The number of samples to be observed is one extracted from the obtained compound semiconductor film.

熱処理の温度は得られる化合物半導体薄膜の組成にもよるが400〜600℃が好ましい。熱処理の温度を400〜600℃とすると、銅、インジウムおよびガリウムと、硫黄およびセレンのうち少なくとも1種から形成されるカルコパイライト型の結晶構造を有する化合物半導体薄膜(CIGS薄膜)が得られ、その結晶性を高められるという利点がある。   The temperature of the heat treatment is preferably 400 to 600 ° C., although it depends on the composition of the obtained compound semiconductor thin film. When the temperature of the heat treatment is 400 to 600 ° C., a compound semiconductor thin film (CIGS thin film) having a chalcopyrite type crystal structure formed from at least one of copper, indium and gallium, sulfur and selenium is obtained. There is an advantage that crystallinity can be enhanced.

薄膜の厚みは化合物半導体薄膜としてP型の半導体特性を有し、膜全体に亘って高い光電変換特性が得られるとともに単位質量当たりの光電変換特性を高められるという理由から1〜2.5μmであることが好ましく、この場合も膜厚のばらつきは20%以内であることが望ましい。なお、膜厚のばらつきを20%以内とするには錯体に含まれる金属成分の含有量を制御するのが良く、この場合、アミノ基およびヒドロキシ基を有する化合物と金属カルコゲナイドとの混合割合を質量比で金属カルコゲナイドを1としたときに2.5〜14の割合とするのが良い。   The thickness of the thin film is 1 to 2.5 μm because it has a P-type semiconductor characteristic as a compound semiconductor thin film, and high photoelectric conversion characteristics can be obtained over the entire film and the photoelectric conversion characteristics per unit mass can be enhanced. In this case as well, it is desirable that the film thickness variation is within 20%. In order to keep the variation in film thickness within 20%, it is better to control the content of the metal component contained in the complex. In this case, the mixing ratio of the compound having an amino group and a hydroxy group and the metal chalcogenide is mass. When the ratio of the metal chalcogenide is 1, the ratio is preferably 2.5 to 14.

次に、本発明の薄膜太陽電池の製法について説明する。本発明の薄膜太陽電池の製法においても、光吸収層としての化合物半導体薄膜を形成する工程は、上述した化合物半導体薄膜の製法と同じである。   Next, the manufacturing method of the thin film solar cell of this invention is demonstrated. Also in the manufacturing method of the thin film solar cell of this invention, the process of forming the compound semiconductor thin film as a light absorption layer is the same as the manufacturing method of the compound semiconductor thin film mentioned above.

先ず、ソーダライムガラスからなる基板を準備し、この基板に電極層を形成する。その電極層は、モリブデン(Mo)、タングステン(W)、クロム(Cr)、ポリシリコン(SiO)、メタルシリサイド、またはアルミニウム(Al)等のうちいずれかの電極材料を用いることが望ましい。電極層は、蒸着法、スパッタリング法、塗布法などで形成することができる。この電極層の厚みは、例えば、0.5〜1.5μmとされている。 First, a substrate made of soda lime glass is prepared, and an electrode layer is formed on this substrate. The electrode layer is preferably made of any electrode material such as molybdenum (Mo), tungsten (W), chromium (Cr), polysilicon (SiO 2 ), metal silicide, or aluminum (Al). The electrode layer can be formed by a vapor deposition method, a sputtering method, a coating method, or the like. The thickness of this electrode layer is, for example, 0.5 to 1.5 μm.

次に、電極層上に、上述した製法により光吸収層としての化合物半導体薄膜を形成する。   Next, a compound semiconductor thin film as a light absorption layer is formed on the electrode layer by the manufacturing method described above.

次に、光吸収層としての化合物半導体薄膜を形成した後に、その表面のCuSeなどからなる高抵抗層をKCN水溶液でエッチングし除去する。表面のCuSeなどからなる高抵抗層を除去することにより、バッファ層との密着性を高めることができるとともに電気抵抗を低下させることができる。 Next, after forming a compound semiconductor thin film as a light absorption layer, the high resistance layer made of Cu 2 Se or the like on the surface is removed by etching with an aqueous KCN solution. By removing the high resistance layer made of Cu 2 Se or the like on the surface, the adhesion with the buffer layer can be improved and the electrical resistance can be lowered.

この後、光吸収層の上にヘテロ接合のためのn型のバッファ層を形成する。バンドギャップが小さくて、短波長側の光を透過しにくい、CdS、ZnS、ZnSe、ZnMgO、ZnS/ZnMgO、ZnO、InS、InSe、In(OH)、ZnInSe、ZnInS、ZnSSe、CuI、Mg(OH)などの材料が用いられる。これらは、浸漬塗布法、CBD法(溶液成長法)等により光吸収層まで形成した基板を水溶液に浸して微粒子を堆積させ、所定の温度条件で熱処理することにより作製することができる。この場合、バッファ層の厚みは10〜200nmであることが望ましい。バッファ層の厚みが10〜200nmであると、バッファ層を介して積層されている光吸収層と透明電極層との導電性を高められるという利点がある。 Thereafter, an n-type buffer layer for heterojunction is formed on the light absorption layer. CdS, ZnS, ZnSe, ZnMgO, ZnS / ZnMgO, ZnO, InS, InSe, In (OH) 3 , ZnInSe, ZnInS, ZnSSe, CuI, Mg Materials such as OH) 2 are used. These can be produced by immersing a substrate formed up to the light absorption layer by a dip coating method, CBD method (solution growth method) or the like in an aqueous solution, depositing fine particles, and performing a heat treatment under a predetermined temperature condition. In this case, the thickness of the buffer layer is desirably 10 to 200 nm. When the thickness of the buffer layer is 10 to 200 nm, there is an advantage that the conductivity between the light absorption layer and the transparent electrode layer stacked via the buffer layer can be increased.

次に、バッファ層上にITOまたはZnOからなる透明電極層をスパッタ、スプレー、コーティングにより形成する。また、透明電極層の厚みは0.5〜3.0μmであることが望ましい。透明電極層の厚みが0.5〜3.0μmであると、透明電極層の導電性を確保できるとともに、光の透過率を高められるという利点がある。   Next, a transparent electrode layer made of ITO or ZnO is formed on the buffer layer by sputtering, spraying, or coating. Further, the thickness of the transparent electrode layer is desirably 0.5 to 3.0 μm. When the thickness of the transparent electrode layer is 0.5 to 3.0 μm, there is an advantage that the conductivity of the transparent electrode layer can be secured and the light transmittance can be increased.

以上説明した薄膜太陽電池の製法によれば、化合物半導体薄膜を低コストで作製でき、また化合物半導体薄膜を作製する際にアンモニアなどの有害なガスの発生が無いために人体への危険性が少なく安全な製造が可能になる。   According to the method of manufacturing a thin film solar cell described above, a compound semiconductor thin film can be produced at low cost, and there is no danger to the human body because no harmful gas such as ammonia is generated when the compound semiconductor thin film is produced. Safe manufacturing is possible.

こうして得られる薄膜太陽電池は、一対の電極層間に光吸収層を有する薄膜太陽電池であり、例えば、図1に示したように、基板1上に裏面電極となる電極層2が形成され、その電極層2上に化合物半導体薄膜からなる光吸収層3が形成され、その光吸収層3上にバッファ層4を介して透明電極層5が形成されている。尚、基板1、電極層2、光吸収層3、バッファ層4、透明電極層5を順次積層した例について説明したが、本発明では、一対の電極層2、5間に光吸収層3を有する限り、上記層の間に種々の中間層を形成しても良い。また、本発明は基板1を有しないタイプ、言い換えれば、電極層2が基板として機能するタイプであっても良い。   The thin film solar cell thus obtained is a thin film solar cell having a light absorption layer between a pair of electrode layers. For example, as shown in FIG. 1, an electrode layer 2 serving as a back electrode is formed on a substrate 1. A light absorption layer 3 made of a compound semiconductor thin film is formed on the electrode layer 2, and a transparent electrode layer 5 is formed on the light absorption layer 3 through a buffer layer 4. In addition, although the example which laminated | stacked the board | substrate 1, the electrode layer 2, the light absorption layer 3, the buffer layer 4, and the transparent electrode layer 5 was demonstrated one by one, in this invention, the light absorption layer 3 is provided between a pair of electrode layers 2 and 5. As long as it has, you may form various intermediate | middle layers between the said layers. Further, the present invention may be of a type that does not include the substrate 1, in other words, a type in which the electrode layer 2 functions as a substrate.

以下、実施例および比較例を挙げて本発明の化合物半導体薄膜および薄膜太陽電池の製法を詳細に説明するが、本発明は以下の実施例のみに限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although the manufacturing method of the compound semiconductor thin film and thin film solar cell of this invention is demonstrated in detail, giving an Example and a comparative example, this invention is not limited only to a following example.

まず、金属カルコゲナイドとして、セレンのカルコゲナイドであるCuSe、InSeおよびGaSeと、硫黄のカルコゲナイドであるCuS、InおよびGaとを準備した。これらの金属カルコゲナイドの純度はいずれも99.9%である。 First, Cu 2 Se, In 2 Se 3 and Ga 2 Se 3 which are chalcogenides of selenium and Cu 2 S, In 2 S 3 and Ga 2 S 3 which are chalcogenides of sulfur were prepared as metal chalcogenides. The purity of these metal chalcogenides is 99.9%.

アミノ基およびヒドロキシ基を有する化合物はヒドロキシルアミンとエタノールアミンとを準備した。金属カルコゲナイドは、Cu:In:Ga:Se(またはS)が1:0.7:0.3;2のモル比、およびCu:In:Ga:Se:Sが1:0.7:0.3:1:1のモル比になるように組成を調整した。   As the compound having an amino group and a hydroxy group, hydroxylamine and ethanolamine were prepared. Metal chalcogenides have a molar ratio of Cu: In: Ga: Se (or S) of 1: 0.7: 0.3; 2 and Cu: In: Ga: Se: S of 1: 0.7: 0. The composition was adjusted to a molar ratio of 3: 1: 1.

次に、金属カルコゲナイドおよびアミノ基およびヒドロキシ基を有する化合物の混合は、各金属カルコゲナイドに各々所定量のアミノ基およびヒドロキシ基を有する化合物を添加して溶解させ、各金属カルコゲナイドが溶解した溶液を室温でかつ窒素雰囲気中にて12時間の攪拌を行なうことにより、アミノ基およびヒドロキシ基を有する化合物に金属カルコゲナイドが溶解した溶液である錯体を調製した。   Next, a mixture of a metal chalcogenide and a compound having an amino group and a hydroxy group is prepared by adding a predetermined amount of a compound having an amino group and a hydroxy group to each metal chalcogenide and dissolving them, and then dissolving the solution in which each metal chalcogenide is dissolved at room temperature. In addition, by stirring for 12 hours in a nitrogen atmosphere, a complex which is a solution in which a metal chalcogenide is dissolved in a compound having an amino group and a hydroxy group was prepared.

なお、Cu:In:Ga:Se(またはS)が1:0.7:0.3;2またはCu:In:Ga:Se:Sが1:0.7:0.3:1:1のモル比になるように配合した金属カルコゲナイドの量は表1に示した。また、表1には用いたアミノ基およびヒドロキシ基を有する化合物の全量を各々示している。   Note that Cu: In: Ga: Se (or S) is 1: 0.7: 0.3; 2 or Cu: In: Ga: Se: S is 1: 0.7: 0.3: 1: 1. Table 1 shows the amount of metal chalcogenide blended in a molar ratio. Table 1 shows the total amount of the compounds having amino groups and hydroxy groups used.

金属カルコゲナイドをアミノ基およびヒドロキシ基を有する化合物に溶解させるとき、および各金属カルコゲナイドが溶解した溶液を混合し攪拌して、Cu、In、Ga、Se(またはS、あるいはSeおよびS)からなる錯体を作製するときの間の工程において、ガスの発生の有無の確認を行った。このガスの発生の確認はグローブボックスに設けてある排気用の配管からガスを採取し、このガスをガスクロマトグラフィー装置によって確認した。   A complex composed of Cu, In, Ga, Se (or S, or Se and S) when the metal chalcogenide is dissolved in a compound having an amino group and a hydroxy group, and a solution in which each metal chalcogenide is dissolved is mixed and stirred. In the process during the manufacturing process, the presence or absence of gas generation was confirmed. The generation of this gas was confirmed by collecting the gas from an exhaust pipe provided in the glove box and confirming this gas with a gas chromatography apparatus.

次に、窒素置換したグローブボックス中において、ソーダライムガラス基板(以下、基板という)上に、調製した錯体をスピンコータを用いて塗布して錯体の膜を形成した。   Next, the prepared complex was applied on a soda lime glass substrate (hereinafter referred to as substrate) using a spin coater in a nitrogen-substituted glove box to form a complex film.

次いで、この錯体の膜を形成した基板を乾燥機中で加熱して錯体の被膜を作製した。このとき加熱条件は150℃、1時間とした。次に、錯体の被膜を形成した基板を管状炉に入れ熱処理を行い、錯体の被膜を結晶化させて平均厚みが0.5〜1.5μmの化合物半導体薄膜を作製した。熱処理の条件は最高温度を525℃、保持時間を1時間とし、還元雰囲気として水素ガス、窒素ガス、フォーミングガス(N−12.5%H)、水素化セレンガスおよび窒素ガスをキャリアとしたセレンガスのうちのいずれか1種のガスを導入した。 Next, the substrate on which the complex film was formed was heated in a drier to produce a complex film. At this time, the heating conditions were 150 ° C. and 1 hour. Next, the substrate on which the complex film was formed was placed in a tubular furnace and subjected to heat treatment, and the complex film was crystallized to produce a compound semiconductor thin film having an average thickness of 0.5 to 1.5 μm. The heat treatment conditions were a maximum temperature of 525 ° C., a holding time of 1 hour, and hydrogen gas, nitrogen gas, forming gas (N 2 −12.5% H 2 ), hydrogenated selenium gas, and nitrogen gas as carriers as a reducing atmosphere. Any one of the selenium gases was introduced.

得られた化合物半導体薄膜について、まず、金属顕微鏡観察によって基板上に形成された化合物半導体薄膜が島状に分布するか否かの判定を行った。観察する試料数は得られた化合物半導体膜から抽出した1個とした。   With respect to the obtained compound semiconductor thin film, first, it was determined whether or not the compound semiconductor thin film formed on the substrate was distributed in an island shape by observation with a metal microscope. The number of samples to be observed was one extracted from the obtained compound semiconductor film.

次に、化合物半導体薄膜の断面観察を行い膜の緻密性を評価した。薄膜の断面の観察は走査型電子顕微鏡を用いて倍率を15000倍とし、サンプリングした試料の断面について、基板上に形成された化合物半導体薄膜の積層方向に対して垂直な方向の全領域を観察した。また、観察する試料数は、この場合も得られた化合物半導体膜から抽出した1個とした。   Next, cross-sectional observation of the compound semiconductor thin film was performed to evaluate the denseness of the film. The cross section of the thin film was observed using a scanning electron microscope at a magnification of 15000 times, and the entire cross section of the sampled sample was observed in the direction perpendicular to the stacking direction of the compound semiconductor thin film formed on the substrate. . Also, the number of samples to be observed was one extracted from the compound semiconductor film obtained in this case.

表1の結果から明らかなように、金属カルコゲナイドを溶解させる溶媒としてアミノ基およびヒドロキシ基を有する化合物を用い、水素、窒素およびフォーミングガスの還元雰囲気での熱処理を行った試料No.1〜12および14〜25では、アンモニアなどの有害なガスの発生が無く、化合物半導体薄膜を安全に製造できた。   As is apparent from the results in Table 1, sample No. 1 was prepared by using a compound having an amino group and a hydroxy group as a solvent for dissolving the metal chalcogenide and performing heat treatment in a reducing atmosphere of hydrogen, nitrogen and forming gas. In 1-12 and 14-25, there was no generation | occurrence | production of harmful | toxic gas, such as ammonia, and the compound semiconductor thin film was able to be manufactured safely.

特に、還元雰囲気のガスとして水素化セレンを用いた場合(試料No.10および23)および窒素ガスをキャリアガスとしてセレンガスを用いた場合(試料No.11および24)では、得られた化合物半導体膜の断面は粒界部分に空隙が見られず緻密な膜が得られた。   In particular, when selenium hydride is used as a reducing atmosphere gas (Sample Nos. 10 and 23) and when selenium gas is used as a carrier gas (Sample Nos. 11 and 24), the obtained compound semiconductor film As for the cross-section, no voids were observed at the grain boundary, and a dense film was obtained.

これに対して、金属カルコゲナイドを溶解させるのにヒドラジンを用いた試料(試料No.13および26)では、金属カルコゲナイドを溶解させる際に人体に有害なアンモニアガスの発生が確認された。   On the other hand, in samples (samples Nos. 13 and 26) using hydrazine to dissolve the metal chalcogenide, it was confirmed that ammonia gas harmful to the human body was generated when the metal chalcogenide was dissolved.

また、表1の試料No.1〜12および14〜25の条件で作製した錯体を用いて化合物半導体薄膜を光吸収層とする図1の構成の薄膜太陽電池を作製した場合も、アミノ基およびヒドロキシ基を有する化合物に金属カルコゲナイドを溶解させる工程において、いずれも有害なガスの発生が無く、薄膜太陽電池を安全に製造できた。   In addition, sample No. In the case where a thin film solar cell having the structure of FIG. 1 in which a compound semiconductor thin film is used as a light absorption layer using a complex prepared under the conditions of 1 to 12 and 14 to 25 is used, a metal chalcogenide is added to a compound having an amino group and a hydroxy group. In the process of dissolving, no harmful gas was generated, and the thin film solar cell could be manufactured safely.

そして、本発明の製法によれば、化合物半導体薄膜の製造にスパッタ装置など真空系の装置を用いないために製造コスト面においても低コスト化を実現できた。   According to the manufacturing method of the present invention, since a vacuum system apparatus such as a sputtering apparatus is not used for manufacturing the compound semiconductor thin film, the manufacturing cost can be reduced.

一般的な薄膜太陽電池の一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of a general thin film solar cell.

符号の説明Explanation of symbols

1・・・基板
2・・・電極層
3・・・光吸収層
4・・・バッファ層
5・・・透明電極層
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Substrate 2 ... Electrode layer 3 ... Light absorption layer 4 ... Buffer layer 5 ... Transparent electrode layer

Claims (2)

官能基としてアミノ基およびヒドロキシ基を有する化合物を溶媒にして、銅、インジウムおよびガリウムのそれぞれのカルコゲナイドを溶解させて、前記銅、前記インジウムおよび前記ガリウムと、前記カルコゲナイドの構成成分である硫黄およびセレンのうち少なくとも1種とを含む錯体を調製する工程と、該錯体を基板の表面に塗布して乾燥し、前記錯体の皮膜を作製する工程と、該錯体の皮膜を、水素、窒素およびこれらの混合ガスのうちいずれかのガスとセレンとを含む還元雰囲気中で熱処理し、前記基板の表面に、前記銅、前記インジウムおよび前記ガリウムと、前記硫黄および前記セレンのうち少なくとも1種とを主成分とする薄膜を形成する工程とを具備することを特徴とする化合物半導体薄膜の製法。 A compound having an amino group and a hydroxy group as a functional group is used as a solvent to dissolve each chalcogenide of copper, indium and gallium, and sulfur and selenium as constituent components of the copper, the indium and the gallium, and the chalcogenide A step of preparing a complex containing at least one of the above, a step of applying the complex to the surface of the substrate and drying to form a film of the complex, and forming a film of the complex with hydrogen, nitrogen and these Heat treatment is performed in a reducing atmosphere containing any one of the mixed gases and selenium, and the surface of the substrate is mainly composed of the copper, the indium, and the gallium, and at least one of the sulfur and the selenium. Forming a thin film comprising: a method of manufacturing a compound semiconductor thin film. 官能基としてアミノ基およびヒドロキシ基を有する化合物を溶媒にして、銅、インジウムおよびガリウムのそれぞれのカルコゲナイドを溶解させて、前記銅、前記インジウムおよび前記ガリウムと、前記カルコゲナイドの構成成分である硫黄およびセレンのうち少なくとも1種とを含む錯体を調製する工程と、該錯体を予め形成した電極層上に塗布して乾燥し、前記錯体の皮膜を作製する工程と、該錯体の皮膜を、水素、窒素およびこれらの混合ガスのうちいずれかのガスとセレンとを含む還元雰囲気中で熱処理し、前記電極層上に、前記銅、前記インジウムおよび前記ガリウムと、前記硫黄および前記セレンのうち少なくとも1種とを主成分とする薄膜からなる光吸収層を形成する工程と、該光吸収層上に、バッファ層を形成する工程と、さらに該バッファ層上に透明電極層を形成する工程とを具備することを特徴とする薄膜太陽電池の製法。 A compound having an amino group and a hydroxy group as a functional group is used as a solvent to dissolve each chalcogenide of copper, indium and gallium, and sulfur and selenium as constituent components of the copper, the indium and the gallium, and the chalcogenide A step of preparing a complex containing at least one of the above, a step of applying and drying the complex on an electrode layer formed in advance, and preparing a film of the complex; And a heat treatment in a reducing atmosphere containing any of these mixed gases and selenium, and on the electrode layer, the copper, the indium and the gallium, and at least one of the sulfur and the selenium, Forming a light-absorbing layer comprising a thin film containing as a main component, forming a buffer layer on the light-absorbing layer, Preparation of thin-film solar cell, characterized by comprising a step of forming a transparent electrode layer on Rani該 buffer layer.
JP2008300885A 2008-11-26 2008-11-26 Compound semiconductor thin film manufacturing method and thin film solar cell manufacturing method Expired - Fee Related JP5121678B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008300885A JP5121678B2 (en) 2008-11-26 2008-11-26 Compound semiconductor thin film manufacturing method and thin film solar cell manufacturing method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008300885A JP5121678B2 (en) 2008-11-26 2008-11-26 Compound semiconductor thin film manufacturing method and thin film solar cell manufacturing method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2010129660A JP2010129660A (en) 2010-06-10
JP5121678B2 true JP5121678B2 (en) 2013-01-16

Family

ID=42329876

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2008300885A Expired - Fee Related JP5121678B2 (en) 2008-11-26 2008-11-26 Compound semiconductor thin film manufacturing method and thin film solar cell manufacturing method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5121678B2 (en)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5639816B2 (en) * 2009-09-08 2014-12-10 東京応化工業株式会社 Coating method and coating apparatus
JP2012081428A (en) * 2010-10-13 2012-04-26 Tokyo Ohka Kogyo Co Ltd Coating apparatus and coating method
US20130240948A1 (en) * 2010-11-22 2013-09-19 Kyocera Corporation Photoelectric conversion device
JP2012170846A (en) * 2011-02-18 2012-09-10 Tokyo Ohka Kogyo Co Ltd Coater
JP5918041B2 (en) * 2012-04-10 2016-05-18 京セラ株式会社 Method for manufacturing photoelectric conversion device

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2928033B2 (en) * 1992-10-06 1999-07-28 株式会社富士電機総合研究所 Manufacturing method of thin film solar cell
US6126740A (en) * 1995-09-29 2000-10-03 Midwest Research Institute Solution synthesis of mixed-metal chalcogenide nanoparticles and spray deposition of precursor films
KR100850000B1 (en) * 2005-09-06 2008-08-01 주식회사 엘지화학 Process for Preparation of Absorption Layer of Solar Cell

Also Published As

Publication number Publication date
JP2010129660A (en) 2010-06-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10109755B2 (en) Capping layers for improved crystallization
JP3876440B2 (en) Method for producing light absorption layer
JP4110515B2 (en) Thin film solar cell and manufacturing method thereof
WO2003005456A1 (en) Method for forming light-absorbing layer
JP5121678B2 (en) Compound semiconductor thin film manufacturing method and thin film solar cell manufacturing method
JP6248118B2 (en) Molybdenum substrate for CIGS photovoltaic devices
US20100248417A1 (en) Method for producing chalcopyrite-type solar cell
JP2010141307A (en) Method for manufacturing thin-film solar cell
JP6302546B2 (en) CIGS nanoparticle ink preparation with high crack-free limit
US9130084B2 (en) Liquid precursor for deposition of copper selenide and method of preparing the same
TW201743460A (en) Metal-doped Cu(In,Ga)(S,Se)2nanoparticles
JP5137794B2 (en) Thin film solar cell manufacturing method
KR20180034274A (en) CZTS-based thin film solar cell comprising silver and method the same
JP5137796B2 (en) Compound semiconductor thin film manufacturing method and thin film solar cell manufacturing method
JP5137795B2 (en) Compound semiconductor thin film manufacturing method and thin film solar cell manufacturing method
JP2001274176A (en) Method of manufacturing compound semiconductor film
JP2004047917A (en) Thin film solar battery and its manufacturing method
EP2786419B1 (en) Method of manufacturing a photovoltaic device
KR101646556B1 (en) Method of manufacturimg of CZTS-based thin film solar cell and CZTS-based thin film solar cell thereby
KR101559102B1 (en) Method of manufacturimg of CZTS-based thin film solar cell and CZTS-based thin film solar cell thereby
JP2010129642A (en) Manufacturing method for thin-film solar cell
JP2000174306A (en) Manufacture of compound semiconductor thin film
CN108840312A (en) The preparation of copper and indium (gallium) diselenide/disulphide nanoparticle of copper-rich
KR20150023103A (en) Thin film solar cell and method of fabricating the same
KR20150038788A (en) Method for manufacturing CZTS-based thin film solar cell

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20110818

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20120705

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20120710

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20120903

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20120925

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20121023

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20151102

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees