JP5137794B2 - 薄膜太陽電池の製法 - Google Patents
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Description
なくとも1種とを含む光吸収塗布膜を、基板側から間接的に加熱すると、光吸収塗布膜の基板側から固化が始まるが、同時に光吸収塗布膜中のSeとベンゼンとの化合物がガス化し光吸収塗布膜表面(露出面)から放出され、光吸収塗布膜でピンホールやボイドとなるため、一挙に固化が生じる際に空隙が生じ、溝状のクラックが発生し易いという問題があった。
(第1錯イオン溶液作製工程)
まず、P(C6H5)3などのルイス塩基Lと、Cu(CH3CN)4・PF6などのCuの有機金属塩とをアセトニトリルなどの有機溶媒中で反応させて{P(C6H5)3}2Cu(CH3CN)2+のような形の第1錯イオンが存在する第1錯イオン溶液を作製する(第1錯イオン溶液作製工程)。
(第2錯イオン溶液作製工程)
SまたはSeを含む有機化合物とInまたはGaのハロゲン化物とを含む第2錯イオンを作製する。
(単一前駆体作製工程)
次に、第1錯イオンと第2錯イオンとを反応させて、CuとSまたはSeとInまたはGaとを含む単一前駆体を作製する。すなわち、Cuを含む第1錯イオン溶液と、InまたはGaとSeとを含む第2錯イオン溶液とを混合して、第1錯イオンと第2錯イオンとを反応させることにより、CuとSまたはSeとInまたはGaとを含む沈殿物と、この沈殿物の上方の溶液とに分離し、溶液部分を排出し、乾燥することにより、単一前駆体を作製できる。
(光吸収塗布膜形成工程)
単一前駆体を有機溶媒に溶解して光吸収層溶液を作製し、この光吸収層溶液を第1電極層2上に塗布して光吸収塗布膜を形成する。
(急速昇温工程)
光吸収塗布膜を、少なくとも200〜400℃まで60℃/分以上の昇温速度で昇温して熱処理する。具体的には上記乾燥工程後、連続して少なくとも400℃まで60℃/分以上の昇温速度で昇温する。
種とベンゼンとの化合物がガス化して外部に大量に放出され、ピンホールやボイドを生成しやすくなり、また、SおよびSeのうち少なくとも1種とベンゼンとの化合物がガス化して外部に大量に放出されることがないため、CuとSおよびSeのうち少なくとも1種との化合物からなる液相生成量が少なくなり、初期段階でのクラックの補修機能が低下し、さらに光吸収層形成時に新たなクラックが発生しやすくなるからである。
00℃で光吸収層の単一前駆体が有機成分とSeとベンゼンとの化合物と金属成分とに分解を開始し、約300℃でほぼ分解が完了すると考えられるためであり、また、400℃になると、CuとSおよびSeのうち少なくとも1種との化合物からなる液相の生成が始まると考えられるためである。
(光吸収層形成工程)
急速昇温工程の熱処理温度よりも高い温度で熱処理することにより、CuとSおよびSeのうち少なくとも1種とInおよびGaのうち少なくとも1種とを含む光吸収層を形成する。この光吸収層3の厚みは、例えば、1.0〜2.5μmとされている。
(バッファ層、第2電極層形成工程)
この後、光吸収層3の上にヘテロ接合のためのn型のバッファ層4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)3、ZnInSe、ZnInS、ZnSSe、CuI、Mg(OH)2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、熱処理することにより形成することができる。
2・・・第1電極層
3・・・光吸収層
4・・・バッファ層
5・・・第2電極層
Claims (2)
- 第1電極層と第2電極層との間に光吸収層を有する薄膜太陽電池の製法であって、1つの有機化合物内にベンゼン環とCuとSおよびSeのうち少なくとも1種とInおよびGaのうち少なくとも1種とを含む単一前駆体が有機溶媒に溶解した光吸収層溶液を、前記第1電極層上に塗布して光吸収塗布膜を形成する光吸収塗布膜形成工程と、前記光吸収塗布膜を200℃から400℃まで60℃/分以上の昇温速度で昇温して加熱する急速昇温工程と、該急速昇温工程の最高温度よりも高い温度で熱処理することにより、CuとSおよびSeのうち少なくとも1種とInおよびGaのうち少なくとも1種とを含む光吸収層を前記第1電極層上に形成する光吸収層形成工程と、前記光吸収層上に前記第2電極層を形成する第2電極層形成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。
- 前記急速昇温工程の最高温度から前記光吸収層形成工程の熱処理温度までの昇温速度は、10℃/分以下であることを特徴とする請求項1に記載の薄膜太陽電池の製法。
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