JPH0456172A - CuInSe↓2薄膜の形成方法 - Google Patents
CuInSe↓2薄膜の形成方法Info
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Classifications
-
- Y—GENERAL 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
- 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
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、光エネルギーを半導体接合により電気エネル
ギーに変換する太陽電池の光電変換層の形成に用いられ
るCu1nSet II膜の形成方法に関する。
ギーに変換する太陽電池の光電変換層の形成に用いられ
るCu1nSet II膜の形成方法に関する。
Cu1nSex(以下CISと略す)は直接遷移型のバ
ンド構造を持ち、そのバンドギャップが約1eVであっ
てシリコンのバンドギャップ1.7sVより小さいこと
から、太陽光スペクトルを長波長側まで有効に活用でき
るため、高効率の太陽電池として期待されている。また
Cu/Inの組成比(−X、以下Xと略す)で伝導型が
制御できるため、PN接合形成が容易である。このよう
な利点により、現在活発な研究開発が行われている。
ンド構造を持ち、そのバンドギャップが約1eVであっ
てシリコンのバンドギャップ1.7sVより小さいこと
から、太陽光スペクトルを長波長側まで有効に活用でき
るため、高効率の太陽電池として期待されている。また
Cu/Inの組成比(−X、以下Xと略す)で伝導型が
制御できるため、PN接合形成が容易である。このよう
な利点により、現在活発な研究開発が行われている。
CISを用いた太陽電池でよ(知られているのは、光入
射側の窓層にバンドギャップ2.4eVのCdSを用い
てヘテロ接合を形成したものである。
射側の窓層にバンドギャップ2.4eVのCdSを用い
てヘテロ接合を形成したものである。
従来のこの種の太陽電池ではCl5il膜を形成するた
めに、銅、インジウム、セレンをガラス基板の一面上の
No層等の上に各々層状に形成し、その後に加熱して形
成する方法や、セレン源としてセレン化水素(Sang
)を用い、その雰囲気中で銅・インジウム積層膜を加熱
することにより作製する方法、あるいはこれらとは異な
り、各々の元素を含むソースより蒸着、スパッタリング
で同時に基板上に膜形成を行う方法が知られている。
めに、銅、インジウム、セレンをガラス基板の一面上の
No層等の上に各々層状に形成し、その後に加熱して形
成する方法や、セレン源としてセレン化水素(Sang
)を用い、その雰囲気中で銅・インジウム積層膜を加熱
することにより作製する方法、あるいはこれらとは異な
り、各々の元素を含むソースより蒸着、スパッタリング
で同時に基板上に膜形成を行う方法が知られている。
しかし、従来の方法で形成されたCISの薄膜では、第
2図に薄い膜について、第3図に厚い膜について断面で
示すように、ガラス基板1の一面上のモリブデン層2の
上に形成されたCISの結晶3の粒界の部分4は、化学
量論的組成からはずれた欠陥が多くなったり、密度が低
(なったりし、このために粒界4での再結合が増え、ま
たCdSとの界面が良好に形成できないため、太陽it
地としての変換効率が低いという問題があった。
2図に薄い膜について、第3図に厚い膜について断面で
示すように、ガラス基板1の一面上のモリブデン層2の
上に形成されたCISの結晶3の粒界の部分4は、化学
量論的組成からはずれた欠陥が多くなったり、密度が低
(なったりし、このために粒界4での再結合が増え、ま
たCdSとの界面が良好に形成できないため、太陽it
地としての変換効率が低いという問題があった。
本発明の目的は、上述の問題を解決し、多結晶薄膜の結
晶粒界での再結合を低下させることのできるCl5il
l膜の形成方法を提供することにある。
晶粒界での再結合を低下させることのできるCl5il
l膜の形成方法を提供することにある。
上記の目的を達成するために、本発明の方法は、基板上
にCISの多結晶からなる膜を形成する工程と、スパッ
タエツチングにより、C■S多結晶の粒界部分を除去す
る工程とを含むものとする。
にCISの多結晶からなる膜を形成する工程と、スパッ
タエツチングにより、C■S多結晶の粒界部分を除去す
る工程とを含むものとする。
基板上の形成されたcrs多結晶膜の化学量論的組成か
らずれた欠陥の多い粒界部分、あるいは密度の低い粒界
部分をスパッタエツチングで除去すれば、粒界での再結
合が減少するばかりでなく、スパッタリングで飛散した
CIS成分の沈着により表面の凹凸がうずめられて平坦
で緻密な表面層が形成され、その表面を界面とする接合
の特性が向上する。特に、スパッタエツチング時に基板
温度をCIS結晶成長温度と同等に保つことにより、結
晶性を高めることも可能である。
らずれた欠陥の多い粒界部分、あるいは密度の低い粒界
部分をスパッタエツチングで除去すれば、粒界での再結
合が減少するばかりでなく、スパッタリングで飛散した
CIS成分の沈着により表面の凹凸がうずめられて平坦
で緻密な表面層が形成され、その表面を界面とする接合
の特性が向上する。特に、スパッタエツチング時に基板
温度をCIS結晶成長温度と同等に保つことにより、結
晶性を高めることも可能である。
第1図FM1〜[01は、本発明の一実施例のCl5i
ll膜形成過程を概念的に示し、第2図、第3図と共通
の部分には同一の符号が付されている。先ず、ガラス基
板1の上に約2μの厚さのMO層2をスパッタリングや
蒸着などで形成し、そのMO層の上にCu、 In、
Seの各層を積層し、これを窒素中で約300〜600
℃の温度で焼成する。これにより、第1図(alに示す
ようにCIS結晶粒3からなる多結晶膜が形成されるが
、その結晶粒界に化学量論的組成からずれた密度の低い
欠陥の多い部分4が生ずる。
ll膜形成過程を概念的に示し、第2図、第3図と共通
の部分には同一の符号が付されている。先ず、ガラス基
板1の上に約2μの厚さのMO層2をスパッタリングや
蒸着などで形成し、そのMO層の上にCu、 In、
Seの各層を積層し、これを窒素中で約300〜600
℃の温度で焼成する。これにより、第1図(alに示す
ようにCIS結晶粒3からなる多結晶膜が形成されるが
、その結晶粒界に化学量論的組成からずれた密度の低い
欠陥の多い部分4が生ずる。
このときの膜犀は約0.5−に制限してあり、図に示す
ように結晶粒界は表面側に多い、この状態で基板を一対
の電極の陰極側に置き、アルゴンガスを用いてプラズマ
を発生させ、アルゴンイオンのスパッタ効果で表面から
約0.2−の部分をスパッタエツチングする。これによ
り欠陥部分4は除去される。このあと、基板温度を約3
00〜600℃に保ち、再びスパッタエツチングを行う
ことにより、粒界はスパッタリングで飛び出したCIS
で埋まり、結晶成長するため、第1図山)に示すように
非常に密度の高い高品質のCIS薄膜が得られる。
ように結晶粒界は表面側に多い、この状態で基板を一対
の電極の陰極側に置き、アルゴンガスを用いてプラズマ
を発生させ、アルゴンイオンのスパッタ効果で表面から
約0.2−の部分をスパッタエツチングする。これによ
り欠陥部分4は除去される。このあと、基板温度を約3
00〜600℃に保ち、再びスパッタエツチングを行う
ことにより、粒界はスパッタリングで飛び出したCIS
で埋まり、結晶成長するため、第1図山)に示すように
非常に密度の高い高品質のCIS薄膜が得られる。
このあと、第1図(C)に示すように再びCIS膜を形
成し、スパッタエツチングによる粒界部分4の除去と結
晶生長を繰り返すことにより、任意の厚さのCIS膜の
形成が可能である。
成し、スパッタエツチングによる粒界部分4の除去と結
晶生長を繰り返すことにより、任意の厚さのCIS膜の
形成が可能である。
第4図は、第1図について述べた方法で形成したCl5
II膜を用いての太陽電池製作プロセスを示し、このう
ちのC■S膜形成とスパッタエツチングを繰り返して第
5図に示すようにガラス基板1の上のMo層2の上に形
成した約2−の厚さのp型Cl5II膜30の上に0.
5 tna厚さのn型CdS膜5およヒ0.5J111
IEさのZoo膜6をそれぞれ蒸着により積層した。C
IS膜形成およびスパッタエツチングの回数を変化させ
て製作したこの太陽電池と比較のためのスパッタエツチ
ングを行わない太陽電池の特性を第6図に示す、スパッ
タエツチングプロセスを含まない場合には約3.6%の
低い変換効率がスパッタエッチを行った場合には飛躍的
に特性が向上して、3回プロセスを繰り返して作製した
場合で11%を超える変換効率が得られている。
II膜を用いての太陽電池製作プロセスを示し、このう
ちのC■S膜形成とスパッタエツチングを繰り返して第
5図に示すようにガラス基板1の上のMo層2の上に形
成した約2−の厚さのp型Cl5II膜30の上に0.
5 tna厚さのn型CdS膜5およヒ0.5J111
IEさのZoo膜6をそれぞれ蒸着により積層した。C
IS膜形成およびスパッタエツチングの回数を変化させ
て製作したこの太陽電池と比較のためのスパッタエツチ
ングを行わない太陽電池の特性を第6図に示す、スパッ
タエツチングプロセスを含まない場合には約3.6%の
低い変換効率がスパッタエッチを行った場合には飛躍的
に特性が向上して、3回プロセスを繰り返して作製した
場合で11%を超える変換効率が得られている。
これは、本発明に基づく方法により接合界面特性が飛躍
的に向上し、開放電圧が向上すること、及び、粒界での
再結合も減るため曲線因子も向上することによるもので
ある。
的に向上し、開放電圧が向上すること、及び、粒界での
再結合も減るため曲線因子も向上することによるもので
ある。
以上、焼成法の場合の実施例を示したが、本発明は、も
ちろん同時1着法、同時スパッタ法によるCIS膜の形
成にも適用可能である。つまり、同時蒸着あるいは同時
スパッタで膜形成を行った後にスパッタエッチを行う過
程を繰り返すか、蒸着あるいはスパッタをしながら基板
表面をRFスパフタやイオンビームスパッタ法等により
工、チングする方法でも密度の高い、粒界欠陥の少ない
CIS膜を得ることが可能である。
ちろん同時1着法、同時スパッタ法によるCIS膜の形
成にも適用可能である。つまり、同時蒸着あるいは同時
スパッタで膜形成を行った後にスパッタエッチを行う過
程を繰り返すか、蒸着あるいはスパッタをしながら基板
表面をRFスパフタやイオンビームスパッタ法等により
工、チングする方法でも密度の高い、粒界欠陥の少ない
CIS膜を得ることが可能である。
本発明によれば、CIS多結晶膜を形成する工程とスパ
ッタエツチング工程を組合わせることにより、結晶粒界
の欠陥の多い部分あるいは密度の低い部分を瞼去すると
共に、スパッタで飛散したCISの再沈着によって、結
晶欠陥が少なく、表面の平坦なCl5il膜を形成する
ことができた。
ッタエツチング工程を組合わせることにより、結晶粒界
の欠陥の多い部分あるいは密度の低い部分を瞼去すると
共に、スパッタで飛散したCISの再沈着によって、結
晶欠陥が少なく、表面の平坦なCl5il膜を形成する
ことができた。
従ってこのCIS太陽電池の変換効率を飛躍的に高める
ことができる。
ことができる。
第1図は本発明の一実施例のCIS薄膜形成過程を(a
l〜IcIの順に概念的に示す断面図、第2図。 第3図は従来の方法によって形成されたCIS膜の欠陥
を示す断面図、第4図は本発明の一実施例を適用したC
IS太陽電池の製作プロセスを示す工程図、第5図は第
4図のプロセスで製作された太陽電池の断面図、第6図
は第4図、第5図に示した太陽電池と比較例の太陽電池
の特性を示す線図である。 lニガラス基板、2:Mo層、3:CIS結晶、4:粒
界部分、−
l〜IcIの順に概念的に示す断面図、第2図。 第3図は従来の方法によって形成されたCIS膜の欠陥
を示す断面図、第4図は本発明の一実施例を適用したC
IS太陽電池の製作プロセスを示す工程図、第5図は第
4図のプロセスで製作された太陽電池の断面図、第6図
は第4図、第5図に示した太陽電池と比較例の太陽電池
の特性を示す線図である。 lニガラス基板、2:Mo層、3:CIS結晶、4:粒
界部分、−
Claims (1)
- 1)基板上にCuInSe_2の多結晶からなる膜を形
成する工程と、スパッタエッチングによりCuInSe
_2多結晶の粒界部分を除去する工程とを含むことを特
徴とするCuInSe_2薄膜の形成方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2163252A JPH0456172A (ja) | 1990-06-21 | 1990-06-21 | CuInSe↓2薄膜の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2163252A JPH0456172A (ja) | 1990-06-21 | 1990-06-21 | CuInSe↓2薄膜の形成方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0456172A true JPH0456172A (ja) | 1992-02-24 |
Family
ID=15770259
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2163252A Pending JPH0456172A (ja) | 1990-06-21 | 1990-06-21 | CuInSe↓2薄膜の形成方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0456172A (ja) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006196798A (ja) * | 2005-01-17 | 2006-07-27 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 薄膜太陽電池の検査方法 |
WO2011152334A1 (ja) * | 2010-05-31 | 2011-12-08 | 京セラ株式会社 | 光電変換装置 |
WO2012043431A1 (ja) * | 2010-09-28 | 2012-04-05 | 京セラ株式会社 | 光電変換装置および光電変換装置の製造方法 |
JP2012182177A (ja) * | 2011-02-28 | 2012-09-20 | Kyocera Corp | 光電変換装置 |
WO2013018689A1 (ja) * | 2011-07-29 | 2013-02-07 | 京セラ株式会社 | 光電変換装置 |
US9478695B2 (en) | 2011-12-05 | 2016-10-25 | Nexcis | Interface between a I/III/VI2 layer and a back contact layer in a photovoltaic cell |
-
1990
- 1990-06-21 JP JP2163252A patent/JPH0456172A/ja active Pending
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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JP5430758B2 (ja) * | 2010-05-31 | 2014-03-05 | 京セラ株式会社 | 光電変換装置 |
US8772826B2 (en) | 2010-05-31 | 2014-07-08 | Kyocera Corporation | Photoelectric conversion device |
WO2012043431A1 (ja) * | 2010-09-28 | 2012-04-05 | 京セラ株式会社 | 光電変換装置および光電変換装置の製造方法 |
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