JPH0513795A - 光起電装置の製造方法 - Google Patents
光起電装置の製造方法Info
- Publication number
- JPH0513795A JPH0513795A JP3164763A JP16476391A JPH0513795A JP H0513795 A JPH0513795 A JP H0513795A JP 3164763 A JP3164763 A JP 3164763A JP 16476391 A JP16476391 A JP 16476391A JP H0513795 A JPH0513795 A JP H0513795A
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- Japan
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- thin film
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-
- 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
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- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】CdＳ薄膜層４と接合を形成するCuInSe2 薄膜層
３を、Cu, In薄膜層重畳後セレン化法で作成する際に、
従来用いられていた有毒なＨ2 Seガスの使用を不必要に
する。 【構成】基板１上に電極層２, Cu薄膜層７, In薄膜層８
を重畳したのち、セレン化合物、例えばセレン化アンモ
ニウムの溶液に接触させることによってその上にSe薄膜
層９を形成し、次いで加熱することによりCuInSe2 層３
を得る。セレン化合物溶液にはセレン化ナトリウム溶液
を用いることもできる。
３を、Cu, In薄膜層重畳後セレン化法で作成する際に、
従来用いられていた有毒なＨ2 Seガスの使用を不必要に
する。 【構成】基板１上に電極層２, Cu薄膜層７, In薄膜層８
を重畳したのち、セレン化合物、例えばセレン化アンモ
ニウムの溶液に接触させることによってその上にSe薄膜
層９を形成し、次いで加熱することによりCuInSe2 層３
を得る。セレン化合物溶液にはセレン化ナトリウム溶液
を用いることもできる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は金属電極上に形成された
Ｉ−III −ＶＩ族化合物でVI族元素がセレンである半導
体を用いた接合を有する光起電装置の製造方法に関す
る。
Ｉ−III −ＶＩ族化合物でVI族元素がセレンである半導
体を用いた接合を有する光起電装置の製造方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】光起電装置として、Ｉ−III −ＶＩ族化
合物半導体層、例えば銅インジウムダイセレナイド (Cu
InSe2 ) あるいは銀インジウムダイセレナイド (AgInSe
2 ) の薄膜層を含むヘテロ接合を有する光起電装置があ
る。図２は、CuInSe2 薄膜層を用いた従来技術の光起電
装置の一部の断面図である。厚さ１〜４mmのガラス基板
１の上には厚さ0.２〜２μｍのモリブデン (Mo) からな
る金属電極層２が形成されている。半導体層は、ｐ型半
導体層として厚さ２〜４μｍのCuInSe2 薄膜層３、ｎ型
半導体層として厚さ250 〜500 Åの硫化カドミウム (Cd
Ｓ) 薄膜層４および広いバンドギャップを有し、窓層と
して役立つｎ型半導体層である厚さ２〜４μｍの酸化亜
鉛 (ZnＯ) 薄膜層５からなる。層５の上にはスパッタリ
ング、蒸着またはめっき法によりアルミニウム (Al) か
らなる金属電極層６が設けられている。
合物半導体層、例えば銅インジウムダイセレナイド (Cu
InSe2 ) あるいは銀インジウムダイセレナイド (AgInSe
2 ) の薄膜層を含むヘテロ接合を有する光起電装置があ
る。図２は、CuInSe2 薄膜層を用いた従来技術の光起電
装置の一部の断面図である。厚さ１〜４mmのガラス基板
１の上には厚さ0.２〜２μｍのモリブデン (Mo) からな
る金属電極層２が形成されている。半導体層は、ｐ型半
導体層として厚さ２〜４μｍのCuInSe2 薄膜層３、ｎ型
半導体層として厚さ250 〜500 Åの硫化カドミウム (Cd
Ｓ) 薄膜層４および広いバンドギャップを有し、窓層と
して役立つｎ型半導体層である厚さ２〜４μｍの酸化亜
鉛 (ZnＯ) 薄膜層５からなる。層５の上にはスパッタリ
ング、蒸着またはめっき法によりアルミニウム (Al) か
らなる金属電極層６が設けられている。
【０００３】CuInSe2 層３は同時蒸着法あるいはセレン
化法で形成されている。三源同時蒸着法では、Cu, In,
Seの各元素を三つの蒸発源から基板に同時に蒸着させて
CuInSe2 膜を形成する。一方、セレン化法では、金属薄
膜層の上に、マグネトロン・スパッタリングによって厚
さ１〜２μｍの銅 (Cu) 薄膜層および厚さ１〜２μｍの
インジウム (In) 薄膜層を重畳して形成した後、セレン
化水素 (Ｈ2 Se) 雰囲気中で加熱することによって形成
される。すなわち、窒素ガスで希釈された12％Ｈ2 Seを
含む気体で満たされた加熱炉内で、金属電極層２および
Cu, In薄膜層が順次積層されたガラス基板１を、まず30
0 ℃で15〜20分間加熱し、次に450 ℃において30分間加
熱することによってCuInSe2 薄膜層３を得る。CuInSe2
は、セレン (Se) 雰囲気中での加熱によって銅, インジ
ウムおよびセレンの相互拡散により生成され，カルコパ
イライト構造からなる多結晶粒を形成する。
化法で形成されている。三源同時蒸着法では、Cu, In,
Seの各元素を三つの蒸発源から基板に同時に蒸着させて
CuInSe2 膜を形成する。一方、セレン化法では、金属薄
膜層の上に、マグネトロン・スパッタリングによって厚
さ１〜２μｍの銅 (Cu) 薄膜層および厚さ１〜２μｍの
インジウム (In) 薄膜層を重畳して形成した後、セレン
化水素 (Ｈ2 Se) 雰囲気中で加熱することによって形成
される。すなわち、窒素ガスで希釈された12％Ｈ2 Seを
含む気体で満たされた加熱炉内で、金属電極層２および
Cu, In薄膜層が順次積層されたガラス基板１を、まず30
0 ℃で15〜20分間加熱し、次に450 ℃において30分間加
熱することによってCuInSe2 薄膜層３を得る。CuInSe2
は、セレン (Se) 雰囲気中での加熱によって銅, インジ
ウムおよびセレンの相互拡散により生成され，カルコパ
イライト構造からなる多結晶粒を形成する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記の従来技術におい
て、CuInSe2 薄膜層はＨ2 Seを用いるセレン化法によ
り、銅, インジウムおよびセレンの相互拡散によって生
成されるが、Ｈ2 Seは刺激性の有毒なガスであるため、
作業上危険性を有し、安全対策が特に必要である。同じ
ことはAgInSe2 層形成のときにも言える。そこで本発明
では、Ｈ2 Seを用いないでセレナイドであるＩ−III −
ＶＩ族化合物薄膜層を形成し、光起電装置を製造するこ
とを目的とする。
て、CuInSe2 薄膜層はＨ2 Seを用いるセレン化法によ
り、銅, インジウムおよびセレンの相互拡散によって生
成されるが、Ｈ2 Seは刺激性の有毒なガスであるため、
作業上危険性を有し、安全対策が特に必要である。同じ
ことはAgInSe2 層形成のときにも言える。そこで本発明
では、Ｈ2 Seを用いないでセレナイドであるＩ−III −
ＶＩ族化合物薄膜層を形成し、光起電装置を製造するこ
とを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の光起電装置の製造方法は、少なくとも表
面層が導電性である基板上にＩ族元素およびIII 族元素
の薄膜層を重畳して形成したのち、その層の上にセレン
化合物溶液を接触させ、次いで加熱することによって得
られたＩ−III −ＶＩ族化合物でＶＩ族元素がセレンで
ある半導体層を用いて接合を形成するものとする。そし
てセレン化合物溶液とはセレン化アンモニウム溶液ある
いはセレン化ナトリウム溶液を用いることが有効であ
る。またＩ−III −ＶＩ族化合物がCuInSe2 であり、接
合がCuInSe2 薄膜層とCdＳ薄膜層の間に形成されるヘテ
ロ接合であることが有効である。
めに、本発明の光起電装置の製造方法は、少なくとも表
面層が導電性である基板上にＩ族元素およびIII 族元素
の薄膜層を重畳して形成したのち、その層の上にセレン
化合物溶液を接触させ、次いで加熱することによって得
られたＩ−III −ＶＩ族化合物でＶＩ族元素がセレンで
ある半導体層を用いて接合を形成するものとする。そし
てセレン化合物溶液とはセレン化アンモニウム溶液ある
いはセレン化ナトリウム溶液を用いることが有効であ
る。またＩ−III −ＶＩ族化合物がCuInSe2 であり、接
合がCuInSe2 薄膜層とCdＳ薄膜層の間に形成されるヘテ
ロ接合であることが有効である。
【０００６】
【作用】基板上にＩ族元素およびIII 族元素の薄膜層を
重畳して形成したのち、その層の表面をセレン化アンモ
ニウムあるいはセレン化ナトリウムなどのセレン化合物
の溶液に接触させると、溶液中のセレンが重畳層の上に
遊離して堆積し、セレンン薄膜が形成される。この結
果、基板上にＩ族元素,III族元素およびセレンの３層積
層膜が形成され、次いで加熱することにより各元素が相
互に反応してＩ−III −ＶＩ族化合物半導体薄膜層が生
ずる。
重畳して形成したのち、その層の表面をセレン化アンモ
ニウムあるいはセレン化ナトリウムなどのセレン化合物
の溶液に接触させると、溶液中のセレンが重畳層の上に
遊離して堆積し、セレンン薄膜が形成される。この結
果、基板上にＩ族元素,III族元素およびセレンの３層積
層膜が形成され、次いで加熱することにより各元素が相
互に反応してＩ−III −ＶＩ族化合物半導体薄膜層が生
ずる。
【０００７】
【実施例】図１(a) 〜(f) は本発明の一実施例のCuInSe
2 薄膜層を含むヘテロ接合光起電装置の製造工程を順に
示し、製造される光起電装置は図２と同じ構造である。
まず厚さ１mmのガラス基板１の上に厚さ２μｍのMo電極
層２をスパッタリングにより形成する (図(a))。さらに
スパッタリングによって厚さ１μｍのCu薄膜層７,厚さ
１μｍのIn薄膜層８を連続形成する (図(b))。このよう
にMo電極層２の上にCu, In薄膜層７, ８が重畳して形成
されたガラス基板上をセレン化アンモニウム((NH4 ) 2
Se) 溶液に浸漬する。浸漬により溶液中のSeがCu, Inの
重畳層７, ８の上に遊離して堆積し、Se薄膜層９が形成
される (図(c))。次にこのCu, In, Seの３層積層膜７,
８, ９をまず300 ℃で15〜20分間加熱し、さらに450 ℃
において30分間加熱する。このようにゆるやかに温度を
上げていくことにより、Cu, In, Seが均一に反応し、厚
さ３μｍのCuInSe2 薄膜層３が形成される (図(d))。さ
らに厚さ400 ÅのCdＳ薄膜層４および厚さ３μｍのZnＯ
薄膜層５を蒸着法により積層し (図(e))、さいごにスパ
ッタリングによりAl層を被着したのちパターニングして
Al電極層６を形成する (図(f))。
2 薄膜層を含むヘテロ接合光起電装置の製造工程を順に
示し、製造される光起電装置は図２と同じ構造である。
まず厚さ１mmのガラス基板１の上に厚さ２μｍのMo電極
層２をスパッタリングにより形成する (図(a))。さらに
スパッタリングによって厚さ１μｍのCu薄膜層７,厚さ
１μｍのIn薄膜層８を連続形成する (図(b))。このよう
にMo電極層２の上にCu, In薄膜層７, ８が重畳して形成
されたガラス基板上をセレン化アンモニウム((NH4 ) 2
Se) 溶液に浸漬する。浸漬により溶液中のSeがCu, Inの
重畳層７, ８の上に遊離して堆積し、Se薄膜層９が形成
される (図(c))。次にこのCu, In, Seの３層積層膜７,
８, ９をまず300 ℃で15〜20分間加熱し、さらに450 ℃
において30分間加熱する。このようにゆるやかに温度を
上げていくことにより、Cu, In, Seが均一に反応し、厚
さ３μｍのCuInSe2 薄膜層３が形成される (図(d))。さ
らに厚さ400 ÅのCdＳ薄膜層４および厚さ３μｍのZnＯ
薄膜層５を蒸着法により積層し (図(e))、さいごにスパ
ッタリングによりAl層を被着したのちパターニングして
Al電極層６を形成する (図(f))。
【０００８】上記の実施例ではSeを遊離させるためにセ
レン化アンモニウムを用いたが、セレン化ナトリウム
(Na2 Se, Na2 Se2 ) を用いてもよい。なお、他のセレ
ン化物のＩ−III −ＶＩ族化合物半導体、例えばAgInSe
2 の薄膜層も同様にして形成することができる。
レン化アンモニウムを用いたが、セレン化ナトリウム
(Na2 Se, Na2 Se2 ) を用いてもよい。なお、他のセレ
ン化物のＩ−III −ＶＩ族化合物半導体、例えばAgInSe
2 の薄膜層も同様にして形成することができる。
【０００９】
【発明の効果】本発明は、セレン化法のためのSeの供給
にセレン化アンモニウムあるいはセレン化ナトリウムの
ようなセレン化合物の溶液を用いることにより、有毒な
Ｈ2 Seを用いる必要がなくなり、安全な製造工程により
Ｉ−III −ＶＩ族化合物でＶＩ族元素ガSeである半導体
薄膜層を含む光起電装置を製造することが可能となっ
た。
にセレン化アンモニウムあるいはセレン化ナトリウムの
ようなセレン化合物の溶液を用いることにより、有毒な
Ｈ2 Seを用いる必要がなくなり、安全な製造工程により
Ｉ−III −ＶＩ族化合物でＶＩ族元素ガSeである半導体
薄膜層を含む光起電装置を製造することが可能となっ
た。
【図１】本発明の一実施例の光起電装置製造工程を(a)
ないし(f) の順に示す断面図
ないし(f) の順に示す断面図
【図２】本発明の一実施例で製造される光起電装置の一
部分の断面図
部分の断面図
１ ガラス基板
２ Mo電極層
３ CuInSe2 薄膜層
４ CdＳ薄膜層
５ ZnＯ薄膜層
６ Al電極層
７ Cu薄膜層
８ In薄膜層
９ Se薄膜層
Claims (4)
- 【請求項１】少なくとも表面層が導電性である基板上に
Ｉ族元素およびIII族元素の薄膜層を重畳して形成した
のち、その層の上にセレン化合物溶液を接触させ、次い
で加熱することによって得られたＩ−III −ＶＩ族化合
物でＶＩ族元素がセレンである半導体層を用いて接合を
形成することを特徴とする光起電装置の製造方法。 - 【請求項２】セレン化合物溶液がセレン化アンモニウム
溶液である請求項１記載の光起電装置の製造方法。 - 【請求項３】セレン化合物溶液がセレン化ナトリウム溶
液である請求項１記載の光起電装置の製造方法。 - 【請求項４】Ｉ−III −ＶＩ族化合物がCuInSe2 であ
り、接合がCuInSe2 薄膜層とCdＳ薄膜層の間に形成され
るヘテロ接合である請求項１, ２あるいは３記載の光起
電装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3164763A JPH0513795A (ja) | 1991-07-05 | 1991-07-05 | 光起電装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3164763A JPH0513795A (ja) | 1991-07-05 | 1991-07-05 | 光起電装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0513795A true JPH0513795A (ja) | 1993-01-22 |
Family
ID=15799468
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3164763A Pending JPH0513795A (ja) | 1991-07-05 | 1991-07-05 | 光起電装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0513795A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07254723A (ja) * | 1994-03-16 | 1995-10-03 | Yazaki Corp | 薄膜太陽電池の製造方法 |
-
1991
- 1991-07-05 JP JP3164763A patent/JPH0513795A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07254723A (ja) * | 1994-03-16 | 1995-10-03 | Yazaki Corp | 薄膜太陽電池の製造方法 |
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