JPH05275331A - Manufacture of chalocopyrite thin film and solar cell - Google Patents

Manufacture of chalocopyrite thin film and solar cell

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Publication number
JPH05275331A
JPH05275331A JP4068057A JP6805792A JPH05275331A JP H05275331 A JPH05275331 A JP H05275331A JP 4068057 A JP4068057 A JP 4068057A JP 6805792 A JP6805792 A JP 6805792A JP H05275331 A JPH05275331 A JP H05275331A
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JP
Japan
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thin film
chalcopyrite
heat treatment
group
film
Prior art date
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Pending
Application number
JP4068057A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takayuki Negami
卓之 根上
Mikihiko Nishitani
幹彦 西谷
Takahiro Wada
隆博 和田
Takashi Hirao
孝 平尾
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.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP4068057A priority Critical patent/JPH05275331A/en
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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    • Y02E10/541CuInSe2 material PV cells

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  • Photovoltaic Devices (AREA)
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Abstract

PURPOSE:To provide a manufacture of chalcopyrite thin film which has stoichiometric rate composition, pn conductive form having little lattice defects and excess impurities, and can control conductivity. CONSTITUTION:When crucibles containing Cu, In, and Se are heated and vapor deposited on a glass substrate 30 where Mo metal film is formed on part of the surface in vacuum of 10<-7> Torr, nitrogen ions excited with an ion gun are simultaneously injected by being accelerated with the accelerating voltage of 150V, and form a CuInSe2:N thin film 2. This thin film having a chalcopyrite structure is put in a silica tube, and heated with the use of a heater 4 while making flow in nitrogen gas 3, and then heat treatment is conducted for one hour at the temperature of 500 deg.C.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、カルコパイライト薄膜
の製造方法及び当該方法によって得られたカルコパイラ
イト薄膜を用いた薄膜太陽電池に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for producing a chalcopyrite thin film and a thin film solar cell using the chalcopyrite thin film obtained by the method.

【0002】[0002]

【従来の技術】I 族とIII 族とVI族元素あるいはII族と
IV族とV 族元素の化合物であるカルコパイライト構造半
導体は、例えばI-III-VI2 あるいはII-IV-V 2 (ここで
I 族元素としてはCu、Agなど、III 族元素としては
Al、Ga、Inなど、VI族元素としては、S、Se、
Teなど、II族元素としてはZn、Cdなど、IV族元素
としてはSi、Ge、Snなど、また、V 族元素として
はP、As、Sbなど)などの化合物が知られており、
その構成元素により、広い範囲でバンドギャップが異な
る材料が得られ、また、大きな光吸収係数を有する材料
等が得られることから、太陽電池や発光素子への応用が
期待されている。
2. Description of the Related Art Group I, Group III, Group VI elements or Group II
A chalcopyrite structure semiconductor, which is a compound of group IV and group V elements, is, for example, I-III-VI 2 or II-IV-V 2 (where
The group I element is Cu, Ag, etc., the group III element is Al, Ga, In, etc., and the group VI element is S, Se,
Compounds such as Te, Zn, Cd, etc. as group II elements, Si, Ge, Sn, etc. as group IV elements, and P, As, Sb, etc. as group V elements are known.
Materials having different band gaps can be obtained in a wide range depending on the constituent elements, and materials having a large light absorption coefficient can be obtained. Therefore, they are expected to be applied to solar cells and light emitting devices.

【0003】このような素子への適用にはpn接合を形
成することが重要であることから、伝導形ならびにキャ
リア密度等の制御が必要となる。従来、カルコパイライ
ト薄膜のpn伝導形を制御する場合、カルコパイライト
化合物の構成元素であるI 族元素とIII 族元素またはII
族元素とIV族元素の組成比を変える方法が用いられてき
た。
Since it is important to form a pn junction for application to such an element, it is necessary to control the conductivity type and carrier density. Conventionally, when controlling the pn conduction type of a chalcopyrite thin film, a group I element and a group III element, which are constituent elements of a chalcopyrite compound, or II.
Methods have been used in which the compositional ratio of group IV elements to group IV elements is varied.

【0004】例えば、CuInSe2 薄膜の場合では、
組成比がIII 族元素であるInよりI 族元素であるCu
の方が多い時はp形、その逆の時はn形となる。この場
合、組成比がずれることから、多くの格子欠陥が生じる
ことや過剰成分の析出あるいはカルコパイライト構造以
外の異相化合物の出現等の問題が生じ、これらにより移
動度等の電気的特性ならびに光吸収係数等の光学的特性
が劣化する。また、組成比を変化させてキャリア濃度な
らびに導電率を制御することは困難であることが報告さ
れている(例えば、ノウフィ他、アプライド・フィジク
ス・レター、R.Noufi etal.,Appl.Phys.Lett.,45(1984)
p.668 )。
For example, in the case of CuInSe 2 thin film,
The composition ratio is Cu which is a group I element rather than In which is a group III element.
When there are more, the type is p-type, and when it is the opposite, the type is n-type. In this case, since the composition ratio is shifted, many lattice defects are generated, problems such as precipitation of excess components or appearance of heterophasic compounds other than chalcopyrite structure occur, and these cause electrical characteristics such as mobility and light absorption. The optical characteristics such as the coefficient deteriorate. In addition, it has been reported that it is difficult to control the carrier concentration and conductivity by changing the composition ratio (for example, Knowfi et al., Applied Physics Letter, R. Noufi et al., Appl. Phys. Lett). ., 45 (1984)
p.668).

【0005】これに対し、イオン・ビームを照射しなが
ら真空蒸着を行うカルコパイライト薄膜の製造法を用い
ると、組成比ずれによらずに、つまり、化学量論比を満
足する組成比で、照射するイオンによりp、n形の伝導
形及び照射イオン密度によりキャリア濃度及び導電率の
制御が可能になる。しかしながら、イオン照射によるカ
ルコパイライト構造の乱れが観測されており、結晶性の
優れた薄膜は得られていない。
On the other hand, when the method of manufacturing a chalcopyrite thin film in which vacuum evaporation is performed while irradiating an ion beam is used, irradiation is performed regardless of the composition ratio deviation, that is, at a composition ratio satisfying the stoichiometric ratio. It is possible to control the carrier concentration and the conductivity depending on the p- and n-type conductivity types and the irradiation ion density depending on the ions. However, disorder of the chalcopyrite structure due to ion irradiation has been observed, and a thin film having excellent crystallinity has not been obtained.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】カルコパイライト薄膜
を用いて、例えば、太陽電池などを製造する場合、pn
接合を作製することが必要である。前述したような組成
比ずれによってカルコパイライト薄膜のpn接合を作製
した場合、格子欠陥及び過剰成分の析出あるいはカルコ
パイライト構造以外の異相化合物の出現等によりキャリ
ア再結合が増大し、太陽電池の開放電圧及び短絡電流の
低下を引き起こすなどの問題がある。
When a chalcopyrite thin film is used to manufacture, for example, a solar cell, pn
It is necessary to make a bond. When a pn junction of a chalcopyrite thin film is produced by the composition ratio shift as described above, carrier recombination is increased due to precipitation of lattice defects and excess components, appearance of a heterophase compound other than the chalcopyrite structure, and the open circuit voltage of the solar cell. Also, there are problems such as a decrease in short-circuit current.

【0007】これに対し、イオン・ビームを照射しなが
ら蒸着して製造した膜では、化学量論比組成で、照射す
るイオンによりpあるいはn形が得られるためカルコパ
イライト構造以外の異相化合物あるいは過剰成分の析出
は防げるが、イオン照射によって生じるカルコパイライ
ト構造の乱れによる格子欠陥等がキャリア再結合の中心
となり、例えば太陽電池などに適用した場合にその開放
電圧及び短絡電流の低下を引き起こす要因となるなどの
問題がある。
On the other hand, in a film produced by vapor deposition while irradiating with an ion beam, a p- or n-type is obtained by the irradiation ions with a stoichiometric composition, so that a hetero-phase compound other than chalcopyrite structure or excess Although the precipitation of the components can be prevented, lattice defects and the like due to the disorder of the chalcopyrite structure caused by ion irradiation become the center of carrier recombination, which causes a reduction in the open circuit voltage and short circuit current when applied to, for example, solar cells. There are problems such as.

【0008】本発明は、多くの格子欠陥が生じたり、過
剰成分の析出あるいはカルコパイライト構造以外の異相
化合物の出現等の問題が生じる欠点が改良され、従って
移動度等の電気的特性ならびに光吸収係数等の光学的特
性の劣化のおそれが少なく、また、キャリア濃度ならび
に導電率を制御することが容易で、カルコパイライト構
造の乱れが少なく、化学量論比を満足する組成比の、結
晶性の優れたカルコパイライト薄膜の製造方法、ならび
に、開放電圧及び短絡電流の低下の少ない太陽電池を提
供することを目的とするものである。
The present invention has improved the drawbacks that many lattice defects occur, problems such as precipitation of excess components and appearance of heterophasic compounds other than chalcopyrite structure are solved, and therefore electrical properties such as mobility and light absorption. There is little risk of deterioration of optical properties such as the coefficient, the carrier concentration and conductivity can be easily controlled, the disorder of the chalcopyrite structure is small, and the crystallinity of the composition ratio satisfying the stoichiometric ratio It is an object of the present invention to provide an excellent method for producing a chalcopyrite thin film, and a solar cell with less reduction in open circuit voltage and short circuit current.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明のカルコパイライト薄膜の製造方法は、非晶
質あるいは結晶あるいは金属基板上に、イオン・ビーム
を照射しながら、真空蒸着あるいはスパッタ蒸着あるい
は減圧気相化学反応蒸着を行って製造したカルコパイラ
イト薄膜を、ガス雰囲気中で熱処理することを特徴とす
る。
In order to achieve the above object, the method for producing a chalcopyrite thin film according to the present invention comprises vacuum deposition or sputtering while irradiating an amorphous or crystalline or metal substrate with an ion beam. It is characterized in that the chalcopyrite thin film produced by vapor deposition or low pressure vapor phase chemical reaction vapor deposition is heat-treated in a gas atmosphere.

【0010】前記カルコパイライト薄膜の製造方法にお
いては、ガス雰囲気中で熱処理する方法が、カルコパイ
ライト薄膜の構成元素であるV 族あるいはVI族元素の粉
末を蒸発させながらガス雰囲気中で熱処理する方法であ
ることが好ましい。
In the method for producing the chalcopyrite thin film, the heat treatment in a gas atmosphere is a method in which the heat treatment is performed in a gas atmosphere while vaporizing the powder of the group V or VI element which is a constituent element of the chalcopyrite thin film. Preferably.

【0011】また、前記カルコパイライト薄膜の製造方
法においては、ガス雰囲気中で熱処理する場合の雰囲気
ガスが、水素、ヘリウム、窒素、アルゴンから選ばれた
少なくとも一種類のガスであることが好ましい。
In the method for producing a chalcopyrite thin film, it is preferable that the atmosphere gas for the heat treatment in a gas atmosphere is at least one kind of gas selected from hydrogen, helium, nitrogen and argon.

【0012】更に、本発明のカルコパイライト薄膜の製
造方法は、非晶質あるいは結晶あるいは金属基板上に、
イオン・ビームを照射しながら、真空蒸着あるいはスパ
ッタ蒸着あるいは減圧気相化学反応蒸着を行って製造し
たカルコパイライト薄膜を、真空中で、そのカルコパイ
ライト薄膜の構成元素であるV 族あるいはVI族元素を前
記薄膜付近に蒸発させつつ熱処理することを特徴とす
る。
Further, the method for producing a chalcopyrite thin film according to the present invention comprises:
The chalcopyrite thin film produced by vacuum deposition, sputter deposition, or reduced pressure vapor phase chemical reaction deposition while irradiating with an ion beam is used in vacuum to remove the group V or VI elements that are the constituent elements of the chalcopyrite thin film. It is characterized in that the thin film is heat-treated while being evaporated near the thin film.

【0013】また、本発明の薄膜太陽電池は、光吸収層
として、前記記載のいずれかの製造方法によって得られ
たカルコパイライト薄膜を用いてなる薄膜太陽電池であ
る。
The thin-film solar cell of the present invention is a thin-film solar cell using a chalcopyrite thin film obtained by any one of the above-mentioned manufacturing methods as a light absorption layer.

【0014】[0014]

【作用】本発明のカルコパイライト薄膜の製造方法は、
イオン・ビームを照射しながら製造したカルコパイライ
ト薄膜をガス雰囲気中で熱処理することにより、結晶性
が回復する。従って、格子欠陥等の電気的特性の阻害要
因が減少し、前記特性が向上する。
The function of the chalcopyrite thin film of the present invention is as follows:
The crystallinity is recovered by heat-treating the chalcopyrite thin film produced while irradiating with an ion beam in a gas atmosphere. Therefore, factors that hinder electrical characteristics such as lattice defects are reduced, and the characteristics are improved.

【0015】また、本発明のカルコパイライト薄膜の製
造方法において、カルコパイライト薄膜を構成するV 族
あるいはVI族元素の粉末を蒸発させながら熱処理するこ
とにより、前記薄膜中のV 族あるいはVI族元素の蒸発を
防ぐことができ、組成比ずれをより少なくすることがで
き、且つ、結晶性の回復が得られ、好ましい。
Further, in the method for producing a chalcopyrite thin film of the present invention, the heat treatment is performed while evaporating the powder of the group V or group VI element constituting the chalcopyrite thin film, whereby the group V or VI element in the thin film is treated. It is preferable because evaporation can be prevented, the composition ratio deviation can be further reduced, and the crystallinity can be recovered.

【0016】本発明のカルコパイライト薄膜の製造方法
において、雰囲気ガスとして、水素、窒素、ヘリウム、
アルゴンから選ばれた少なくとも一種類のガスを用いる
ことにより、ガスとカルコパイライト薄膜との反応を防
ぐことができ、好ましい。さらに、水素イオンまたは窒
素イオンを照射して製造したカルコパイライト薄膜を、
水素雰囲気または窒素雰囲気中で熱処理するとカルコパ
イライト薄膜中の水素または窒素の離脱を防止すること
ができ好ましい。
In the method for producing a chalcopyrite thin film according to the present invention, hydrogen, nitrogen, helium,
It is preferable to use at least one kind of gas selected from argon because the reaction between the gas and the chalcopyrite thin film can be prevented. Furthermore, a chalcopyrite thin film produced by irradiating hydrogen ions or nitrogen ions,
Heat treatment in a hydrogen atmosphere or a nitrogen atmosphere is preferable because it is possible to prevent desorption of hydrogen or nitrogen from the chalcopyrite thin film.

【0017】また、本発明のカルコパイライト薄膜の製
造方法において、真空中で熱処理する方法を採用するこ
とにより、結晶性が回復したカルコパイライト薄膜を大
気にさらすことなく、その上に他材料あるいは伝導形、
導電率の異なるカルコパイライト薄膜を堆積することが
可能となる。従って、大気にさらすことによって起こ
る、薄膜表面の酸化等による異物の生成や大気中の不純
物の堆積を防ぐことができ、積層膜との界面のキャリア
再結合中心を減少できる。
Further, in the method for producing a chalcopyrite thin film of the present invention, by adopting a method of heat treatment in a vacuum, the chalcopyrite thin film whose crystallinity has been restored is exposed to the atmosphere without any other material or conductive material. form,
It is possible to deposit chalcopyrite thin films with different conductivity. Therefore, it is possible to prevent the generation of foreign matters and the accumulation of impurities in the atmosphere due to the oxidation of the thin film surface and the like, which are caused by the exposure to the atmosphere, and it is possible to reduce the carrier recombination centers at the interface with the laminated film.

【0018】以上の製造方法によって、伝導形やキャリ
ア密度が照射イオンで制御された結晶性の優れたカルコ
パイライト薄膜が得られる。また、本発明の太陽電池
は、光吸収層として、前記記載のいずれかの製造方法に
よって得られたカルコパイライト薄膜を用いているの
で、格子欠陥やpn接合界面の異物等によって生じるキ
ャリア再結合中心が少なくなるため、高い変換効率を有
する太陽電池を提供できる。
By the above manufacturing method, a chalcopyrite thin film having excellent crystallinity, whose conduction type and carrier density are controlled by irradiation ions, can be obtained. In addition, since the solar cell of the present invention uses the chalcopyrite thin film obtained by any one of the above-described manufacturing methods as the light absorption layer, carrier recombination centers generated by lattice defects, foreign substances at the pn junction interface, or the like. Therefore, a solar cell having high conversion efficiency can be provided.

【0019】[0019]

【実施例】本発明に於いて、基板としては前述のように
非晶質あるいは結晶あるいは金属基板が通常使用され
る。
EXAMPLE In the present invention, as the substrate, an amorphous, crystalline or metal substrate is usually used as described above.

【0020】非晶質基板としては、例えば、ガラスある
いは石英基板などが挙げられる。また、結晶基板として
は、例えば、ZnSe、ZnS、ZnTe、CdS、C
dSe、CdTe、GaAs、GaP、InPなどが挙
げられ、カルコパイライト薄膜の構成元素に応じて適宜
選定して用いることができ、特にZnSe、ZnS、C
dS、GaAs、GaPなどが好んで用いられる。ま
た、金属基板としては各種金属を用いることができ、特
に制限するものではないが、太陽電池に適用する場合に
は、MoのほかAl、Au、Pt等やこれらの金属を含
有する合金などが用いられ、合金の場合はAu−Ti合
金などが好ましく用いられる。
Examples of the amorphous substrate include glass and quartz substrates. Further, as the crystal substrate, for example, ZnSe, ZnS, ZnTe, CdS, C
Examples thereof include dSe, CdTe, GaAs, GaP, InP, etc., which can be appropriately selected and used according to the constituent elements of the chalcopyrite thin film, and in particular ZnSe, ZnS, C.
dS, GaAs, GaP, etc. are preferably used. In addition, various metals can be used as the metal substrate, and although not particularly limited, when applied to a solar cell, in addition to Mo, Al, Au, Pt and the like and alloys containing these metals are used. When used as an alloy, an Au-Ti alloy or the like is preferably used.

【0021】カルコパイライトとしては、例えばI-III-
VI2 あるいはII-IV-V 2 (ここでI族元素としてはC
u、Agなど、III 族元素としてはAl、Ga、Inな
ど、VI族元素としては、S、Se、Teなど、II族元素
としてはZn、Cdなど、IV族元素としてはSi、G
e、Snなど、また、V 族元素としてはP、As、Sb
など)などの化合物が知られており、目的に応じて適宜
選定して用いることができる。少数の代表的な例を挙げ
ると、CuInSe2 、CuInS2 、CuAlS 2
ど、また、複数の成分の組み合わせの混晶として代表的
なものは、Cu(Ga1-x Inx )Se2 (ただし、0
<x<1)などであるが、特にこれらに限定されるもの
ではない。
Examples of chalcopyrite include I-III-
VI2Or II-IV-V2(Here, the group I element is C
Group III elements such as u and Ag include Al, Ga and In.
However, as the group VI element, a group II element such as S, Se, Te, etc.
Is Zn, Cd, etc., and Group IV elements are Si, G
e, Sn, etc., and P, As, Sb as V group elements
, Etc.) are known, and they are appropriate depending on the purpose.
It can be selected and used. Give a few representative examples
Then, CuInSe2, CuInS2, CuAlS 2Na
However, it is also a typical mixed crystal of a combination of multiple components.
What is Cu (Ga1-xInx) Se2(However, 0
<X <1), etc., but especially limited to these
is not.

【0022】真空蒸着法でこれらのカルコパイライト薄
膜を形成するには、カルコパイライトの組成や基板その
他によってその条件は異なるので一概に規定出来るもの
ではないが、通常10-3Torr以下の真空が用いられ
る。またスパッタ蒸着法の場合も、カルコパイライトの
組成や基板その他によってその条件は異なるので一概に
規定出来るものではないが、通常10-4〜10-2Tor
r程度の真空が用いられる。更にまた、減圧気相化学反
応蒸着法の場合も、カルコパイライトの組成や基板その
他によってその条件は異なるので一概に規定出来るもの
ではないが、通常10-2Torr以下の真空条件下で反
応させる方法などが一般的である。
The formation of these chalcopyrite thin films by the vacuum vapor deposition method cannot be unconditionally specified because the conditions vary depending on the composition of chalcopyrite, the substrate, etc., but a vacuum of 10 -3 Torr or less is usually used. Be done. Also in the case of the sputter deposition method, the conditions differ depending on the composition of chalcopyrite, the substrate, etc., and therefore cannot be specified unconditionally, but usually 10 -4 to 10 -2 Tor
A vacuum of about r is used. Further, in the case of the reduced pressure vapor phase chemical reaction vapor deposition method, the conditions differ depending on the composition of chalcopyrite, the substrate, etc., and therefore cannot be specified unconditionally, but it is a method of reacting under a vacuum condition of usually 10 -2 Torr or less. Etc. are common.

【0023】イオンビームは特に限定するものではない
が、通常イオンガンにより、例えば窒素イオン、水素イ
オン、塩素イオン、アルゴンイオン、ヘリウムイオンな
ど必要に応じて適宜のイオンビームを照射すればよい。
照射するイオンビームの照射条件は、使用するイオン発
生装置、作製するカルコパイライト薄膜の種類ならびに
添加する不純物の種類やその量、あるいは、イオン発生
装置と基板の距離などによって異なるので、規定するこ
とは出来ないが、通常加速電圧で50V〜2KVの範囲
から、条件に応じて適宜好ましい条件を選定することが
できる。
The ion beam is not particularly limited, but a normal ion gun may be used to irradiate an appropriate ion beam such as nitrogen ion, hydrogen ion, chlorine ion, argon ion, or helium ion, if necessary.
The irradiation conditions of the ion beam for irradiation differ depending on the ion generator used, the type of chalcopyrite thin film to be produced, the type and amount of impurities added, or the distance between the ion generator and the substrate, so it is not possible to specify. Although not possible, a preferable condition can be appropriately selected according to the condition from the range of 50 V to 2 KV in the normal accelerating voltage.

【0024】ガス雰囲気中で熱処理する場合の雰囲気ガ
スとしては、水素、窒素、ヘリウム、アルゴンから選ば
れた少なくとも一種類のガスを用いることが好ましく、
これらのガスは、ガスとカルコパイライト薄膜とが反応
しにくいので好ましく用いられる。また、特に、水素イ
オンまたは窒素イオン照射して製造したカルコパイライ
ト薄膜を、水素雰囲気または窒素雰囲気中で熱処理する
とカルコパイライト薄膜中の水素または窒素の離脱を防
止することができ好ましい。
As the atmosphere gas for the heat treatment in the gas atmosphere, it is preferable to use at least one gas selected from hydrogen, nitrogen, helium, and argon.
These gases are preferably used because it is difficult for the gas and the chalcopyrite thin film to react with each other. Further, it is particularly preferable that the chalcopyrite thin film produced by irradiation with hydrogen ions or nitrogen ions is heat-treated in a hydrogen atmosphere or a nitrogen atmosphere because hydrogen or nitrogen in the chalcopyrite thin film can be prevented from being released.

【0025】真空中で熱処理する場合は、特に限定する
ものではないが、通常1Torr以下の真空を用いるこ
とが好ましい。また、熱処理条件についても、カルコパ
イライト構造を構成する元素や添加不純物の種類、用い
る基板の種類などに応じて異なるので、明確に規定する
ことは出来ないが、通常200℃〜1000℃の範囲で
結晶性の回復や電気特性の向上が得られる最適な熱処理
条件を選定して用いることができる。
The heat treatment in a vacuum is not particularly limited, but it is preferable to use a vacuum of 1 Torr or less. Also, the heat treatment conditions are different depending on the elements constituting the chalcopyrite structure, the types of added impurities, the types of substrates used, etc., and therefore cannot be clearly specified, but usually in the range of 200 ° C to 1000 ° C. It is possible to select and use the optimum heat treatment conditions that can recover the crystallinity and improve the electrical characteristics.

【0026】また、カルコパイライト薄膜を構成するV
族あるいはVI族元素の粉末を蒸発させながら熱処理する
場合には、蒸発させるV 族あるいはVI族元素としては、
カルコパイライト薄膜を構成するV 族あるいはVI族元素
と同一のV 族あるいはVI族元素を用いることが好まし
く、前記薄膜中のV 族あるいはVI族元素の蒸発を防ぐこ
とができ、組成比ずれをより少なくすることができる。
V which constitutes the chalcopyrite thin film
When heat treatment is performed while evaporating the powder of group VI or VI element, the vaporized group V or VI element is
It is preferable to use the same V group or VI group element as the V group or VI group element that constitutes the chalcopyrite thin film, since it is possible to prevent the vaporization of the V group or VI group element in the thin film and to reduce the composition ratio deviation. Can be reduced.

【0027】本発明の理解をより容易にするため、更に
具体的な実施例を用いて本発明を以下説明する。図1は
本発明の一実施例のカルコパイライト薄膜をガス雰囲気
中で熱処理する場合に用いた装置の概念図である。
In order to make the present invention easier to understand, the present invention will be described below by using more specific examples. FIG. 1 is a conceptual diagram of an apparatus used when heat-treating a chalcopyrite thin film according to an embodiment of the present invention in a gas atmosphere.

【0028】Cu、In、Seを入れた各ルツボをそれ
ぞれ1140℃、860℃、200℃で加熱し、10-7
Torrの真空中で、表面の一部にMo金属膜が形成された
ガラス基板30上に蒸着する際に、同時に電子サイクロ
トロン共鳴を用いたイオンガン(ECRイオンガン)で
励起された窒素イオンを加速電圧150Vで加速して照
射することにより製造したカルコパイライト構造を有す
るCuInSe2 :N薄膜2を石英管1中に入れ、窒素
ガス3を流入させながら、ヒータ4を用いて加熱し、そ
れぞれ300℃、400℃、500℃の温度で1時間熱
処理を行った。結晶性の回復を調べるため、波長51
4.5nmのアルゴン・レーザを用いてラマン散乱スペク
トルを測定した。結果を図2に示す。図2は熱処理温度
に対すラマン散乱スペクトルの変化を示すグラフであ
る。
Each of the crucibles containing Cu, In, and Se was heated at 1140 ° C., 860 ° C., and 200 ° C. to obtain 10 −7.
In the vacuum of Torr, at the time of vapor deposition on the glass substrate 30 having a Mo metal film formed on a part of the surface, nitrogen ions excited by an ion gun (ECR ion gun) using electron cyclotron resonance were simultaneously accelerated to an acceleration voltage of 150 V. The CuInSe 2 : N thin film 2 having a chalcopyrite structure manufactured by accelerating and irradiating with is put into a quartz tube 1 and heated with a heater 4 while flowing a nitrogen gas 3 to 300 ° C. and 400 ° C., respectively. Heat treatment was performed at a temperature of 500 ° C. for 1 hour. To investigate the recovery of crystallinity, a wavelength of 51
Raman scattering spectra were measured using a 4.5 nm argon laser. The results are shown in Figure 2. FIG. 2 is a graph showing changes in Raman scattering spectrum with respect to heat treatment temperature.

【0029】図2の実線5は熱処理していない膜、実線
6は300℃で熱処理した膜、実線7は400℃で熱処
理した膜、実線8は500℃で熱処理した膜のラマン散
乱スペクトルを表わす。全ての膜で170cm-1付近にピ
ークが観測されている。これは、CuInSe2 におい
てSeがカルコパイライト構造の配置に存在することを
証明している。しかしながら、熱処理していない膜5と
300℃で熱処理した膜6と400℃で熱処理した膜7
の170cm-1付近のラマン散乱スペクトルのピークは歪
んだ形状を示しており、ピーク半値幅が広い。つまり、
カルコパイライト構造に乱れが生じていることがわか
る。これに対し、500℃で熱処理した膜では170cm
-1付近のピークは尖鋭化しており、ピーク半値幅が狭
い。従って、イオン照射によって生じたカルコパイライ
ト構造の乱れが減少し、結晶性が回復したと考えられ
る。
Solid line 5 in FIG. 2 represents the Raman scattering spectrum of the film which was not heat-treated, solid line 6 represents the film which was heat-treated at 300 ° C., solid line 7 represents the film which was heat-treated at 400 ° C. and solid line 8 represents the film which was heat-treated at 500 ° C. .. A peak is observed around 170 cm -1 in all films. This proves that Se exists in the arrangement of chalcopyrite structure in CuInSe 2 . However, the unheated film 5, the film 6 heat-treated at 300 ° C., and the film 7 heat-treated at 400 ° C.
The peak of the Raman scattering spectrum around 170 cm −1 of 1 shows a distorted shape, and the peak half width is wide. That is,
It can be seen that the chalcopyrite structure is disordered. On the other hand, 170 cm for the film heat treated at 500 ° C
The peak near -1 is sharpened and the half-width of the peak is narrow. Therefore, it is considered that the disorder of the chalcopyrite structure caused by the ion irradiation was reduced and the crystallinity was recovered.

【0030】図3は熱処理温度に対する導電率の変化を
示すグラフであり、実線9に熱処理温度に対する導電率
の違いを示す。熱処理していない膜11と300℃と4
00℃で熱処理した膜の導電率はほぼ等しく、約5×1
-2/Ωcmと低い値であるのに対し、500℃で熱処理
した膜では0.7/Ωcmと高い値となる。これは、格子
欠陥や余分に格子間に入った窒素が減少することによ
り、電気伝導を阻害していた要因が除去されたためと考
えられる。このことからも、500℃で熱処理したこと
により結晶性が回復したと考えられる。
FIG. 3 is a graph showing the change in conductivity with respect to the heat treatment temperature, and the solid line 9 shows the difference in conductivity with respect to the heat treatment temperature. Non-heat treated film 11 and 300 ° C and 4
The conductivity of the films heat-treated at 00 ° C is almost equal,
The value is as low as 0 −2 / Ωcm, whereas the value of the film heat-treated at 500 ° C. is as high as 0.7 / Ωcm. It is considered that this is because the factors that hindered the electric conduction were removed due to the reduction of lattice defects and extra nitrogen that entered the interstitial spaces. From this, it is considered that the crystallinity was recovered by the heat treatment at 500 ° C.

【0031】次に、カルコパイライト薄膜CuInSe
2 の構成元素であるSe粉末を蒸発させながら熱処理す
る方法の一実施例について述べる。図1の石英管1中
に、前記実施例と同様な製造法で成膜したCuInSe
2 :N薄膜2とSe粉末を入れ、窒素ガス3を流入させ
ながら、ヒータ4を用いて加熱し、それぞれ300℃、
400℃、500℃の温度で1時間熱処理を行った。ラ
マン散乱スペクトルの結果は図2の結果とほぼ同様にな
った。前記実施例との相違は、導電率の違いが挙げられ
る。図3の破線10にSe粉末を用いて熱処理した場合
の導電率の変化を示す。前記実施例と同様500℃で熱
処理した膜の導電率が高い値を示す。さらに、前記実施
例の500℃で熱処理した膜の導電率よりも1桁高い値
である8/Ωcmとなっている。これは、Se粉末を蒸発
させながら熱処理することにより、前記実施例において
は生じたと考えられるCuInSe2 膜中からのSe元
素の蒸発を防止できるためと考えられる。
Next, a chalcopyrite thin film CuInSe
An example of a method of heat-treating while vaporizing Se powder, which is the constituent element of No. 2 , will be described. CuInSe formed in the quartz tube 1 of FIG. 1 by the same manufacturing method as that of the above-mentioned embodiment.
2 : N thin film 2 and Se powder were put in and heated with a heater 4 while introducing nitrogen gas 3 to 300 ° C.,
Heat treatment was performed at a temperature of 400 ° C. and 500 ° C. for 1 hour. The result of the Raman scattering spectrum was almost the same as the result of FIG. The difference from the above example is the difference in conductivity. A broken line 10 in FIG. 3 shows a change in conductivity when heat treatment is performed using Se powder. Similar to the above-mentioned examples, the conductivity of the film heat-treated at 500 ° C. shows a high value. Further, it is 8 / Ωcm, which is an order of magnitude higher than the conductivity of the film heat-treated at 500 ° C. in the above example. It is considered that this is because the heat treatment while vaporizing the Se powder can prevent the vaporization of the Se element from the CuInSe 2 film, which is considered to have occurred in the above-mentioned embodiment.

【0032】なお、前記2つの実施例と同様な方法で、
雰囲気ガスとして窒素の代わりに水素あるいはヘリウム
あるいはアルゴンあるいはそれらの混合ガスを用いた場
合も、ラマン散乱スペクトル及び導電率の熱処理温度に
対する変化は、図2と図3に示す結果と同様であった。
In the same manner as in the above two embodiments,
Even when hydrogen, helium, argon, or a mixed gas thereof was used as the atmosphere gas instead of nitrogen, the changes in the Raman scattering spectrum and the conductivity with respect to the heat treatment temperature were similar to the results shown in FIGS. 2 and 3.

【0033】次に、真空中でカルコパイライト薄膜を熱
処理する方法について述べる。真空中で熱処理すると、
カルコパイライト薄膜構成元素のうち、蒸気圧の高いV
族あるいはVI族元素が膜中から蒸発する。従って、カル
コパイライト薄膜構成元素の組成比がずれ、格子欠陥が
増加する。そこで、V 族あるいはVI族元素をカルコパイ
ライト薄膜付近に蒸発させつつ熱処理する方法を用い
る。この場合、一定の熱処理温度以上では、蒸発してき
たV 族あるいはVI族元素はカルコパイライト薄膜に堆積
あるいは反応することなく薄膜付近にV 族あるいはVI族
元素が充満するため、カルコパイライト薄膜中からのV
族あるいはVI族元素の蒸発を防ぐことができる。
Next, a method of heat-treating the chalcopyrite thin film in vacuum will be described. When heat-treated in vacuum,
Among the constituent elements of chalcopyrite thin film, V with high vapor pressure
Group VI or VI elements evaporate from the film. Therefore, the composition ratio of the constituent elements of the chalcopyrite thin film is shifted, and the lattice defects are increased. Therefore, a method of performing heat treatment while vaporizing the group V or VI element near the chalcopyrite thin film is used. In this case, above a certain heat treatment temperature, the evaporated group V or VI element does not deposit or react in the chalcopyrite thin film and the group V or VI element fills the vicinity of the thin film, so V
Evaporation of Group VI or VI elements can be prevented.

【0034】図4に真空中でSe元素を蒸発させつつ熱
処理する場合に用いた一実施例の装置の概念図を示す。
真空容器12中で、表面の一部にMo金属膜が形成され
たガラス基板30上に前記実施例と同様な方法でCuI
nSe2 :N薄膜2を形成した直後、Se蒸着源13か
らSe元素を蒸発させながら基板ヒータ14を用いて熱
処理した。15は基板ヒータ14の電源、16は真空ポ
ンプ(図示せず)に接続される排気口を示すものであ
る。
FIG. 4 is a conceptual diagram of an apparatus of one embodiment used for heat treatment while evaporating Se element in vacuum.
In the vacuum container 12, a CuI film was formed on the glass substrate 30 having a Mo metal film formed on a part of its surface in the same manner as in the above embodiment.
Immediately after forming the nSe 2 : N thin film 2, heat treatment was performed using the substrate heater 14 while evaporating the Se element from the Se vapor deposition source 13. Reference numeral 15 is a power source for the substrate heater 14, and 16 is an exhaust port connected to a vacuum pump (not shown).

【0035】熱処理温度が150℃以下ではCuInS
2 薄膜上にSeの堆積膜が生じたが、それ以上の温度
ではSe堆積膜は生じなかった。温度300℃、400
℃、500℃で1時間熱処理した時のラマン散乱スペク
トルは図2に示した結果とほぼ同様になり、熱処理温度
500℃で170cm-1付近に鋭いピークが観測された。
従って、500℃で1時間熱処理することにより結晶性
が回復すると考えられる。次に、導電率の熱処理温度に
対する変化は図3の破線10に示す結果とほぼ同様とな
り、Se粉末を蒸発させながら熱処理した場合と同様S
e元素の欠乏が生じないため導電率は高い値を示した。
When the heat treatment temperature is 150 ° C. or lower, CuInS
A Se deposited film was formed on the e 2 thin film, but at a temperature higher than that, the Se deposited film was not formed. Temperature 300 ℃, 400
The Raman scattering spectrum after heat treatment at 500 ° C. and 500 ° C. for 1 hour was almost the same as the result shown in FIG. 2, and a sharp peak was observed near 170 cm −1 at the heat treatment temperature of 500 ° C.
Therefore, it is considered that the crystallinity is recovered by heat treatment at 500 ° C. for 1 hour. Next, the change of the conductivity with respect to the heat treatment temperature is almost the same as the result shown by the broken line 10 in FIG.
Since the deficiency of the element e did not occur, the conductivity showed a high value.

【0036】以上の実施例では加熱手段としてヒータを
用いたが、赤外線ランプあるいはレーザ光を用いても同
様な効果が得られる。次に、CuInSe2 以外のカル
コパイライト薄膜について本発明の有効性について述べ
る。真空度10-3TorrのAr90%とH2 S10%の混
合ガス雰囲気中で、1KVで加速されたイオンビームを
Cu、Inの各ターゲットに照射しスパッタする際に、
窒素イオンを300Vで加速して同時に基板に照射する
方法によりCuInS2 :N薄膜を製造した。基板には
表面の一部にMo金属膜が形成されたガラス基板を用
い、成膜中の基板温度は300℃以上(350℃、40
0℃、450℃)とした。前記薄膜を石英管中で、10
%のH2 Sと90%のArの混合ガスを流入して、30
0℃以上の温度で1時間熱処理した。450℃以上の温
度で熱処理した膜では、ラマン散乱スペクトルより結晶
性の回復を確認した。また、導電率は、熱処理前の膜が
10-4/Ωcm以下を示したのに対し、450℃で熱処
理した膜では約1/Ωcm程度になり、低抵抗化した。
Although the heater is used as the heating means in the above embodiments, the same effect can be obtained by using an infrared lamp or laser light. Next, the effectiveness of the present invention will be described for chalcopyrite thin films other than CuInSe 2 . When a target of Cu and In was irradiated with an ion beam accelerated at 1 KV in a mixed gas atmosphere of 90% Ar and 10% H 2 S with a vacuum degree of 10 -3 Torr to perform sputtering,
A CuInS 2 : N thin film was manufactured by a method of accelerating nitrogen ions at 300 V and simultaneously irradiating the substrate. A glass substrate having a Mo metal film formed on a part of its surface is used as the substrate, and the substrate temperature during film formation is 300 ° C. or higher (350 ° C., 40 ° C.).
0 ° C. and 450 ° C.). The thin film is placed in a quartz tube for 10
% H 2 S and 90% Ar mixed gas,
It heat-processed at the temperature of 0 degreeC or more for 1 hour. In the film heat-treated at a temperature of 450 ° C. or higher, recovery of crystallinity was confirmed by Raman scattering spectrum. In addition, the electric conductivity of the film before heat treatment was 10 −4 / Ωcm or less, whereas that of the film heat-treated at 450 ° C. was about 1 / Ωcm, and the resistance was lowered.

【0037】また、C5 5 Cu・P(C2 5 3
(C2 5 3 Alの有機金属とH 2 Sを10-3Torrの
真空中で反応させる減圧気相化学反応蒸着法を行う際
に、ECRイオンガンより励起された塩素イオンを15
0Vで加速して照射しながら基板温度600℃でGaA
s基板上とZnSe基板上に結晶成長させたn形CuA
lS2 :Cl薄膜をアルゴン雰囲気中と、真空中でSを
蒸発させながら熱処理した。
In addition, CFiveHFiveCu ・ P (C2HFive)3When
(C2HFive)3Al organic metal and H 2S for 10-3Torr
When performing a low pressure vapor phase chemical reaction vapor deposition method of reacting in vacuum
And 15 chlorine ions excited by the ECR ion gun
GaA at a substrate temperature of 600 ° C. while accelerating and irradiating with 0 V
n-type CuA crystal grown on s substrate and ZnSe substrate
ls2: Cl thin film in argon atmosphere and S in vacuum
Heat treatment was performed while evaporating.

【0038】ラマン散乱スペクトルより両方法とも温度
400℃で1時間熱処理したCuAlS2 :Cl薄膜で
は結晶性の回復が確認できた。熱処理後の薄膜及び基板
の塩素元素の膜厚方向の分布を調べた結果、膜中に塩素
は十分含まれていることと基板であるGaAsあるいは
ZnSeへの塩素の浸透がないことがわかった。
From the Raman scattering spectrum, it was confirmed that the crystallinity of the CuAlS 2 : Cl thin film heat-treated at a temperature of 400 ° C. for 1 hour was recovered by both methods. As a result of examining the distribution of chlorine element in the film thickness direction of the thin film and the substrate after the heat treatment, it was found that chlorine was sufficiently contained in the film and that chlorine did not penetrate into GaAs or ZnSe which was the substrate.

【0039】以上より、本発明の熱処理法が、イオン照
射しながら製造したカルコパイライト薄膜の結晶性の回
復に有用であることがわかる。図5は本発明方法により
得られるカルコパイライト薄膜を用いて製造した太陽電
池の一実施例の断面構造概略図である。Mo薄膜17の
上の所定領域に、Cu、In、Seの3源蒸着中に窒素
イオンを照射して製造したカルコパイライト薄膜である
p形CuInSe2 :N薄膜2を形成する。その後、真
空中にてSe源からSe元素をCuInSe2 :N薄膜
付近に蒸発させつつ500℃で1時間熱処理する。その
上にイオン照射せずに化学量論比組成のCuInSe2
薄膜18を蒸着する。その上にヘテロpn接合を形成す
るためにn形CdS薄膜19を真空蒸着法で製造する。
CdS膜19上の所定領域に上部透明電極20を形成す
る。また、21、22はそれぞれMo薄膜17あるいは
透明電極20と接続された電極リード線を示す。
From the above, it can be seen that the heat treatment method of the present invention is useful for recovering the crystallinity of the chalcopyrite thin film produced by ion irradiation. FIG. 5 is a schematic sectional view of an example of a solar cell manufactured using the chalcopyrite thin film obtained by the method of the present invention. A p-type CuInSe 2 : N thin film 2 which is a chalcopyrite thin film manufactured by irradiating nitrogen ions during a three-source deposition of Cu, In, and Se is formed in a predetermined region on the Mo thin film 17. Then, heat treatment is performed at 500 ° C. for 1 hour while evaporating the Se element from the Se source in the vicinity of the CuInSe 2 : N thin film in a vacuum. CuInSe 2 having a stoichiometric composition without ion irradiation
The thin film 18 is deposited. An n-type CdS thin film 19 is manufactured by a vacuum evaporation method to form a hetero pn junction thereon.
The upper transparent electrode 20 is formed in a predetermined area on the CdS film 19. Reference numerals 21 and 22 denote electrode lead wires connected to the Mo thin film 17 or the transparent electrode 20, respectively.

【0040】このような製造工程では、各膜を大気にさ
らすことなく真空中で素子を形成できるため、膜界面の
酸化物の生成あるいは大気中の異物の付着を阻止でき、
かつ格子欠陥や過剰不純物の少ないCuInSe2 膜を
製造できる。従って、キャリア再結合中心となる界面の
異物やCuInSe2 膜内の格子欠陥や過剰不純物が少
ないため、高い変換効率を有する薄膜太陽電池が形成で
きる。
In such a manufacturing process, since the elements can be formed in vacuum without exposing each film to the atmosphere, generation of oxides at the film interface or adhesion of foreign matter in the atmosphere can be prevented,
In addition, a CuInSe 2 film with few lattice defects and excess impurities can be manufactured. Therefore, since there are few foreign substances at the interface that becomes the carrier recombination center, lattice defects and excess impurities in the CuInSe 2 film, a thin film solar cell having high conversion efficiency can be formed.

【0041】[0041]

【発明の効果】本発明のカルコパイライト薄膜の製造方
法によれば、イオン・ビームを照射することによって生
じたカルコパイライト構造の乱れを回復させることが可
能となる。従って、格子欠陥や過剰不純物の少ないpn
伝導形ならびに導電率を制御したカルコパイライト薄膜
の製造方法を提供できる。
According to the method for producing a chalcopyrite thin film of the present invention, it is possible to recover the disorder of the chalcopyrite structure caused by the irradiation of the ion beam. Therefore, pn with few lattice defects and excess impurities
A method for producing a chalcopyrite thin film having a controlled conductivity type and conductivity can be provided.

【0042】また、本発明のカルコパイライト薄膜の製
造方法において、カルコパイライト薄膜を構成するV 族
あるいはVI族元素の粉末を蒸発させながら熱処理する好
ましい態様によれば、更に組成比ずれをより少なくする
ことができる。
Further, in the method for producing a chalcopyrite thin film of the present invention, according to a preferred embodiment in which the heat treatment is carried out while vaporizing the V group or VI group element powder constituting the chalcopyrite thin film, the composition ratio deviation is further reduced. be able to.

【0043】本発明のカルコパイライト薄膜の製造方法
において、雰囲気ガスとして、水素、窒素、ヘリウム、
アルゴンから選ばれた少なくとも一種類のガスを用いる
好ましい態様によれば、ガスとカルコパイライト薄膜と
の反応を防ぐことができ、また、水素イオンまたは窒素
イオン照射して製造したカルコパイライト薄膜を、水素
雰囲気または窒素雰囲気中で熱処理するとカルコパイラ
イト薄膜中の水素または窒素の離脱を防止することがで
きる。
In the method for producing a chalcopyrite thin film of the present invention, the atmosphere gas is hydrogen, nitrogen, helium,
According to a preferred embodiment using at least one kind of gas selected from argon, it is possible to prevent the reaction between the gas and the chalcopyrite thin film, and the chalcopyrite thin film produced by irradiation with hydrogen ions or nitrogen ions is hydrogen. Heat treatment in an atmosphere or a nitrogen atmosphere can prevent the release of hydrogen or nitrogen from the chalcopyrite thin film.

【0044】また、本発明のカルコパイライト薄膜の製
造方法において、真空中で熱処理する好ましい態様によ
れば、薄膜表面の酸化等による異物の生成や大気中の不
純物の堆積を防ぐことができ、積層膜との界面のキャリ
ア再結合中心を減少できる。
Further, in the method for producing a chalcopyrite thin film of the present invention, according to a preferred embodiment of heat treatment in vacuum, it is possible to prevent generation of foreign matter and accumulation of impurities in the atmosphere due to oxidation of the thin film surface, etc. Carrier recombination centers at the interface with the film can be reduced.

【0045】また、本発明の太陽電池は、高い変換効率
を有する太陽電池を提供できる。
Further, the solar cell of the present invention can provide a solar cell having high conversion efficiency.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施例のカルコパイライト薄膜をガ
ス雰囲気中で熱処理する場合に用いた装置の概念図。
FIG. 1 is a conceptual diagram of an apparatus used for heat treating a chalcopyrite thin film according to an embodiment of the present invention in a gas atmosphere.

【図2】熱処理温度に対すラマン散乱スペクトルの変化
を示すグラフ。
FIG. 2 is a graph showing changes in Raman scattering spectrum with respect to heat treatment temperature.

【図3】熱処理温度に対する導電率の変化を示すグラ
フ。
FIG. 3 is a graph showing changes in conductivity with respect to heat treatment temperature.

【図4】本発明の一実施例のカルコパイライト薄膜を真
空中でSe元素を蒸発させつつ熱処理する場合に用いた
装置の概念図。
FIG. 4 is a conceptual diagram of an apparatus used for heat treatment of a chalcopyrite thin film according to an embodiment of the present invention in a vacuum while vaporizing Se element.

【図5】本発明の一実施例の太陽電池の断面構造図。FIG. 5 is a cross-sectional structural view of a solar cell according to an embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 石英管 2 CuInSe2 :N膜 3 窒素ガス 4 ヒータ 5 熱処理していないCuInSe2 :N膜のラマン散
乱スペクトル 6 300℃で1時間熱処理したCuInSe2 :N膜
のラマン散乱スペクトル 7 400℃で1時間熱処理したCuInSe2 :N膜
のラマン散乱スペクトル 8 500℃で1時間熱処理したCuInSe2 :N膜
のラマン散乱スペクトル 9 熱処理したCuInSe2 :N膜 10 熱処理していないCuInSe2 :N膜 11 Se粉末を蒸発させながら熱処理したCuInS
2 :N膜 12 真空容器 13 Se蒸着源 14 基板ヒータ 15 電源 16 排気口 17 Mo薄膜 18 イオン照射していない化学量論比組成を満足する
CuInSe2 膜 19 CdS膜 20 上部透明電極 21 電極リード線 22 電極リード線 30 基板
1 Quartz tube 2 CuInSe 2 : N film 3 Nitrogen gas 4 Heater 5 Raman scattering spectrum of CuInSe 2 : N film not heat treated 6 Raman scattering spectrum of CuInSe 2 : N film heat treated at 300 ° C. for 1 hour 7 1 at 400 ° C. Raman scattering spectrum of CuInSe 2 : N film heat-treated for 8 hours Raman scattering spectrum of CuInSe 2 : N film heat-treated at 500 ° C. for 1 hour 9 CuInSe 2 : N film 10 heat-treated CuInSe 2 : N film 11 Se powder CuInS heat-treated while evaporating
e 2 : N film 12 vacuum container 13 Se vapor deposition source 14 substrate heater 15 power supply 16 exhaust port 17 Mo thin film 18 CuInSe 2 film 19 CdS film 20 upper transparent electrode 21 electrode lead satisfying the stoichiometric ratio composition without ion irradiation Wire 22 Electrode lead wire 30 Substrate

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 平尾 孝 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Takashi Hirao 1006 Kadoma, Kadoma City, Osaka Prefecture Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 非晶質あるいは結晶あるいは金属基板上
に、イオン・ビームを照射しながら、真空蒸着あるいは
スパッタ蒸着あるいは減圧気相化学反応蒸着を行って製
造したカルコパイライト薄膜を、ガス雰囲気中で熱処理
することを特徴とするカルコパイライト薄膜の製造方
法。
1. A chalcopyrite thin film produced by vacuum vapor deposition, sputter vapor deposition, or reduced pressure vapor phase chemical reaction vapor deposition while irradiating an ion beam on an amorphous, crystalline, or metal substrate in a gas atmosphere. A method for producing a chalcopyrite thin film, characterized by heat treatment.
【請求項2】 ガス雰囲気中で熱処理する方法が、カル
コパイライト薄膜の構成元素であるV 族あるいはVI族元
素の粉末を蒸発させながらガス雰囲気中で熱処理する方
法である請求項1記載のカルコパイライト薄膜の製造方
法。
2. The chalcopyrite according to claim 1, wherein the heat treatment in a gas atmosphere is a heat treatment in a gas atmosphere while vaporizing the powder of a V group or VI group element which is a constituent element of the chalcopyrite thin film. Thin film manufacturing method.
【請求項3】 ガス雰囲気中で熱処理する場合の雰囲気
ガスが、水素、ヘリウム、窒素、アルゴンから選ばれた
少なくとも一種類のガスである請求項1〜2のいずれか
に記載のカルコパイライト薄膜の製造方法。
3. The chalcopyrite thin film according to claim 1, wherein the atmospheric gas used in the heat treatment in a gas atmosphere is at least one kind of gas selected from hydrogen, helium, nitrogen and argon. Production method.
【請求項4】 非晶質あるいは結晶あるいは金属基板上
に、イオン・ビームを照射しながら、真空蒸着あるいは
スパッタ蒸着あるいは減圧気相化学反応蒸着を行って製
造したカルコパイライト薄膜を、真空中で、そのカルコ
パイライト薄膜の構成元素であるV 族あるいはVI族元素
を前記薄膜付近に蒸発させつつ熱処理することを特徴と
するカルコパイライト薄膜の製造方法。
4. A chalcopyrite thin film produced by vacuum vapor deposition, sputter vapor deposition or reduced pressure vapor phase chemical reaction vapor deposition while irradiating an ion beam on an amorphous, crystalline or metal substrate, in a vacuum, A method for producing a chalcopyrite thin film, which comprises heat-treating while vaporizing a V group or VI group element, which is a constituent element of the chalcopyrite thin film, in the vicinity of the thin film.
【請求項5】 光吸収層として、請求項1〜4記載のい
ずれかの製造方法によって得られたカルコパイライト薄
膜を用いてなる薄膜太陽電池。
5. A thin-film solar cell comprising a chalcopyrite thin film obtained by the method according to claim 1 as a light absorption layer.
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