JPH06252433A - 薄膜太陽電池 - Google Patents
薄膜太陽電池Info
- Publication number
- JPH06252433A JPH06252433A JP5040323A JP4032393A JPH06252433A JP H06252433 A JPH06252433 A JP H06252433A JP 5040323 A JP5040323 A JP 5040323A JP 4032393 A JP4032393 A JP 4032393A JP H06252433 A JPH06252433 A JP H06252433A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- thin film
- film
- solar cell
- electrode layer
- thermal expansion
- 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.)
- Pending
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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
Landscapes
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】ソーダライムガラス板の上にMo電極を備えた基
板上のCu／In積層膜をセレン化してCuInSe2 膜を成膜す
る際、電極の剥離およびMoのセレン化物生成による薄膜
太陽電池特性の低下を防ぐ。 【構成】Mo電極層とガラス板の間に、熱膨張係数がソー
ダライムガラスとMoの中間にあるTa、Cr、Nb、Tiなどの
緩衝層を介在させることにより、Moとソーダライムガラ
スとの熱膨張係数の差に起因する高温プロセス時の電極
剥離が防止され、剥離部にセレン雰囲気が入ることに起
因するセレン化物の生成も起きない。
板上のCu／In積層膜をセレン化してCuInSe2 膜を成膜す
る際、電極の剥離およびMoのセレン化物生成による薄膜
太陽電池特性の低下を防ぐ。 【構成】Mo電極層とガラス板の間に、熱膨張係数がソー
ダライムガラスとMoの中間にあるTa、Cr、Nb、Tiなどの
緩衝層を介在させることにより、Moとソーダライムガラ
スとの熱膨張係数の差に起因する高温プロセス時の電極
剥離が防止され、剥離部にセレン雰囲気が入ることに起
因するセレン化物の生成も起きない。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、太陽光などの光エネル
ギーをカルコパイライト型三元系半導体化合物薄膜を用
いた接合により電気エネルギーに変換する薄膜太陽電池
に関する。
ギーをカルコパイライト型三元系半導体化合物薄膜を用
いた接合により電気エネルギーに変換する薄膜太陽電池
に関する。
【０００２】
【従来の技術】Ｉ−III −VI2 族カルコパイライト型三
元化合物薄膜、特にCuInSe2 、CuInＳ 2 、AgInSe2 、Ag
InＳ2 は、光学ギャップガ1.０〜1.８eVの範囲にあり、
光電変換素子としての利用が期待される。近年、これら
の材料の薄膜形成技術の進展により、薄膜太陽電池素子
材料として一層注目されている。この種の太陽電池での
カルコパイライト型三元系化合物の代表的化合物である
CuInSe2 の成膜方法としては、三元同時蒸着法、セレン
化法などが知られているが、セレン化法では、基板上に
Cu／In積層膜を室温で形成した後、基板温度400 〜550
℃でArで希釈されたSe中、例えば３〜15％Ｈ2Se を含有
するArガス中にて数時間処理することにより粒径が約３
μｍ程度に大きいCuInSe2 薄膜を形成する方法である。
VI族元素がＳの場合は、Ｓ雰囲気中で処理する。
元化合物薄膜、特にCuInSe2 、CuInＳ 2 、AgInSe2 、Ag
InＳ2 は、光学ギャップガ1.０〜1.８eVの範囲にあり、
光電変換素子としての利用が期待される。近年、これら
の材料の薄膜形成技術の進展により、薄膜太陽電池素子
材料として一層注目されている。この種の太陽電池での
カルコパイライト型三元系化合物の代表的化合物である
CuInSe2 の成膜方法としては、三元同時蒸着法、セレン
化法などが知られているが、セレン化法では、基板上に
Cu／In積層膜を室温で形成した後、基板温度400 〜550
℃でArで希釈されたSe中、例えば３〜15％Ｈ2Se を含有
するArガス中にて数時間処理することにより粒径が約３
μｍ程度に大きいCuInSe2 薄膜を形成する方法である。
VI族元素がＳの場合は、Ｓ雰囲気中で処理する。
【０００３】基板としては、たとえばガラス板として最
も一般的なソーダライムガラス板の上にスパッタ法によ
り約１μｍの厚さのMo電極を形成したものを用い、Cu／
In積層膜は、その上に室温で蒸着法、スパッタ法などに
より形成し、セレン化により形成されたCuInSe2 薄膜上
には、CuInSe2 と接合を作るCdＳ、透明電極のためのZn
Ｏを積層成膜することにより薄膜太陽電池が製造され
る。Mo電極はその上に形成されるCuInSe2 の配向性に対
して良好な電極として知られている。
も一般的なソーダライムガラス板の上にスパッタ法によ
り約１μｍの厚さのMo電極を形成したものを用い、Cu／
In積層膜は、その上に室温で蒸着法、スパッタ法などに
より形成し、セレン化により形成されたCuInSe2 薄膜上
には、CuInSe2 と接合を作るCdＳ、透明電極のためのZn
Ｏを積層成膜することにより薄膜太陽電池が製造され
る。Mo電極はその上に形成されるCuInSe2 の配向性に対
して良好な電極として知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】このような薄膜太陽電
池の製造の場合、セレン化工程中に熱膨張係数8.７×10
-6Ｋ-1のソーダライムガラスと熱膨張係数5.１×10-6Ｋ
-1のMoの熱膨張係数の差により、ガラス板と電極との接
着力が弱く、剥離が生じやすかった。さらに、セレン化
工程中に剥離しなくとも後の工程で応力などにより剥離
が生じやすく太陽電池の工業化には問題が多かった。ま
た、ソーダライムガラスとMo電極の界面での接着力が弱
いため、気相セレンとMoが反応してMoSe2 などが生成さ
れ太陽電池の特性を低下させていた。
池の製造の場合、セレン化工程中に熱膨張係数8.７×10
-6Ｋ-1のソーダライムガラスと熱膨張係数5.１×10-6Ｋ
-1のMoの熱膨張係数の差により、ガラス板と電極との接
着力が弱く、剥離が生じやすかった。さらに、セレン化
工程中に剥離しなくとも後の工程で応力などにより剥離
が生じやすく太陽電池の工業化には問題が多かった。ま
た、ソーダライムガラスとMo電極の界面での接着力が弱
いため、気相セレンとMoが反応してMoSe2 などが生成さ
れ太陽電池の特性を低下させていた。
【０００５】本発明の目的は、ソーダライムガラス板を
基板に用いる場合のその上の電極層とガラス板との剥離
を防ぐことのできる薄膜太陽電池を提供することにあ
る。
基板に用いる場合のその上の電極層とガラス板との剥離
を防ぐことのできる薄膜太陽電池を提供することにあ
る。
【０００６】
【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、本発明は、光電変換のためのＩ−III −VI2 族カ
ルコパイライト型三元化合物薄膜がソーダライムガラス
板上にMo電極を備えた基板上に形成された薄膜太陽電池
において、ガラス板とMo電極層との間に熱膨張係数がソ
ーダライムガラスとMoの中間にある金属よりなる緩衝層
が介在するものとする。そして、三元化合物薄膜がＩ族
元素とIII 族元素との積層膜をVI族元素雰囲気中で処理
してなることが有効である。また、緩衝膜の金属が、T
a、Cr、Nb、Tiのうちの一つであることが有効である。
めに、本発明は、光電変換のためのＩ−III −VI2 族カ
ルコパイライト型三元化合物薄膜がソーダライムガラス
板上にMo電極を備えた基板上に形成された薄膜太陽電池
において、ガラス板とMo電極層との間に熱膨張係数がソ
ーダライムガラスとMoの中間にある金属よりなる緩衝層
が介在するものとする。そして、三元化合物薄膜がＩ族
元素とIII 族元素との積層膜をVI族元素雰囲気中で処理
してなることが有効である。また、緩衝膜の金属が、T
a、Cr、Nb、Tiのうちの一つであることが有効である。
【０００７】
【作用】ソーダライムガラス板とMo電極層の間に中間の
熱膨張係数をもつ金属よりなる緩衝層が介在することに
より、ソーダライムガラスとMoの熱膨張係数の差により
生ずる応力を緩和することができる。そのため、セレン
化のようなVI族元素雰囲気中の処理などの高温プロセス
を経ても、Mo電極層のガラス板に対する付着力の低下な
どを抑制でき、剥離を防ぐことができる。また、付着力
の低下を抑制できるため、後の工程での剥離も防止で
き、Moあるいは緩衝層金属のセレン化物のようなVI族元
素化合物の生成も抑止できる。
熱膨張係数をもつ金属よりなる緩衝層が介在することに
より、ソーダライムガラスとMoの熱膨張係数の差により
生ずる応力を緩和することができる。そのため、セレン
化のようなVI族元素雰囲気中の処理などの高温プロセス
を経ても、Mo電極層のガラス板に対する付着力の低下な
どを抑制でき、剥離を防ぐことができる。また、付着力
の低下を抑制できるため、後の工程での剥離も防止で
き、Moあるいは緩衝層金属のセレン化物のようなVI族元
素化合物の生成も抑止できる。
【０００８】
【実施例】本発明の一実施例として、カルコパイライト
型三元化合物がCuInSeであり、CuInSe2 薄膜をCu／In積
層膜からセレン化法で作成する薄膜太陽電池について説
明する。図１はそのようなCuInSe2 薄膜太陽電池の製造
プロセスを示すものであり、熱膨脹係数8.７×10-6Ｋ-1
のソーダライムガラス板１〔同図（ａ）〕に熱膨張係数
6.５×10-6Ｋ-1のTa電極層２をスパッタ法により約0.２
μｍの厚さに成膜した〔同図（ｂ）〕のち、熱膨張係数
5.１×10-6Ｋ-1のMo電極層３をスパッタ法により約１μ
ｍ程度の厚さに成膜した〔同図（ｃ）〕。そのあと、蒸
着法などにより基板温度室温にてCu膜４、In膜５を積層
した〔同図（ｄ）〕。この際、Cu／In＝0.95となるよう
に両膜厚を制御する。次いで、Seを含む雰囲気中、例え
ばArで希釈されたＨ2Se を３〜15％程度含むガス中で、
基板温度400 ℃程度で約１時間処理することによりCuIn
Se2 薄膜６が得られる〔同図（ｅ）〕。さらに、CuInSe
2 薄膜６上に溶液法によりCdＳ膜７を約0.02μｍの厚さ
に形成した〔同図（ｆ）〕後、ZnＯ膜８をスパッタ法に
より約１μｍの厚さに成膜した〔同図（ｇ）〕。上記方
法により形成された太陽電池は、ソーダライム基板11と
電極12、13との接着力が良く剥離などは発生しなかっ
た。また、溶液法によりCdＳ膜７を形成する際に超音波
洗浄を行うため従来方法では剥離が生じていたが、本方
法では剥離せず良好な膜が得られた。
型三元化合物がCuInSeであり、CuInSe2 薄膜をCu／In積
層膜からセレン化法で作成する薄膜太陽電池について説
明する。図１はそのようなCuInSe2 薄膜太陽電池の製造
プロセスを示すものであり、熱膨脹係数8.７×10-6Ｋ-1
のソーダライムガラス板１〔同図（ａ）〕に熱膨張係数
6.５×10-6Ｋ-1のTa電極層２をスパッタ法により約0.２
μｍの厚さに成膜した〔同図（ｂ）〕のち、熱膨張係数
5.１×10-6Ｋ-1のMo電極層３をスパッタ法により約１μ
ｍ程度の厚さに成膜した〔同図（ｃ）〕。そのあと、蒸
着法などにより基板温度室温にてCu膜４、In膜５を積層
した〔同図（ｄ）〕。この際、Cu／In＝0.95となるよう
に両膜厚を制御する。次いで、Seを含む雰囲気中、例え
ばArで希釈されたＨ2Se を３〜15％程度含むガス中で、
基板温度400 ℃程度で約１時間処理することによりCuIn
Se2 薄膜６が得られる〔同図（ｅ）〕。さらに、CuInSe
2 薄膜６上に溶液法によりCdＳ膜７を約0.02μｍの厚さ
に形成した〔同図（ｆ）〕後、ZnＯ膜８をスパッタ法に
より約１μｍの厚さに成膜した〔同図（ｇ）〕。上記方
法により形成された太陽電池は、ソーダライム基板11と
電極12、13との接着力が良く剥離などは発生しなかっ
た。また、溶液法によりCdＳ膜７を形成する際に超音波
洗浄を行うため従来方法では剥離が生じていたが、本方
法では剥離せず良好な膜が得られた。
【０００９】表１は本発明の実施例の薄膜太陽電池の特
性、開放電圧ＶOC、短絡電流ＪSC、曲線因子ＦＦおよび
変換効率を従来のMo層のみを電極とした薄膜太陽電池の
特性と共に示す。
性、開放電圧ＶOC、短絡電流ＪSC、曲線因子ＦＦおよび
変換効率を従来のMo層のみを電極とした薄膜太陽電池の
特性と共に示す。
【００１０】
【表１】 表１からわかるように、MoSe2 などの生成を抑制できる
ので、曲線因子、変換効率が向上している。
ので、曲線因子、変換効率が向上している。
【００１１】上記の実施例では、ソーダライムガラス板
１とMo電極層３との間にTa電極層を挿入したが、Taのほ
か、熱膨張係数6.２×10-6Ｋ-1のCr、7.１×10-6Ｋ-1の
Nb、8.５×10-6Ｋ-1のTiの膜を緩衝層として用いること
ができる。また、セレン化法以外の方法で形成したカル
コパイライト型三元化合物薄膜の場合にも、本発明の実
施は剥離の発生の防止などに有効である。
１とMo電極層３との間にTa電極層を挿入したが、Taのほ
か、熱膨張係数6.２×10-6Ｋ-1のCr、7.１×10-6Ｋ-1の
Nb、8.５×10-6Ｋ-1のTiの膜を緩衝層として用いること
ができる。また、セレン化法以外の方法で形成したカル
コパイライト型三元化合物薄膜の場合にも、本発明の実
施は剥離の発生の防止などに有効である。
【００１２】
【発明の効果】本発明によれば、ソーダライムガラス板
とMo電極層の間に、熱膨張係数が中間の電極層を緩衝層
として介在させることにより、ガラス板と電極層の接着
性を高めて剥離の発生を防止でき、また、セレン化合物
などの生成も防止できるので、出力特性を向上させるこ
とができた。
とMo電極層の間に、熱膨張係数が中間の電極層を緩衝層
として介在させることにより、ガラス板と電極層の接着
性を高めて剥離の発生を防止でき、また、セレン化合物
などの生成も防止できるので、出力特性を向上させるこ
とができた。
【図１】本発明の一実施例の薄膜太陽電池の製造プロセ
スを(a) から(g) への順に示す断面図
スを(a) から(g) への順に示す断面図
１ ソーダライムガラス板 ２ Ta電極層 ３ Mo電極層 ４ Cu膜 ５ In膜 ６ CuInSe2 膜 ７ CdＳ膜
Claims (3)
- 【請求項１】光電変換のためのＩ−III −VI2 族カルコ
パイライト型三元化合物薄膜がソーダライムガラス板上
にモリブデン電極を備えた基板上に形成されたものにお
いて、ガラス板とモリブデン電極層との間に熱膨張係数
がソーダライムガラスとモリブデンの中間にある金属よ
りなる緩衝層が介在することを特徴とする薄膜太陽電
池。 - 【請求項２】三元化合物薄膜がＩ族元素とIII 族元素と
の積層膜をVI族元素雰囲気中で処理してなる請求項１記
載の薄膜太陽電池。 - 【請求項３】緩衝膜の金属が、タンタル、クロム、ニオ
ブ、チタンのうちの一つである請求項１あるいは２記載
の薄膜太陽電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5040323A JPH06252433A (ja) | 1993-03-02 | 1993-03-02 | 薄膜太陽電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5040323A JPH06252433A (ja) | 1993-03-02 | 1993-03-02 | 薄膜太陽電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06252433A true JPH06252433A (ja) | 1994-09-09 |
Family
ID=12577404
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5040323A Pending JPH06252433A (ja) | 1993-03-02 | 1993-03-02 | 薄膜太陽電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06252433A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004008547A1 (ja) * | 2002-07-12 | 2004-01-22 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | 薄膜太陽電池およびその製造方法 |
| WO2009041659A1 (ja) | 2007-09-28 | 2009-04-02 | Fujifilm Corporation | 太陽電池 |
| WO2009041657A1 (ja) | 2007-09-28 | 2009-04-02 | Fujifilm Corporation | 太陽電池用基板および太陽電池 |
| WO2009041660A1 (ja) | 2007-09-28 | 2009-04-02 | Fujifilm Corporation | 太陽電池用基板および太陽電池 |
| JP2015514324A (ja) * | 2012-04-02 | 2015-05-18 | ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツングＲｏｂｅｒｔ Ｂｏｓｃｈ Ｇｍｂｈ | 光起電性薄膜太陽電池セル用の多層裏面電極、該多層裏面電極を薄膜太陽電池セル及びモジュールの製造に使用する方法、多層裏面電極を含んだ光起電性薄膜太陽電池セル及びモジュール並びにその製造方法 |
-
1993
- 1993-03-02 JP JP5040323A patent/JPH06252433A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004008547A1 (ja) * | 2002-07-12 | 2004-01-22 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | 薄膜太陽電池およびその製造方法 |
| WO2009041659A1 (ja) | 2007-09-28 | 2009-04-02 | Fujifilm Corporation | 太陽電池 |
| WO2009041657A1 (ja) | 2007-09-28 | 2009-04-02 | Fujifilm Corporation | 太陽電池用基板および太陽電池 |
| WO2009041660A1 (ja) | 2007-09-28 | 2009-04-02 | Fujifilm Corporation | 太陽電池用基板および太陽電池 |
| JP2015514324A (ja) * | 2012-04-02 | 2015-05-18 | ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツングＲｏｂｅｒｔ Ｂｏｓｃｈ Ｇｍｂｈ | 光起電性薄膜太陽電池セル用の多層裏面電極、該多層裏面電極を薄膜太陽電池セル及びモジュールの製造に使用する方法、多層裏面電極を含んだ光起電性薄膜太陽電池セル及びモジュール並びにその製造方法 |
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