JPH07147421A - 焼結膜の製造方法 - Google Patents
焼結膜の製造方法Info
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- JPH07147421A JPH07147421A JP5295083A JP29508393A JPH07147421A JP H07147421 A JPH07147421 A JP H07147421A JP 5295083 A JP5295083 A JP 5295083A JP 29508393 A JP29508393 A JP 29508393A JP H07147421 A JPH07147421 A JP H07147421A
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- Japan
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- film
- cds
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- sintered
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- 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
- Y02E10/543—Solar cells from Group II-VI materials
-
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- 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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- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 大面積の太陽電池に適したＣｄＳ焼結膜、Ｃ
ｄＴｅ焼結膜の製造方法を提供する。 【構成】 ＣｄＳ粉末、ＣｄＴｅ粉末あるいはＣｄとＴ
ｅの混合粉末と有機結合剤を含むペーストを基板に塗布
した後、有機結合剤を蒸発せしめ、次いで該基板を冷
却、圧延加工した後、焼結する。
ｄＴｅ焼結膜の製造方法を提供する。 【構成】 ＣｄＳ粉末、ＣｄＴｅ粉末あるいはＣｄとＴ
ｅの混合粉末と有機結合剤を含むペーストを基板に塗布
した後、有機結合剤を蒸発せしめ、次いで該基板を冷
却、圧延加工した後、焼結する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は太陽電池を構成する硫化
カドミウム（以下ＣｄＳという）焼結膜またはテルル化
カドミウム（以下ＣｄＴｅという）焼結膜の製造方法に
関する。
カドミウム（以下ＣｄＳという）焼結膜またはテルル化
カドミウム（以下ＣｄＴｅという）焼結膜の製造方法に
関する。
【０００２】
【従来の技術】化合物半導体を使用したＣｄＳ／ＣｄＴ
ｅ太陽電池において、太陽電池を構成している各層は、
量産性に優れたスクリーン印刷、焼結という方法でつく
られている。この場合焼結段階では、いわゆるフラック
ス法を利用して結晶粒度の調整が行われる。すなわち、
ＣｄＳ粉末、ＣｄＴｅ粉末、またはＣｄとＴｅの混合粉
末に、フラックスとして一定量の塩化カドミウム粉末を
加え、さらに粘度調整のための有機結合剤を適当量入れ
ペーストをつくり、基板に塗布し、その基板を加熱して
焼結する。フラックスとしての塩化カドミウムの作用
は、ＣｄＳ焼結膜の場合を例にとると、焼成中まず塩化
カドミウム粉末が溶け（融点５６８℃）、この中にＣｄ
Ｓ粉末を溶け込ませ、続いてその後の加熱により塩化カ
ドミウムが除々に蒸発することで過飽和となったＣｄＳ
を再析出、再結晶させ、その結晶粒を大きくすると共に
焼結を進行させることと考えられている［Ｊａｐａｎｅ
ｓｅ ＪｏｕｒｎａｌＡｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃ
ｓ，２１（１９８２），８００］。
ｅ太陽電池において、太陽電池を構成している各層は、
量産性に優れたスクリーン印刷、焼結という方法でつく
られている。この場合焼結段階では、いわゆるフラック
ス法を利用して結晶粒度の調整が行われる。すなわち、
ＣｄＳ粉末、ＣｄＴｅ粉末、またはＣｄとＴｅの混合粉
末に、フラックスとして一定量の塩化カドミウム粉末を
加え、さらに粘度調整のための有機結合剤を適当量入れ
ペーストをつくり、基板に塗布し、その基板を加熱して
焼結する。フラックスとしての塩化カドミウムの作用
は、ＣｄＳ焼結膜の場合を例にとると、焼成中まず塩化
カドミウム粉末が溶け（融点５６８℃）、この中にＣｄ
Ｓ粉末を溶け込ませ、続いてその後の加熱により塩化カ
ドミウムが除々に蒸発することで過飽和となったＣｄＳ
を再析出、再結晶させ、その結晶粒を大きくすると共に
焼結を進行させることと考えられている［Ｊａｐａｎｅ
ｓｅ ＪｏｕｒｎａｌＡｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃ
ｓ，２１（１９８２），８００］。
【０００３】従ってフラックスとしての塩化カドミウム
は徐々に蒸発していかなければならないが、その手段と
して基板をアルミナ焼結ボートに収め、同じ材質のアル
ミナからなる孔を有した蓋をかぶせて焼結することでＣ
ｄＳ焼結膜が作製されている。その際、蓋孔の個数が少
なく面積が小さい場合は、焼結後塩化カドミウムが多量
にＣｄＳ焼結膜に残存し、太陽電池の性能は悪くなる。
また、蓋孔の個数及び面積が多大の場合、あるいは容器
としてのアルミナの密度が低いものであったりすると、
早期に塩化カドミウムが枯渇してしまい、ＣｄＳの焼結
が進まず、結晶粒が十分成長しないことにより、やはり
太陽電池の性能は悪くなる。
は徐々に蒸発していかなければならないが、その手段と
して基板をアルミナ焼結ボートに収め、同じ材質のアル
ミナからなる孔を有した蓋をかぶせて焼結することでＣ
ｄＳ焼結膜が作製されている。その際、蓋孔の個数が少
なく面積が小さい場合は、焼結後塩化カドミウムが多量
にＣｄＳ焼結膜に残存し、太陽電池の性能は悪くなる。
また、蓋孔の個数及び面積が多大の場合、あるいは容器
としてのアルミナの密度が低いものであったりすると、
早期に塩化カドミウムが枯渇してしまい、ＣｄＳの焼結
が進まず、結晶粒が十分成長しないことにより、やはり
太陽電池の性能は悪くなる。
【０００４】このように焼結中の塩化カドミウム量なら
びに終了時の塩化カドミウム残留の有無は、最終的な結
晶粒径や焼結膜の比抵抗に影響を与えるので、蓋孔の個
数や面積、アルミナの密度の管理は重要である。このこ
とは、各種用途の要求により種々の面積の太陽電池を作
製する場合は、その調整は手間取るものであり、また大
面積になるほど周辺部と中心部で焼結挙動が異なり、そ
の結果太陽電池の特性が一定しない問題があった。
びに終了時の塩化カドミウム残留の有無は、最終的な結
晶粒径や焼結膜の比抵抗に影響を与えるので、蓋孔の個
数や面積、アルミナの密度の管理は重要である。このこ
とは、各種用途の要求により種々の面積の太陽電池を作
製する場合は、その調整は手間取るものであり、また大
面積になるほど周辺部と中心部で焼結挙動が異なり、そ
の結果太陽電池の特性が一定しない問題があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記問題点を
改善した大面積の太陽電池に適したＣｄＳ焼結膜、Ｃｄ
Ｔｅ焼結膜の製造方法を提供することを目的とする。
改善した大面積の太陽電池に適したＣｄＳ焼結膜、Ｃｄ
Ｔｅ焼結膜の製造方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】即ち、上記課題を解決す
る本発明のＣｄＳ焼結膜またはＣｄＴｅ焼結膜の製造方
法は、従来のフラックス法を用いずに、焼結膜の結晶粒
径を粗大化する方法を鋭意検討した結果、見いだされた
ものであり、ＣｄＳ粉末、ＣｄＴｅ粉末、またはＣｄと
Ｔｅの混合粉末と有機結合剤を含むペーストを、基板に
塗布した後、有機結合剤を蒸発せしめ、次いで該基板を
冷却し、圧延加工した後、焼結することを特徴とするも
のである。また圧延加工による膜厚の加工率が１０〜２
５％の範囲にあることを特徴とするものである。
る本発明のＣｄＳ焼結膜またはＣｄＴｅ焼結膜の製造方
法は、従来のフラックス法を用いずに、焼結膜の結晶粒
径を粗大化する方法を鋭意検討した結果、見いだされた
ものであり、ＣｄＳ粉末、ＣｄＴｅ粉末、またはＣｄと
Ｔｅの混合粉末と有機結合剤を含むペーストを、基板に
塗布した後、有機結合剤を蒸発せしめ、次いで該基板を
冷却し、圧延加工した後、焼結することを特徴とするも
のである。また圧延加工による膜厚の加工率が１０〜２
５％の範囲にあることを特徴とするものである。
【０００７】
【作用】本発明において、室温での圧延加工は、まず有
機溶剤が蒸発し基板上で固化した膜の緻密化を図ると同
時に、各結晶粒に自由表面エネルギを付与する作用を有
する。この圧延加工の後、加熱することにより、自由表
面エネルギを駆動力として結晶粒の粗大化が実現され
る。圧延加工は全面に均一に行われるので、大面積であ
っても周辺部と中心部で焼結挙動が異なることはない。
機溶剤が蒸発し基板上で固化した膜の緻密化を図ると同
時に、各結晶粒に自由表面エネルギを付与する作用を有
する。この圧延加工の後、加熱することにより、自由表
面エネルギを駆動力として結晶粒の粗大化が実現され
る。圧延加工は全面に均一に行われるので、大面積であ
っても周辺部と中心部で焼結挙動が異なることはない。
【０００８】圧延加工の際の加工率（膜厚減少率）につ
いては、加工率が１０％未満であるときには上記焼結膜
の緻密化を図る効果は少なく、結晶粒粗大化は顕著でな
い。加工率が２５％を越えて、結晶粒が強変形する程に
なると、結晶内部に転位の集積からなるセル壁が形成さ
れ、加熱した場合には粒界のみならずセル壁の再配列に
よっても核が発生し、最終的な結晶粒は逆に微細化する
ことになる。望ましい加工率は、１５〜２５％である。
また焼結膜の結晶粒粗大化は各膜の原料が高純度である
ほど、粒界の移動を妨げるものがなく容易に実現され易
いが、コストと太陽電池としての性能の兼ね合いで４Ｎ
〜５Ｎ程度のものが選ばれる。
いては、加工率が１０％未満であるときには上記焼結膜
の緻密化を図る効果は少なく、結晶粒粗大化は顕著でな
い。加工率が２５％を越えて、結晶粒が強変形する程に
なると、結晶内部に転位の集積からなるセル壁が形成さ
れ、加熱した場合には粒界のみならずセル壁の再配列に
よっても核が発生し、最終的な結晶粒は逆に微細化する
ことになる。望ましい加工率は、１５〜２５％である。
また焼結膜の結晶粒粗大化は各膜の原料が高純度である
ほど、粒界の移動を妨げるものがなく容易に実現され易
いが、コストと太陽電池としての性能の兼ね合いで４Ｎ
〜５Ｎ程度のものが選ばれる。
【０００９】加熱は５００〜６００℃で行い、保持時間
については、出発原料の粒度に依存するが、通常用いら
れる２〜５μｍの粒度のものであれば、４時間程度加熱
すれば、焼結膜厚の半分以上の結晶粒径になる。
については、出発原料の粒度に依存するが、通常用いら
れる２〜５μｍの粒度のものであれば、４時間程度加熱
すれば、焼結膜厚の半分以上の結晶粒径になる。
【００１０】
【実施例】次に本発明の実施例について図１を用いて述
べる。 （実施例１）結晶粒径３〜５μｍの４ＮのＣｄＳ粉末１
００ｇに、粘度調節のための有機結合剤としてプロピレ
ングリコール４０ｇを混入してＣｄＳペーストを作製し
た。このペーストをスクリーン印刷機を用いて、縦１０
０ｍｍ、横１００ｍｍ、厚さ１．５ｍｍのほうけい酸ガ
ラス基板１上に印刷し、１２０℃で１時間保持しながら
乾燥し、室温まで冷却した。この時点でＣｄＳ層の膜厚
は３０μｍであった。二段圧延機により加工率１７％、
すなわち膜厚が２５μｍとなるように室温で加工した
後、焼成炉で５５０℃で２４０ｍｉｎ保持し焼結した。
このようにして作製したＣｄＳ焼結膜２の断面を走査型
電子顕微鏡で観察したところ、結晶粒径は２０〜２５μ
ｍであり、焼結膜の厚さ２５μｍと同程度となった。色
は黄色であり、比抵抗を四探針法で測定したところ５．
０×１０6 Ωｃｍであった。
べる。 （実施例１）結晶粒径３〜５μｍの４ＮのＣｄＳ粉末１
００ｇに、粘度調節のための有機結合剤としてプロピレ
ングリコール４０ｇを混入してＣｄＳペーストを作製し
た。このペーストをスクリーン印刷機を用いて、縦１０
０ｍｍ、横１００ｍｍ、厚さ１．５ｍｍのほうけい酸ガ
ラス基板１上に印刷し、１２０℃で１時間保持しながら
乾燥し、室温まで冷却した。この時点でＣｄＳ層の膜厚
は３０μｍであった。二段圧延機により加工率１７％、
すなわち膜厚が２５μｍとなるように室温で加工した
後、焼成炉で５５０℃で２４０ｍｉｎ保持し焼結した。
このようにして作製したＣｄＳ焼結膜２の断面を走査型
電子顕微鏡で観察したところ、結晶粒径は２０〜２５μ
ｍであり、焼結膜の厚さ２５μｍと同程度となった。色
は黄色であり、比抵抗を四探針法で測定したところ５．
０×１０6 Ωｃｍであった。
【００１１】また、粒径２〜３μｍの４ＮのＣｄＴｅの
粉末１００ｇに対し、粘度調節のために有機結合剤とし
てプロピレングリコール４０ｇを混入してＣｄＴｅペー
ストを作製した。このペーストをスクリーン印刷機を用
いて上記で述べたＣｄＳ焼結膜２上に印刷し、１２０℃
で１時間保持しながら乾燥した後、室温まで冷却した。
二段圧延機により加工率２２％、すなわち膜厚変化３２
→２５μｍで室温にて加工した後、焼成炉で温度５５０
℃保持時間２４０ｍｉｎで焼成した。このようにしてつ
くったＣｄＴｅ焼結膜３の断面を走査型電子顕微鏡で観
察したところ結晶粒径は２０〜３０μｍであり、焼結膜
の厚さ２５μｍと同程度となった。比抵抗を四探針法で
測定したところ４．０×１０6 Ωｃｍであった。
粉末１００ｇに対し、粘度調節のために有機結合剤とし
てプロピレングリコール４０ｇを混入してＣｄＴｅペー
ストを作製した。このペーストをスクリーン印刷機を用
いて上記で述べたＣｄＳ焼結膜２上に印刷し、１２０℃
で１時間保持しながら乾燥した後、室温まで冷却した。
二段圧延機により加工率２２％、すなわち膜厚変化３２
→２５μｍで室温にて加工した後、焼成炉で温度５５０
℃保持時間２４０ｍｉｎで焼成した。このようにしてつ
くったＣｄＴｅ焼結膜３の断面を走査型電子顕微鏡で観
察したところ結晶粒径は２０〜３０μｍであり、焼結膜
の厚さ２５μｍと同程度となった。比抵抗を四探針法で
測定したところ４．０×１０6 Ωｃｍであった。
【００１２】このようにして形成したＣｄＳ／ＣｄＴｅ
二層焼結膜において、ＣｄＴｅ焼結膜３上にカーボンペ
ーストをスクリーン印刷機を用いて印刷し、乾燥後、４
００℃で３０分間不活性ガス中で熱処理し、カーボン層
４を形成した。ＣｄＳ焼結膜２側に銀−インジウム電極
５を、またカーボン層４上に銀電極６をスクリーン印刷
でつけ図１に示すような１０ｃｍ角の太陽電池を完成し
た。この太陽電池に基板１であるガラス側より、自然太
陽光に近似したスペクトルを有するキセノンランプ光源
を強度１００ｍＷ／ｃｍ2 で照射することで変換効率を
測定したところ９．３％であった。
二層焼結膜において、ＣｄＴｅ焼結膜３上にカーボンペ
ーストをスクリーン印刷機を用いて印刷し、乾燥後、４
００℃で３０分間不活性ガス中で熱処理し、カーボン層
４を形成した。ＣｄＳ焼結膜２側に銀−インジウム電極
５を、またカーボン層４上に銀電極６をスクリーン印刷
でつけ図１に示すような１０ｃｍ角の太陽電池を完成し
た。この太陽電池に基板１であるガラス側より、自然太
陽光に近似したスペクトルを有するキセノンランプ光源
を強度１００ｍＷ／ｃｍ2 で照射することで変換効率を
測定したところ９．３％であった。
【００１３】（比較例１）膜厚を２５μｍにスクリーン
印刷し室温で圧延工程を施さない以外は実施例１と同様
でつくられた太陽電池の各焼結膜の結晶粒径は、ＣｄＳ
膜では１０〜１２μｍ、ＣｄＴｅ膜では８〜１０μｍで
あった。実施例１と同様にカーボン層、電極を付け実施
例１に示した条件で変換効率を測定したところ３．８％
と低かった。
印刷し室温で圧延工程を施さない以外は実施例１と同様
でつくられた太陽電池の各焼結膜の結晶粒径は、ＣｄＳ
膜では１０〜１２μｍ、ＣｄＴｅ膜では８〜１０μｍで
あった。実施例１と同様にカーボン層、電極を付け実施
例１に示した条件で変換効率を測定したところ３．８％
と低かった。
【００１４】（比較例２）膜厚を４２μｍにスクリーン
印刷し室温で４０％の加工率で圧延工程を施し、膜厚を
２５μｍとした以外は実施例１と同様で作製された太陽
電池の各焼結膜の結晶粒径はＣｄＳ膜では５〜８μｍ、
ＣｄＴｅ膜では４〜６μｍであった。実施例１と同様に
カーボン層、電極を付け変換効率を測定したところ２．
２％と低かった。
印刷し室温で４０％の加工率で圧延工程を施し、膜厚を
２５μｍとした以外は実施例１と同様で作製された太陽
電池の各焼結膜の結晶粒径はＣｄＳ膜では５〜８μｍ、
ＣｄＴｅ膜では４〜６μｍであった。実施例１と同様に
カーボン層、電極を付け変換効率を測定したところ２．
２％と低かった。
【００１５】
【発明の効果】本発明の焼結膜製造方法によれば、Ｃｄ
Ｓ／ＣｄＴｅ太陽電池における各焼結層の結晶粒径を大
きくすることができ、その結果、高い変換効率を得るこ
とが可能になる。
Ｓ／ＣｄＴｅ太陽電池における各焼結層の結晶粒径を大
きくすることができ、その結果、高い変換効率を得るこ
とが可能になる。
【図１】太陽電池の構成を示す図である。
１ ほうけい酸ガラス基板 ２ ＣｄＳ焼結膜 ３ ＣｄＴｅ焼結膜 ４ カーボン層 ５ 銀−インジウム電極 ６ 銀電極 ７ リード線
Claims (2)
- 【請求項１】 硫化カドミウム粉末、テルル化カドミウ
ム粉末、またはカドミウムとテルルの混合粉末と有機結
合剤を含むペーストを、基板に塗布した後、有機結合剤
を蒸発せしめ、次いで該基板を冷却し、圧延加工した
後、焼結することを特徴とする焼結膜の製造方法。 - 【請求項２】 圧延加工による膜厚の加工率が１０〜２
５％の範囲であることを特徴とする請求項１に記載の焼
結膜の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5295083A JPH07147421A (ja) | 1993-11-25 | 1993-11-25 | 焼結膜の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5295083A JPH07147421A (ja) | 1993-11-25 | 1993-11-25 | 焼結膜の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07147421A true JPH07147421A (ja) | 1995-06-06 |
Family
ID=17816099
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5295083A Pending JPH07147421A (ja) | 1993-11-25 | 1993-11-25 | 焼結膜の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07147421A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1997045880A1 (en) * | 1996-05-28 | 1997-12-04 | Matsushita Battery Industrial Co., Ltd. | METHOD FOR FORMING CdTe FILM AND SOLAR BATTERY USING THE FILM |
| JP2021510011A (ja) * | 2018-03-13 | 2021-04-08 | ファースト・ソーラー・インコーポレーテッド | アニーリング材料およびアニーリング材料を用いて光起電力素子をアニールするための方法 |
| WO2021109857A1 (zh) * | 2019-12-03 | 2021-06-10 | 中国科学院深圳先进技术研究院 | 基底上大面积形成二维硫化镉的方法与结构 |
-
1993
- 1993-11-25 JP JP5295083A patent/JPH07147421A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1997045880A1 (en) * | 1996-05-28 | 1997-12-04 | Matsushita Battery Industrial Co., Ltd. | METHOD FOR FORMING CdTe FILM AND SOLAR BATTERY USING THE FILM |
| US5994642A (en) * | 1996-05-28 | 1999-11-30 | Matsushita Battery Industrial Co., Ltd. | Method for preparing CdTe film and solar cell using the same |
| JP2021510011A (ja) * | 2018-03-13 | 2021-04-08 | ファースト・ソーラー・インコーポレーテッド | アニーリング材料およびアニーリング材料を用いて光起電力素子をアニールするための方法 |
| US11929447B2 (en) | 2018-03-13 | 2024-03-12 | First Solar, Inc. | Annealing materials and methods for annealing photovoltaic devices with annealing materials |
| WO2021109857A1 (zh) * | 2019-12-03 | 2021-06-10 | 中国科学院深圳先进技术研究院 | 基底上大面积形成二维硫化镉的方法与结构 |
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