JPH1074968A

JPH1074968A - 太陽電池およびその製造方法

Info

Publication number: JPH1074968A
Application number: JP8231543A
Authority: JP
Inventors: Takumi Yamada; 巧山田; Takashi Nishioka; 孝西岡; Goji Kawakami; 剛司川上; Takeshi Yamada; 武山田
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1996-09-02
Filing date: 1996-09-02
Publication date: 1998-03-17

Abstract

(57)【要約】【課題】カルコパイライト単結晶薄層の形成方法を確立
し、それによって、カルコパイライトのホモ接合を構成
要素としてもつ太陽電池の製造を可能とする。【解決手段】真空の成長チャンバ１中で、基板ホルダ２
に保持され、加熱された基板上に、蒸発、昇華により、
原料セル２１〜２５とそれらのシャッタ１１〜１５の開
閉によって、太陽電池を構成する元素の原料を個別に、
あるいは２以上の原料を同時に、順次繰り返して供給
し、カルコパイライト薄膜を成長させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は高効率太陽電池およ
びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＣｕＩｎＳｅ₂、ＣｕＧａＳｅ₂、ＣｕＩ
ｎＳ₂、およびそれらの固溶体を代表とするカルコパイ
ライト型半導体は、その吸収係数の高さから太陽電池材
料として有望視されている。

【０００３】従来、これらの半導体からなる太陽電池
は、Ｍｏなどの金属電極上に多結晶薄膜を堆積すること
により作製されている。この一般的な構造は、Ｍｏ電極
上に吸収層となるｐ型カルコパイライト層（１）と、Ｃ
ｄＳなどからなるバッファ層（２）、ＺｎＯからなるｎ
型層兼電流取り出し電極までの抵抗を低減するための透
明導電膜（３）とで構成されているものである。

【０００４】従来、（１）は同時蒸着法、セレン化法、
電着法などで多結晶薄膜が形成されていた。また、
（２）においては、溶液成長法が主流であるが、その他
に蒸着法なども試みられている。また、（３）において
は、スパッタ法またはＣＶＤ法が用いられる。

【０００５】カルコパイライト型半導体の成膜の難しさ
に、その組成による構造変化が挙げられる。ＣｕＩｎＳ
ｅ₂（ＣＩＳ）を例にとると、ＣｕとＩｎの比（Ｉｎ／
Ｃｕ）が若干１を上回ったｐ型が最も太陽電池に適して
いる膜である。一方、大幅に１を下回った場合は、Ｃｕ
_xＳといった異種相が多結晶粒界に現れ、電流が短絡
し、また大幅に１を上回った場合は、ｎ型となり太陽電
池には適さない。また、多結晶を用いた太陽電池の高効
率化のためには、その粒界でのキャリアの再結合を抑制
するためになるべく粒径を大きくしなければならない
が、Ｉｎ／Ｃｕ比は粒径にも影響を与えることが公知で
あり、Ｃｕが多い膜ほどその粒径は大きい。

【０００６】以上のように高性能カルコパイライト薄膜
太陽電池の作製にあたっては、組成の精密な制御が必要
不可欠となっており、その上で、上述した性質をよりよ
く理解した総合的な最適作製プロセスが求められてい
る。

【０００７】現在、最も成功している例は、Ｉｎ／Ｃｕ
比を途中で変えて多層に蒸着していく方法である。それ
は、蒸着のプロセスを３段階に分け、全体として組成が
Ｉｎ／Ｃｕ≒１になるように調節する方法である。さら
に、太陽電池として効率を高いものにするために、ＣＩ
ＳにＧａあるいはＳを添加して禁制帯幅を広げる試みが
活発である。その際に、カルコパイライト層に内部電界
を作るために添加するＧａあるいはＳの濃度に傾斜がつ
けられている。このようにして作製されたｐ型カルコパ
イライト層とＣｄＳバッファ層およびｎ型ＺｎＯ層との
組み合わせで、効率が１７％を越える太陽電池が作製さ
れている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上述したカルコパイラ
イト多結晶薄膜を有する太陽電池では、前述の（１）の
製造方法においては、その組成制御法の改善と結晶品質
の改善（すなわち、結晶粒径の大型化と結晶粒界の異相
の除去）とが不十分である。また、前述の（２）におけ
るＣｄＳの溶液成長法も簡便な方法で比較的よい特性が
得られているものの、Ｃｄの毒性の問題と、その廃液処
理の問題がクローズアップされており、Ｃｄを使用しな
いバッファ層の研究が急務とされている。また、（１）
と（２）を別々の堆積／成長方法で作製するために、そ
の界面特性は必ずしもいいものとは言えない。

【０００９】一般に、太陽電池において、同一種類の半
導体のｐ型薄層とｎ型薄層とが直接面接触してｐｎ接合
を形成していることがきわめて望ましいことであるが、
そのようなｐｎ接合（ホモ接合）構造をもつカルコパイ
ライト薄膜太陽電池は、その吸収係数の大きさにも関わ
らず、従来、作製されていない。その主な理由は２つあ
り、その１つは、高品質のｎ型カルコパイライト薄層を
従来の方法で作製することがきわめて困難であることで
あり、他の一つは、従来の方法で作製したｐ型カルコパ
イライト薄層は多結晶集合体であるため、結晶粒界に生
成される異種固態相による光電流の内部短絡が起こり、
たとえ従来法によってカルコパイライトのホモ接合をも
つ太陽電池を作製したとしても、その光電変換効率がき
わめて低いものになってしまうことである。

【００１０】従来のカルコパイライト薄膜太陽電池にお
いては、上述の異種固態相による光電流の内部短絡を防
止するために、ｎ型半導体薄層を直接堆積することがで
きず、ｐ型カルコパイライト薄層とｎ型半導体薄層との
間に前述の高抵抗バッファ層を形成することが不可欠で
ある。この高抵抗バッファ層は、他の種類の太陽電池で
は不必要であり、カルコパイライト薄膜太陽電池特有の
構造となっている。したがって、これが構造複雑化、製
造工程の増加および複雑化の一因となっている。

【００１１】本発明の目的は、カルコパイライト単結晶
薄層の形成方法を確立し、それによって、カルコパイラ
イトのホモ接合を構成要素としてもつ太陽電池の製造を
可能とすることにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明では、真空中で、加熱された単結晶基板上に
原料気体を供給してカルコパイライト薄層を基板上に成
長させる際に、原料気体を個別に、あるいは複数種を組
み合わせて同時に、順次繰り返して基板に供給すること
により、層の化学組成の精密な制御を可能とし、その結
果として高品質のカルコパイライト単結晶薄層の形成を
可能とする。

【００１３】すなわち、本発明の太陽電池は、同種のｐ
型カルコパイライト薄膜とｎ型カルコパイライト薄膜と
が面接触してホモｐｎ接合を形成していることを特徴と
する。

【００１４】また、本発明の太陽電池の製造方法は、真
空中で、加熱した基板上に、蒸発、昇華、あるいはガス
により、太陽電池を構成する元素の原料を個別に、ある
いは２以上の原料を同時に、順次繰り返して供給し、カ
ルコパイライト薄膜を含んでなる太陽電池を製造するこ
とを特徴とする。

【００１５】さらに、前記カルコパイライト薄膜が、Ｃ
ｕＩｎＳｅ₂、ＣｕＧａＳｅ₂、ＣｕＩｎＳ₂、ＣｕＧａ
Ｓ₂、またはそれらの少なくとも２種以上を組み合わせ
た固溶体からなることを特徴とする。

【００１６】本発明では、組成を精密に制御するため
に、単結晶薄膜成長により太陽電池を実現し、その成長
方法は、真空中で、所定の適度な温度に加熱された基板
に、例えば、Ｉ族であるＣｕ、III族であるＧａあるい
はＩｎ、ＶＩ族であるＳあるいはＳｅの各原料を個別
に、あるいは２以上の原料を組み合わせて同時に、順次
繰り返して供給することにより行う。このように原料を
供給するには、例えば原料セルのシャッタ（後述の図１
参照）の開閉により行う。例えば、すべての原料セルの
シャッタを閉じた後、Ｃｕセルのシャッタを開け、Ｃｕ
原料を１秒間だけ基板に供給し、Ｃｕセルのシャッタを
閉じた後、直ちにＩｎセルのシャッタを開け、Ｉｎ原料
を１秒間だけ供給し、再び、Ｉｎセルのシャッタを閉じ
た後、Ｓｅセルのシャッタを開け、Ｓｅ原料を３秒間供
給する。これらの各原料を順次繰り返して基板に供給す
ることにより、形成しようとする半導体単結晶を層状に
成長させていく。ここで示した成長手順は、もちろん単
なる一例であり、シャッタの開閉時間、原料供給の順序
は、種々変更可能である。また、順次繰り返して供給す
る原料は、いつも１種類とは限らず、２つ以上を適宜組
み合わせて、同時に供給してもよい。例えば、Ｃｕセル
とＩｎセルのシャッタを同時に開けて、ＣｕとＩｎを同
時に１秒間供給した後、シャッタを閉じて、その後、Ｓ
ｅセルのシャッタを開けてＳｅを供給してもよい。な
お、基板としては、微傾斜基板を使用するのが望まし
い。このような原料の供給方法による薄膜形成方法は、
一般に、ＭＥＥ（マイグレイションエンハンストエピ
タキシ(Migration Enhanced Epitaxy)）法と呼ばれてい
る。

【００１７】なお、すべての原料を同時に供給する場合
を考えると、基板表面に小島状に結晶成長し、その結
果、島と島とが結合するときに、アンチフェイズドメイ
ンが生じ、結晶欠陥となる。カルコパイライト結晶の構
造は、Ｉ族とIII族からなる２種類のカチオン（すなわ
ち、イオン結晶中の陽イオン）が、単位胞の中でＣ軸に
沿って規則正しく整列しており、カルコパイライト結晶
以外の基板を用いた、いわゆる、ヘテロエピタキシの場
合、結晶島の中のカチオンの整列の仕方は、４通り個別
に考えられる。

【００１８】この結晶島の成長が進むに伴い、結合する
に至ってアンチフェイズドメインとなる。一般に、Ｇａ
Ａｓ／Ｓｉのヘテロエピタキシで言われているアンチフ
ェイズドメインの場合は、カチオン同志もしくはアニオ
ン同志の結合により形成されるが、カルコパイライトの
場合には、上述したようにカチオンとアニオンの副格子
が決定されても、上記のような結晶島の結合によって容
易にアンチフェイズドメインとなり得る。そのため、欠
陥のない単結晶を形成することは困難である。

【００１９】しかしながら、本発明による順次繰り返し
供給の手法によれば、カチオン原子の表面泳動が活発に
なるため、成長表面上の表面拡散距離が長くなり、隣の
サイトに収まる原子と強い相互作用をしながら、成長サ
イトを探すようになる。また、少なくともカチオン供給
時に、アニオンが供給されないため、結晶の小島が形成
されず、カチオン層とアニオン層の層状の成長が交互に
進むこととなる。したがって、上記アンチフェイズドメ
インは形成されない。また、Ｉ族とIII族の原料の供給
量は、例えばセル温度とシャッタの開閉時間の２通りで
制御可能なため、より精密に制御できるようになると共
に、表面泳動が活発で泳動原子間の相互作用が強い本手
法では、広範囲にわたって化学量論比（すなわち、スト
イキオメトリ）を満足するように、原子の配列が起こ
る。したがって、本発明によれば、高品質の単結晶薄膜
が得られる。こうして得られた高品質の単結晶薄膜は、
多結晶薄膜では実現困難であったカルコパイライト等の
ｎ型薄膜についても、高品質のものが得られるため、い
わゆる、ホモ接合の太陽電池を実現することができる。
また、従来の構造であるｐ型カルコパイライト層とＣｄ
Ｓバッファ層の太陽電池も同様に容易に作製できること
は言うまでもない。

【００２０】以上の成長方法により、高品質単結晶のｐ
型カルコパイライト薄層の成膜が可能となり、該ｐ型薄
層を用いた太陽電池の高性能化が容易に実現できる。こ
れにより、従来の課題であった薄膜の組成制御と結晶品
質が改善される。さらに、従来、実現が困難とされてき
たｎ型カルコパイライト薄層が形成できるに至り、カル
コパイライト半導体を用いてｐｎ接合を実現した高効率
太陽電池の作製を実現することが可能となる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を用いて詳細に説明する。

【００２２】基板としては、例えばＳｉ、ＧａＡｓ、Ｉ
ｎＰ、ＧａＰ等の単結晶基板を用いる。ＭＢＥ（分子線
エピタキシ）成長装置内で、例えば、Ｉ族（Ｃｕ）、II
I族（Ｉｎ、Ｇａ）、ＶＩ族（Ｓｅ、Ｓ）用セルのシャ
ッタの開閉をそれぞれ単独に制御することにより、元素
に応じて個別に供給することが可能となる。なお、原料
の供給とは、蒸発、昇華により、あるいはガスを用い
て、太陽電池を構成する１つの元素の原料を個別に、あ
るいは必要に応じて２以上の原料を適宜組み合わせて同
時に、順次繰り返して供給することを含む。

【００２３】図１は、本発明による方法で薄膜を成長さ
せるのに使用するＭＥＥ（マイグレイションエンハン
ストエピタキシ(Migration Enhanced Epitaxy)）装置
の構成を示す図である。なお、該成長装置の構成は、半
導体成長として一般に用いられている分子線エピタキシ
（ＭＢＥ）装置と同型である。（例えば、後述の実施の
形態１では、図３のｐ型ＣｕＩｎＧａＳｅ₂（ＣＩＧ
Ｓ）層２とｎ型ＣｕＩｎＧａＳｅ₂層３とを形成するの
に用いた。）図において、１は成長チャンバ（真空容器）、２はヒー
タと熱電対を備えた基板ホルダ、２１〜２５は原料を入
れるセルで、２１はＣｕセル、２２はＩｎセル、２３は
Ｇａセル、２４はＳｅセル、２５はＳセル、また、１１
〜１５はセル２１〜２５のシャッタである。

【００２４】すなわち、成長チャンバ１の内部に、基板
ホルダ２が設置され、それに基板が載置、保持され、基
板ホルダ２内に内蔵されているヒータによって例えば５
００℃に加熱される。成長チャンバ７内には５個のシャ
ッタ１１〜１５が、Ｃｕセル２１、Ｉｎセル２２、Ｇａ
セル２３、Ｓｅセル２４、およびＳセル２５に、それぞ
れ近接して設置されている。すなわち、それぞれのセル
２１〜２５には、カルコパイライト薄層を形成するため
の原料が入れられていて、加熱され、蒸発あるいは昇華
により、それぞれのセル２１〜２５に対応するシャッタ
１１〜１５が開かれたときにのみ、セル２１〜２５に入
れられている原料（元素）が気体となって基板に供給さ
れる。すなわち、シャッタ１１〜１５の開閉により、セ
ル２１〜２５内の原料の分子線をオンオフする。なお、
該シャッタ１１〜１５では、数万回の使用に耐えること
ができるように、マグネットカップリング式の直線導入
器を使用している。

【００２５】図２は、本発明の方法における原料気体供
給の手順の一例を示す図である。ここでは、ＣｕＩｎＧ
ａＳｅ₂層を形成するときの原料供給の手順の一例を示
す。

【００２６】すなわち、すべての原料セル（図１の２１
〜２５）のシャッタを閉じた後、Ｃｕセル（２１）のシ
ャッタを開け、Ｃｕ原料を１秒間だけ基板に供給し、Ｃ
ｕセル（２１）のシャッタ（１１）を閉じた後、直ちに
Ｉｎセル（２２）とＧａセル（２３）のシャッタ（１
２、１３）を開け、Ｉｎ原料とＧａ原料を１秒間だけ供
給し、再び、Ｉｎセル（２２）とＧａセル（２３）のシ
ャッタ（１２、１３）を閉じた後、Ｓｅセル（２４）の
シャッタ（１４）を開け、Ｓｅ原料を３秒間供給する。
この薄層形成原料を順次繰り返して基板に供給すること
により、ＣｕＩｎＧａＳｅ₂単結晶を層状に成長させて
いく。

【００２７】なお、Ｓｅは蒸気圧が高いため、シャッタ
を閉めた場合の残留圧力が問題となるような場合は、Ｓ
ｅの代わりに、Ｈ₂Ｓｅなどのガスを用いて、バルブの
開閉により、該ガスの供給を制御してもよい。

【００２８】実施の形態１図３は、本発明の実施の形態１の太陽電池の断面構造を
示す図である。

【００２９】図において、３１はｐ型ＧａＡｓ基板、３
２はｐ型ＣｕＩｎＧａＳｅ₂層、３３はｎ型ＣｕＩｎＧ
ａＳｅ₂層、３４はＺｎＯ透明電導膜、３５は反射防止
膜、３６は電流取り出し電極である。

【００３０】すなわち、ｐ型ＧａＡｓ基板３１の上にｐ
型ＣｕＩｎＧａＳｅ₂層３２が形成され、その上にｎ型
ＣｕＩｎＧａＳｅ₂層３３が形成され、その上にＺｎＯ
透明電導膜３４が形成され、さらにその上に反射防止膜
３５と電流取り出し電極３６とが形成されている。な
お、ＺｎＯ透明電導膜３４は、ｎ型層が高品質であれ
ば、形成しなくてもよい。

【００３１】図３におけるカルコパイライト薄層である
ｐ型ＣｕＩｎＧａＳｅ₂層３２およびｎ型ＣｕＩｎＧａ
Ｓｅ₂層３３は、いずれも上記のＭＥＥ法により、図１
のＭＥＥ装置を使用して形成した。したがって、いずれ
の層も単結晶薄層であり、両者の接合はホモ接合となっ
ている。このとき、ｐ型ＣｕＩｎＧａＳｅ₂層３２を形
成する場合には、層の化学組成における（Ｉｎ＋Ｇａ）
／Ｃｕの比を１より若干小さくし、ｎ型ＣｕＩｎＧａＳ
ｅ₂層３３を形成する場合には、その比を１より若干大
きくすることにより、伝導型を制御した。この微量な調
整は、セル温度による制御でも、シャッタの開閉時間に
よる制御でも、どちらでも可能である。また、本実施の
形態では、基板温度は５００℃で成長させたが、ＭＥＥ
法の特性を考慮すると、３００℃程度まで低温化するこ
とは可能である。

【００３２】ｎ型ＣｕＩｎＧａＳｅ₂層３３の形成後
は、その上に、ＺｎＯ透明電導膜３４、電流取り出し電
極３６、反射防止膜３５の順に形成する。これらの膜
は、カルコパイライトホモ接合形成後の基板を、ＭＥＥ
装置の成長チャンバ１（図１）に隣接する別の真空チャ
ンバ内に搬送してから、形成した。

【００３３】以上のようにして形成したカルコパイライ
ト各薄層は、良好な単結晶であり、太陽電池の光電変換
効率を測定したところ、２２％であり、従来値と比較し
て大幅に向上した。

【００３４】実施の形態２図４は、本発明の実施の形態２の太陽電池の断面構造を
示す図である。

【００３５】図において、４１はｐ型ＧａＡｓ基板、４
２はｐ型ＣｕＩｎＧａＳｅ₂層、４３はＣｄＳバッファ
層、４４はｎ型層兼抵抗低減用ＺｎＯ透明導電膜、４５
は反射防止膜、４６は電流取り出し電極である。

【００３６】すなわち、ｐ型ＧａＡｓ基板４１上に、単
結晶ｐ型ＣｕＩｎＧａＳｅ₂層４２を、図１に示したＭ
ＥＥ装置を用いてＭＥＥ法により成長し、その上にＣｄ
Ｓバッファ層４３、ＺｎＯ透明導電膜４４、電流取り出
し電極４６、反射防止膜４５を形成した。上記実施の形
態１と同様に、良好な単結晶ｐ型カルコパイライト層で
あるＣｕＩｎＧａＳｅ₂層４２が得られた。さらに、Ｃ
ｄＳバッファ層４３とｐ型ＣｕＩｎＧａＳｅ₂層４２と
の界面の欠陥が低減され、界面における再結合電流を低
減することができ、同じ構造で従来法で作製された太陽
電池と比較して効率３％の向上が確認された。

【００３７】実施の形態３図５は、本発明の実施の形態３の太陽電池の断面構造を
示す図である。

【００３８】図において、５１はｐ型ＧａＡｓ基板、５
２はｐ型ＣｕＩｎ（Ｓ，Ｓｅ）₂層、５３はｎ型ＣｕＩ
ｎ（Ｓ，Ｓｅ）₂層、５４はＺｎＯ透明電導膜、５５は
反射防止膜、５６は電流取り出し電極である。

【００３９】すなわち、ｐ型ＧａＡｓ基板５１上に、ｐ
型ＣｕＩｎ（Ｓ，Ｓｅ）₂層５２、ｎ型ＣｕＩｎ（Ｓ，
Ｓｅ）₂層５３を順次、図１に示したＭＥＥ装置を用い
てＭＥＥ法で堆積した。このときの伝導型の制御は、ｐ
型の場合、Ｉｎ／Ｃｕの比を１より若干小さくする。ｎ
型の場合は１より若干大きくすることで行った。この微
量な調整は、セル温度による制御でも、シャッタの開閉
時間による制御でも、どちらでも可能である。ＳとＳｅ
の供給は同時に行い、Ｃｕ、Ｉｎ、（Ｓ＋Ｓｅ）の順
で、繰り返し供給した。ＳとＳｅの組成比はセルの設定
温度、つまり分子線強度により制御した。基板温度は、
Ｓの再蒸発を考慮して３５０℃で行った。その上に、Ｚ
ｎＯ透明導電膜５４、電流取り出し電極５６、反射防止
膜５５を形成した。これらの膜は、基板をＭＥＥ装置の
成長チャンバに隣接する真空チャンバ内に搬送し、形成
した。

【００４０】以上のようにして作製したカルコパイライ
ト各層は良好な単結晶であり、太陽電池としての効率は
２０％と、従来の値を大幅に向上した。

【００４１】実施の形態４図６は、本発明の実施の形態４の太陽電池の断面構造を
示す図である。

【００４２】図において、６１はｐ型ＧａＡｓ基板、６
２はｐ型ＣｕＩｎ（Ｓ，Ｓｅ）₂層、６３はＣｄＳバッ
ファ層、６４はｎ型層兼抵抗低減用ＺｎＯ透明電導膜、
６５は反射防止膜、６６は電流取り出し電極である。

【００４３】すなわち、ｐ型ＧａＡｓ基板６１上に、単
結晶ｐ型ＣｕＩｎ（Ｓ，Ｓｅ）₂層６２をＭＥＥ成長
し、その上にＣｄＳバッファ層６３、ＺｎＯ透明電導膜
６４、電流取り出し電極６６、反射防止膜６５を作製し
た。ｐ型ＣｕＩｎ（Ｓ，Ｓｅ）₂６２層の形成方法は、
上記実施の形態３と同じであり、良好な単結晶ｐ型カル
コパイライト層であるＣｕＩｎ（Ｓ，Ｓｅ）₂６２層が
得られた。さらに、その上に堆積したＣｄＳバッファ層
６３とｐ型ＣｕＩｎ（Ｓ，Ｓｅ）₂層６２との界面の欠
陥が低減され、界面における再結合電流を低減すること
ができ、同じ構造で従来法で作製された太陽電池と比較
して効率３％の向上が確認された。

【００４４】以上本発明を実施の形態に基づいて具体的
に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるも
のではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変
更可能であることは勿論である。例えば、基板や各層の
導電型は反対の導電型の場合もあり得ることは言うまで
もない。また、原料セルの中に入れる原料は単体に限ら
ず、化合物を入れてもよい。また、例えば、蒸気圧の高
いＰを供給する場合、供給源としてを使用してもよい。
この場合、Ｐだけ蒸発してＧａはセル中に残存する。さ
らに、図１の装置の成長チャンバ１内で、カルコパイラ
イト薄層に連続してバッファ層等をＭＢＥあるいはＭＥ
Ｅ法で形成してもよい。

【００４５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
高品質単結晶カルコパイライト薄層を形成することが可
能となり、その結果、従来実現困難であったカルコパイ
ライトのホモ接合を構成要素としてもつ高光電変換効率
の太陽電池の製造が可能となる。また、従来のカルコパ
イライト薄層と高抵抗バッファ層とを構成要素としても
つ太陽電池においても、本発明によるカルコパイライト
薄層の形成方法を用いることにより、各層の品質向上と
界面での欠陥低減が可能となるので、太陽電池の光電変
換効果を従来よりも高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による太陽電池の作製に用いる薄膜形成
装置の構成図である。

【図２】本発明の方法における原料気体供給の手順の一
例を示す図である。

【図３】本発明の実施の形態１で作製した太陽電池の断
面構造図である。

【図４】本発明の実施の形態２で作製した太陽電池の断
面構造図である。

【図５】本発明の実施の形態３で作製した太陽電池の断
面構造図である。

【図６】本発明の実施の形態４で作製した太陽電池の断
面構造図である。

【符号の説明】

１…成長チャンバ、２…基板ホルダ、１１、１２、１
３、１４、１５…シャッタ、２１…Ｃｕセル、２２…Ｉ
ｎセル、２３…Ｇａセル、２４…Ｓｅセル、２５…Ｓセ
ル、３１…ｐ型ＧａＡｓ基板、３２…ｐ型ＣｕＩｎＧａ
Ｓｅ₂層、３３…ｎ型ＣｕＩｎＧａＳｅ₂層、３４…Ｚｎ
Ｏ透明電導膜、３５…反射防止膜、３６…電流取り出し
電極、４１…ｐ型ＧａＡｓ基板、４２…ｐ型ＣｕＩｎＧ
ａＳｅ₂層、４３…ＣｄＳバッファ層、４４…ｎ型層兼
抵抗低減用ＺｎＯ透明導電膜、４５…反射防止膜、４６
…電流取り出し電極、５１…ｐ型ＧａＡｓ基板、５２…
ｐ型ＣｕＩｎ（Ｓ，Ｓｅ）₂層、５３…ｎ型ＣｕＩｎ
（Ｓ，Ｓｅ）₂層、５４…ＺｎＯ透明電導膜、５５…反
射防止膜、５６…電流取り出し電極、６１…ｐ型ＧａＡ
ｓ基板、６２…ｐ型ＣｕＩｎ（Ｓ，Ｓｅ）₂層、６３…
ＣｄＳバッファ層、６４…ｎ型層兼抵抗低減用ＺｎＯ透
明電導膜、６５…反射防止膜、６６…電流取り出し電
極。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者山田武東京都新宿区西新宿三丁目19番２号日本電信電話株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】同種のｐ型カルコパイライト薄膜とｎ型カ
ルコパイライト薄膜とが面接触してホモｐｎ接合を形成
していることを特徴とする太陽電池。
【請求項２】前記カルコパイライト薄膜が、ＣｕＩｎＳ
ｅ₂、ＣｕＧａＳｅ₂、ＣｕＩｎＳ₂、ＣｕＧａＳ₂、また
はそれらの少なくとも２種以上を組み合わせた固溶体か
らなることを特徴とする請求項１記載の太陽電池。
【請求項３】真空中で、加熱した基板上に、蒸発、昇
華、あるいはガスにより、太陽電池を構成する元素の原
料を個別に、あるいは２以上の原料を同時に、順次繰り
返して供給し、カルコパイライト薄膜を含んでなる太陽
電池を製造することを特徴とする太陽電池の製造方法。
【請求項４】前記カルコパイライト薄膜が、ＣｕＩｎＳ
ｅ₂、ＣｕＧａＳｅ₂、ＣｕＩｎＳ₂、ＣｕＧａＳ₂、また
はそれらの少なくとも２種以上を組み合わせた固溶体か
らなることを特徴とする請求項３記載の太陽電池の製造
方法。