JPH1079525A - 化合物半導体及びそれを用いた薄膜太陽電池 - Google Patents
化合物半導体及びそれを用いた薄膜太陽電池Info
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- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 空間群（数１）（No.121)に属する欠損を含
んだオウシャク鉱型の結晶構造を持つ化合物半導体を光
吸収層に用いることにより変換効率の高い薄膜太陽電池
を提供する。 【解決手段】 Ｃｕ2-3X（Ｉｎ1-YＧａY）2+X（Ｓｅ1-Z
ＳZ）4の組成を有し、その組成範囲が０＜Ｘ＜０．５、
０≦Ｙ≦１、０≦Ｚ≦０．５であり、空間群（数１）に
属する欠損を含んだオウシャク鉱型の結晶構造を有する
化合物半導体は、対応するオウドウ鉱型構造のＣｕ（Ｉ
ｎ1-YＧａY）（Ｓｅ1-ZＳZ）2に比較して約０．２５ｅ
Ｖバンドギャップが大きく、太陽電池の光吸収層に適す
る。また、この化合物半導体は、対応するオウドウ鉱型
構造のＣｕ（Ｉｎ1-YＧａY）（Ｓｅ1-ZＳZ）4にきわめ
て格子定数が近く、オウドウ鉱型構造のＣｕ（Ｉｎ1-Y
Ｇａ Y）（Ｓｅ1-ZＳZ）2を光吸収層に用いる太陽電池の
バッファー層にも適する。 【数１】
んだオウシャク鉱型の結晶構造を持つ化合物半導体を光
吸収層に用いることにより変換効率の高い薄膜太陽電池
を提供する。 【解決手段】 Ｃｕ2-3X（Ｉｎ1-YＧａY）2+X（Ｓｅ1-Z
ＳZ）4の組成を有し、その組成範囲が０＜Ｘ＜０．５、
０≦Ｙ≦１、０≦Ｚ≦０．５であり、空間群（数１）に
属する欠損を含んだオウシャク鉱型の結晶構造を有する
化合物半導体は、対応するオウドウ鉱型構造のＣｕ（Ｉ
ｎ1-YＧａY）（Ｓｅ1-ZＳZ）2に比較して約０．２５ｅ
Ｖバンドギャップが大きく、太陽電池の光吸収層に適す
る。また、この化合物半導体は、対応するオウドウ鉱型
構造のＣｕ（Ｉｎ1-YＧａY）（Ｓｅ1-ZＳZ）4にきわめ
て格子定数が近く、オウドウ鉱型構造のＣｕ（Ｉｎ1-Y
Ｇａ Y）（Ｓｅ1-ZＳZ）2を光吸収層に用いる太陽電池の
バッファー層にも適する。 【数１】
Description
【０００１】
【発明が属する技術分野】本発明は、薄膜太陽電池に用
いられる化合物半導体に関する。さらに詳しくは、特定
の結晶構造を有する化合物半導体及びそれを用いた薄膜
太陽電池に関する。
いられる化合物半導体に関する。さらに詳しくは、特定
の結晶構造を有する化合物半導体及びそれを用いた薄膜
太陽電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来からI-III-VI2族系化合物として知
られているのは、ＣｕＦｅＳ2に代表されるオウドウ
（黄銅）鉱型の結晶構造を有する化合物である。オウド
ウ鉱型構造は、正方晶系に属し、セン亜鉛鉱型構造の２
倍の単位胞をもつ。そして、空間群（数２）に属する
［桐山良一著 構造無機化学７ 第２版 共立全書８９
共立出版］。最近、このI-III-VI2 族系化合物が太陽
電池用材料として注目されている[A. Rocket and R. W.
Birkmire, J. Appl. Phys. 70巻 7号 R81ペ−ジ]。
られているのは、ＣｕＦｅＳ2に代表されるオウドウ
（黄銅）鉱型の結晶構造を有する化合物である。オウド
ウ鉱型構造は、正方晶系に属し、セン亜鉛鉱型構造の２
倍の単位胞をもつ。そして、空間群（数２）に属する
［桐山良一著 構造無機化学７ 第２版 共立全書８９
共立出版］。最近、このI-III-VI2 族系化合物が太陽
電池用材料として注目されている[A. Rocket and R. W.
Birkmire, J. Appl. Phys. 70巻 7号 R81ペ−ジ]。
【０００３】
【数２】
【０００４】太陽電池の構成材料として用いられるの
は、ＣｕＩｎＳｅ2 に代表されるバンドギャップ（Ｅ
ｇ）が１ｅＶから１．８ｅＶの範囲の化合物半導体であ
る。ＣｕＩｎＳｅ2のバンドギャップは、ほぼ１ｅＶで
あり、太陽電池の吸収に最適な大きさ１．４ｅＶに比較
して小さい。それで、ＣｕＩｎＳｅ2太陽電池を高効率
化するためにＣｕＩｎＳｅ2のバンドギャップを太陽光
の吸収に最適な１．４ｅＶに近づける取り組が行われて
いる。通常、ＣｕＩｎＳｅ2（Ｅｇ＝１．０ｅＶ）にバ
ンドギャップの大きなＣｕＧａＳｅ2（Ｅｇ＝１．６８
ｅＶ）を固溶させ、バンドギャップを増大させている。
は、ＣｕＩｎＳｅ2 に代表されるバンドギャップ（Ｅ
ｇ）が１ｅＶから１．８ｅＶの範囲の化合物半導体であ
る。ＣｕＩｎＳｅ2のバンドギャップは、ほぼ１ｅＶで
あり、太陽電池の吸収に最適な大きさ１．４ｅＶに比較
して小さい。それで、ＣｕＩｎＳｅ2太陽電池を高効率
化するためにＣｕＩｎＳｅ2のバンドギャップを太陽光
の吸収に最適な１．４ｅＶに近づける取り組が行われて
いる。通常、ＣｕＩｎＳｅ2（Ｅｇ＝１．０ｅＶ）にバ
ンドギャップの大きなＣｕＧａＳｅ2（Ｅｇ＝１．６８
ｅＶ）を固溶させ、バンドギャップを増大させている。
【０００５】
【発明が解決すべき課題】しかしながら、Ｃｕ（Ｉｎ
1-YＧａY）Ｓｅ2系固溶体を光吸収層に用いた場合、Ｇ
ａの固溶量、Ｙの増加とともにそのバンドギャップが大
きくなるが、その固溶体薄膜を光吸収層に用いた太陽電
池の変換効率は単調には増加しない。Ｇａ量、Ｙが約
０．２〜０．３（Ｅｇとしては約１．１５ｅＶ）をピー
クにして、それ以上Ｇａ量を増加しても変換効率は向上
せず、逆に低下する。［H. W. Schock,MRS BULLETIN, 1
8巻 10号 42−44頁］。この原因として、Ｇａ含有量
の多い領域でのＣｕ（Ｉｎ1-XＧａX）Ｓｅ2固溶体薄膜
の結晶性の低下が考えられる。
1-YＧａY）Ｓｅ2系固溶体を光吸収層に用いた場合、Ｇ
ａの固溶量、Ｙの増加とともにそのバンドギャップが大
きくなるが、その固溶体薄膜を光吸収層に用いた太陽電
池の変換効率は単調には増加しない。Ｇａ量、Ｙが約
０．２〜０．３（Ｅｇとしては約１．１５ｅＶ）をピー
クにして、それ以上Ｇａ量を増加しても変換効率は向上
せず、逆に低下する。［H. W. Schock,MRS BULLETIN, 1
8巻 10号 42−44頁］。この原因として、Ｇａ含有量
の多い領域でのＣｕ（Ｉｎ1-XＧａX）Ｓｅ2固溶体薄膜
の結晶性の低下が考えられる。
【０００６】本発明の目的は、バンドギャップの大きさ
が太陽光の吸収に最適な大きさに近い新規な化合物半導
体を提供することである。
が太陽光の吸収に最適な大きさに近い新規な化合物半導
体を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明の第１番目の化合物半導体は、Ｃｕ2-3X（Ｉ
ｎ1-YＧａY）2+X（Ｓｅ1-ZＳZ）4の組成を有し、その組
成範囲が０＜Ｘ＜０．５、０≦Ｙ≦１、０≦Ｚ≦０．５
であり、空間群（前記数１）に属する欠損を含んだオウ
シャク鉱型の結晶構造を有する化合物半導体である。
め、本発明の第１番目の化合物半導体は、Ｃｕ2-3X（Ｉ
ｎ1-YＧａY）2+X（Ｓｅ1-ZＳZ）4の組成を有し、その組
成範囲が０＜Ｘ＜０．５、０≦Ｙ≦１、０≦Ｚ≦０．５
であり、空間群（前記数１）に属する欠損を含んだオウ
シャク鉱型の結晶構造を有する化合物半導体である。
【０００８】次に本発明の化合物半導体を光吸収層に用
いた薄膜太陽電池は、Ｃｕ2-3X（Ｉｎ1-YＧａY）
2+X（Ｓｅ1-ZＳZ）4の組成を有し、空間群（前記数１）
に属する欠損を含んだオウシャク鉱型の結晶構造を有す
る化合物半導体を光吸収層に用いたという構成を備えた
ものである。
いた薄膜太陽電池は、Ｃｕ2-3X（Ｉｎ1-YＧａY）
2+X（Ｓｅ1-ZＳZ）4の組成を有し、空間群（前記数１）
に属する欠損を含んだオウシャク鉱型の結晶構造を有す
る化合物半導体を光吸収層に用いたという構成を備えた
ものである。
【０００９】次に本発明の化合物半導体をバッファー属
に用いた薄膜太陽電池は、オウドウ鉱型の結晶構造を持
つ化合物半導体を光吸収層に用る太陽電池のバッファー
層として、Ｃｕ2-3X（Ｉｎ1-YＧａY）2+X（Ｓｅ
1-ZＳZ）4の組成を有し、空間群（前記数１）に属する
欠損を含んだオウシャク鉱型の結晶構造を有する化合物
半導体を用いるという構成を備えたものである。
に用いた薄膜太陽電池は、オウドウ鉱型の結晶構造を持
つ化合物半導体を光吸収層に用る太陽電池のバッファー
層として、Ｃｕ2-3X（Ｉｎ1-YＧａY）2+X（Ｓｅ
1-ZＳZ）4の組成を有し、空間群（前記数１）に属する
欠損を含んだオウシャク鉱型の結晶構造を有する化合物
半導体を用いるという構成を備えたものである。
【００１０】本発明の化合物半導体は、対応するするオ
ウドウ鉱型構造の化合物半導体Ｃｕ（Ｉｎ1-YＧａY）
（Ｓｅ1-ZＳZ）2に比較して約０．２５ｅＶ大きなバン
ドギャップをもつ。望ましい組成範囲としては、０＜Ｘ
＜０．５、０≦Ｙ≦１、０≦Ｚ≦０．５であり、さらに
望ましい組成範囲は、０．２８＜Ｘ＜０．４、０≦Ｙ≦
０．５、０≦Ｚ≦０．５である。
ウドウ鉱型構造の化合物半導体Ｃｕ（Ｉｎ1-YＧａY）
（Ｓｅ1-ZＳZ）2に比較して約０．２５ｅＶ大きなバン
ドギャップをもつ。望ましい組成範囲としては、０＜Ｘ
＜０．５、０≦Ｙ≦１、０≦Ｚ≦０．５であり、さらに
望ましい組成範囲は、０．２８＜Ｘ＜０．４、０≦Ｙ≦
０．５、０≦Ｚ≦０．５である。
【００１１】
【実施例】以下実施例を用いて本発明をさらに具体的に
説明する。 （実施例１）多元蒸着法でＣｕ0.8Ｉｎ2.4Ｓｅ4組成の
薄膜を形成した。この組成は、Ｃｕ2 -3X（Ｉｎ1-YＧ
ａY）2+X（Ｓｅ1-ZＳZ）4組成のＸ＝０．４、Ｙ＝０、
Ｚ＝０の場合に相当する。基板としては、ソーダライム
ガラスを用いた。Ｃｕ、Ｉｎ、Ｓｅはそれぞれの元素か
ら蒸発させ、基板温度は５４０℃に保持した。得られた
薄膜の組成をＥＰＭＡ（Ｘ線マイクロアナライザ）を用
いて分析したところ、目的どおりＣｕ0.8Ｉｎ2.4Ｓｅ4
であった。図１に本実施例で得られた薄膜のＸ線回折図
形を示した。Ｘ線源はＣｕである。このＸ線回折図形
は、オウドウ鉱型構造を持つＣｕＩｎＳｅ2と同様に正
方晶系の単位格子を仮定して指数付けすることが出来
た。得られた格子定数は、ａ＝５．７５４オングストロ
ーム（０．５７５４ｎｍ）、ｃ＝１１．５１８オングス
トローム（１．１５１８ｎｍ）であった。しかしなが
ら、オウドウ鉱型構造のＣｕＩｎＳｅ2では観察されな
い１１０や１１４回折ピークが観察された。また、透過
電子顕微鏡を用いて収束電子線回折によって単位格子の
対称性の検討を行った。図２にｃ軸方向から電子線を入
射した際の収束電子線回折図形のトレース図を示した。
この収束電子線回折図形が、ｐ４ｍｍの対称を持つこと
がわかった。ところで、オウドウ鉱型構造の属する空間
群である（数３）(No. 122)では、ｃ軸方向から観察し
たときの対称性がｐ４ｇｍであり、本実施例で得られた
薄膜の収束電子線回折の結果と異なることがわかった。
説明する。 （実施例１）多元蒸着法でＣｕ0.8Ｉｎ2.4Ｓｅ4組成の
薄膜を形成した。この組成は、Ｃｕ2 -3X（Ｉｎ1-YＧ
ａY）2+X（Ｓｅ1-ZＳZ）4組成のＸ＝０．４、Ｙ＝０、
Ｚ＝０の場合に相当する。基板としては、ソーダライム
ガラスを用いた。Ｃｕ、Ｉｎ、Ｓｅはそれぞれの元素か
ら蒸発させ、基板温度は５４０℃に保持した。得られた
薄膜の組成をＥＰＭＡ（Ｘ線マイクロアナライザ）を用
いて分析したところ、目的どおりＣｕ0.8Ｉｎ2.4Ｓｅ4
であった。図１に本実施例で得られた薄膜のＸ線回折図
形を示した。Ｘ線源はＣｕである。このＸ線回折図形
は、オウドウ鉱型構造を持つＣｕＩｎＳｅ2と同様に正
方晶系の単位格子を仮定して指数付けすることが出来
た。得られた格子定数は、ａ＝５．７５４オングストロ
ーム（０．５７５４ｎｍ）、ｃ＝１１．５１８オングス
トローム（１．１５１８ｎｍ）であった。しかしなが
ら、オウドウ鉱型構造のＣｕＩｎＳｅ2では観察されな
い１１０や１１４回折ピークが観察された。また、透過
電子顕微鏡を用いて収束電子線回折によって単位格子の
対称性の検討を行った。図２にｃ軸方向から電子線を入
射した際の収束電子線回折図形のトレース図を示した。
この収束電子線回折図形が、ｐ４ｍｍの対称を持つこと
がわかった。ところで、オウドウ鉱型構造の属する空間
群である（数３）(No. 122)では、ｃ軸方向から観察し
たときの対称性がｐ４ｇｍであり、本実施例で得られた
薄膜の収束電子線回折の結果と異なることがわかった。
【００１２】
【数３】
【００１３】そして、得られたＸ線回折図形や収束電子
線回折図形を解析することにより、本実施例で得られた
薄膜が、空間群（前記数１）（No.121)に属する欠損を
含んだオウシャク鉱型の結晶構造を有する事がわかっ
た。Ｘ線リートベルト解析から得られた原子位置を表１
に示した。また、図３にオウシャク鉱型のＣｕ0.8Ｉｎ2
.4Ｓｅ4の結晶構造の模式図を示した。
線回折図形を解析することにより、本実施例で得られた
薄膜が、空間群（前記数１）（No.121)に属する欠損を
含んだオウシャク鉱型の結晶構造を有する事がわかっ
た。Ｘ線リートベルト解析から得られた原子位置を表１
に示した。また、図３にオウシャク鉱型のＣｕ0.8Ｉｎ2
.4Ｓｅ4の結晶構造の模式図を示した。
【００１４】本実施例で得られた薄膜の透過率の測定を
行い、（αｈν）2を光子エネルギー（ｈν）を横軸に
プロットしたグラフのＸ軸の切片からバンドギャップを
求めた。得られた化合物半導体のバンドギャップの大き
さは１．２６ｅＶで、対応するオウドウ鉱型のＣｕＩｎ
Ｓｅ2のバンドギャップに比較して約０．２５ｅＶ大き
かった。
行い、（αｈν）2を光子エネルギー（ｈν）を横軸に
プロットしたグラフのＸ軸の切片からバンドギャップを
求めた。得られた化合物半導体のバンドギャップの大き
さは１．２６ｅＶで、対応するオウドウ鉱型のＣｕＩｎ
Ｓｅ2のバンドギャップに比較して約０．２５ｅＶ大き
かった。
【００１５】
【表１】
【００１６】（実施例２）多元蒸着法でＣｕ0.8（Ｉｎ
0.8Ｇａ0.2）2.4Ｓｅ4組成の薄膜を作製した。この組成
は、Ｃｕ2-3X（Ｉｎ1-YＧａY）2+X（Ｓｅ1-ZＳZ）4の組
成のＸ＝０．４、Ｙ＝０．２、Ｚ＝０の場合に相当す
る。基板としては、約１μm厚のＭｏ膜を被覆した上に
さらにＬｉ2Ｏ2を５００オングストローム（５０ｎｍ）
堆積したソーダライムガラスを用いた。Ｃｕ、Ｉｎ、Ｇ
ａ、Ｓｅはそれぞれの元素から、蒸発させ、基板温度
は、５５０℃に保持した。得られた薄膜の、結晶構造を
透過電子顕微鏡及びＸ線回折を用いて解析したところ、
オウシャク鉱型の結晶構造を持つことを確認した。
0.8Ｇａ0.2）2.4Ｓｅ4組成の薄膜を作製した。この組成
は、Ｃｕ2-3X（Ｉｎ1-YＧａY）2+X（Ｓｅ1-ZＳZ）4の組
成のＸ＝０．４、Ｙ＝０．２、Ｚ＝０の場合に相当す
る。基板としては、約１μm厚のＭｏ膜を被覆した上に
さらにＬｉ2Ｏ2を５００オングストローム（５０ｎｍ）
堆積したソーダライムガラスを用いた。Ｃｕ、Ｉｎ、Ｇ
ａ、Ｓｅはそれぞれの元素から、蒸発させ、基板温度
は、５５０℃に保持した。得られた薄膜の、結晶構造を
透過電子顕微鏡及びＸ線回折を用いて解析したところ、
オウシャク鉱型の結晶構造を持つことを確認した。
【００１７】このようにして形成したＣｕ0.8（Ｉｎ0.8
Ｇａ0.2）2.4Ｓｅ4組成の薄膜を光吸収層に用いて、Ｍ
ｇＦ2／ＩＴＯ／ＺｎＯ／ＣｄＳ／ＣＩＧＳ／Ｍｏ／ガ
ラス構造の太陽電池を作製した。ここで、ＣＩＧＳとし
て示したのは、本実施例で形成したＣｕ0.8（Ｉｎ0.8Ｇ
ａ0.2）2.4Ｓｅ4薄膜である。ＣｄＳ膜は化学析出法で
５００オングストローム（５０ｎｍ）、ＺｎＯ膜とＩＴ
Ｏ膜はスパッタ法でそれぞれ０．１μm、ＭｇＦ2の反射
防止膜は電子ビーム蒸着法で形成した。ＡＭ１．５、１
００ｍＷ／ｃｍ2の条件で測定したとき太陽電池を変換
効率は、１７．３％（Ｖoc＝０．７４Ｖ、Ｊsc＝３０．
８Ａ／ｃｍ2、ＦＦ＝０．７６)であった。この太陽電池
の、分光感度を測定したところオウドウ鉱型のＣｕ（Ｉ
ｎ0.8Ｇａ0.2）Ｓｅ2を光吸収層に用いた場合と長波長
感度の異なる結果が得られ、光吸収層のバンドギャップ
がオウドウ鉱型のＣｕ（Ｉｎ0.8Ｇａ0.2）Ｓｅ2に比較
して約０．２５ｅＶ大きいことが確認できた。
Ｇａ0.2）2.4Ｓｅ4組成の薄膜を光吸収層に用いて、Ｍ
ｇＦ2／ＩＴＯ／ＺｎＯ／ＣｄＳ／ＣＩＧＳ／Ｍｏ／ガ
ラス構造の太陽電池を作製した。ここで、ＣＩＧＳとし
て示したのは、本実施例で形成したＣｕ0.8（Ｉｎ0.8Ｇ
ａ0.2）2.4Ｓｅ4薄膜である。ＣｄＳ膜は化学析出法で
５００オングストローム（５０ｎｍ）、ＺｎＯ膜とＩＴ
Ｏ膜はスパッタ法でそれぞれ０．１μm、ＭｇＦ2の反射
防止膜は電子ビーム蒸着法で形成した。ＡＭ１．５、１
００ｍＷ／ｃｍ2の条件で測定したとき太陽電池を変換
効率は、１７．３％（Ｖoc＝０．７４Ｖ、Ｊsc＝３０．
８Ａ／ｃｍ2、ＦＦ＝０．７６)であった。この太陽電池
の、分光感度を測定したところオウドウ鉱型のＣｕ（Ｉ
ｎ0.8Ｇａ0.2）Ｓｅ2を光吸収層に用いた場合と長波長
感度の異なる結果が得られ、光吸収層のバンドギャップ
がオウドウ鉱型のＣｕ（Ｉｎ0.8Ｇａ0.2）Ｓｅ2に比較
して約０．２５ｅＶ大きいことが確認できた。
【００１８】（実施例３）多元蒸着法で表２に示した各
種Ｃｕ2-3X（Ｉｎ1-YＧａY）2+X（Ｓｅ1-ZＳZ）4組成の
薄膜を作製した。基板としては、ソーダライムガラスを
用いた。Ｃｕ、Ｉｎ、Ｇａ、Ｓｅはそれぞれの元素から
蒸発させた。表２に作製したＣｕ2-3X（Ｉｎ1-YＧａY）
2+X（Ｓｅ1-ZＳZ）4系薄膜の組成、結晶構造及びバンド
ギャップを示した。膜組成はＥＰＭＡを用いて決定し、
結晶構造は透過電子顕微鏡観察とＸ線回折を併用して行
った。バンドギャップの大きさは、実施例１と同様に光
の透過率の測定値から決定した。
種Ｃｕ2-3X（Ｉｎ1-YＧａY）2+X（Ｓｅ1-ZＳZ）4組成の
薄膜を作製した。基板としては、ソーダライムガラスを
用いた。Ｃｕ、Ｉｎ、Ｇａ、Ｓｅはそれぞれの元素から
蒸発させた。表２に作製したＣｕ2-3X（Ｉｎ1-YＧａY）
2+X（Ｓｅ1-ZＳZ）4系薄膜の組成、結晶構造及びバンド
ギャップを示した。膜組成はＥＰＭＡを用いて決定し、
結晶構造は透過電子顕微鏡観察とＸ線回折を併用して行
った。バンドギャップの大きさは、実施例１と同様に光
の透過率の測定値から決定した。
【００１９】
【表２】
【００２０】（実施例４）まず、多元蒸着法でオウドウ
鉱型の結晶構造を持つＣｕ（Ｉｎ0.8Ｇａ0.2）Ｓｅ2系
固溶体薄膜を２μm形成した。基板としては、約１μm厚
のＭｏ膜を被覆したソーダライムガラスを用いた。Ｃ
ｕ、Ｉｎ、Ｇａ、Ｓｅはそれぞれの元素から蒸発させ
た。基板温度は、５５０℃に保持した。この上に、バッ
ファー層として、オウシャク鉱型の結晶構造を持つＣｕ
0.8（Ｉｎ0.8Ｇａ0.2）2.4Ｓｅ4薄膜を２００オングス
トローム（２０ｎｍ）の厚さに形成した。このときの基
板温度は３００℃に保持した。これを用いて、ＭｇＦ2
／ＩＴＯ／ＺｎＯ／ＣｄＳ／ＣＩＧＳ／Ｃｕ（Ｉｎ0.8
Ｇａ0.2）Ｓｅ2／Ｍｏ／ガラス構造の太陽電池を作製し
た。ここで、ＣＩＧＳとして示したのは、Ｃｕ0.8（Ｉ
ｎ0.8Ｇａ0.2）2.4Ｓｅ4のバッファー層である。ＣｄＳ
膜は化学析出法で２００オングストローム（２０ｎ
ｍ）、ＺｎＯ膜とＩＴＯ膜はスパッタ法で０．２μm、
ＭｇＦ2の反射防止膜は電子ビーム蒸着法で形成した。
ＡＭ１．５、１００ｍＷ／ｃｍ2の条件で測定したとき
の太陽電池を変換効率は、１６．８％（Ｖｏｃ＝０．６
５Ｖ、Ｊｓｃ＝３４．９Ａ／ｃｍ2、ＦＦ＝０．７４)で
あった。
鉱型の結晶構造を持つＣｕ（Ｉｎ0.8Ｇａ0.2）Ｓｅ2系
固溶体薄膜を２μm形成した。基板としては、約１μm厚
のＭｏ膜を被覆したソーダライムガラスを用いた。Ｃ
ｕ、Ｉｎ、Ｇａ、Ｓｅはそれぞれの元素から蒸発させ
た。基板温度は、５５０℃に保持した。この上に、バッ
ファー層として、オウシャク鉱型の結晶構造を持つＣｕ
0.8（Ｉｎ0.8Ｇａ0.2）2.4Ｓｅ4薄膜を２００オングス
トローム（２０ｎｍ）の厚さに形成した。このときの基
板温度は３００℃に保持した。これを用いて、ＭｇＦ2
／ＩＴＯ／ＺｎＯ／ＣｄＳ／ＣＩＧＳ／Ｃｕ（Ｉｎ0.8
Ｇａ0.2）Ｓｅ2／Ｍｏ／ガラス構造の太陽電池を作製し
た。ここで、ＣＩＧＳとして示したのは、Ｃｕ0.8（Ｉ
ｎ0.8Ｇａ0.2）2.4Ｓｅ4のバッファー層である。ＣｄＳ
膜は化学析出法で２００オングストローム（２０ｎ
ｍ）、ＺｎＯ膜とＩＴＯ膜はスパッタ法で０．２μm、
ＭｇＦ2の反射防止膜は電子ビーム蒸着法で形成した。
ＡＭ１．５、１００ｍＷ／ｃｍ2の条件で測定したとき
の太陽電池を変換効率は、１６．８％（Ｖｏｃ＝０．６
５Ｖ、Ｊｓｃ＝３４．９Ａ／ｃｍ2、ＦＦ＝０．７４)で
あった。
【００２１】（比較例１）実施例４と同様の光吸収層を
用い、バッファー層を用いないで、ＭｇＦ2／ＩＴＯ／
ＺｎＯ／ＣｄＳ／Ｃｕ（Ｉｎ0.8Ｇａ0.2）Ｓｅ2／Ｍｏ
／ガラス構造の太陽電池を作製した。Ｍｏ、Ｃｕ（Ｉｎ
0.8Ｇａ0.2）Ｓｅ2、ＣｄＳ、ＺｎＯ、ＩＴＯ、ＭｇＦ2
膜の作製条件及び膜厚は実施例４と同様である。ＡＭ
１．５、１００ｍＷ／ｃｍ2の条件で測定したとき太陽
電池を変換効率は、７．５％（Ｖｏｃ＝０．４５Ｖ、Ｊ
ｓｃ＝２７．３Ａ／ｃｍ2、ＦＦ＝０．６１)であった。
用い、バッファー層を用いないで、ＭｇＦ2／ＩＴＯ／
ＺｎＯ／ＣｄＳ／Ｃｕ（Ｉｎ0.8Ｇａ0.2）Ｓｅ2／Ｍｏ
／ガラス構造の太陽電池を作製した。Ｍｏ、Ｃｕ（Ｉｎ
0.8Ｇａ0.2）Ｓｅ2、ＣｄＳ、ＺｎＯ、ＩＴＯ、ＭｇＦ2
膜の作製条件及び膜厚は実施例４と同様である。ＡＭ
１．５、１００ｍＷ／ｃｍ2の条件で測定したとき太陽
電池を変換効率は、７．５％（Ｖｏｃ＝０．４５Ｖ、Ｊ
ｓｃ＝２７．３Ａ／ｃｍ2、ＦＦ＝０．６１)であった。
【００２２】
【発明の効果】以上説明した通り、空間群（前記数１）
（No.121)に属する欠損を含んだオウシャク鉱型の結晶
構造を持つ本発明の化合物半導体は、そのバンドギャプ
が対応するオウドウ鉱型のＣｕ（Ｉｎ1-XＧａX）（Ｓｅ
1-YＳY）2系固溶体に比較して約０．２５ｅＶ大きいの
で、この化合物半導体を光吸収層に用いることにより変
換効率の高い薄膜太陽電池を提供することができる。ま
た、本発明の化合物半導体は、対応するオウドウ鉱型の
Ｃｕ（Ｉｎ1-XＧａX）（Ｓｅ1-YＳY）2系固溶体の格子
定数の大きさにきわめて近く、そのオウドウ鉱型のＣｕ
（Ｉｎ1-XＧａX）（Ｓｅ1-YＳY）2系固溶体を光吸収層
に用いる太陽電池のバッファー層に用いることで、高効
率太陽電池を得ることが出来る。
（No.121)に属する欠損を含んだオウシャク鉱型の結晶
構造を持つ本発明の化合物半導体は、そのバンドギャプ
が対応するオウドウ鉱型のＣｕ（Ｉｎ1-XＧａX）（Ｓｅ
1-YＳY）2系固溶体に比較して約０．２５ｅＶ大きいの
で、この化合物半導体を光吸収層に用いることにより変
換効率の高い薄膜太陽電池を提供することができる。ま
た、本発明の化合物半導体は、対応するオウドウ鉱型の
Ｃｕ（Ｉｎ1-XＧａX）（Ｓｅ1-YＳY）2系固溶体の格子
定数の大きさにきわめて近く、そのオウドウ鉱型のＣｕ
（Ｉｎ1-XＧａX）（Ｓｅ1-YＳY）2系固溶体を光吸収層
に用いる太陽電池のバッファー層に用いることで、高効
率太陽電池を得ることが出来る。
【図１】 本発明の実施例１で作製したＣｕ0.8Ｉｎ2.4
Ｓｅ4薄膜のＸ線回折図形
Ｓｅ4薄膜のＸ線回折図形
【図２】 同、Ｃｕ0.8Ｉｎ2.4Ｓｅ4薄膜のｃ軸方向か
ら電子線を入射した際の収束電子線回折図形のトレース
図
ら電子線を入射した際の収束電子線回折図形のトレース
図
【図３】 同、オウシャク鉱型のＣｕ0.8Ｉｎ2.4Ｓｅ4
の結晶構造の模式図
の結晶構造の模式図
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 根上 卓之 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内
Claims (4)
- 【請求項１】 Ｃｕ2-3X（Ｉｎ1-YＧａY）2+X（Ｓｅ1-Z
ＳZ）4の組成を有し、その組成範囲が０＜Ｘ＜０．５、
０≦Ｙ≦１、０≦Ｚ≦０．５であり、空間群（数１）に
属する欠損を含んだオウシャク鉱型の結晶構造を有する
化合物半導体。 【数１】 - 【請求項２】 Ｃｕ2-3X（Ｉｎ1-YＧａY）2+X（Ｓｅ1-Z
ＳZ）4に於ける組成範囲が、０．２８＜Ｘ＜０．４、０
≦Ｙ≦０．５、０≦Ｚ≦０．５である空間群（前記数
１）に属する欠損を含んだオウシャク鉱型の結晶構造を
有する化合物半導体。 - 【請求項３】 Ｃｕ2-3X（Ｉｎ1-YＧａY）2+X（Ｓｅ1-Z
ＳZ）4の組成を有し、空間群（前記数１）に属する欠損
を含んだオウシャク鉱型の結晶構造を有する化合物半導
体を光吸収層に用いた薄膜太陽電池。 - 【請求項４】 オウドウ鉱型の結晶構造を持つ化合物半
導体を光吸収層に用る太陽電池のバッファ−層として、
Ｃｕ2-3X（Ｉｎ1-YＧａY）2+X（Ｓｅ1-ZＳZ）4の組成を
有し、空間群（前記数１）に属する欠損を含んだオウシ
ャク鉱型の結晶構造を有する化合物半導体を用いる薄膜
太陽電池。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8234508A JPH1079525A (ja) | 1996-09-04 | 1996-09-04 | 化合物半導体及びそれを用いた薄膜太陽電池 |
| EP97115134A EP0828299A3 (en) | 1996-09-04 | 1997-09-02 | Compound semiconductor and thin film solar cell |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8234508A JPH1079525A (ja) | 1996-09-04 | 1996-09-04 | 化合物半導体及びそれを用いた薄膜太陽電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1079525A true JPH1079525A (ja) | 1998-03-24 |
Family
ID=16972132
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8234508A Pending JPH1079525A (ja) | 1996-09-04 | 1996-09-04 | 化合物半導体及びそれを用いた薄膜太陽電池 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0828299A3 (ja) |
| JP (1) | JPH1079525A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013122165A1 (ja) * | 2012-02-16 | 2013-08-22 | 京セラ株式会社 | 化合物粒子、化合物粒子の製造方法、半導体層の製造方法および光電変換装置の製造方法 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TW200428467A (en) * | 2003-04-25 | 2004-12-16 | Hoya Corp | Electrode material and semiconductor |
| SI1548159T1 (sl) * | 2003-12-22 | 2006-08-31 | Scheuten Glasgroep Bv | Postopek za pripravo Cu(In,Ga)Se2 monokristalnegapraska in soncna celica z monozrnato membrano, kiobsega ta prasek |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3386127B2 (ja) * | 1992-09-22 | 2003-03-17 | シーメンス アクチエンゲゼルシヤフト | 基板上に黄銅鉱半導体を迅速に作成する方法 |
-
1996
- 1996-09-04 JP JP8234508A patent/JPH1079525A/ja active Pending
-
1997
- 1997-09-02 EP EP97115134A patent/EP0828299A3/en not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013122165A1 (ja) * | 2012-02-16 | 2013-08-22 | 京セラ株式会社 | 化合物粒子、化合物粒子の製造方法、半導体層の製造方法および光電変換装置の製造方法 |
| JP5687367B2 (ja) * | 2012-02-16 | 2015-03-18 | 京セラ株式会社 | 化合物粒子、化合物粒子の製造方法、半導体層の製造方法および光電変換装置の製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0828299A2 (en) | 1998-03-11 |
| EP0828299A3 (en) | 1998-11-25 |
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