JPH11121778A - 化合物半導体膜の製造方法および太陽電池 - Google Patents
化合物半導体膜の製造方法および太陽電池Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 大面積の化合物半導体薄膜を、安価で再現性
良く工業的に製膜する方法を提供する。 【解決手段】 少なくとも一つの金属−硫黄結合を有す
る有機金属化合物粉末をスプレー噴射した後、加熱によ
って気体状態にし、これを加熱した膜形成用基板上に接
触させる工程からなる。
良く工業的に製膜する方法を提供する。 【解決手段】 少なくとも一つの金属−硫黄結合を有す
る有機金属化合物粉末をスプレー噴射した後、加熱によ
って気体状態にし、これを加熱した膜形成用基板上に接
触させる工程からなる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光電変換素子に使
用される化合物半導体膜、特に金属硫化物を主とする化
合物半導体膜の製造方法と、この製造方法によって得ら
れる化合物半導体膜を用いた太陽電池に関するものであ
る。
用される化合物半導体膜、特に金属硫化物を主とする化
合物半導体膜の製造方法と、この製造方法によって得ら
れる化合物半導体膜を用いた太陽電池に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】化合物半導体薄膜、特に硫化カドミウ
ム、硫化亜鉛、硫化鉛、硫化銅等の硫化物薄膜は、光電
変換素子材料として光電子産業分野で幅広く用いられて
いる。これらの化合物半導体薄膜の多くは、減圧下でソ
ースを蒸発させて、基板上に膜を形成するスパッタリン
グ法または蒸着法などによって製造されており、このよ
うな方法で製膜された薄膜は、光電変換素子材料として
所望される膜質を有している。
ム、硫化亜鉛、硫化鉛、硫化銅等の硫化物薄膜は、光電
変換素子材料として光電子産業分野で幅広く用いられて
いる。これらの化合物半導体薄膜の多くは、減圧下でソ
ースを蒸発させて、基板上に膜を形成するスパッタリン
グ法または蒸着法などによって製造されており、このよ
うな方法で製膜された薄膜は、光電変換素子材料として
所望される膜質を有している。
【０００３】しかし、何れの方法でも真空装置を必要と
するため、均質な膜を大面積に、かつ高速で連続して製
膜することが困難であり、さらに装置が非常に高価にな
る問題があった。より安価に大面積の薄膜を形成する方
法として、ソースを溶解させた溶液中に基板を浸漬させ
た後、基板上でソースを熱分解することにより基板表面
に化合物半導体膜を形成する溶液法と呼ばれる方法があ
る。しかし、この手法では、得られる薄膜の膜質の均一
性および再現性に大きな問題があった。
するため、均質な膜を大面積に、かつ高速で連続して製
膜することが困難であり、さらに装置が非常に高価にな
る問題があった。より安価に大面積の薄膜を形成する方
法として、ソースを溶解させた溶液中に基板を浸漬させ
た後、基板上でソースを熱分解することにより基板表面
に化合物半導体膜を形成する溶液法と呼ばれる方法があ
る。しかし、この手法では、得られる薄膜の膜質の均一
性および再現性に大きな問題があった。
【０００４】そこで、大面積の化合物半導体薄膜を安価
な装置で再現性よく製膜する方法として、塗布焼結法が
提案された。これは、化合物半導体の微粉末を分散した
ペーストを基板上にスクリーン印刷した後、連続ベルト
炉で焼結するものである。この方法は、硫化カドミウム
焼結膜とテルル化カドミウム焼結膜を積層したテルル化
カドミウム太陽電池を製造するのに利用されている（特
公昭５６−２８３８６号公報）。塗布焼結法は、安価な
装置で、大面積の化合物半導体薄膜を、均一でかつ再現
性よく連続して製膜でき、さらに製膜と同時にパターン
ニングが可能であるという極めて優れた特徴があった。
な装置で再現性よく製膜する方法として、塗布焼結法が
提案された。これは、化合物半導体の微粉末を分散した
ペーストを基板上にスクリーン印刷した後、連続ベルト
炉で焼結するものである。この方法は、硫化カドミウム
焼結膜とテルル化カドミウム焼結膜を積層したテルル化
カドミウム太陽電池を製造するのに利用されている（特
公昭５６−２８３８６号公報）。塗布焼結法は、安価な
装置で、大面積の化合物半導体薄膜を、均一でかつ再現
性よく連続して製膜でき、さらに製膜と同時にパターン
ニングが可能であるという極めて優れた特徴があった。
【０００５】しかし、塗布・焼結法にも幾つかの問題が
あった。それは、 １）焼結温度が約７００℃と高温であるため基板として
低価格の並ガラスが使えない、 ２）２時間以上の長時間の焼結反応を必要とするため高
速・大量生産に不向きである、 ３）焼結時に融点降下剤の蒸発を制御するためのセラミ
ック製の高価な焼結ケースが必要である、 ４）焼結時に窒素等の不活性雰囲気が必要である、 ５）原材料の粒径（通常２〜４μｍ）よりも薄い膜がで
きない、 ６）同焼結膜中には多数の空隙があり、膜質が均一でな
い、 等である。これらの問題は、原材料に用いる金属化合物
の微粉末に起因することであり、解決が極めて難しいも
のである。このように塗布焼結法によって得られた化合
物半導体薄膜は、膜厚が厚く、さらに薄膜内に多数の空
隙が存在するため、光透過率が低い。そのため、この薄
膜を太陽電池の窓材料として用いても、得られる太陽電
池は、優れた性能を発揮することができない。
あった。それは、 １）焼結温度が約７００℃と高温であるため基板として
低価格の並ガラスが使えない、 ２）２時間以上の長時間の焼結反応を必要とするため高
速・大量生産に不向きである、 ３）焼結時に融点降下剤の蒸発を制御するためのセラミ
ック製の高価な焼結ケースが必要である、 ４）焼結時に窒素等の不活性雰囲気が必要である、 ５）原材料の粒径（通常２〜４μｍ）よりも薄い膜がで
きない、 ６）同焼結膜中には多数の空隙があり、膜質が均一でな
い、 等である。これらの問題は、原材料に用いる金属化合物
の微粉末に起因することであり、解決が極めて難しいも
のである。このように塗布焼結法によって得られた化合
物半導体薄膜は、膜厚が厚く、さらに薄膜内に多数の空
隙が存在するため、光透過率が低い。そのため、この薄
膜を太陽電池の窓材料として用いても、得られる太陽電
池は、優れた性能を発揮することができない。
【０００６】また、最近、基板に塗布した有機金属化合
物を熱分解することにより、化合物半導体薄膜を形成す
る手法が考案されているが、基板への印刷塗布工程を必
要とし、またソース分解残渣が残るために有機金属化合
物を印刷塗布したソース印刷用基板を酸溶液で洗浄する
工程も必要とするので、コストが高くなるという問題が
あった。さらに、膜厚が均一な薄膜を大面積で製造する
ことは困難であった。そのため、このような化合物半導
体膜を太陽電池の窓材として用いても、優れた性能を有
する太陽電池を得ることはできなかった。
物を熱分解することにより、化合物半導体薄膜を形成す
る手法が考案されているが、基板への印刷塗布工程を必
要とし、またソース分解残渣が残るために有機金属化合
物を印刷塗布したソース印刷用基板を酸溶液で洗浄する
工程も必要とするので、コストが高くなるという問題が
あった。さらに、膜厚が均一な薄膜を大面積で製造する
ことは困難であった。そのため、このような化合物半導
体膜を太陽電池の窓材として用いても、優れた性能を有
する太陽電池を得ることはできなかった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上記課題に鑑み、本発
明は、大面積の化合物半導体薄膜を、安価で再現性よく
製造する工業的な方法を提供することを目的とするもの
である。さらに、この製造方法によって得られた化合物
半導体膜を用い、低コストで製造でき、かつ変換効率の
優れた太陽電池を提供することを目的とする。
明は、大面積の化合物半導体薄膜を、安価で再現性よく
製造する工業的な方法を提供することを目的とするもの
である。さらに、この製造方法によって得られた化合物
半導体膜を用い、低コストで製造でき、かつ変換効率の
優れた太陽電池を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明による化合物半導
体膜の製造方法は、少なくとも一つの金属−硫黄結合を
有する有機金属化合物粉末をキャリアガスによってスプ
レー噴射する工程、前記粉末を気体状態にする工程、お
よび前記気体を加熱された膜形成用基板上に接触させ、
前記基板上に金属硫化物からなる化合物半導体膜を形成
する工程を有する。さらに、本発明によって作製された
金属硫化物からなる化合物半導体膜をｎ型半導体層に利
用して太陽電池を構成することにより、優れた性能を有
する太陽電池を得ることができる。
体膜の製造方法は、少なくとも一つの金属−硫黄結合を
有する有機金属化合物粉末をキャリアガスによってスプ
レー噴射する工程、前記粉末を気体状態にする工程、お
よび前記気体を加熱された膜形成用基板上に接触させ、
前記基板上に金属硫化物からなる化合物半導体膜を形成
する工程を有する。さらに、本発明によって作製された
金属硫化物からなる化合物半導体膜をｎ型半導体層に利
用して太陽電池を構成することにより、優れた性能を有
する太陽電池を得ることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】上記のように、有機金属化合物の
粉末を加熱して気体状態にし、さらにこの気体を加熱さ
れた基板に接触させて、有機金属化合物を基板表面もし
くはその近傍で熱分解させることにより、不純物を介在
させずに化合物半導体膜を形成することができるので、
高品質な金属硫化物薄膜を得ることができる。しかも、
このような薄膜を低価格で形成できる。有機金属化合物
には、硫黄と結合する金属がカドミウム、亜鉛、銅、鉛
または水銀であり、さらに炭素と窒素を含有する化合物
を用いることが好ましい。化合物中に炭素と窒素が含有
されることにより、熱分解反応をスムーズにすることが
でき、さらに良質な金属硫化物からなる半導体薄膜が得
られる。
粉末を加熱して気体状態にし、さらにこの気体を加熱さ
れた基板に接触させて、有機金属化合物を基板表面もし
くはその近傍で熱分解させることにより、不純物を介在
させずに化合物半導体膜を形成することができるので、
高品質な金属硫化物薄膜を得ることができる。しかも、
このような薄膜を低価格で形成できる。有機金属化合物
には、硫黄と結合する金属がカドミウム、亜鉛、銅、鉛
または水銀であり、さらに炭素と窒素を含有する化合物
を用いることが好ましい。化合物中に炭素と窒素が含有
されることにより、熱分解反応をスムーズにすることが
でき、さらに良質な金属硫化物からなる半導体薄膜が得
られる。
【００１０】このような有機金属化合物としては、金属
のメルカプチド、チオ酸塩、ジチオ酸塩、チオカルボナ
ート塩、ジチオカルボナート塩、トリチオカルボナート
塩、チオカルバミン酸塩またはジチオカルバミン酸塩が
適している。これらの化合物は、低温で熱分解し、緻密
で光透過性の高い金属硫化物膜を形成する性質を持って
いるので、良質な金属硫化物からなる半導体膜を得るこ
とができる。キャリアガスとしては、空気、あるいは窒
素、Ａｒ、Ｈｅ、Ｎｅなどの不活性ガスを用いることが
できる。これら以外のガスを用いた場合は、キャリアガ
スとソースまたは生成膜とが反応する危険性があり、得
られる硫化カドミウム膜の膜質を低下させる可能性があ
る。
のメルカプチド、チオ酸塩、ジチオ酸塩、チオカルボナ
ート塩、ジチオカルボナート塩、トリチオカルボナート
塩、チオカルバミン酸塩またはジチオカルバミン酸塩が
適している。これらの化合物は、低温で熱分解し、緻密
で光透過性の高い金属硫化物膜を形成する性質を持って
いるので、良質な金属硫化物からなる半導体膜を得るこ
とができる。キャリアガスとしては、空気、あるいは窒
素、Ａｒ、Ｈｅ、Ｎｅなどの不活性ガスを用いることが
できる。これら以外のガスを用いた場合は、キャリアガ
スとソースまたは生成膜とが反応する危険性があり、得
られる硫化カドミウム膜の膜質を低下させる可能性があ
る。
【００１１】膜形成用基板の表面温度は、３００〜５０
０℃にすることが好ましい。この温度範囲であれば、熱
分解反応を能率良く行わせ、より一層短時間に良質な半
導体薄膜を形成できる。また、耐熱温度が比較的低い基
板を用いることができ、基板材料の選択幅が広がる。基
板の表面温度が３００℃よりも低いと、基板表面で有機
金属化合物の熱分解反応が生じないため、化合物半導体
膜が形成できない。また、５００℃を超えると、急激な
分解反応が生じるため、均質で、かつ良質な化合物半導
体膜が生成しない。
０℃にすることが好ましい。この温度範囲であれば、熱
分解反応を能率良く行わせ、より一層短時間に良質な半
導体薄膜を形成できる。また、耐熱温度が比較的低い基
板を用いることができ、基板材料の選択幅が広がる。基
板の表面温度が３００℃よりも低いと、基板表面で有機
金属化合物の熱分解反応が生じないため、化合物半導体
膜が形成できない。また、５００℃を超えると、急激な
分解反応が生じるため、均質で、かつ良質な化合物半導
体膜が生成しない。
【００１２】さらに、本発明によって作製された金属硫
化物からなる化合物半導体膜をｎ型半導体層に利用して
太陽電池を構成すると、金属硫化物薄膜の光透過率が高
く、また膜質も優れていることから、変換効率の優れた
太陽電池を得ることができる。例えば基板の片面に、酸
化錫とインジウム酸化物や酸化亜鉛等の金属酸化物から
なる透明導電膜を形成し、前記透明導電膜上に上記した
方法で製造した金属硫化物からなる化合物半導体膜をｎ
型半導体の窓層として形成し、さらにこの化合物半導体
膜上にｐ型半導体層としてテルル化カドミウム膜を形成
してｐ−ｎ接合を形成する。そして、ｐ型半導体膜上に
集電体を形成し、この集電体と電気的に接続された＋側
電極を形成し、ｎ型半導体膜と電気的に接続された−側
電極を形成することにより化合物半導体太陽電池を構成
することが好ましい。
化物からなる化合物半導体膜をｎ型半導体層に利用して
太陽電池を構成すると、金属硫化物薄膜の光透過率が高
く、また膜質も優れていることから、変換効率の優れた
太陽電池を得ることができる。例えば基板の片面に、酸
化錫とインジウム酸化物や酸化亜鉛等の金属酸化物から
なる透明導電膜を形成し、前記透明導電膜上に上記した
方法で製造した金属硫化物からなる化合物半導体膜をｎ
型半導体の窓層として形成し、さらにこの化合物半導体
膜上にｐ型半導体層としてテルル化カドミウム膜を形成
してｐ−ｎ接合を形成する。そして、ｐ型半導体膜上に
集電体を形成し、この集電体と電気的に接続された＋側
電極を形成し、ｎ型半導体膜と電気的に接続された−側
電極を形成することにより化合物半導体太陽電池を構成
することが好ましい。
【００１３】また、導電性と耐熱性を有する基板上に＋
側電極を形成し、この電極上にテルル化カドミウムまた
は銅インジウムセレン化物からなるｐ型半導体層を形成
し、このｐ型半導体層上に上記した方法で製造した金属
硫化物からなる化合物半導体膜をｎ型半導体の窓層とし
て形成してｐ−ｎ接合を形成する。そして、ｎ型半導体
膜と電気的に接続された−側電極を形成することにより
化合物半導体太陽電池を構成してもよい。この導電性と
耐熱性を有する基板には、銅板もしくはこれを銀、白
金、パラジウム、モリブデン等でメッキしたもの、鉄、
ステンレス鋼、アルミ等の金属板の片面を銅、銀、白
金、パラジウム、モリブデン等でメッキしたもの、また
は電気絶縁性シートに形成された導電性電極を用いるこ
とができる。
側電極を形成し、この電極上にテルル化カドミウムまた
は銅インジウムセレン化物からなるｐ型半導体層を形成
し、このｐ型半導体層上に上記した方法で製造した金属
硫化物からなる化合物半導体膜をｎ型半導体の窓層とし
て形成してｐ−ｎ接合を形成する。そして、ｎ型半導体
膜と電気的に接続された−側電極を形成することにより
化合物半導体太陽電池を構成してもよい。この導電性と
耐熱性を有する基板には、銅板もしくはこれを銀、白
金、パラジウム、モリブデン等でメッキしたもの、鉄、
ステンレス鋼、アルミ等の金属板の片面を銅、銀、白
金、パラジウム、モリブデン等でメッキしたもの、また
は電気絶縁性シートに形成された導電性電極を用いるこ
とができる。
【００１４】
【実施例】以下に、具体的な実施例を挙げて本発明をよ
り詳細に説明する。図１は、膜形成用基板表面に化合物
半導体膜を形成する装置の構成例を示す。１は、耐熱性
基板を表す。この基板１の表面に透明導電膜２が形成さ
れている。この透明導電膜が形成されている基板を膜形
成用基板とする。膜形成用基板は、基板加熱用ヒータ７
の上に設置され、このヒータ７によって有機金属化合物
が熱分解を起こす温度に加熱されている。この基板表面
に金属硫化物からなる化合物半導体膜３が形成される。
膜形成用基板に対向させて、底部にソース粉末の噴出口
４を設けたノズル１０が設けてある。ノズル１０には、
ソース粉末の入っている容器８からのびる管とキャリア
ガス導入口６からのびる管が連結されている。さらに、
基板１と噴出口４との間に加熱ゾーン５が設けてある。
り詳細に説明する。図１は、膜形成用基板表面に化合物
半導体膜を形成する装置の構成例を示す。１は、耐熱性
基板を表す。この基板１の表面に透明導電膜２が形成さ
れている。この透明導電膜が形成されている基板を膜形
成用基板とする。膜形成用基板は、基板加熱用ヒータ７
の上に設置され、このヒータ７によって有機金属化合物
が熱分解を起こす温度に加熱されている。この基板表面
に金属硫化物からなる化合物半導体膜３が形成される。
膜形成用基板に対向させて、底部にソース粉末の噴出口
４を設けたノズル１０が設けてある。ノズル１０には、
ソース粉末の入っている容器８からのびる管とキャリア
ガス導入口６からのびる管が連結されている。さらに、
基板１と噴出口４との間に加熱ゾーン５が設けてある。
【００１５】加熱ゾーン５は、側面に設けた加熱ヒータ
９によって所望の温度にすることができる。加熱ゾーン
５の温度を、ソース粉末が昇華、または溶融を経て気化
される温度に設定すると、このゾーンを通過したソース
粉末を気体状態にすることができる。加熱ゾーン５の温
度は、有機金属化合物の融点から沸点の範囲の温度が最
も望ましい。有機金属化合物の熱分解温度より高い温度
にすると、加熱ゾーン５で熱分解が生じ、膜形成用基板
表面で熱分解反応が生じないため、化合物半導体膜が形
成されない。容器８内のソース粉末は、キャリアガス導
入口６から導入したキャリアガスによって、噴出口４か
ら噴射される。噴射されたソース粉末は、加熱ゾーン５
で気化する。気化したソース材料は、加熱した膜形成用
基板表面に接して熱分解し、化合物半導体膜３として堆
積する。
９によって所望の温度にすることができる。加熱ゾーン
５の温度を、ソース粉末が昇華、または溶融を経て気化
される温度に設定すると、このゾーンを通過したソース
粉末を気体状態にすることができる。加熱ゾーン５の温
度は、有機金属化合物の融点から沸点の範囲の温度が最
も望ましい。有機金属化合物の熱分解温度より高い温度
にすると、加熱ゾーン５で熱分解が生じ、膜形成用基板
表面で熱分解反応が生じないため、化合物半導体膜が形
成されない。容器８内のソース粉末は、キャリアガス導
入口６から導入したキャリアガスによって、噴出口４か
ら噴射される。噴射されたソース粉末は、加熱ゾーン５
で気化する。気化したソース材料は、加熱した膜形成用
基板表面に接して熱分解し、化合物半導体膜３として堆
積する。
【００１６】《実施例１》ジベンジルジチオカルバミン
酸カドミウム粉末を図１の容器８に入れ、キャリアガス
であるＮ2をキャリアガス導入口６から噴出口４に流す
ことにより、噴出口４から噴出させた。膜形成用基板の
温度を４４０℃、加熱ゾーン５の温度を２００〜３００
℃とし、大きさが３５×３５ｃｍ2角の膜形成用基板上
に硫化カドミウム膜３を形成した。得られた硫化カドミ
ウム薄膜を図２に示すように９等分して、それぞれの領
域での膜厚を測定した。その結果を、表１に示す。
酸カドミウム粉末を図１の容器８に入れ、キャリアガス
であるＮ2をキャリアガス導入口６から噴出口４に流す
ことにより、噴出口４から噴出させた。膜形成用基板の
温度を４４０℃、加熱ゾーン５の温度を２００〜３００
℃とし、大きさが３５×３５ｃｍ2角の膜形成用基板上
に硫化カドミウム膜３を形成した。得られた硫化カドミ
ウム薄膜を図２に示すように９等分して、それぞれの領
域での膜厚を測定した。その結果を、表１に示す。
【００１７】
【表１】
【００１８】表１に示されるように、得られた硫化カド
ミウム膜の膜厚は、５１０〜５２０オングストロームの
範囲に制御できた。
ミウム膜の膜厚は、５１０〜５２０オングストロームの
範囲に制御できた。
【００１９】《比較例１》耐熱性基板にジベンジルジチ
オカルバミン酸カドミウムの溶液を塗布した後、膜形成
用基板を塗布面と対向させて設置し加熱することによっ
て硫化カドミウム膜を形成した。基板の大きさは、実施
例１と同じであった。得られた硫化カドミウム薄膜を図
２に示すように９等分し、それぞれの厚みを測定した。
その結果を表２に示す。
オカルバミン酸カドミウムの溶液を塗布した後、膜形成
用基板を塗布面と対向させて設置し加熱することによっ
て硫化カドミウム膜を形成した。基板の大きさは、実施
例１と同じであった。得られた硫化カドミウム薄膜を図
２に示すように９等分し、それぞれの厚みを測定した。
その結果を表２に示す。
【００２０】
【表２】
【００２１】表２に示されるように、得られた硫化カド
ミウム膜の膜厚は、５１０〜６００オングストロ−ムの
範囲にばらついた。これは、製膜時に耐熱性基板および
膜形成用基板の両方を加熱するため、基板が変形し、基
板間隔を面内で一定にすることができないので、膜形成
速度が基板内でばらつくためである。
ミウム膜の膜厚は、５１０〜６００オングストロ−ムの
範囲にばらついた。これは、製膜時に耐熱性基板および
膜形成用基板の両方を加熱するため、基板が変形し、基
板間隔を面内で一定にすることができないので、膜形成
速度が基板内でばらつくためである。
【００２２】《実施例２》表３に示すような各種金属有
機化合物を用いて、実施例１と同様にして硫化カドミウ
ム膜を形成した。得られた硫化カドミウム膜をＸ線光電
子分光法で分析したところ、薄膜中のカドミウム−硫黄
結合状態が、単結晶硫化カドミウムのカドミウム−硫黄
結合状態と同じであることがわかった。また、得られた
硫化カドミウム膜をＸ線回折分析したところ、その回折
パターンのチャートより、（００２）に反射ピークが確
認され、得られた硫化カドミウム膜は、六方晶系硫化カ
ドミウムであることがわかった。さらに、得られた硫化
カドミウム薄膜のバンドギャップを光学的に測定した。
その結果を表３に示す。
機化合物を用いて、実施例１と同様にして硫化カドミウ
ム膜を形成した。得られた硫化カドミウム膜をＸ線光電
子分光法で分析したところ、薄膜中のカドミウム−硫黄
結合状態が、単結晶硫化カドミウムのカドミウム−硫黄
結合状態と同じであることがわかった。また、得られた
硫化カドミウム膜をＸ線回折分析したところ、その回折
パターンのチャートより、（００２）に反射ピークが確
認され、得られた硫化カドミウム膜は、六方晶系硫化カ
ドミウムであることがわかった。さらに、得られた硫化
カドミウム薄膜のバンドギャップを光学的に測定した。
その結果を表３に示す。
【００２３】
【表３】
【００２４】表３に示すように、得られた硫化カドミウ
ム薄膜の光学的バンドギャップの測定値は、２．４０〜
２．４４ｅＶの範囲にあり、標準値の２．４２ｅＶとほ
ぼ一致していた。したがって、得られた硫化カドミウム
薄膜は、格子欠陥が少ない良質な膜であった。
ム薄膜の光学的バンドギャップの測定値は、２．４０〜
２．４４ｅＶの範囲にあり、標準値の２．４２ｅＶとほ
ぼ一致していた。したがって、得られた硫化カドミウム
薄膜は、格子欠陥が少ない良質な膜であった。
【００２５】《実施例３》実施例１と同様にして、カド
ミウム以外の各種有機金属化合物を用いて、種々の金属
硫化膜（化合物半導体膜）を形成した。膜形成用基板温
度は、各有機金属化合物と得られる金属硫化物により変
化させた。表４に得られた金属硫化膜のバンドギャップ
を光学的に測定した結果をまとめて示す。
ミウム以外の各種有機金属化合物を用いて、種々の金属
硫化膜（化合物半導体膜）を形成した。膜形成用基板温
度は、各有機金属化合物と得られる金属硫化物により変
化させた。表４に得られた金属硫化膜のバンドギャップ
を光学的に測定した結果をまとめて示す。
【００２６】
【表４】
【００２７】表４から明らかなように、得られた金属硫
化膜の光学的バンドギャップの測定値は、それぞれの標
準値とほぼー致していた。したがって、得られた金属硫
化膜は、格子欠陥の少ない良質な薄膜であった。
化膜の光学的バンドギャップの測定値は、それぞれの標
準値とほぼー致していた。したがって、得られた金属硫
化膜は、格子欠陥の少ない良質な薄膜であった。
【００２８】《実施例４》実施例１で得られた硫化カド
ミウム薄膜をｎ型半導体膜として用いて、太陽電池を作
製した。図３は、その縦断面図である。ガラス基板１１
の片面に透明導電膜１２を形成し、その面上に５００オ
ングストロームの硫化カドミウム膜１３を実施例１のよ
うにして形成する。この硫化カドミウム膜１３を窓層と
し、硫化カドミウム膜１３上に、近接昇華法によりテル
ル化カドミウム膜１４を形成する。さらに、テルル化カ
ドミウム膜１４上に炭素電極１５を取り付け、硫化カド
ミウム膜１３、炭素電極１５上にＡｇＩｎ電極１６を取
り付けて、化合物半導体太陽電池を作製した。作製した
太陽電池のＩＶ特性を、ＡＭ１．５、１００ｍＷ／ｃｍ
2、２５℃のソーラシュミレータ光を用いて測定した。
その結果、開放電圧８２０ｍＶ、短絡電流密度２４．５
ｍＡ／ｃｍ2で、ＦＦは、７２．６％となった。よっ
て、得られた太陽電池の変換効率ηは、１４．６％と高
い値であった。これは、硫化カドミウム薄膜が、非常に
薄く、かつ空隙の無い緻密な膜であるため、短波長光感
度が増し、短絡電流が増加したことによるものである。
ミウム薄膜をｎ型半導体膜として用いて、太陽電池を作
製した。図３は、その縦断面図である。ガラス基板１１
の片面に透明導電膜１２を形成し、その面上に５００オ
ングストロームの硫化カドミウム膜１３を実施例１のよ
うにして形成する。この硫化カドミウム膜１３を窓層と
し、硫化カドミウム膜１３上に、近接昇華法によりテル
ル化カドミウム膜１４を形成する。さらに、テルル化カ
ドミウム膜１４上に炭素電極１５を取り付け、硫化カド
ミウム膜１３、炭素電極１５上にＡｇＩｎ電極１６を取
り付けて、化合物半導体太陽電池を作製した。作製した
太陽電池のＩＶ特性を、ＡＭ１．５、１００ｍＷ／ｃｍ
2、２５℃のソーラシュミレータ光を用いて測定した。
その結果、開放電圧８２０ｍＶ、短絡電流密度２４．５
ｍＡ／ｃｍ2で、ＦＦは、７２．６％となった。よっ
て、得られた太陽電池の変換効率ηは、１４．６％と高
い値であった。これは、硫化カドミウム薄膜が、非常に
薄く、かつ空隙の無い緻密な膜であるため、短波長光感
度が増し、短絡電流が増加したことによるものである。
【００２９】《比較例２》従来の方法である塗布焼結法
で作製した硫化カドミウム薄膜をｎ型半導体膜として用
いて、太陽電池を作製した。そして、実施例４と同様に
してＩＶ特性を測定し、変換効率を求めたところ１１.
３％であった。
で作製した硫化カドミウム薄膜をｎ型半導体膜として用
いて、太陽電池を作製した。そして、実施例４と同様に
してＩＶ特性を測定し、変換効率を求めたところ１１.
３％であった。
【００３０】《実施例５》膜形成用基板としてソーダラ
イムガラス基板の片面に蒸着膜法によりモリブデン電極
を形成し、さらに銅、インジウム、セレンをソースとし
た多元蒸着法により銅インジウムセレン化物（ＣＩＳ）
薄膜を形成したものを用意した。膜形成用基板の温度を
３００℃にする以外は実施例１と同様にして、硫化カド
ミウム膜を形成し、次いで、酸化亜鉛、透明導電膜、酸
化珪素薄膜を順次形成させて、薄膜太陽電池を作製し
た。この太陽電池のＩＶ特性を実施例４と同様にして測
定したところ、開放電圧５５０ｍＶ、短絡電流密度３
９．５ｍＡ／ｃｍ2で、変換効率は、１３．６％であっ
た。
イムガラス基板の片面に蒸着膜法によりモリブデン電極
を形成し、さらに銅、インジウム、セレンをソースとし
た多元蒸着法により銅インジウムセレン化物（ＣＩＳ）
薄膜を形成したものを用意した。膜形成用基板の温度を
３００℃にする以外は実施例１と同様にして、硫化カド
ミウム膜を形成し、次いで、酸化亜鉛、透明導電膜、酸
化珪素薄膜を順次形成させて、薄膜太陽電池を作製し
た。この太陽電池のＩＶ特性を実施例４と同様にして測
定したところ、開放電圧５５０ｍＶ、短絡電流密度３
９．５ｍＡ／ｃｍ2で、変換効率は、１３．６％であっ
た。
【００３１】
【発明の効果】上記のように、本発明は、安価で簡単な
装置を用いることにより、大面積で均一、また緻密で高
品質の化合物半導体膜を得ることができる。また、この
ような化合物半導体膜を用いることにより、変換効率の
良好な太陽電池を得ることができる。
装置を用いることにより、大面積で均一、また緻密で高
品質の化合物半導体膜を得ることができる。また、この
ような化合物半導体膜を用いることにより、変換効率の
良好な太陽電池を得ることができる。
【図１】本発明の一実施例に用いた化合物半導体膜の製
造装置の構成を示す縦断面略図である。
造装置の構成を示す縦断面略図である。
【図２】本発明の一実施例として得られた硫化カドミウ
ム膜を９等分した平面図である。
ム膜を９等分した平面図である。
【図３】本発明の一実施例により作製した硫化カドミウ
ム膜を用いたＣｄＳ／ＣｄＴｅ太陽電池の縦断面図であ
る。
ム膜を用いたＣｄＳ／ＣｄＴｅ太陽電池の縦断面図であ
る。
１ 耐熱性基板 ２ 透明導電膜 ３ 化合物半導体膜 ４ 噴出口 ５ 加熱ゾーン ６ キャリアガス導入口 ７ 基板加熱ヒータ ８ ソース粉末注入容器 ９ 加熱ヒータ １０ ノズル １１ ガラス基板 １２ 透明導電膜 １３ 硫化カドミウム膜 １４ テルル化カドミウム膜 １５ 炭素電極 １６ ＡｇＩｎ電極
フロントページの続き (72)発明者 澁谷 聡 大阪府守口市松下町１番１号 松下電池工 業株式会社内 (72)発明者 室園 幹夫 大阪府守口市松下町１番１号 松下電池工 業株式会社内
Claims (6)
- 【請求項１】 少なくとも一つの金属−硫黄結合を有す
る有機金属化合物粉末をキャリアガスによってスプレー
噴射する工程、前記粉末を気体状態にする工程、および
前記気体を加熱された膜形成用基板上に接触させ、前記
基板上に金属硫化物からなる化合物半導体膜を形成する
工程を有することを特徴とする化合物半導体膜の製造方
法。 - 【請求項２】 前記加熱された膜形成用基板の温度が、
３００〜５００℃である請求項１記載の化合物半導体膜
の製造方法。 - 【請求項３】 前記有機金属化合物が、カドミウム、亜
鉛、銅、鉛および水銀からなる群より選ばれた少なくと
も１種の金属と、硫黄、炭素および窒素を有する化合物
である請求項１記載の化合物半導体膜の製造方法。 - 【請求項４】 前記有機金属化合物が、金属のメルカプ
チド、チオ酸塩、ジチオ酸塩、チオカルボナート塩、ジ
チオカルボナート塩、トリチオカルボナート塩、チオカ
ルバミン酸塩およびジチオカルバミン酸塩からなる群よ
り選ばれた少なくとも１種である請求項１記載の化合物
半導体膜の製造方法。 - 【請求項５】 基板上に形成された金属酸化物からなる
透明導電膜、前記透明導電膜上に形成されたｎ型半導体
膜、前記ｎ型半導体膜上に形成されたテルル化カドミウ
ムからなるｐ型半導体膜、前記ｐ型半導体膜上に形成さ
れた集電体、前記集電体と電気的に接続された＋側電
極、および前記ｎ型半導体膜と電気的に接続された−側
電極を具備し、前記ｎ型半導体膜が、請求項１〜４のい
ずれかに記載の方法で形成された化合物半導体膜である
太陽電池。 - 【請求項６】 導電性と耐熱性を有する基板上に形成さ
れた＋側電極、前記電極上に形成されたテルル化カドミ
ウムまたは銅インジウムセレン化物からなるｐ型半導体
膜、前記ｐ型半導体膜上に形成されたｎ型半導体膜、お
よび前記ｎ型半導体膜と電気的に接続された−側電極を
具備し、前記ｎ型半導体膜が、請求項１〜４のいずれか
に記載の方法で形成された化合物半導体膜である太陽電
池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9277523A JPH11121778A (ja) | 1997-10-09 | 1997-10-09 | 化合物半導体膜の製造方法および太陽電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9277523A JPH11121778A (ja) | 1997-10-09 | 1997-10-09 | 化合物半導体膜の製造方法および太陽電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11121778A true JPH11121778A (ja) | 1999-04-30 |
Family
ID=17584779
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9277523A Pending JPH11121778A (ja) | 1997-10-09 | 1997-10-09 | 化合物半導体膜の製造方法および太陽電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11121778A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003105241A1 (ja) * | 2002-06-07 | 2003-12-18 | 本田技研工業株式会社 | 化合物薄膜太陽電池の製造方法 |
| JP2009259938A (ja) * | 2008-04-15 | 2009-11-05 | Honda Motor Co Ltd | カルコパイライト型薄膜太陽電池の製造方法およびその装置 |
-
1997
- 1997-10-09 JP JP9277523A patent/JPH11121778A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003105241A1 (ja) * | 2002-06-07 | 2003-12-18 | 本田技研工業株式会社 | 化合物薄膜太陽電池の製造方法 |
| JP2009259938A (ja) * | 2008-04-15 | 2009-11-05 | Honda Motor Co Ltd | カルコパイライト型薄膜太陽電池の製造方法およびその装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20040323 |
|
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040520 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20041028 |