JPH11220151A - 化合物半導体薄膜光電変換素子 - Google Patents
化合物半導体薄膜光電変換素子Info
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/541—CuInSe2 material PV cells
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ２層に形成したｐ型半導体層間の密着性がよ
く、またｐ型半導体層と第１電極層との間の密着性もよ
い化合物半導体薄膜光電変換素子を提供する。 【解決手段】 Ｃｕ、Ｉｎ及び周期律表VI族の元素から
成るｐ型半導体層とｎ型半導体層２０とが積層されると
共に、ｐ型半導体層の表面に第１電極層１４が形成さ
れ、ｎ型半導体層２０の表面に透光性を有する第２電極
層２２が形成された化合物半導体薄膜光電変換素子１０
において、ｐ型半導体層は、第１電極層１４側にＣｕの
原子数がＩｎの原子数よりも少ない第１のｐ型半導体層
１６が形成され、ｎ型半導体層２０側にＣｕの原子数が
Ｉｎの原子数よりも多い第２のｐ型半導体層１８が形成
されている。
く、またｐ型半導体層と第１電極層との間の密着性もよ
い化合物半導体薄膜光電変換素子を提供する。 【解決手段】 Ｃｕ、Ｉｎ及び周期律表VI族の元素から
成るｐ型半導体層とｎ型半導体層２０とが積層されると
共に、ｐ型半導体層の表面に第１電極層１４が形成さ
れ、ｎ型半導体層２０の表面に透光性を有する第２電極
層２２が形成された化合物半導体薄膜光電変換素子１０
において、ｐ型半導体層は、第１電極層１４側にＣｕの
原子数がＩｎの原子数よりも少ない第１のｐ型半導体層
１６が形成され、ｎ型半導体層２０側にＣｕの原子数が
Ｉｎの原子数よりも多い第２のｐ型半導体層１８が形成
されている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ＣｕとＩｎ及び周
期律表VI族の元素から成るｐ型半導体層を有する化合物
半導体薄膜光電変換素子に関する。
期律表VI族の元素から成るｐ型半導体層を有する化合物
半導体薄膜光電変換素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＣｕＩｎＳｅ2 化合物やＣｕＩｎＳ2 化
合物から成るｐ型半導体層を有する化合物半導体薄膜光
電変換素子としては、特開平５−１４５０９９号に開示
されたものが知られている。ここに開示された化合物半
導体薄膜光電変換素子は、ＣｄＺｎＳやＣｄＳで構成さ
れたｎ型半導体層とｐ型半導体層とが積層されると共
に、ｐ型半導体層の表面に第１電極層が形成され、ｎ型
半導体層の表面に透光性の特性を有する第２電極層が形
成された化合物半導体薄膜光電変換素子であって、ｐ型
半導体層は２層で構成され、第１電極層側のＣｕ層とＩ
ｎ層とからなる第１の前駆体層をセレン化処理して得ら
れたＣｕＩｎＳｅ2 層、ｎ型半導体層側のＣｕ層とＩｎ
層とからなる第２の前駆体層を硫化処理して得られたＣ
ｕＩｎＳ2 層とすることによって、ｎ型半導体層との接
合界面をバンドギャップの大きいＣｕＩｎＳ2 層との間
で形成して開放電圧を高くし、かつ短絡電流の低下を背
後に光吸収層としてＣｕＩｎＳｅ2 層を設けることによ
り防止するものである。
合物から成るｐ型半導体層を有する化合物半導体薄膜光
電変換素子としては、特開平５−１４５０９９号に開示
されたものが知られている。ここに開示された化合物半
導体薄膜光電変換素子は、ＣｄＺｎＳやＣｄＳで構成さ
れたｎ型半導体層とｐ型半導体層とが積層されると共
に、ｐ型半導体層の表面に第１電極層が形成され、ｎ型
半導体層の表面に透光性の特性を有する第２電極層が形
成された化合物半導体薄膜光電変換素子であって、ｐ型
半導体層は２層で構成され、第１電極層側のＣｕ層とＩ
ｎ層とからなる第１の前駆体層をセレン化処理して得ら
れたＣｕＩｎＳｅ2 層、ｎ型半導体層側のＣｕ層とＩｎ
層とからなる第２の前駆体層を硫化処理して得られたＣ
ｕＩｎＳ2 層とすることによって、ｎ型半導体層との接
合界面をバンドギャップの大きいＣｕＩｎＳ2 層との間
で形成して開放電圧を高くし、かつ短絡電流の低下を背
後に光吸収層としてＣｕＩｎＳｅ2 層を設けることによ
り防止するものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ｐ型半
導体層を２層で構成した場合に、上述したように各層の
ＣｕとＩｎの原子数の比が１：１の場合には、各層間の
密着性が問題となり、この層間において剥離が生じやす
いという課題があることが判明した。また、ｐ型半導体
層のＣｕＩｎＳｅ2 層が接触する第１電極層は一般的に
Ｍｏで形成するが、第１の前駆体層のＣｕとＩｎの原子
数の比Ｃｕ／Ｉｎが１．２以上の場合に、やはりｐ型半
導体層のＣｕＩｎＳｅ2 層と第１電極層との間の密着性
が問題となり、剥離が生じやすいという課題があること
が判明した。従って、本発明は上記課題を解決すべくな
され、その目的とするところは、２層に形成したｐ型半
導体層間の密着性がよく、またｐ型半導体層と第１電極
層との間の密着性もよい化合物半導体薄膜光電変換素子
を提供することにある。
導体層を２層で構成した場合に、上述したように各層の
ＣｕとＩｎの原子数の比が１：１の場合には、各層間の
密着性が問題となり、この層間において剥離が生じやす
いという課題があることが判明した。また、ｐ型半導体
層のＣｕＩｎＳｅ2 層が接触する第１電極層は一般的に
Ｍｏで形成するが、第１の前駆体層のＣｕとＩｎの原子
数の比Ｃｕ／Ｉｎが１．２以上の場合に、やはりｐ型半
導体層のＣｕＩｎＳｅ2 層と第１電極層との間の密着性
が問題となり、剥離が生じやすいという課題があること
が判明した。従って、本発明は上記課題を解決すべくな
され、その目的とするところは、２層に形成したｐ型半
導体層間の密着性がよく、またｐ型半導体層と第１電極
層との間の密着性もよい化合物半導体薄膜光電変換素子
を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明に係る
請求項１記載の化合物半導体薄膜光電変換素子は、Ｃ
ｕ、Ｉｎ及び周期律表VI族の元素から成るｐ型半導体層
とｎ型半導体層とが積層されると共に、前記ｐ型半導体
層の表面に第１電極層が形成され、前記ｎ型半導体層の
表面に透光性を有する第２電極層が形成された化合物半
導体薄膜光電変換素子において、前記ｐ型半導体層は、
前記第１電極層側にＣｕの原子数がＩｎの原子数よりも
少ない第１のｐ型半導体層が形成され、前記ｎ型半導体
層側にＣｕの原子数がＩｎの原子数よりも多い第２のｐ
型半導体層が形成されていることを特徴とする。このよ
うに、ｐ型半導体層を、Ｃｕの原子数がＩｎの原子数よ
りも少ない第１のｐ型半導体層と、Ｃｕの原子数がＩｎ
の原子数よりも多い第２のｐ型半導体層とで形成するた
めには、予め第１のｐ型半導体層よりもさらにＣｕの原
子数がＩｎの原子数よりも少ない第１の前駆体層を用い
てこの第１の前駆体層を硫化若しくはセレン化して第１
のｐ型半導体層を形成し、この第１のｐ型半導体層に第
２のｐ型半導体層よりもさらにＣｕの原子数がＩｎの原
子数よりも多い第２の前駆体層を積層し、この第２の前
駆体層を硫化若しくはセレン化して第２のｐ型半導体層
を形成するのであるが、第２の前駆体層の硫化若しくは
セレン化時に、第１のｐ型半導体層中の過剰なＩｎ原子
はその一部が第２の前駆体層中へ拡散され、一方第２の
前駆体層中の過剰なＣｕ原子はその一部が第１のｐ型半
導体層中へ拡散される。この層間における金属原子の拡
散により第１のｐ型半導体層と硫化若しくはセレン化に
より形成された第２のｐ型半導体層との密着性が向上す
る。また、第１や第２の前駆体層を硫化またはセレン化
処理して、ＣｕとＩｎ及びVI族元素とからなるｐ型半導
体層を形成する場合、準安定相としてＣｕX ＳやＣｕX
Ｓｅが生成しやすい。硫化またはセレン化処理は通常Ｈ
2 ＳやＨ2 Ｓｅ雰囲気中で５００℃程度に加熱して行う
が、ＣｕX ＳやＣｕX Ｓｅが形成された状態で室温まで
冷却する過程では、一般的にＭｏを用いて構成される第
１電極層と第１のｐ型半導体層との熱膨張係数が著しく
異なるため当該層間で剥離が生じる。この剥離を防ぐた
めにはＣｕX ＳやＣｕX Ｓｅの生成を最小限に抑制する
必要があるが、そのためには第１のｐ型半導体層中のＣ
ｕ原子数をＩｎ原子数より少なくすることが効果的であ
る。
請求項１記載の化合物半導体薄膜光電変換素子は、Ｃ
ｕ、Ｉｎ及び周期律表VI族の元素から成るｐ型半導体層
とｎ型半導体層とが積層されると共に、前記ｐ型半導体
層の表面に第１電極層が形成され、前記ｎ型半導体層の
表面に透光性を有する第２電極層が形成された化合物半
導体薄膜光電変換素子において、前記ｐ型半導体層は、
前記第１電極層側にＣｕの原子数がＩｎの原子数よりも
少ない第１のｐ型半導体層が形成され、前記ｎ型半導体
層側にＣｕの原子数がＩｎの原子数よりも多い第２のｐ
型半導体層が形成されていることを特徴とする。このよ
うに、ｐ型半導体層を、Ｃｕの原子数がＩｎの原子数よ
りも少ない第１のｐ型半導体層と、Ｃｕの原子数がＩｎ
の原子数よりも多い第２のｐ型半導体層とで形成するた
めには、予め第１のｐ型半導体層よりもさらにＣｕの原
子数がＩｎの原子数よりも少ない第１の前駆体層を用い
てこの第１の前駆体層を硫化若しくはセレン化して第１
のｐ型半導体層を形成し、この第１のｐ型半導体層に第
２のｐ型半導体層よりもさらにＣｕの原子数がＩｎの原
子数よりも多い第２の前駆体層を積層し、この第２の前
駆体層を硫化若しくはセレン化して第２のｐ型半導体層
を形成するのであるが、第２の前駆体層の硫化若しくは
セレン化時に、第１のｐ型半導体層中の過剰なＩｎ原子
はその一部が第２の前駆体層中へ拡散され、一方第２の
前駆体層中の過剰なＣｕ原子はその一部が第１のｐ型半
導体層中へ拡散される。この層間における金属原子の拡
散により第１のｐ型半導体層と硫化若しくはセレン化に
より形成された第２のｐ型半導体層との密着性が向上す
る。また、第１や第２の前駆体層を硫化またはセレン化
処理して、ＣｕとＩｎ及びVI族元素とからなるｐ型半導
体層を形成する場合、準安定相としてＣｕX ＳやＣｕX
Ｓｅが生成しやすい。硫化またはセレン化処理は通常Ｈ
2 ＳやＨ2 Ｓｅ雰囲気中で５００℃程度に加熱して行う
が、ＣｕX ＳやＣｕX Ｓｅが形成された状態で室温まで
冷却する過程では、一般的にＭｏを用いて構成される第
１電極層と第１のｐ型半導体層との熱膨張係数が著しく
異なるため当該層間で剥離が生じる。この剥離を防ぐた
めにはＣｕX ＳやＣｕX Ｓｅの生成を最小限に抑制する
必要があるが、そのためには第１のｐ型半導体層中のＣ
ｕ原子数をＩｎ原子数より少なくすることが効果的であ
る。
【０００５】第１、第２の２つのｐ型半導体層相互間、
および第１電極層と第１のｐ型半導体層相互間の密着性
を向上させるためには、上述したように第１のｐ型半導
体層ではＣｕよりもＩｎを過剰とし、また第２のｐ型半
導体層ではＩｎよりもＣｕを過剰とすることが必要であ
るが、ｐ型半導体層全体ではより高い光吸収効率を得る
ためにはＣｕの原子数の総数とＩｎの原子数の総数の比
が凡そ１：１の関係であることが望ましい。そこで、前
記第１のｐ型半導体層と第２のｐ型半導体層とに含まれ
るＣｕの原子数の総数と、Ｉｎの原子数の総数の比を略
１：１としてより高い光吸収効率を確保している。具体
的には、上述した前記ｐ型半導体層がＣｕＩｎＳｅ2 、
ＣｕＩｎＳ2 又はＣｕＩｎ（Ｓ，Ｓｅ）2 で形成され、
前記ｎ型半導体層がＣｄＳ、ＣｄＺｎＳ、ＺｎＯ又はＺ
ｎＳで形成されている。
および第１電極層と第１のｐ型半導体層相互間の密着性
を向上させるためには、上述したように第１のｐ型半導
体層ではＣｕよりもＩｎを過剰とし、また第２のｐ型半
導体層ではＩｎよりもＣｕを過剰とすることが必要であ
るが、ｐ型半導体層全体ではより高い光吸収効率を得る
ためにはＣｕの原子数の総数とＩｎの原子数の総数の比
が凡そ１：１の関係であることが望ましい。そこで、前
記第１のｐ型半導体層と第２のｐ型半導体層とに含まれ
るＣｕの原子数の総数と、Ｉｎの原子数の総数の比を略
１：１としてより高い光吸収効率を確保している。具体
的には、上述した前記ｐ型半導体層がＣｕＩｎＳｅ2 、
ＣｕＩｎＳ2 又はＣｕＩｎ（Ｓ，Ｓｅ）2 で形成され、
前記ｎ型半導体層がＣｄＳ、ＣｄＺｎＳ、ＺｎＯ又はＺ
ｎＳで形成されている。
【０００６】また、本発明に係る請求項４記載の化合物
半導体薄膜光電変換素子は、Ｃｕ、Ｉｎ、Ｇａ及び周期
律表VI族の元素から成るｐ型半導体層とｎ型半導体層と
が積層されると共に、前記ｐ型半導体層の表面に第１電
極層が形成され、前記ｎ型半導体層の表面に透光性を有
する第２電極層が形成された化合物半導体薄膜光電変換
素子において、前記ｐ型半導体層は、前記第１電極層側
にＣｕの原子数がＧａの原子数とＩｎの原子数の和より
も少ない第１のｐ型半導体層が形成され、前記ｎ型半導
体層側にＣｕの原子数がＧａの原子数とＩｎの原子数の
和よりも多い第２のｐ型半導体層が形成されていること
を特徴とする。これによれば、請求項１記載の化合物半
導体薄膜光電変換素子と同様に、第２の前駆体層の硫化
時若しくはセレン化時に、第１のｐ型半導体層中の過剰
なＩｎ原子およびＧａの原子はその一部が第２の前駆体
層中へ拡散され、一方第２の前駆体層中の過剰なＣｕ原
子はその一部が第１のｐ型半導体層中へ拡散される。こ
の層間における金属原子の拡散により第１のｐ型半導体
層と硫化若しくはセレン化により形成された第２のｐ型
半導体層との密着性が向上する。また、請求項１記載の
化合物半導体薄膜光電変換素子と同様に、一般的にＭｏ
を用いて構成される第１電極層と第１のｐ型半導体層と
の間の密着性も向上する。
半導体薄膜光電変換素子は、Ｃｕ、Ｉｎ、Ｇａ及び周期
律表VI族の元素から成るｐ型半導体層とｎ型半導体層と
が積層されると共に、前記ｐ型半導体層の表面に第１電
極層が形成され、前記ｎ型半導体層の表面に透光性を有
する第２電極層が形成された化合物半導体薄膜光電変換
素子において、前記ｐ型半導体層は、前記第１電極層側
にＣｕの原子数がＧａの原子数とＩｎの原子数の和より
も少ない第１のｐ型半導体層が形成され、前記ｎ型半導
体層側にＣｕの原子数がＧａの原子数とＩｎの原子数の
和よりも多い第２のｐ型半導体層が形成されていること
を特徴とする。これによれば、請求項１記載の化合物半
導体薄膜光電変換素子と同様に、第２の前駆体層の硫化
時若しくはセレン化時に、第１のｐ型半導体層中の過剰
なＩｎ原子およびＧａの原子はその一部が第２の前駆体
層中へ拡散され、一方第２の前駆体層中の過剰なＣｕ原
子はその一部が第１のｐ型半導体層中へ拡散される。こ
の層間における金属原子の拡散により第１のｐ型半導体
層と硫化若しくはセレン化により形成された第２のｐ型
半導体層との密着性が向上する。また、請求項１記載の
化合物半導体薄膜光電変換素子と同様に、一般的にＭｏ
を用いて構成される第１電極層と第１のｐ型半導体層と
の間の密着性も向上する。
【０００７】また、前記第１のｐ型半導体層と第２のｐ
型半導体層とに含まれるＣｕの原子数の総数と、Ｉｎと
Ｇａの原子数の総数の比を略１：１とすることによっ
て、ｐ型半導体層全体では上述したＣｕ、Ｉｎ及び周期
律表VI族の元素から成るｐ型半導体層と同様に理想的な
光吸収層に近づくために、より高い光吸収効率を得るこ
とができる。具体的には、前記ｐ型半導体層がＣｕ（Ｉ
ｎ，Ｇａ）Ｓｅ2 、Ｃｕ（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓ2 又はＣｕ
（Ｉｎ，Ｇａ）（Ｓ，Ｓｅ）2 で形成され、前記ｎ型半
導体層がＣｄＳ、ＣｄＺｎＳ、ＺｎＯ又はＺｎＳで形成
される。
型半導体層とに含まれるＣｕの原子数の総数と、Ｉｎと
Ｇａの原子数の総数の比を略１：１とすることによっ
て、ｐ型半導体層全体では上述したＣｕ、Ｉｎ及び周期
律表VI族の元素から成るｐ型半導体層と同様に理想的な
光吸収層に近づくために、より高い光吸収効率を得るこ
とができる。具体的には、前記ｐ型半導体層がＣｕ（Ｉ
ｎ，Ｇａ）Ｓｅ2 、Ｃｕ（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓ2 又はＣｕ
（Ｉｎ，Ｇａ）（Ｓ，Ｓｅ）2 で形成され、前記ｎ型半
導体層がＣｄＳ、ＣｄＺｎＳ、ＺｎＯ又はＺｎＳで形成
される。
【０００８】また、前記第１のｐ型半導体層は前駆体層
をＨ2 Ｓｅ雰囲気中で加熱処理して形成され、前記第２
のｐ型半導体層は前駆体層をＨ2 Ｓ雰囲気中で加熱処理
して形成されている。これにより、一般的にＭｏを用い
て構成される第１電極層と密着する第１のｐ型半導体層
がセレン化合物であるために、第１電極層との間の密着
性がさらに増し、またｎ型半導体層側の第２のｐ型半導
体層がセレン化合物（ＣｕＩｎＳｅ2 ）よりもバンドギ
ャップが大きい硫化化合物（ＣｕＩｎＳ2 ）となるため
に、ｐ型半導体層が全体としてセレン化合物（ＣｕＩｎ
Ｓｅ2 ）で構成される場合に比べて開放電圧が改善され
る。
をＨ2 Ｓｅ雰囲気中で加熱処理して形成され、前記第２
のｐ型半導体層は前駆体層をＨ2 Ｓ雰囲気中で加熱処理
して形成されている。これにより、一般的にＭｏを用い
て構成される第１電極層と密着する第１のｐ型半導体層
がセレン化合物であるために、第１電極層との間の密着
性がさらに増し、またｎ型半導体層側の第２のｐ型半導
体層がセレン化合物（ＣｕＩｎＳｅ2 ）よりもバンドギ
ャップが大きい硫化化合物（ＣｕＩｎＳ2 ）となるため
に、ｐ型半導体層が全体としてセレン化合物（ＣｕＩｎ
Ｓｅ2 ）で構成される場合に比べて開放電圧が改善され
る。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明に係る化合物半導体薄膜光
電変換素子の好適な実施の形態を添付図面に基づいて説
明する。図１を用いて化合物半導体薄膜光電変換素子１
０の製造工程と併せてその構造について説明する。ガラ
スあるいはアルミナからなる絶縁性基板１２の表面にス
パッタリング法若しくは蒸着法によって第１電極層１４
としてのＭｏ層を約１μｍ程度の厚さに形成する。
電変換素子の好適な実施の形態を添付図面に基づいて説
明する。図１を用いて化合物半導体薄膜光電変換素子１
０の製造工程と併せてその構造について説明する。ガラ
スあるいはアルミナからなる絶縁性基板１２の表面にス
パッタリング法若しくは蒸着法によって第１電極層１４
としてのＭｏ層を約１μｍ程度の厚さに形成する。
【００１０】次に、この第１電極層１４の表面に、蒸着
法、スパッタリング法、電着法などによりＩｎ、Ｃｕを
この順番でそれぞれ２５０ｎｍ、９０ｎｍずつ３層積層
し（Ｉｎ：７５０ｎｍ、Ｃｕ：２７０ｎｍ）、第１の前
駆体層を形成する。そしてこの交互に積層されたＩｎ薄
膜、Ｃｕ薄膜から成る第１の前駆体層をさらにセレン化
処理（一例としてH2Seの雰囲気中で500 ℃、２時間の熱
処理を行う）することによって、第１電極層１４の表面
にセレン化されたＣｕＩｎＳｅ2 化合物からなる第１の
ｐ型半導体層１６を形成する。そしてこのＣｕＩｎＳｅ
2 化合物におけるＣｕとＩｎの原子数の比は、従来例で
は１：１若しくはできるだけ１：１となるようにしてい
たが、本願発明では積極的にＣｕの原子数とＩｎの原子
数との間に差を設けるようにしている。具体的には、Ｃ
ｕの原子数がＩｎの原子数よりも少なくなるように設定
し、Ｉｎを過剰としている。これを組成式で表せば、下
記の式になる。 Ｃｕx Ｉｎy Ｓｅ2 （ｘ＜ｙ） 一例として、Ｃｕの原子数ｘとＩｎの原子数ｙの比が約
０．９程度とする。また、本実施の形態では、ＣｕとＩ
ｎが混ざりやすいように薄く形成した各金属層を交互に
積層して６層から成る前駆体を形成する方法を採用した
が、これに限定されず、例えばより少ない数の層（１又
は２）を交互に積層するようにしても良いし、さらに各
金属層を交互に４層以上積層してＣｕとＩｎの前駆体を
形成するようにしても良い。
法、スパッタリング法、電着法などによりＩｎ、Ｃｕを
この順番でそれぞれ２５０ｎｍ、９０ｎｍずつ３層積層
し（Ｉｎ：７５０ｎｍ、Ｃｕ：２７０ｎｍ）、第１の前
駆体層を形成する。そしてこの交互に積層されたＩｎ薄
膜、Ｃｕ薄膜から成る第１の前駆体層をさらにセレン化
処理（一例としてH2Seの雰囲気中で500 ℃、２時間の熱
処理を行う）することによって、第１電極層１４の表面
にセレン化されたＣｕＩｎＳｅ2 化合物からなる第１の
ｐ型半導体層１６を形成する。そしてこのＣｕＩｎＳｅ
2 化合物におけるＣｕとＩｎの原子数の比は、従来例で
は１：１若しくはできるだけ１：１となるようにしてい
たが、本願発明では積極的にＣｕの原子数とＩｎの原子
数との間に差を設けるようにしている。具体的には、Ｃ
ｕの原子数がＩｎの原子数よりも少なくなるように設定
し、Ｉｎを過剰としている。これを組成式で表せば、下
記の式になる。 Ｃｕx Ｉｎy Ｓｅ2 （ｘ＜ｙ） 一例として、Ｃｕの原子数ｘとＩｎの原子数ｙの比が約
０．９程度とする。また、本実施の形態では、ＣｕとＩ
ｎが混ざりやすいように薄く形成した各金属層を交互に
積層して６層から成る前駆体を形成する方法を採用した
が、これに限定されず、例えばより少ない数の層（１又
は２）を交互に積層するようにしても良いし、さらに各
金属層を交互に４層以上積層してＣｕとＩｎの前駆体を
形成するようにしても良い。
【００１１】次に、この第１のｐ型半導体層１６の表面
に第１のｐ型半導体層１６と同様の方法でＩｎ、Ｃｕを
この順番でそれぞれ厚さが２２０ｎｍ、１２０ｎｍずつ
２層積層し（Ｉｎ：４４０ｎｍ、Ｃｕ：２４０ｎｍ）、
第２の前駆体層を形成する。さらにこの交互に積層され
たＩｎ薄膜、Ｃｕ薄膜から成る第２の前駆体層を硫化処
理（一例としてH2S の雰囲気中で500 ℃、２時間の熱処
理を行う）することによって、第１のｐ型半導体層１６
の表面に硫化されたＣｕＩｎＳ2 化合物からなる第２の
ｐ型半導体層１８を形成する。そしてこの第２のｐ型半
導体層１８を構成するＣｕとＩｎの原子数の比は、第２
のｐ型半導体層１８と第１のｐ型半導体層１６とで構成
されるｐ型半導体層を全体としてＣｕＩｎＳｅ2 化合
物、ＣｕＩｎＳ2 化合物又はＣｕＩｎ（Ｓ，Ｓｅ）2 化
合物からなる光吸収層の理想的な組成比１：１にできる
だけ近づけるために、第１のｐ型半導体層１６がＩｎを
過剰とした分だけ第２のｐ型半導体層１８ではＣｕを過
剰とすべく、Ｃｕの原子数をＩｎの原子数よりも多くな
るように設定している。これを組成式で表せば、下記の
式になる。 Ｃｕx Ｉｎy Ｓ2 （ｘ＞ｙ） 一例として、第１のｐ型半導体層１６の厚さと第２のｐ
型半導体層１８の厚さを考慮して、ｐ型半導体層が全体
として組成比１：１のＣｕＩｎＳｅ2 化合物、ＣｕＩｎ
Ｓ2 化合物又はＣｕＩｎ（Ｓ，Ｓｅ）2 化合物で構成さ
れるように、第２の前駆体層の状態におけるＣｕの原子
数ｘとＩｎの原子数ｙの比を約１．２程度とする。
に第１のｐ型半導体層１６と同様の方法でＩｎ、Ｃｕを
この順番でそれぞれ厚さが２２０ｎｍ、１２０ｎｍずつ
２層積層し（Ｉｎ：４４０ｎｍ、Ｃｕ：２４０ｎｍ）、
第２の前駆体層を形成する。さらにこの交互に積層され
たＩｎ薄膜、Ｃｕ薄膜から成る第２の前駆体層を硫化処
理（一例としてH2S の雰囲気中で500 ℃、２時間の熱処
理を行う）することによって、第１のｐ型半導体層１６
の表面に硫化されたＣｕＩｎＳ2 化合物からなる第２の
ｐ型半導体層１８を形成する。そしてこの第２のｐ型半
導体層１８を構成するＣｕとＩｎの原子数の比は、第２
のｐ型半導体層１８と第１のｐ型半導体層１６とで構成
されるｐ型半導体層を全体としてＣｕＩｎＳｅ2 化合
物、ＣｕＩｎＳ2 化合物又はＣｕＩｎ（Ｓ，Ｓｅ）2 化
合物からなる光吸収層の理想的な組成比１：１にできる
だけ近づけるために、第１のｐ型半導体層１６がＩｎを
過剰とした分だけ第２のｐ型半導体層１８ではＣｕを過
剰とすべく、Ｃｕの原子数をＩｎの原子数よりも多くな
るように設定している。これを組成式で表せば、下記の
式になる。 Ｃｕx Ｉｎy Ｓ2 （ｘ＞ｙ） 一例として、第１のｐ型半導体層１６の厚さと第２のｐ
型半導体層１８の厚さを考慮して、ｐ型半導体層が全体
として組成比１：１のＣｕＩｎＳｅ2 化合物、ＣｕＩｎ
Ｓ2 化合物又はＣｕＩｎ（Ｓ，Ｓｅ）2 化合物で構成さ
れるように、第２の前駆体層の状態におけるＣｕの原子
数ｘとＩｎの原子数ｙの比を約１．２程度とする。
【００１２】次に、基板１２／第１電極層１４／第１の
ｐ型半導体層〔Ｃｕx Ｉｎy Ｓｅ2（ｘ＜ｙ）〕１６／
第２のｐ型半導体層〔Ｃｕx Ｉｎy Ｓ2 （ｘ＞ｙ）〕１
８の４積層体上にスパッタリング法により、ｎ型半導体
層２０を形成する。ｎ型半導体層２０は、一例としてＣ
ｄＳ、ＣｄＺｎＳ、ＺｎＯ又はＺｎＳなどで構成され、
約０．０２〜０．１μｍの厚さに形成される。次に、ｎ
型半導体層２０の表面に透光性を有する第２電極層２２
を形成する。この第２電極層２２は、ＺｎＯ：Ａｌ2 Ｏ
3 、ＩＴＯ、またＩｎ2 Ｏ3 を用いて、１〜２μｍの厚
さに形成される。そして、最後に第２電極層２２の表面
に櫛形の取り出し電極２４として金属電極をＡｕやＮｉ
−Ａｌ合金などで形成し、化合物半導体薄膜光電変換素
子１０が完成する（図２参照）。
ｐ型半導体層〔Ｃｕx Ｉｎy Ｓｅ2（ｘ＜ｙ）〕１６／
第２のｐ型半導体層〔Ｃｕx Ｉｎy Ｓ2 （ｘ＞ｙ）〕１
８の４積層体上にスパッタリング法により、ｎ型半導体
層２０を形成する。ｎ型半導体層２０は、一例としてＣ
ｄＳ、ＣｄＺｎＳ、ＺｎＯ又はＺｎＳなどで構成され、
約０．０２〜０．１μｍの厚さに形成される。次に、ｎ
型半導体層２０の表面に透光性を有する第２電極層２２
を形成する。この第２電極層２２は、ＺｎＯ：Ａｌ2 Ｏ
3 、ＩＴＯ、またＩｎ2 Ｏ3 を用いて、１〜２μｍの厚
さに形成される。そして、最後に第２電極層２２の表面
に櫛形の取り出し電極２４として金属電極をＡｕやＮｉ
−Ａｌ合金などで形成し、化合物半導体薄膜光電変換素
子１０が完成する（図２参照）。
【００１３】このように、化合物半導体薄膜光電変換素
子１０を構成するｐ型半導体層を第１のｐ型半導体層１
６と第２のｐ型半導体層１８の２つに分け、そして第１
電極層１４と接触する第１のｐ型半導体層１６ではＩｎ
の原子数に対してＣｕの原子数を少なくすることによっ
て、Ｍｏを主成分とする第１電極層１４との間の密着性
を向上させている。なぜなら、第１の前駆体層を硫化ま
たはセレン化処理して、ＣｕとＩｎ及びVI族元素とから
なる第１のｐ型半導体層１６を形成する場合、準安定相
としてＣｕX ＳやＣｕX Ｓｅが生成しやすい。そして硫
化またはセレン化処理は通常Ｈ2 ＳやＨ2 Ｓｅ雰囲気中
で５００℃程度に加熱して行うが、Ｃｕ X ＳやＣｕX Ｓ
ｅが形成された状態で室温まで冷却する過程では、Ｍｏ
を用いて構成される第１電極層１４と第１のｐ型半導体
層１６との熱膨張係数が著しく異なるため当該層間で剥
離が生じる可能性が高くなる。そこで、上記のように第
１のｐ型半導体層１６中のＣｕ原子数をＩｎ原子数より
少なくすれば、ＣｕX ＳやＣｕX Ｓｅの生成が最小限に
抑制されて第１電極層１４と第１のｐ型半導体層１６と
の熱膨張係数の差が小さくなり、当該層間での剥離を抑
制できる。
子１０を構成するｐ型半導体層を第１のｐ型半導体層１
６と第２のｐ型半導体層１８の２つに分け、そして第１
電極層１４と接触する第１のｐ型半導体層１６ではＩｎ
の原子数に対してＣｕの原子数を少なくすることによっ
て、Ｍｏを主成分とする第１電極層１４との間の密着性
を向上させている。なぜなら、第１の前駆体層を硫化ま
たはセレン化処理して、ＣｕとＩｎ及びVI族元素とから
なる第１のｐ型半導体層１６を形成する場合、準安定相
としてＣｕX ＳやＣｕX Ｓｅが生成しやすい。そして硫
化またはセレン化処理は通常Ｈ2 ＳやＨ2 Ｓｅ雰囲気中
で５００℃程度に加熱して行うが、Ｃｕ X ＳやＣｕX Ｓ
ｅが形成された状態で室温まで冷却する過程では、Ｍｏ
を用いて構成される第１電極層１４と第１のｐ型半導体
層１６との熱膨張係数が著しく異なるため当該層間で剥
離が生じる可能性が高くなる。そこで、上記のように第
１のｐ型半導体層１６中のＣｕ原子数をＩｎ原子数より
少なくすれば、ＣｕX ＳやＣｕX Ｓｅの生成が最小限に
抑制されて第１電極層１４と第１のｐ型半導体層１６と
の熱膨張係数の差が小さくなり、当該層間での剥離を抑
制できる。
【００１４】また、さらにｐ型半導体層を構成する第２
のｐ型半導体層１８では、Ｉｎの原子数に対してＣｕの
原子数を多くすることによって、第１のｐ型半導体層１
６と第２のｐ型半導体層１８で構成されるｐ型半導体層
全体でのＩｎの原子数の総数とＣｕの原子数の総数の比
を１：１に近づけ、ｐ型半導体層が全体としてＣｕの原
子数の総数とＩｎの原子数の総数の比が１：１の理想的
な光吸収層に近づくようにしている。このため、高い光
吸収効率が確保できる。また、第１のｐ型半導体層１６
と第２のｐ型半導体層１８とで、Ｃｕの原子数とＩｎの
原子数の比が、第１のｐ型半導体層１６を構成する第１
の前駆体層では１未満であり、また第２のｐ型半導体層
１８を構成する第２の前駆体層では１より大きいことか
ら、第２のｐ型半導体層１８を第１のｐ型半導体層１６
の表面に第２の前駆体層を硫化（若しくはセレン化）し
て形成する際に、第１のｐ型半導体層１６中の過剰なＩ
ｎ原子はその一部が第２の前駆体層中へ拡散され、一方
第２の前駆体層中の過剰なＣｕ原子はその一部が第１の
ｐ型半導体層１６中へ拡散される。この層間における金
属原子の拡散により第１のｐ型半導体層１６と硫化若し
くはセレン化により形成された第２のｐ型半導体層８と
の密着性は、従来のように各層１６、１８を構成する第
１、第２の前駆体層でのＣｕの原子数とＩｎの原子数の
比を１：１とした場合に比べて改善される。なお、この
ように第２の前駆体層を硫化（若しくはセレン化）する
際に、各層の過剰なＩｎ原子やＣｕ原子は相手の層内へ
その一部が拡散するが、最終的な各ｐ型半導体層１６、
１８に含まれるＩｎ原子数とＣｕ原子数との関係は、第
１のｐ型半導体層１６では相変わらずＣｕの原子数がＩ
ｎの原子数よりも少なく、また第２のｐ型半導体層１８
でもＣｕの原子数がＩｎの原子数よりも多い状態が保持
される。
のｐ型半導体層１８では、Ｉｎの原子数に対してＣｕの
原子数を多くすることによって、第１のｐ型半導体層１
６と第２のｐ型半導体層１８で構成されるｐ型半導体層
全体でのＩｎの原子数の総数とＣｕの原子数の総数の比
を１：１に近づけ、ｐ型半導体層が全体としてＣｕの原
子数の総数とＩｎの原子数の総数の比が１：１の理想的
な光吸収層に近づくようにしている。このため、高い光
吸収効率が確保できる。また、第１のｐ型半導体層１６
と第２のｐ型半導体層１８とで、Ｃｕの原子数とＩｎの
原子数の比が、第１のｐ型半導体層１６を構成する第１
の前駆体層では１未満であり、また第２のｐ型半導体層
１８を構成する第２の前駆体層では１より大きいことか
ら、第２のｐ型半導体層１８を第１のｐ型半導体層１６
の表面に第２の前駆体層を硫化（若しくはセレン化）し
て形成する際に、第１のｐ型半導体層１６中の過剰なＩ
ｎ原子はその一部が第２の前駆体層中へ拡散され、一方
第２の前駆体層中の過剰なＣｕ原子はその一部が第１の
ｐ型半導体層１６中へ拡散される。この層間における金
属原子の拡散により第１のｐ型半導体層１６と硫化若し
くはセレン化により形成された第２のｐ型半導体層８と
の密着性は、従来のように各層１６、１８を構成する第
１、第２の前駆体層でのＣｕの原子数とＩｎの原子数の
比を１：１とした場合に比べて改善される。なお、この
ように第２の前駆体層を硫化（若しくはセレン化）する
際に、各層の過剰なＩｎ原子やＣｕ原子は相手の層内へ
その一部が拡散するが、最終的な各ｐ型半導体層１６、
１８に含まれるＩｎ原子数とＣｕ原子数との関係は、第
１のｐ型半導体層１６では相変わらずＣｕの原子数がＩ
ｎの原子数よりも少なく、また第２のｐ型半導体層１８
でもＣｕの原子数がＩｎの原子数よりも多い状態が保持
される。
【００１５】また、本実施の形態では、Ｍｏを主成分と
する第１電極層１４との間の密着性を確保するために、
第１電極層１４と密着する第１のｐ型半導体層１６を硫
化化合物よりもＭｏとの密着性が高いセレン化合物で構
成し、かつ化合物半導体薄膜光電変換素子１０としての
光電変換効率を向上させ、開放電圧Ｖを改善するため
に、ｎ型半導体層２０と密着する第２のｐ型半導体層１
８をバンドギャップがセレン化合物よりも高い硫化化合
物で構成しているが、第１のｐ型半導体層１６と第１電
極層１４との間の密着性と、ｐ型半導体層を構成する第
１のｐ型半導体層１６と第２のｐ型半導体層１８の間の
密着性とを確保するためだけであれば、上述した実施の
形態の第１のｐ型半導体層１６と第２のｐ型半導体層１
８のＣｕとＩｎの原子数の比を変えないという条件の下
で、逆に第１のｐ型半導体層１６を構成する第１の前駆
体層（ＣｕとＩｎ及び周期律表VI族の元素からなる）を
硫化処理し、かつ第２のｐ型半導体層１８を構成する第
１の前駆体層（ＣｕとＩｎ及び周期律表VI族の元素から
なる）をセレン化処理しても良いし、また第１のｐ型半
導体層１６、第２のｐ型半導体層１８共に硫化、若しく
はセレン化処理するようにしても良い。
する第１電極層１４との間の密着性を確保するために、
第１電極層１４と密着する第１のｐ型半導体層１６を硫
化化合物よりもＭｏとの密着性が高いセレン化合物で構
成し、かつ化合物半導体薄膜光電変換素子１０としての
光電変換効率を向上させ、開放電圧Ｖを改善するため
に、ｎ型半導体層２０と密着する第２のｐ型半導体層１
８をバンドギャップがセレン化合物よりも高い硫化化合
物で構成しているが、第１のｐ型半導体層１６と第１電
極層１４との間の密着性と、ｐ型半導体層を構成する第
１のｐ型半導体層１６と第２のｐ型半導体層１８の間の
密着性とを確保するためだけであれば、上述した実施の
形態の第１のｐ型半導体層１６と第２のｐ型半導体層１
８のＣｕとＩｎの原子数の比を変えないという条件の下
で、逆に第１のｐ型半導体層１６を構成する第１の前駆
体層（ＣｕとＩｎ及び周期律表VI族の元素からなる）を
硫化処理し、かつ第２のｐ型半導体層１８を構成する第
１の前駆体層（ＣｕとＩｎ及び周期律表VI族の元素から
なる）をセレン化処理しても良いし、また第１のｐ型半
導体層１６、第２のｐ型半導体層１８共に硫化、若しく
はセレン化処理するようにしても良い。
【００１６】また、上述したｐ型半導体層を構成するＣ
ｕとＩｎ及び周期律表VI族の元素からなる硫化化合物若
しくはセレン化合物の内、Ｉｎの一部をＩｎと同族のＧ
ａで置き換えるようにしても化合物半導体薄膜光電変換
素子を構成できるが、この場合には上述した実施の形態
において問題とした第１のｐ型半導体層１６を構成する
第１の前駆体層と第２のｐ型半導体層１８を構成する第
２の前駆体層の各層に含まれるＣｕの原子数とＩｎの原
子数との比に代えて、Ｇａの原子数とＩｎの原子数の和
とＣｕの原子数とを問題にすれば良い。そして、第１の
実施の形態と同様に、第１電極層１４側の第１のｐ型半
導体層１６を構成する第１の前駆体層のＣｕの原子数に
対するＧａの原子数とＩｎの原子数の合計を約０．９と
し、ＧａとＩｎの原子数の和を過剰とし、ｎ型半導体層
２０側の第２のｐ型半導体層１８を構成する第２の前駆
体層のＣｕの原子数に対するＧａの原子数とＩｎの原子
数の合計を約１．２とし、Ｃｕの原子数を過剰とすれば
よい。これにより、第１電極層１４側の第１のｐ型半導
体層１６との間の密着性や第１のｐ型半導体層１６と第
２のｐ型半導体層１８との間の密着性については第１の
実施の形態と同様の効果を得ることができる。
ｕとＩｎ及び周期律表VI族の元素からなる硫化化合物若
しくはセレン化合物の内、Ｉｎの一部をＩｎと同族のＧ
ａで置き換えるようにしても化合物半導体薄膜光電変換
素子を構成できるが、この場合には上述した実施の形態
において問題とした第１のｐ型半導体層１６を構成する
第１の前駆体層と第２のｐ型半導体層１８を構成する第
２の前駆体層の各層に含まれるＣｕの原子数とＩｎの原
子数との比に代えて、Ｇａの原子数とＩｎの原子数の和
とＣｕの原子数とを問題にすれば良い。そして、第１の
実施の形態と同様に、第１電極層１４側の第１のｐ型半
導体層１６を構成する第１の前駆体層のＣｕの原子数に
対するＧａの原子数とＩｎの原子数の合計を約０．９と
し、ＧａとＩｎの原子数の和を過剰とし、ｎ型半導体層
２０側の第２のｐ型半導体層１８を構成する第２の前駆
体層のＣｕの原子数に対するＧａの原子数とＩｎの原子
数の合計を約１．２とし、Ｃｕの原子数を過剰とすれば
よい。これにより、第１電極層１４側の第１のｐ型半導
体層１６との間の密着性や第１のｐ型半導体層１６と第
２のｐ型半導体層１８との間の密着性については第１の
実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００１７】また、各前駆体層での各金属原子数の比率
を上記のように設定することにより、各前駆体層を硫化
若しくはセレン化して得られる第１のｐ型半導体層１６
と第２のｐ型半導体層１８に含まれるＧａの原子数とＩ
ｎの原子数の和とＣｕの原子数との関係は、第１のｐ型
半導体層１６ではＣｕの原子数がＧａの原子数とＩｎの
原子数の和よりも少なく、また第２のｐ型半導体層１８
ではＣｕの原子数がＧａの原子数とＩｎの原子数の和よ
りも多い状態のままである。また、Ｇａを用いる場合で
も、第１のｐ型半導体層１６と第２のｐ型半導体層１８
に含まれるＣｕの原子数の総数とＩｎとＧａの原子数の
総数の比を略１：１にした方が、ｐ型半導体層が全体と
して理想的な光吸収層に近づくため、高い光吸収効率が
確保できる。
を上記のように設定することにより、各前駆体層を硫化
若しくはセレン化して得られる第１のｐ型半導体層１６
と第２のｐ型半導体層１８に含まれるＧａの原子数とＩ
ｎの原子数の和とＣｕの原子数との関係は、第１のｐ型
半導体層１６ではＣｕの原子数がＧａの原子数とＩｎの
原子数の和よりも少なく、また第２のｐ型半導体層１８
ではＣｕの原子数がＧａの原子数とＩｎの原子数の和よ
りも多い状態のままである。また、Ｇａを用いる場合で
も、第１のｐ型半導体層１６と第２のｐ型半導体層１８
に含まれるＣｕの原子数の総数とＩｎとＧａの原子数の
総数の比を略１：１にした方が、ｐ型半導体層が全体と
して理想的な光吸収層に近づくため、高い光吸収効率が
確保できる。
【００１８】
【発明の効果】本発明に係る請求項１若しくは４記載の
化合物半導体薄膜光電変換素子では、第１のｐ型半導体
層のＣｕの原子数がＩｎの原子数（若しくはＩｎの原子
数とＧａの原子数の和）よりも少なく、また第２のｐ型
半導体層のＣｕの原子数がＩｎの原子数（若しくはＩｎ
の原子数とＧａの原子数の和）よりも多くなっており、
第２の前駆体層を硫化若しくはセレン化処理して第２の
ｐ型半導体層を形成する際に、第１のｐ型半導体層中の
過剰なＩｎ原子（若しくはＩｎの原子とＧａの原子）は
その一部が第２の前駆体層中へ拡散され、一方第２の前
駆体層中の過剰なＣｕ原子はその一部が第１のｐ型半導
体層中へ拡散されるから、この層間における金属原子の
拡散により第１のｐ型半導体層と硫化若しくはセレン化
により形成された第２のｐ型半導体層との密着性が向上
する。
化合物半導体薄膜光電変換素子では、第１のｐ型半導体
層のＣｕの原子数がＩｎの原子数（若しくはＩｎの原子
数とＧａの原子数の和）よりも少なく、また第２のｐ型
半導体層のＣｕの原子数がＩｎの原子数（若しくはＩｎ
の原子数とＧａの原子数の和）よりも多くなっており、
第２の前駆体層を硫化若しくはセレン化処理して第２の
ｐ型半導体層を形成する際に、第１のｐ型半導体層中の
過剰なＩｎ原子（若しくはＩｎの原子とＧａの原子）は
その一部が第２の前駆体層中へ拡散され、一方第２の前
駆体層中の過剰なＣｕ原子はその一部が第１のｐ型半導
体層中へ拡散されるから、この層間における金属原子の
拡散により第１のｐ型半導体層と硫化若しくはセレン化
により形成された第２のｐ型半導体層との密着性が向上
する。
【００１９】また、第１や第２の前駆体層を硫化または
セレン化処理して、ＣｕとＩｎ及びVI族元素とからなる
ｐ型半導体層を形成する場合、準安定相としてＣｕX Ｓ
やＣｕX Ｓｅが生成しやすい。そして硫化またはセレン
化処理は通常Ｈ2 ＳやＨ2 Ｓｅ雰囲気中で５００℃程度
に加熱して行うが、ＣｕX ＳやＣｕX Ｓｅが形成された
状態で室温まで冷却する過程では、一般的にＭｏを用い
て構成される第１電極層と第１のｐ型半導体層との熱膨
張係数が著しく異なるため当該層間で剥離が生じるが、
第１のｐ型半導体層を形成する第１の前駆体層中のＣｕ
原子数をＩｎ原子数より少なくして、ＣｕX ＳやＣｕX
Ｓｅの生成を最小限に抑制しているため、この剥離を効
果的に防止することができる。
セレン化処理して、ＣｕとＩｎ及びVI族元素とからなる
ｐ型半導体層を形成する場合、準安定相としてＣｕX Ｓ
やＣｕX Ｓｅが生成しやすい。そして硫化またはセレン
化処理は通常Ｈ2 ＳやＨ2 Ｓｅ雰囲気中で５００℃程度
に加熱して行うが、ＣｕX ＳやＣｕX Ｓｅが形成された
状態で室温まで冷却する過程では、一般的にＭｏを用い
て構成される第１電極層と第１のｐ型半導体層との熱膨
張係数が著しく異なるため当該層間で剥離が生じるが、
第１のｐ型半導体層を形成する第１の前駆体層中のＣｕ
原子数をＩｎ原子数より少なくして、ＣｕX ＳやＣｕX
Ｓｅの生成を最小限に抑制しているため、この剥離を効
果的に防止することができる。
【００２０】また、ｐ型半導体層の第１のｐ型半導体層
と第２のｐ型半導体層に含まれるＣｕの原子数の総数と
Ｉｎの原子数の総数（若しくはＩｎの原子数とＧａの原
子数の和）の比を略１：１に近づけることによって、ｐ
型半導体層が全体としてＣｕの原子数の総数とＩｎの原
子数の総数（若しくはＩｎの原子数とＧａの原子数の
和）の比が１：１の理想的な光吸収層に近づくために、
高い光吸収効率が確保できるという効果も奏する。さら
に、ｐ型半導体層の第１のｐ型半導体層をセレン化処理
し、第２のｐ型半導体層を硫化処理すると、一般的にＭ
ｏを用いて構成される第１電極層と密着する第１のｐ型
半導体層がセレン化合物であるために、第１電極層との
間の密着性がさらに増し、またｎ型半導体層側の第２の
ｐ型半導体層がセレン化合物よりもバンドギャップが大
きい硫化化合物となるために、ｐ型半導体層が全体とし
てセレン化合物で構成される場合に比べて開放電圧が改
善されるという効果がある。
と第２のｐ型半導体層に含まれるＣｕの原子数の総数と
Ｉｎの原子数の総数（若しくはＩｎの原子数とＧａの原
子数の和）の比を略１：１に近づけることによって、ｐ
型半導体層が全体としてＣｕの原子数の総数とＩｎの原
子数の総数（若しくはＩｎの原子数とＧａの原子数の
和）の比が１：１の理想的な光吸収層に近づくために、
高い光吸収効率が確保できるという効果も奏する。さら
に、ｐ型半導体層の第１のｐ型半導体層をセレン化処理
し、第２のｐ型半導体層を硫化処理すると、一般的にＭ
ｏを用いて構成される第１電極層と密着する第１のｐ型
半導体層がセレン化合物であるために、第１電極層との
間の密着性がさらに増し、またｎ型半導体層側の第２の
ｐ型半導体層がセレン化合物よりもバンドギャップが大
きい硫化化合物となるために、ｐ型半導体層が全体とし
てセレン化合物で構成される場合に比べて開放電圧が改
善されるという効果がある。
【図１】本願発明に係る化合物半導体薄膜光電変換素子
の構造を示す断面図である。
の構造を示す断面図である。
【図２】図１の全体構造を示す斜視図である。
１０ 化合物半導体薄膜光電変換素子 １２ 絶縁性基板 １４ 第１電極層 １６ 第１のｐ型半導体層 １８ 第２のｐ型半導体層 ２０ ｎ型半導体層 ２２ 第２電極層
Claims (7)
- 【請求項１】 Ｃｕ、Ｉｎ及び周期律表VI族の元素から
成るｐ型半導体層とｎ型半導体層とが積層されると共
に、前記ｐ型半導体層の表面に第１電極層が形成され、
前記ｎ型半導体層の表面に透光性を有する第２電極層が
形成された化合物半導体薄膜光電変換素子において、 前記ｐ型半導体層は、前記第１電極層側にＣｕの原子数
がＩｎの原子数よりも少ない第１のｐ型半導体層が形成
され、前記ｎ型半導体層側にＣｕの原子数がＩｎの原子
数よりも多い第２のｐ型半導体層が形成されていること
を特徴とする化合物半導体薄膜光電変換素子。 - 【請求項２】 前記第１のｐ型半導体層と第２のｐ型半
導体層とに含まれるＣｕの原子数の総数と、Ｉｎの原子
数の総数の比が略１：１であることを特徴とする請求項
１記載の化合物半導体薄膜光電変換素子。 - 【請求項３】 前記ｐ型半導体層がＣｕＩｎＳｅ2 、Ｃ
ｕＩｎＳ2 又はＣｕＩｎ（Ｓ，Ｓｅ）2 で形成され、前
記ｎ型半導体層がＣｄＳ又はＣｄＺｎＳで形成されてい
ることを特徴とする請求項１または２記載の化合物半導
体薄膜光電変換素子。 - 【請求項４】 Ｃｕ、Ｉｎ、Ｇａ及び周期律表VI族の元
素から成るｐ型半導体層とｎ型半導体層とが積層される
と共に、前記ｐ型半導体層の表面に第１電極層が形成さ
れ、前記ｎ型半導体層の表面に透光性を有する第２電極
層が形成された化合物半導体薄膜光電変換素子におい
て、 前記ｐ型半導体層は、前記第１電極層側にＣｕの原子数
がＧａの原子数とＩｎの原子数の和よりも少ない第１の
ｐ型半導体層が形成され、前記ｎ型半導体層側にＣｕの
原子数がＧａの原子数とＩｎの原子数の和よりも多い第
２のｐ型半導体層が形成されていることを特徴とする化
合物半導体薄膜光電変換素子。 - 【請求項５】 前記第１のｐ型半導体層と第２のｐ型半
導体層とに含まれるＣｕの原子数の総数と、ＩｎとＧａ
の原子数の総数の比が略１：１であることを特徴とする
請求項４記載の化合物半導体薄膜光電変換素子。 - 【請求項６】 前記ｐ型半導体層がＣｕ（Ｉｎ，Ｇａ）
Ｓｅ2 、Ｃｕ（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓ2 又はＣｕ（Ｉｎ，Ｇ
ａ）（Ｓ，Ｓｅ）2 で形成され、前記ｎ型半導体層がＣ
ｄＳ又はＣｄＺｎＳで形成されていることを特徴とする
請求項４または５記載の化合物半導体薄膜光電変換素
子。 - 【請求項７】 前記第１のｐ型半導体層は前駆体層をＨ
2 Ｓｅ雰囲気中で加熱処理して形成され、前記第２のｐ
型半導体層は前駆体層をＨ2 Ｓ雰囲気中で加熱処理して
形成されていることを特徴とする請求項１、２、３、
４、５または６記載の化合物半導体薄膜光電変換素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10020896A JPH11220151A (ja) | 1998-02-02 | 1998-02-02 | 化合物半導体薄膜光電変換素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10020896A JPH11220151A (ja) | 1998-02-02 | 1998-02-02 | 化合物半導体薄膜光電変換素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11220151A true JPH11220151A (ja) | 1999-08-10 |
Family
ID=12039997
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10020896A Pending JPH11220151A (ja) | 1998-02-02 | 1998-02-02 | 化合物半導体薄膜光電変換素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11220151A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003282908A (ja) * | 2002-03-25 | 2003-10-03 | Honda Motor Co Ltd | 光吸収層の作製方法および装置 |
| JPWO2009110092A1 (ja) * | 2008-03-07 | 2011-07-14 | 昭和シェル石油株式会社 | Ｃｉｓ系太陽電池の積層構造、及び集積構造 |
| JP2013507758A (ja) * | 2009-10-07 | 2013-03-04 | エヌウイクスセーイエス | 光起電力特性を有し、ｉ−ｉｉｉ−ｖｉ２型合金を含む薄膜の、逐次電着および熱後処理を含む製造 |
| JP5156090B2 (ja) * | 2008-03-07 | 2013-03-06 | 昭和シェル石油株式会社 | Ｃｉｓ系太陽電池の集積構造 |
-
1998
- 1998-02-02 JP JP10020896A patent/JPH11220151A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003282908A (ja) * | 2002-03-25 | 2003-10-03 | Honda Motor Co Ltd | 光吸収層の作製方法および装置 |
| JPWO2009110092A1 (ja) * | 2008-03-07 | 2011-07-14 | 昭和シェル石油株式会社 | Ｃｉｓ系太陽電池の積層構造、及び集積構造 |
| JP5156090B2 (ja) * | 2008-03-07 | 2013-03-06 | 昭和シェル石油株式会社 | Ｃｉｓ系太陽電池の集積構造 |
| JP2013507758A (ja) * | 2009-10-07 | 2013-03-04 | エヌウイクスセーイエス | 光起電力特性を有し、ｉ−ｉｉｉ−ｖｉ２型合金を含む薄膜の、逐次電着および熱後処理を含む製造 |
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