JPH11330507A - Solar cell - Google Patents
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- JPH11330507A JPH11330507A JP10128827A JP12882798A JPH11330507A JP H11330507 A JPH11330507 A JP H11330507A JP 10128827 A JP10128827 A JP 10128827A JP 12882798 A JP12882798 A JP 12882798A JP H11330507 A JPH11330507 A JP H11330507A
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- Y02E10/541—CuInSe2 material PV cells
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、金属セレンを気化
させてセレン化することにより得られるＣｕＩｎＳｅ2
等のＩ−ＩＩＩ−ＶＩ2系化合物半導体膜を有する太陽
電池に関する。以下、本明細書においては、Ｉ、ＩＩ、
ＩＩＩ及びＶＩは、それぞれ、周期律表の第Ｉ族元素、
第ＩＩ族元素、第ＩＩＩ族元素及び第ＶＩ族元素を意味
するものとする。The present invention relates to CuInSe 2 obtained by vaporizing metallic selenium and converting the metal to selenium.
And the like having a I-III-VI 2 -based compound semiconductor film. Hereinafter, in this specification, I, II,
III and VI are respectively group I elements of the periodic table,
Group II, III, and VI elements are meant.
【０００２】[0002]
【従来の技術】図２は、従来のＣｕＩｎＳｅ2 で構成さ
れる化合物半導体膜を有する太陽電池の断面説明図であ
る。図２において、１１０は、従来のＣｕＩｎＳｅ2 で
構成される化合物半導体膜を有する太陽電池である。従
来のＣｕＩｎＳｅ2 で構成される化合物半導体膜を有す
る太陽電池１１０は、ガラス基板１０１、Ｍｏ膜１０
２、ＣｕＩｎＳｅ2 膜１０３、ＣｄＳ膜１０４、ＺｎＯ
膜１０５及びＡｌをドープしたＺｎＯ膜（以下、本明細
書では、「ＺｎＯ：Ａｌ膜」という。）１０６を順次有
している。BACKGROUND OF THE INVENTION FIG 2 is a cross sectional view showing a solar cell having a compound semiconductor film composed of a conventional CuInSe 2. In FIG. 2, reference numeral 110 denotes a solar cell having a conventional compound semiconductor film composed of CuInSe 2 . A conventional solar cell 110 having a compound semiconductor film composed of CuInSe 2 includes a glass substrate 101, a Mo film 10
2, CuInSe 2 film 103, CdS film 104, ZnO
A film 105 and an Al-doped ZnO film (hereinafter, referred to as “ZnO: Al film”) 106 are sequentially provided.
【０００３】このような従来のＣｕＩｎＳｅ2 で構成さ
れる化合物半導体膜を有する太陽電池１１０の製造にお
いては、ガラス基板１０１として、通常、約１ｍｍ厚の
ソーダライムガラス等よりなる基板を用いる。ガラス基
板１０１の上には、裏面電極として、Ｍｏ膜１０２を例
えばスッパタリングにより１〜２μｍの厚さに形成す
る。Ｍｏ膜１０２の上には、ｐ型半導体層として、Ｃｕ
ＩｎＳｅ2 膜１０３を例えばＣｕ、Ｉｎ及びＳｅの３元
同時蒸着により１〜２μｍの厚さに形成する。Ｃｕ、Ｉ
ｎ及びＳｅの３元同時蒸着は、真空容器の中において、
ヒーターにより３５０〜４００℃に加熱した基板上に金
属Ｃｕ、金属Ｉｎ及び金属Ｓｅよりなる３つの蒸着源か
ら同時に蒸発させた各蒸気を蒸着させてＣｕＩｎＳｅ2
膜を成膜することにより行われる。In manufacturing such a conventional solar cell 110 having a compound semiconductor film composed of CuInSe 2 , a substrate made of soda lime glass or the like having a thickness of about 1 mm is usually used as the glass substrate 101. On the glass substrate 101, a Mo film 102 is formed as a back electrode to a thickness of 1 to 2 μm by, for example, sputtering. On the Mo film 102, as a p-type semiconductor layer, Cu
The InSe 2 film 103 is formed to a thickness of 1 to 2 μm by, for example, ternary simultaneous deposition of Cu, In, and Se. Cu, I
The ternary simultaneous deposition of n and Se is performed in a vacuum vessel,
On a substrate heated to 350 to 400 ° C. by a heater, vapors vaporized simultaneously from three vapor deposition sources composed of metal Cu, metal In and metal Se are vapor-deposited to form CuInSe 2.
This is performed by forming a film.
【０００４】このように形成された「基板１の上にＭｏ
膜１０２及びＣｕＩｎＳｅ2 膜１０３を順次有する」積
層体をＣｄ3（ＣＨ3ＣＯＯ）2、Ｎ2Ｈ4Ｓ及びＮＨ4ＯＨ
よりなる溶液に浸漬することにより、ＣｕＩｎＳｅ2 膜
１０３の上に、バッファー層として、ＣｄＳ膜１０４を
０．０５μｍ、即ち、５００Åの厚さに形成する。この
ような溶液成長法によるＣｄＳ膜１０４の形成方法は、
一般的な方法であって、応用物理第６２巻第２号（１９
９３年２月発行）第１３９〜１４２頁に記載されてお
り、ＣＢＤ法と呼ばれている。特公平６−１４５５８号
公報には、このようなバッファー層として、１００〜１
５００Åのものを用いることが記載され、３００〜３５
０Åのものを用いることが好ましいと記載されている。[0004] The thus formed "Mo on the substrate 1"
A laminate having a film 102 and a CuInSe 2 film 103 sequentially ”is formed of Cd 3 (CH 3 COO) 2 , N 2 H 4 S, and NH 4 OH.
A CdS film 104 is formed as a buffer layer on the CuInSe 2 film 103 to a thickness of 0.05 μm, that is, a thickness of 500 °, by immersion in a solution comprising the CuInSe 2 film 103. The method of forming the CdS film 104 by such a solution growth method is as follows.
This is a general method and is described in Applied Physics Vol. 62, No. 2 (19
(Published in February 1993), pp. 139-142, which is called the CBD method. Japanese Patent Publication No. 6-14558 discloses such a buffer layer as 100 to 1
It is described that 500 mm is used, and 300 to 35
It is stated that it is preferable to use the one of 0 °.
【０００５】そして、ＣｄＳ膜１０４の上には、透明電
極として、ＺｎＯ膜１０５を０．０３ｍμの厚さにスパ
ッタリングにより形成し、続いて、ＺｎＯ：Ａｌ膜１０
６を１〜２μｍの厚さにスパッタリングにより形成す
る。A ZnO film 105 is formed on the CdS film 104 as a transparent electrode by sputtering to a thickness of 0.03 μm, and then a ZnO: Al film 10 is formed.
6 is formed to a thickness of 1 to 2 μm by sputtering.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のｐ型半導体層としてＩ−ＩＩＩ−ＶＩ2 系化
合物半導体を有する太陽電池は、大面積化しようとする
と、短絡が発生するという問題があった。However, such a conventional solar cell having an I-III-VI 2 -based compound semiconductor as a p-type semiconductor layer has a problem that a short circuit occurs when the area is increased. there were.
【０００７】本発明は、かかる問題を解決することを目
的としている。即ち、本発明は、大面積化しても短絡の
発生を防止できるＩ−ＩＩＩ−ＶＩ2系化合物半導体を
有する太陽電池を低コストで提供することを目的とす
る。An object of the present invention is to solve such a problem. That is, an object of the present invention is to provide a low-cost solar cell having an I-III-VI 2 -based compound semiconductor that can prevent a short circuit even when the area is increased.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】本発明者は、Ｉ−ＩＩＩ
−ＶＩ2 からなる化合物半導体膜を有する太陽電池を大
面積化したときに起こる短絡の原因を鋭意探求したとこ
ろ、第Ｉ族元素、第ＩＩＩ族元素及びＩＶ族元素の３元
同時蒸着によりＩ−ＩＩＩ−ＶＩ2 からなる化合物半導
体膜を成膜する際にその表面に凹凸が発生し、かかる凹
凸を有するＩ−ＩＩＩ−ＶＩ2 からなる化合物半導体膜
の上に、バッファー層として、従来のように１００〜１
５００Å程度の超薄膜のＩ−ＩＩＩ−ＶＩからなる化合
物半導体膜、ＩＩ−ＶＩからなる化合物半導体膜又はＩ
ＩＩ−ＶＩ系化合物半導体膜を形成すると、カバーリン
グが完全に出来ず、その部分で、Ｉ−ＩＩＩ−ＶＩ2 か
らなる化合物半導体膜と透明導電膜とが接触して短絡を
起こすので、バッファー層を２５００〜１００００Åと
厚くすれば、カバーリングが完全にでき、エネルギー変
換効率を大きく落さずに短絡の発生を防止できることを
見出して、本発明を完成するに至った。Means for Solving the Problems The present inventors have proposed I-III
Was intensively explored the cause of the short circuit that occurs when a large area of the solar cell having a compound semiconductor film made of -VI 2, Group I elements, the ternary simultaneous deposition of group III element and a Group IV element I- When a compound semiconductor film made of III-VI 2 is formed, irregularities are generated on the surface thereof. On the compound semiconductor film made of I-III-VI 2 having such irregularities, as a buffer layer, 100-1
A compound semiconductor film of I-III-VI, a compound semiconductor film of II-VI or I
When the II-VI-based compound semiconductor film is formed, the covering cannot be completely performed, and the compound semiconductor film composed of I-III-VI 2 and the transparent conductive film are in contact with each other at that portion, causing a short circuit. It has been found that if the thickness is increased to 2500-10000 °, the covering can be completed completely and the occurrence of a short circuit can be prevented without greatly lowering the energy conversion efficiency, and the present invention has been completed.
【０００９】本第１発明は、Ｉ−ＩＩＩ−ＶＩ2 系化合
物半導体膜、ＩＩ−ＶＩ系化合物半導体膜及び透明導電
膜を順次有する太陽電池において、ＩＩ−ＶＩ系化合物
半導体膜の膜厚を２５００〜１００００Åにしたことを
特徴とする太陽電池である。The first invention is directed to a solar cell having an I-III-VI 2 -based compound semiconductor film, an II-VI-based compound semiconductor film and a transparent conductive film in that order, wherein the II-VI-based compound semiconductor film has a thickness of 2500. A solar cell characterized by having a temperature of up to 10,000 °.
【００１０】本第２発明は、第１発明において、Ｉ−Ｉ
ＩＩ−ＶＩ2 系化合物半導体膜をＣｕＩｎＳｅ2 、Ｃｕ
ＩｎＳ2、Ｃｕ（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓｅ2、ＣｕＩｎ（Ｓｅ，
Ｓ） 2 、Ｃｕ（Ｉｎ，Ｇａ）（Ｓｅ，Ｓ）2又はＣｕ
（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓ2よりなる化合物で構成することを特
徴とするものである。[0010] The second invention is the first invention, wherein the I-I
II-VITwo -Based compound semiconductor film with CuInSeTwo , Cu
InSTwo, Cu (In, Ga) SeTwo, CuIn (Se,
S) Two , Cu (In, Ga) (Se, S)TwoOr Cu
(In, Ga) STwoConsisting of a compound consisting of
It is a sign.
【００１１】本第３発明は、第２又は３発明において、
ＩＩ−ＶＩ系化合物半導体膜をＣｄＳ、ＺｎＳ、ＺｎＳ
ｅ、ＣｄＳｅ、ＺｎＴｅ又はＺｎＯよりなる化合物で構
成することを特徴とするものである。[0011] The third invention is the second or third invention, wherein
CdS, ZnS, ZnS for II-VI based compound semiconductor film
e, CdSe, ZnTe or ZnO.
【００１２】本第４発明は、Ｉ−ＩＩＩ−ＶＩ2 系化合
物半導体膜、Ｉ−ＩＩＩ−ＶＩ系化合物半導体膜及び透
明導電膜を順次有する太陽電池において、Ｉ−ＩＩＩ−
ＶＩ系化合物半導体膜の膜厚を２５００〜１００００Å
にしたことを特徴とする太陽電池である。The fourth invention relates to a solar cell having an I-III-VI 2 -based compound semiconductor film, an I-III-VI-based compound semiconductor film and a transparent conductive film in that order.
The thickness of the VI-based compound semiconductor film is 2500-10000Å
A solar cell characterized by the following.
【００１３】本題５発明は、第４発明において、Ｉ−Ｉ
ＩＩ−ＶＩ2 系化合物半導体膜をＣｕＩｎＳｅ2 、Ｃｕ
ＩｎＳ2、Ｃｕ（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓｅ2、ＣｕＩｎ（Ｓ，Ｓ
ｅ） 2 、Ｃｕ（Ｉｎ，Ｇａ）（Ｓｅ，Ｓ）2又はＣｕ
（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓ2よりなる化合物で構成することを特
徴とするものである。[0013] The fifth subject of the present invention is the fourth subject of the present invention, wherein I-I
II-VITwo -Based compound semiconductor film with CuInSeTwo , Cu
InSTwo, Cu (In, Ga) SeTwo, CuIn (S, S
e) Two , Cu (In, Ga) (Se, S)TwoOr Cu
(In, Ga) STwoConsisting of a compound consisting of
It is a sign.
【００１４】本第６発明は、第４又は５発明において、
Ｉ−ＩＩＩ−ＶＩ系化合物半導体膜をＣｕＩｎ3Ｓｅ5、
Ｃｕ3Ｉｎ5Ｓｅ9、Ｃｕ2Ｉｎ4Ｓｅ7又はＣｕＩｎ5Ｓｅ8
よりなる化合物で構成することを特徴とするものであ
る。According to a sixth aspect of the present invention, in the fourth or fifth aspect,
The I-III-VI-based compound semiconductor film is formed of CuIn 3 Se 5 ,
Cu 3 In 5 Se 9 , Cu 2 In 4 Se 7 or CuIn 5 Se 8
Characterized by comprising a compound consisting of
【００１５】本第７発明は、Ｉ−ＩＩＩ−ＶＩ2 系化合
物半導体膜、ＩＩＩ−ＶＩ系化合物半導体膜及び透明導
電膜を順次有する太陽電池において、ＩＩＩ−ＶＩ系化
合物半導体膜の膜厚を２５００〜１００００Åにしたこ
とを特徴とする太陽電池である。According to a seventh aspect of the present invention, in a solar cell having an I-III-VI 2 -based compound semiconductor film, a III-VI-based compound semiconductor film and a transparent conductive film sequentially, the thickness of the III-VI-based compound semiconductor film is 2,500. A solar cell characterized by having a temperature of up to 10,000 °.
【００１６】本第８発明は、第７発明において、Ｉ−Ｉ
ＩＩ−ＶＩ2 系化合物半導体膜をＣｕＩｎＳｅ2 、Ｃｕ
ＩｎＳ2、Ｃｕ（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓｅ2、ＣｕＩｎ（Ｓ，Ｓ
ｅ） 2 、Ｃｕ（Ｉｎ，Ｇａ）（Ｓｅ，Ｓ）2又はＣｕ
（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓ2よりなる化合物で構成することを特
徴とするものである。According to an eighth aspect, in the seventh aspect, the II
II-VITwo -Based compound semiconductor film with CuInSeTwo , Cu
InSTwo, Cu (In, Ga) SeTwo, CuIn (S, S
e) Two , Cu (In, Ga) (Se, S)TwoOr Cu
(In, Ga) STwoConsisting of a compound consisting of
It is a sign.
【００１７】本第９発明は、第７又は８発明において、
ＩＩＩ−ＶＩ系化合物半導体膜をＩｎ2Ｓｅ3 、Ｉｎ2Ｓ
ｅ、Ｉｎ5Ｓｅ6、ＩｎＳｅ、ＧａＳｅ又はＧａ2Ｓｅ3よ
りなる化合物で構成することを特徴とするものである。According to a ninth invention, in the seventh or eighth invention,
III-VI based compound semiconductor film is formed of In 2 Se 3 , In 2 S
e, a compound composed of In 5 Se 6 , InSe, GaSe or Ga 2 Se 3 .
【００１８】[0018]
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら、本発
明の実施の形態を説明する。図１は、本発明の一実施の
形態を示すＣｕＩｎＳｅ2 で構成される化合物半導体膜
を有する太陽電池の断面説明図である。図１において、
１０は、ＣｕＩｎＳｅ2 で構成される化合物半導体膜を
有する太陽電池である。ＣｕＩｎＳｅ2 で構成される化
合物半導体を有する太陽電池１０は、ガラス板基１、Ｍ
ｏ膜２、ＣｕＩｎＳｅ2 膜３、ＣｄＳ膜４、ＺｎＯ膜５
及びＺｎＯ：Ａｌ膜６を順次有している。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is an explanatory cross-sectional view of a solar cell having a compound semiconductor film composed of CuInSe 2 according to an embodiment of the present invention. In FIG.
Reference numeral 10 denotes a solar cell having a compound semiconductor film composed of CuInSe 2 . A solar cell 10 having a compound semiconductor composed of CuInSe 2 has a glass substrate 1, M
o film 2, CuInSe 2 film 3, CdS film 4, ZnO film 5
And a ZnO: Al film 6 in sequence.
【００１９】このようなＣｕＩｎＳｅ2 で構成される化
合物半導体を有する太陽電池１０の製造においては、ガ
ラス基板１として、約１ｍｍ厚のソーダライムガラス等
よりなる基板が用いる。ガラス基板１の上には、裏面電
極として、Ｍｏ膜２を例えばスッパタリングにより１〜
２μｍの厚さに形成する。Ｍｏ膜２の上には、ｐ型半導
体層として、ＣｕＩｎＳｅ2 膜３を例えばＣｕ、Ｉｎ及
びＳｅの３元同時蒸着により１〜２μｍの厚さに形成す
る。Ｃｕ、Ｉｎ及びＳｅの３元同時蒸着は、真空容器の
中において、ヒーターにより３５０〜４００℃に加熱し
た基板上に金属Ｃｕ、金属Ｉｎ及び金属Ｓｅよりなる３
つの蒸着源から同時に蒸発させた各蒸気を蒸着させてＣ
ｕＩｎＳｅ2 膜を成膜することにより行なう。In the manufacture of solar cell 10 having such a compound semiconductor composed of CuInSe 2 , a glass substrate 1 made of soda lime glass or the like having a thickness of about 1 mm is used. On the glass substrate 1, a Mo film 2 is formed as a back electrode by sputtering, for example.
It is formed to a thickness of 2 μm. On the Mo film 2, a CuInSe 2 film 3 is formed as a p-type semiconductor layer to a thickness of 1 to 2 μm by, for example, ternary simultaneous deposition of Cu, In and Se. The ternary simultaneous vapor deposition of Cu, In and Se is performed by depositing metal Cu, metal In and metal Se on a substrate heated to 350 to 400 ° C. by a heater in a vacuum vessel.
Vapor from each of the two evaporation sources at the same time
This is performed by forming a uInSe 2 film.
【００２０】このように形成したＣｕＩｎＳｅ2 膜３の
上に、真空条件下、基板温度２００℃において、バッフ
ァー層として、ＣｄＳ膜４を２５００〜１００００Å厚
に蒸着レート１０Å／ｓで成膜する。On the thus formed CuInSe 2 film 3, a CdS film 4 is formed as a buffer layer at a substrate temperature of 200 ° C. under a vacuum condition at a deposition rate of 10 ° / s to a thickness of 2500 to 10000 °.
【００２１】そして、ＣｄＳ膜４の上には、透明電極と
して、ＺｎＯ膜５を０．０３μｍの厚さにスパッタリン
グにより形成し、続いて、ＺｎＯ：Ａｌ膜６を１〜２μ
ｍの厚さにスパッタリングにより形成する。A ZnO film 5 is formed on the CdS film 4 as a transparent electrode by sputtering to a thickness of 0.03 μm, and then a ZnO: Al film 6 is formed to a thickness of 1 to 2 μm.
It is formed by sputtering to a thickness of m.
【００２２】本発明におけるＩ−ＩＩＩ−ＶＩ2 系化合
物半導体膜は、好ましくは、ＣｕＩｎＳｅ2 、ＣｕＩｎ
Ｓ2、Ｃｕ（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓｅ2、ＣｕＩｎ（Ｓ，Ｓｅ）
2 、Ｃｕ（Ｉｎ，Ｇａ）（Ｓ，Ｓｅ）2又はＣｕ（Ｉ
ｎ，Ｇａ）Ｓ2よりなる化合物で構成されるが、本発明
の目的に反しない限り、その他のＩ−ＩＩＩ−ＶＩ2 に
含まれる化合物であってもかまわない。The I-III-VI 2 -based compound semiconductor film of the present invention is preferably made of CuInSe 2 , CuIn
S 2 , Cu (In, Ga) Se 2 , CuIn (S, Se)
2 , Cu (In, Ga) (S, Se) 2 or Cu (I
n, is composed of a compound consisting of Ga) S 2, unless contrary to the object of the present invention, may be a compound that is included in the other I-III-VI 2.
【００２３】本発明のおけるＩ−ＩＩＩ−ＶＩ系化合物
半導体膜は、ＣｕＩｎ3Ｓｅ5、Ｃｕ 3Ｉｎ5Ｓｅ9、Ｃｕ2
Ｉｎ4Ｓｅ7又はＣｕＩｎ5Ｓｅ8よりなる化合物で構成さ
れるが、本発明の目的に反しない限り、その他のＩ−Ｉ
ＩＩ−ＶＩに含まれる化合物であってもかまわない。I-III-VI compounds of the present invention
The semiconductor film is CuInThreeSeFive, Cu ThreeInFiveSe9, CuTwo
InFourSe7Or CuInFiveSe8Consists of a compound consisting of
However, unless otherwise contrary to the purpose of the present invention, other I-I
It may be a compound contained in II-VI.
【００２４】本発明におけるＩＩ−ＶＩ系化合物半導体
膜は、ＣｄＳ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＣｄＳｅ、ＺｎＴｅ
又はＺｎＯよりなる化合物で構成されるが、本発明の目
的に反しない限り、その他のＩ−ＩＩＩ−ＶＩに含まれ
る化合物であってもかまわない。The II-VI compound semiconductor film in the present invention is made of CdS, ZnS, ZnSe, CdSe, ZnTe.
Alternatively, it is composed of a compound composed of ZnO, but may be a compound contained in other I-III-VI as long as the object of the present invention is not violated.
【００２５】本発明におけるＩＩＩ−ＶＩ系化合物半導
体膜は、Ｉｎ2Ｓｅ3 、Ｉｎ2Ｓｅ、Ｉｎ5Ｓｅ6、ＩｎＳ
ｅ、ＧａＳｅ又はＧａ2Ｓｅ3よりなる化合物で構成され
るが、本発明の目的に反しない限り、その他のＩ−ＩＩ
Ｉ−ＶＩに含まれる化合物であってもかまわない。The III-VI compound semiconductor film of the present invention is made of In 2 Se 3 , In 2 Se, In 5 Se 6 , InS
e, GaSe or Ga 2 Se 3, but other compounds I-II, as long as they do not contradict the purpose of the present invention.
It may be a compound included in I-VI.
【００２６】[0026]
【実施例】（実施例１）ソーダライムガラス基板上にス
パッタリングにより１〜２μｍ厚のＭｏ膜を成膜した。
このＭｏ膜を成膜したソーダライムガラス基板上に、真
空条件下、基板温度２００℃において、Ｉｎ2Ｓｅ3を蒸
着源として、真空蒸着により、１μｍ厚のＩｎ及びＳｅ
を含む膜（以下、「Ｉｎ−Ｓｅ膜」という）を蒸着レー
ト１０Å／ｓで成膜した。このように成膜したＩｎ−Ｓ
ｅ膜上に、真空条件下、基板温度；室温において、金属
Ｃｕを蒸着源として真空蒸着により、０．２μｍ厚のＣ
ｕ膜を蒸着レート１０Å／ｓで成膜して、プリカーサを
形成した。このように形成したプリカーサをカーボンボ
ックス中において固体セレンをＳｅ源として５５０℃で
１時間セレン化してＣｕＩｎＳｅ2 膜を形成した。この
ように成形したＣｕＩｎＳｅ2 膜上に、真空条件下、基
板温度５００℃ににおいて、Ｃｕ、Ｉｎ及びＳｅを蒸着
源とする真空同時蒸着により、０．３μｍ（３０００
Å）厚のＣｕＩｎ3 Ｓｅ5 膜を蒸着レート１０Å／ｓで
成膜した。そして、このように成膜したＣｕＩｎ3Ｓｅ5
膜上に、スパッタリングにより、０．０３μｍ厚のＺｎ
Ｏ膜を成膜し、続いて、０．７μｍ厚のＺｎＯ：Ａｌ膜
を成膜した。このようにして得られた５ｃｍ×５ｃｍの
大きさの積層膜を２５分割して太陽電池の評価を行った
ところ、エネルギー変換効率は１０％であり、そして、
短絡は発生しなかった。(Example 1) A Mo film having a thickness of 1 to 2 μm was formed on a soda lime glass substrate by sputtering.
On a soda-lime glass substrate on which this Mo film was formed, 1 μm thick In and Se were vacuum-deposited at a substrate temperature of 200 ° C. using In 2 Se 3 as a deposition source.
(Hereinafter referred to as “In-Se film”) was formed at a deposition rate of 10 ° / s. In-S film thus formed
On the e-film, at a substrate temperature under vacuum conditions; at room temperature, 0.2 μm thick C
A u film was formed at a deposition rate of 10 ° / s to form a precursor. The precursor thus formed was selenized in a carbon box at 550 ° C. for 1 hour using solid selenium as a Se source to form a CuInSe 2 film. On the thus formed CuInSe 2 film, at a substrate temperature of 500 ° C. under vacuum conditions, a vacuum co-evaporation using Cu, In, and Se as an evaporation source was performed to a thickness of 0.3 μm (3000 μm).
Å) A thick CuIn 3 Se 5 film was formed at a deposition rate of 10Å / s. Then, CuIn 3 Se 5 thus formed is formed.
A 0.03 μm thick Zn film is formed on the film by sputtering.
An O film was formed, followed by a 0.7 μm thick ZnO: Al film. When the thus obtained laminated film having a size of 5 cm × 5 cm was divided into 25 and evaluated for a solar cell, the energy conversion efficiency was 10%, and
No short circuit occurred.
【００２７】（実施例２）ソーダライムガラス基板上に
スパッタリングにより１〜２μｍ厚のＭｏ膜を成膜し
た。このＭｏ膜を成膜したソーダライムガラス基板上
に、真空条件下、基板温度２００℃において、Ｉｎ2Ｓ
ｅ3を蒸着源として、真空蒸着により、１μｍ厚のＩｎ
−Ｓｅ膜を蒸着レート１０Å／ｓで成膜した。このよう
に成膜したＩｎ−Ｓｅ膜上に、真空条件下、基板温度；
室温において、金属Ｃｕを蒸着源として真空蒸着によ
り、０．２μｍ厚のＣｕ膜を蒸着レート１０Å／ｓで成
膜して、プリカーサを形成した。このように形成したプ
リカーサをカーボンボックス中において固体セレンをＳ
ｅ源として５５０℃で１時間セレン化してＣｕＩｎＳｅ
2 膜を形成した。このように成形したＣｕＩｎＳｅ2 膜
上に、真空条件下、基板温度２００℃ににおいて、０．
３μｍ（３０００Å）厚のＣｄＳ膜を蒸着レート１０Å
／ｓで成膜した。そして、このように成膜したＣｄＳ膜
上に、スパッタリングにより、０．０３μｍ厚のＺｎＯ
膜を成膜し、続いて、０．７μｍ厚のＺｎＯ：Ａｌ膜を
成膜した。このようにして得られた５ｃｍ×５ｃｍの大
きさの積層膜を２５分割して太陽電池の評価を行ったと
ころ、エネルギー変換効率は１２．８％であり、そし
て、短絡は発生しなかった。Example 2 An Mo film having a thickness of 1 to 2 μm was formed on a soda lime glass substrate by sputtering. On a soda-lime glass substrate on which this Mo film was formed, In 2 S at a substrate temperature of 200 ° C. under vacuum conditions.
e 3 was used as a deposition source, and a 1 μm thick In
A -Se film was formed at a deposition rate of 10 ° / s. On the In-Se film thus formed, the substrate temperature under vacuum conditions;
At room temperature, a 0.2 μm-thick Cu film was formed at a deposition rate of 10 ° / s by vacuum deposition using metal Cu as a deposition source to form a precursor. The solid selenium is added to the precursor formed in this way in a carbon box.
CuInSe for 1 hour at 550 ° C as e source
Two films were formed. On the thus formed CuInSe 2 film, the substrate was heated at a substrate temperature of 200 ° C. under a vacuum condition at a temperature of 0.1 mm.
A 3 μm (3000 °) thick CdS film is deposited at a deposition rate of 10 °.
/ S. Then, a 0.03 μm thick ZnO film is formed on the CdS film thus formed by sputtering.
After forming a film, a ZnO: Al film having a thickness of 0.7 μm was formed. When the thus obtained laminated film having a size of 5 cm × 5 cm was divided into 25 and evaluated for a solar cell, the energy conversion efficiency was 12.8%, and no short circuit occurred.
【００２８】（実施例３）ソーダライムガラス基板上に
スパッタリングにより１〜２μｍ厚のＭｏ膜を成膜し
た。このＭｏ膜を成膜したソーダライムガラス基板上
に、真空条件下、基板温度２００℃において、Ｉｎ2Ｓ
ｅ3を蒸着源として、真空蒸着により、１μｍ厚のＩｎ
−Ｓｅ膜を蒸着レート１０Å／ｓで成膜した。このよう
に成膜したＩｎ−Ｓｅ膜上に、真空条件下、基板温度；
室温において、金属Ｃｕを蒸着源として真空蒸着によ
り、０．２μｍ厚のＣｕ膜を蒸着レート１０Å／ｓで成
膜して、プリカーサを形成した。このように形成したプ
リカーサをカーボンボックス中において固体セレンをＳ
ｅ源として５５０℃で１時間セレン化してＣｕＩｎＳｅ
2 膜を形成した。このように成形したＣｕＩｎＳｅ2 膜
上に、真空条件下、基板温度２００℃ににおいて、０．
３μｍ（３０００Å）厚のＩｎ2Ｓｅ3膜を蒸着レート１
０Å／ｓで成膜した。そして、このように成膜したＩｎ
2Ｓｅ3膜上に、スパッタリングにより、０．０３μｍ厚
のＺｎＯ膜を成膜し、続いて、０．７μｍ厚のＺｎＯ：
Ａｌ膜を成膜した。このようにして得られた５ｃｍ×５
ｃｍの大きさの積層膜を２５分割して太陽電池の評価を
行ったところ、エネルギー変換効率は９．５％であり、
そして、短絡は発生しなかった。Example 3 A Mo film having a thickness of 1 to 2 μm was formed on a soda lime glass substrate by sputtering. On a soda-lime glass substrate on which this Mo film was formed, In 2 S at a substrate temperature of 200 ° C. under vacuum conditions.
e 3 was used as a deposition source, and a 1 μm thick In
A -Se film was formed at a deposition rate of 10 ° / s. On the In-Se film thus formed, the substrate temperature under vacuum conditions;
At room temperature, a 0.2 μm-thick Cu film was formed at a deposition rate of 10 ° / s by vacuum deposition using metal Cu as a deposition source to form a precursor. The solid selenium is added to the precursor formed in this way in a carbon box.
CuInSe for 1 hour at 550 ° C as e source
Two films were formed. On the thus formed CuInSe 2 film, the substrate was heated at a substrate temperature of 200 ° C. under a vacuum condition at a temperature of 0.1 μm.
3 μm (3000 °) thick In 2 Se 3 film is deposited at a deposition rate of 1
The film was formed at 0 ° / s. Then, the In film thus formed is formed.
On the 2Se 3 film, a ZnO film having a thickness of 0.03 μm is formed by sputtering, followed by a ZnO film having a thickness of 0.7 μm:
An Al film was formed. 5cm x 5 obtained in this way
When the solar cell was evaluated by dividing the laminated film having a size of cm into 25, the energy conversion efficiency was 9.5%.
Then, no short circuit occurred.
【００２９】（従来例１）ソーダライムガラス基板上に
スパッタリングにより１〜２μｍ厚のＭｏ膜を成膜し
た。このＭｏ膜を成膜したソーダライムガラス基板上
に、真空条件下で、Ｃｕ、Ｉｎ、Ｓｅの蒸着源を同時蒸
着させてＣｕＩｎＳｅ2 膜形成し、その上にＣＢＤ法に
てＣｄＳ膜を５００〜１０００μｍ程度の膜厚に成膜し
た。そして、このように成膜したＣｄＳ膜上に、スパッ
タリングにより、０．０３μｍ厚のＺｎＯ膜を成膜し、
続いて、０．７μｍ厚のＺｎＯ：Ａｌ膜を成膜した。こ
のようにして得られた５ｃｍ×５ｃｍの大きさの積層膜
を２５分割して太陽電池の評価を行ったところ、そのエ
ネルギー変換効率が１２％であり、そして、短絡が所々
発生していた。(Conventional Example 1) A Mo film having a thickness of 1 to 2 μm was formed on a soda lime glass substrate by sputtering. On a soda-lime glass substrate on which this Mo film was formed, a CuInSe 2 film was formed by simultaneous vapor deposition of a Cu, In, and Se vapor deposition source under vacuum conditions, and a CdS film was formed thereon by a CBD method. The film was formed to a thickness of about 1000 μm. Then, a ZnO film having a thickness of 0.03 μm is formed on the CdS film thus formed by sputtering.
Subsequently, a ZnO: Al film having a thickness of 0.7 μm was formed. The thus obtained laminated film having a size of 5 cm × 5 cm was divided into 25 and evaluated for a solar cell. As a result, the energy conversion efficiency was 12%, and short-circuits occurred in some places.
【００３０】実施例１〜３で作成した太陽電池において
は、それらのエネルギー変換効率が、それぞれ、１０
％、１２．８％及び９．５％であるが、短絡が発生して
おらず、これに対して、従来例１で作成した太陽電池に
おいては、そのエネルギー変換効率が１２％であるが、
短絡が所々発生しおり、これらのことから、本発明の太
陽電池は、そのエネルギー変換効率が従来のものと比べ
て多少落ちるものの、大面積化することによりそれをカ
バーすることができるので、従来の太陽電池よりも優れ
ていることがわかる。In the solar cells prepared in Examples 1 to 3, their energy conversion efficiencies are 10
%, 12.8% and 9.5%, but no short circuit occurred. On the other hand, in the solar cell prepared in Conventional Example 1, the energy conversion efficiency was 12%.
Short-circuits have occurred in some places, and from these facts, the solar cell of the present invention has a slightly reduced energy conversion efficiency as compared with the conventional one, but can cover it by increasing the area. It turns out that it is superior to a solar cell.
【００３１】本発明によれば、第Ｉ族元素、第ＩＩＩ及
びＩＶ族元素の３元同時蒸着によるＩ−ＩＩＩ−ＶＩ2
からなる化合物半導体膜は、Ｈ2ＶＩ を用いたＶＩ化法
によるＩ−ＩＩＩ−ＶＩ2 からなる化合物半導体膜や固
体ＶＩを用いたＶＩ化法によるＩ−ＩＩＩ−ＶＩ2 から
なる化合物半導体膜と比べて、装置コスト、安全性等に
おいて優れているが、大面積化すると凹凸が激しく発生
する傾向があるので、かかる凹凸を有するＩ−ＩＩＩ−
ＶＩ2 からなる化合物半導体膜の上に、バッファー層と
して、従来の１００〜１５００Å程度よりもずっと厚い
２５００〜１００００Å厚のＩ−ＩＩＩ−ＶＩからなる
化合物半導体膜、ＩＩ−ＶＩからなる化合物半導体膜又
はＩＩＩ−ＶＩ系化合物半導体膜を形成すると、Ｉ−Ｉ
ＩＩ−ＶＩ2 からなる化合物半導体膜の凹凸を完全にカ
バーリングすることができ、そのために、大面積化して
も短絡の発生を防止できるＩ−ＩＩＩ−ＶＩ2 系化合物
半導体を有する太陽電池を低コストで提供することがで
きる。According to the present invention, I-III-VI 2 by ternary co-evaporation of Group I, III and IV elements.
A compound semiconductor film composed of I-III-VI 2 by a VI method using H 2 VI or a compound semiconductor film composed of I-III-VI 2 by a VI method using solid VI. As compared with the above, the apparatus is superior in terms of device cost, safety, and the like. However, when the area is increased, the unevenness tends to be severely generated.
On the compound semiconductor film made of VI 2 , as a buffer layer, a compound semiconductor film made of I-III-VI, a compound semiconductor film made of II-VI having a thickness of 2,500 to 10,000 thick, which is much thicker than the conventional 100 to 1500 °, or a compound semiconductor film made of II-VI, When a III-VI compound semiconductor film is formed, II-VI
The unevenness of the compound semiconductor film made of II-VI 2 can be completely covered, and therefore, a solar cell having an I-III-VI 2 compound semiconductor which can prevent the occurrence of a short circuit even when the area is increased is reduced. Can be provided at cost.
【００３２】[0032]
【発明の効果】大面積化しても短絡の発生を防止できる
Ｉ−ＩＩＩ−ＶＩ2 系化合物半導体を有する太陽電池を
低コストで提供することができる。According to the present invention, it is possible to provide a low-cost solar cell having an I-III-VI 2 compound semiconductor which can prevent the occurrence of a short circuit even when the area is increased.
【図１】本発明の一実施の形態を示すＣｕＩｎＳｅ2 で
構成される化合物半導体膜を有する太陽電池の断面説明
図である。FIG. 1 is an explanatory sectional view of a solar cell having a compound semiconductor film composed of CuInSe 2 according to an embodiment of the present invention.
【図２】従来のＣｕＩｎＳｅ2 で構成される化合物半導
体膜を有する太陽電池の断面説明図である。FIG. 2 is an explanatory sectional view of a conventional solar cell having a compound semiconductor film composed of CuInSe 2 .
１ ガラス基板 ２ Ｍｏ膜 ３ ＣｕＩｎＳｅ2 膜 ４ ＣｄＳ膜 ５ ＺｎＯ膜 ６ ＺｎＯ：Ａｌ膜 １０ 太陽電池Reference Signs List 1 glass substrate 2 Mo film 3 CuInSe 2 film 4 CdS film 5 ZnO film 6 ZnO: Al film 10 solar cell
Claims (9)
ＩＩ−ＶＩ系化合物半導体膜及び透明導電膜を順次有す
る太陽電池において、ＩＩ−ＶＩ系化合物半導体膜の膜
厚を２５００〜１００００Åにしたことを特徴とする太
陽電池（式中、Ｉ、ＩＩ、ＩＩＩ及びＶＩは、それぞ
れ、周期律表の第Ｉ族元素、第ＩＩ族元素、第ＩＩＩ族
元素及び第ＶＩ族の元素である）。1. An I-III-VI 2- based compound semiconductor film,
In a solar cell having a II-VI-based compound semiconductor film and a transparent conductive film in sequence, a solar cell (wherein I, II, III in the formula, wherein the film thickness of the II-VI-based compound semiconductor film is 2500-10000 °) And VI are Group I, II, III and VI elements of the periodic table, respectively.
ＣｕＩｎＳｅ2 、ＣｕＩｎＳ2、Ｃｕ（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓ
ｅ2、ＣｕＩｎ（Ｓ，Ｓｅ）2 、Ｃｕ（Ｉｎ，Ｇａ）
（Ｓｅ，Ｓ）2又はＣｕ（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓ2よりなる化合
物で構成することを特徴とする請求項１記載の太陽電
池。2. An I-III-VI 2 -based compound semiconductor film is formed of CuInSe 2 , CuInS 2 , Cu (In, Ga) S.
e 2 , CuIn (S, Se) 2 , Cu (In, Ga)
(Se, S) 2 or Cu (In, Ga) solar cell according to claim 1, wherein the configuring compounds consisting of S 2.
ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＣｄＳｅ、ＺｎＴｅ又はＺｎＯより
なる化合物で構成することを特徴とする請求項１又は２
記載の太陽電池。3. An II-VI compound semiconductor film comprising CdS,
3. The semiconductor device according to claim 1, which is made of a compound made of ZnS, ZnSe, CdSe, ZnTe or ZnO.
The solar cell as described.
Ｉ−ＩＩＩ−ＶＩ系化合物半導体膜及び透明導電膜を順
次有する太陽電池において、Ｉ−ＩＩＩ−ＶＩ系化合物
半導体膜の膜厚を２５００〜１００００Åにしたことを
特徴とする太陽電池（式中、Ｉ、ＩＩＩ及びＶＩは、そ
れぞれ、周期律表の第Ｉ族元素、第ＩＩＩ族元素及び第
ＶＩ族の元素である）。4. An I-III-VI 2 -based compound semiconductor film,
In a solar cell having an I-III-VI-based compound semiconductor film and a transparent conductive film in order, the thickness of the I-III-VI-based compound semiconductor film is set to 2500 to 10000 °. , III and VI are Group I, III and VI elements of the periodic table, respectively.
ＣｕＩｎＳｅ2 、ＣｕＩｎＳ2、Ｃｕ（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓ
ｅ2、ＣｕＩｎ（Ｓ，Ｓｅ）2 、Ｃｕ（Ｉｎ，Ｇａ）
（Ｓｅ，Ｓ）2又はＣｕ（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓ2よりなる化合
物で構成することを特徴とする請求項４記載の太陽電
池。5. An I-III-VI 2 -based compound semiconductor film formed of CuInSe 2 , CuInS 2 , Cu (In, Ga) S
e 2 , CuIn (S, Se) 2 , Cu (In, Ga)
(Se, S) 2 or Cu (In, Ga) solar cell according to claim 4, wherein the constituting compounds consisting of S 2.
ｕＩｎ3Ｓｅ5、Ｃｕ 3Ｉｎ5Ｓｅ9、Ｃｕ2Ｉｎ4Ｓｅ7又は
ＣｕＩｎ5Ｓｅ8よりなる化合物で構成することを特徴と
する請求項４又は５記載の太陽電池。6. An I-III-VI compound semiconductor film formed of C
uInThreeSeFive, Cu ThreeInFiveSe9, CuTwoInFourSe7Or
CuInFiveSe8Characterized by comprising a compound consisting of
The solar cell according to claim 4 or 5, wherein
ＩＩＩ−ＶＩ系化合物半導体膜及び透明導電膜を順次有
する太陽電池において、ＩＩＩ−ＶＩ系化合物半導体膜
の膜厚を２５００〜１００００Åにしたことを特徴とす
る太陽電池（式中、Ｉ、ＩＩＩ及びＶＩは、それぞれ、
周期律表の第Ｉ族元素、第ＩＩＩ族元素及び第ＶＩ族の
元素である）。7. An I-III-VI 2- based compound semiconductor film,
In a solar cell having a III-VI compound semiconductor film and a transparent conductive film successively, a film thickness of the III-VI compound semiconductor film is set to 2500 to 10000 ° (wherein I, III and VI Are
Group I, group III and group VI elements of the periodic table).
ＣｕＩｎＳｅ2 、ＣｕＩｎＳ2、Ｃｕ（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓ
ｅ2、ＣｕＩｎ（Ｓｅ，Ｓ）2 、Ｃｕ（Ｉｎ，Ｇａ）
（Ｓ，Ｓｅ）2又はＣｕ（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓ2よりなる化合
物で構成することを特徴とする請求項７記載の太陽電
池。8. An I-III-VI 2 -based compound semiconductor film formed of CuInSe 2 , CuInS 2 , Cu (In, Ga) S
e 2 , CuIn (Se, S) 2 , Cu (In, Ga)
(S, Se) 2 or Cu (In, Ga) solar cell according to claim 7, wherein the configuring compounds consisting of S 2.
Ｓｅ3 、Ｉｎ2Ｓｅ、Ｉｎ5Ｓｅ6、ＩｎＳｅ、ＧａＳｅ
又はＧａ2Ｓｅ3よりなる化合物で構成することを特徴と
する請求項７又は８記載の太陽電池。9. A method of forming a III-VI compound semiconductor film on an In 2
Se 3 , In 2 Se, In 5 Se 6 , InSe, GaSe
9. The solar cell according to claim 7, wherein the solar cell is made of a compound made of Ga 2 Se 3 .
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10128827A JPH11330507A (en) | 1998-05-12 | 1998-05-12 | Solar cell |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10128827A JPH11330507A (en) | 1998-05-12 | 1998-05-12 | Solar cell |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11330507A true JPH11330507A (en) | 1999-11-30 |
Family
ID=14994397
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10128827A Withdrawn JPH11330507A (en) | 1998-05-12 | 1998-05-12 | Solar cell |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11330507A (en) |
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1998
- 1998-05-12 JP JP10128827A patent/JPH11330507A/en not_active Withdrawn
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