DE69727655T2 - Verfahren zur herstellung einer cdte-schicht - Google Patents

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Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Zubereiten einer CdTe-Halbleiterdünnschicht, die hauptsächlich für Solarzellen verwendet wird, insbesondere ein Verfahren zum Zubereiten einer CdTe-Dünnschicht durch einen in einem geschlossenen Raum ablaufenden Sublimationsprozess.
  • STAND DER TECHNIK
  • In den zurückliegenden Jahren sind globale Umweltprobleme, wie etwa globale Erwärmung auf Grund von Kohlendioxid, Abreicherung der Ozonschicht u. dgl., hervorgetreten. Aus diesem Grund ist die Erwartung an die Entwicklung neuer Energie, insbesondere an Solarzellen, stark hervorgetreten. Um Solarzellen populär zu machen, muss eine große Anzahl von Problemen gelöst werden. Insbesondere sind eine Verbesserung des fotoelektrischen Wirkungsgrads der Solarzellen und eine Verringerung des Preises erwünscht.
  • Eine CdS/CdTe-Solarzelle verwendet CdTe, das eine verbotene Bandlücke (= 1,44 eV) aufweist, die für eine Lichtabsorptionsschicht geeignet ist, weshalb es sich hier um eine von Solarzellen handelt, von denen ein hoher fotoelektrischer Wirkungsgrad erwartet wird.
  • Ferekides C. et al. ("High efficiency CdTe solar cells by close spaced sublimation" Proceedings of the photovoltaic Specialists Conference, Lousiville, 10.–14. Mai 1993, Nr. Conf. 23, 10. Mai 1993, Seiten 389–393, XP000437972 Institute of Electrical and Electronics Engineers ISBN: 0-7803- 1220-1) beschreiben CdTe/CdS-Solarzellen mit hohem Wirkungsgrad, die auf Glassubstraten durch eine Sublimations-(CSS)technik in geschlossenem Raum zubereitet worden sind.
  • Im Herstellungsprozess für die CdS/CdTe-Solarzelle wird auf einer Oberfläche einer Kadmiumsulfid-(CdS)dünnschicht üblicherweise eine Kadmiumtellurid-(CdTe)dünnschicht gebildet. Als Verfahren zum Bilden der CdTe-Dünnschicht zieht der Sublimationsprozess in geschlossenem Raum, der die CdTe-Dünnschicht hoher Qualität zu erzeugen vermag, Aufmerksamkeit auf sich. Der Sublimationsprozess in geschlossenem Raum ist eine Art von Dampfabscheidungsprozess. Eine CdTe-Solarzelle, die aktuell den höchsten fotoelektrischen Wirkungsgrad (15,8%) aufweist, wird durch diesen Prozess erhalten. Der Sublimationsprozess in geschlossenem Raum ist beispielsweise in "HIGH EFFICIENCY CdS/CdTe SOLAR CELLS FROM SOLUTION-GROWN CdS FILMS" (The Conference Record of the 22nd IEEE photovoltaic Specialists Conference (1991), Band 2, Seite 952) durch T. L. Chu et al. o. dgl. offenbart. In Übereinstimmung mit diesem Prozess werden ein Material zum Bilden der CdTe-Dünnschicht (nachfolgend als Quelle bezeichnet) und ein Substrat so angeordnet, dass sie aufeinander zu mit einem Spalt von etwa 0,5–5 mm weisen und unter reduziertem Druck erhitzt. Auf diese Weise wird die Quelle dazu veranlasst, zu sublimieren und sich daraufhin auf dem Substrat abzuscheiden. Da in Übereinstimmung mit diesem Prozess die sublimierte Quelle auf dem Substrat erneut angeordnet und kristallisiert wird, und zwar unter kurzer Distanz entsprechend der mittleren freien Weglänge angeordnet, wird eine CdTe-Dünnschicht mit hoher Kristallinität gewonnen. Da die Behandlung unter reduziertem Druck durchgeführt wird, ist die Dünnschichtbildungsgeschwindigkeit hoch.
  • Der vorstehend angesprochene, herkömmliche Sublimationsprozess in geschlossenem Raum ist jedoch mit den folgenden Problemen behaftet.
  • Üblicherweise wird im Sublimationsprozess in geschlossenem Raum als Quelle ein CdTe-Pulver auf einem schalenförmigen Behälter angeordnet, um von oben abzudecken. In der vorstehend angesprochenen Literatur wird beispielsweise ein kommerziell erhältlicher CdTe-Polykristall mit einer Reinheit von 5 N oder ein Pulver als Quelle verwendet, das durch Pulverisieren eines polykristallinen CdTe-Blocks erzeugt wird, der durch direktes Implantieren eines Dotierstoffs als eines der Bestandteile gewonnen wird.
  • Zusätzlich zu der Tatsache, dass dieser Prozess ein teures CdTe-Pulver nutzt, weist er geringen Nutzungswirkungsgrad auf. In diesem Prozess ist es schwierig, gleichmäßig eine ausreichende Menge der Quelle zur Bildung des Films gerade eben einmal zu positionieren, um den Behälter abzudecken bzw. zu überziehen. Aus diesem Grund wird ein und dieselbe Quelle zur Bildung der CdTe-Dünnschichten (im Folgenden ist "Dünnschicht" auch als "Film" bezeichnet) wiederholt genutzt. Es ist schwierig, das CdTe-Pulver oder die Quelle zu steuern, weil dieses bzw, diese sich bezüglich der Partikelgröße, der Pulverdichte, des stöchiometrischen Verhältnisses u. dgl. durch Sublimation ändert, und mit der Wiederholung des Filmbildungsvorgangs nimmt die Streuung der Dicke und die Streuung der Qualität des CdTe-Films allmählich zu. Die erzeugte Solarzelle weist deshalb eine große Streuung bezüglich des Leistungsvermögens auf. Um aus diesem Grund die Streuung bezüglich des Leistungsvermögens der Solarzelle gering zu machen, werden von der für die Beschichtung positionierten Quelle lediglich etwa 10% tatsächlich für den Filmbildungs vorgang verbraucht und der Rest wird verworfen, ohne genutzt zu werden.
  • Da in Übereinstimmung mit diesem Prozess der Film außerdem unter verringertem Druck gebildet wird, muss eine Anlage gestoppt werden, wenn die Quelle ausgetauscht wird. Der Produktionswirkungsgrad ist deshalb gering.
  • Wenn ein CdTe-Film durch diesen Prozess gebildet wird, ist auf einem Substrat mit großer Fläche ein zentraler Teil des gewonnenen CdTe-Films dicker als derjenige eines peripheren Teils, weil der zentrale Teil der Quelle dazu neigt, Wärme einzufangen, die ausgehend vom Umfang geflossen ist, im Gegensatz zum peripheren Teil, wo die Wärme dazu neigt, freizukommen. Die Dickenschwankung in ein und demselben Film ist deshalb groß.
  • Wenn in Übereinstimmung mit diesem Prozess die Quelle wiederholt genutzt wird, wird der Partikeldurchmesser des Materials allmählich kleiner und die Oberfläche des Materials wird größer und außerdem steigt die Oberflächentemperatur der Quelle, weil die Partikel durch Sintern miteinander kombinieren. Die thermische Leitfähigkeit wird deshalb größer und die Filmbildungsgeschwindigkeit nimmt allmählich zu. Wenn ein und dieselbe Quelle wiederholt noch öfter verwendet wird und die restliche Quellenmenge allmählich kleiner wird, werden zwischen und unter den Partikeln Poren gebildet und die Wärmeleitfähigkeit der Quelle wird allmählich schlechter, wodurch die Filmbildungsgeschwindigkeit wiederum kleiner wird. Selbst dann, wenn der Herstellungsprozess unter denselben Bedingungen durchgeführt wird, schwankt deshalb die Dicke des gewonnenen CdTe-Films für jeden der Filmbildungsprozesse.
  • In Übereinstimmung mit dem herkömmlichen, geschlossenräumigen Sublimationsprozess ist es deshalb, wie vorstehend erläutert, schwierig, einen CdTe-Film gleichmäßiger Qualität und Dicke innerhalb ein und desselben Films zu erhalten sowie zwischen mehreren der Filme. Obwohl der CdTe-Film theoretisch die verbotene Bandlücke aufweist, die zum Umsetzen des Sonnenlichts im Vergleich zu einem Verbindungshalbleiter äußerst ideal ist, ist aus diesem Grund ein CdTe-Film als idealer P-Halbleiter durch den herkömmlichen, geschlossenräumigen Sublimationsprozess bislang nicht herstellbar gewesen.
  • Um den fotoelektrischen Wirkungsgrad der CdTe-Solarzellen zu verbessern, ist eine Einrichtung zum Ausbilden des CdTe-Films als ein solcher vom schwachen P-Typ durch Diffundieren von Kupfer o. dgl, in dem CdTe-Film ausgehend von der Elektrodenseite weit verbreitet eingesetzt worden, wie beispielsweise berichtet durch B. E. Mccandless et al. in "A treatment to allow contacting CdTe with different conductors" (Conference record of the 24th IEEE photovoltaic Specialists Conference 1994, Band II, Seiten 107–110). In Übereinstimmung mit diesem Verfahren konnte jedoch eine Solarzelle mit ausreichendem fotoelektrischen Wirkungsgrad nicht hergestellt werden.
  • OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, die vorstehend genannten Probleme zu überwinden, und eine Aufgabe der Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Verfahrens zum Zubereiten eines CdTe-Films guter Qualität in einfacher Weise mittels eines geschlossenräumigen Sublimationsprozesses.
  • Das Verfahren zum Zubereiten des CdTe-Films in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung umfasst folgende Schritte: Einen Schritt zum Auftragen einer Paste, die ein Material für einen CdTe-Halbleiter enthält, auf einem Trägerelement zur Bildung eines Beschichtungsfilms, enthaltend das Material für den Halbleiter auf der Oberfläche des Trägerelements; einen Schritt zum Anordnen des Trägerelements und eines Substrats nahe zueinander, auf dem ein CdTe-Film gebildet werden soll, zum Erzeugen des Beschichtungsfilms zur Oberfläche des Substrats weisend; und einen Schritt zum Bilden eines CdTe-Films auf dem Substrat durch Heizen des Beschichtungsfilms und des Substrats, um dadurch das Halbleitermaterial in dem Beschichtungsfilm zu veranlassen, zu verdampfen.
  • In Übereinstimmung mit diesem Verfahren kann die Nutzungsrate für das Material im Vergleich zu dem Fall unter Verwendung der vorstehend genannten, herkömmlichen Quelle verbessert werden. D. h., da ein dünner Beschichtungsfilm durch Auftragen gebildet werden kann, kann die Nutzungsrate der Quelle, die herkömmlicherweise etwa 10% betragen hat, auf etwa 50% verbessert werden. Aus diesem Grund ist es nicht erforderlich, die Quelle zur Bildung des Films wiederholt zu verwenden. D. h., da die Quelle entsorgbar gemacht werden kann und eine neue Quelle zur Filmbildung konstant genutzt werden kann, kann die Streuung der Eigenschaften des CdTe-Films auf Grund wiederholter Nutzung der Quelle unterdrückt werden. Da die dünne Quelle gewonnen werden kann, ist es außerdem möglich, den CdTe-Film zu bilden, ohne dem vorausgehend gebildeten CdS-Film übermäßige thermische Beschädigung zuzufügen.
  • Darüber hinaus ist es bevorzugt, ein Gemisch aus Kadmiumpulver und Tellurpulver als Halbleitermaterial zu verwenden. Unter Verwendung des Gemisches aus dem Kadmiumpulver und dem Tellurpulver oder bevorzugt dem pulverisierten Pulver, das im Vergleich zu dem CdTe-Pulver sehr kostengünstig ist, können die Materialkosten stark verringert werden. Durch Pulverisieren von Cd und Te in gemischtem Zustand kann insbesondere ein gemischtes Pulver in kurzer Zeitdauer erhalten werden. Durch die Energie für den Pulverisierungsvorgang kann ein Teil des Gemisches in CdTe synthetisiert werden.
  • Durch Zusetzen von Kadmiumchlorid in die Paste wird außerdem die Kristallinität des gebildeten CdTe-Films verbessert und die Korngröße von CdTe nimmt zu. In dieser Weise ist es möglich, eine Solarzelle mit hohem fotoelektrischem Wirkungsgrad zu erhalten. Es wird angenommen, dass die Verbesserung der Kristallinität des CdTe-Films auf der Tatsache beruht, dass die Gitterdefektposition von Tellur durch Chlor ersetzt ist, wodurch die Kristallinität des CdTe-Films verbessert ist. Da außerdem Kadmiumchlorid in eine Paste gemischt und daraufhin aufgetragen wird, kann die Quelle konstant genutzt werden, wobei Kadmiumchlorid gleichmäßig verteilt wird. Es ist deshalb möglich, wiederholt und stabil einen CdTe-Film hoher Qualität herzustellen. Wenn die zugesetzte Menge an Kadmiumchlorid kleiner als 0,1 Gew.-% ist, kann eine große Wirkung zur Verbesserung des Leistungsvermögens der Solarzelle nicht erzielt werden. Wenn sie hingegen größer als 1,75 Gew.-% ist, wird das Leistungsvermögen beeinträchtigt. Aus diesem Grund beträgt die zugesetzte Menge an Kadmiumchlorid bevorzugt 0,1 –1,75 Gew.-% und insbesondere 0,3–1,0 Gew.-%.
  • Außerdem ist bevorzugt, dass die Paste eine solche ist, in der ein Gruppe-I-Element bzw. ein Gruppe-V-Element enthalten ist. Durch Einbauen bzw. Vorsehen einer Verunreinigung, die als Träger wirkt, in die Paste, ist es möglich, die Trägerkonzentration des CdTe-Films mit einfachen Mitteln zu steu ern. Die Verwendung des Gruppe-I-Elements bzw. des Gruppe-V-Elements in dem herkömmlichen Prozess unter Verwendung einer Quelle, die zubereitet ist durch Anordnen des Halbleitermaterials im Pulverzustand in einem Behälter, um ihn zu überdecken, wird eine Veränderung der Zusammensetzung der Quelle hervorgerufen, wenn diese Filme unter Nutzung ein und derselben Quelle mehrmals gebildet werden, und zwar auf Grund der Unterschiede bezüglich der Sublimationsgeschwindigkeiten des Halbleitermaterials und der Verunreinigungen. Ein Halbleiterfilm stabiler Zusammensetzung kann deshalb nicht erzielt werden. Da in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung andererseits der Beschichtungsfilm aus dem Halbleitermaterial, gebildet auf der Oberfläche eines wärmebeständigen Trägerelements, als Quelle genutzt wird, kann eine sehr geringe Menge an Halbleitermaterial als Quelle genutzt werden. Ein Halbleiterfilm mit konstanter Verunreinigungskonzentration kann deshalb gebildet werden. Es ist bevorzugt, dass das Gruppe-I-Element, das eingemischt wird Lithium, Kalium, Natrium, Rubidium, Kupfer, Silber oder Gold ist. Ferner ist bevorzugt, dass das Gruppe-V-Element, das eingemischt wird, Arsen, Antimon, Wismut, Phosphor oder Stickstoff ist. Diese können einzeln oder zu mehreren verwendet werden.
  • Durch Zusetzen einer Substanz zu der Paste, deren Zusammensetzung in Bezug auf die Wärme stabil ist, die zum Zeitpunkt der Ausbildung des Halbleiterfilms angelegt wird, und die auf dem Trägerelement nach dem Heizvorgang verbleibt, kann das Halbleitermaterial in einer Menge angeordnet werden, die für eine einmalige Filmausbildung auf dem Trägerelement in stabilem Zustand mit kleiner Streuung bzw. Verteilung möglich ist. Indem sämtliche Halbleitermaterialien veranlasst werden, zu sublimieren, kann ein CdTe-Film mit großer Fläche hergestellt werden, der bezüglich Dicke und Qualität stabil ist. Bei spielsweise ist es schwierig, durch Siebdrucken einen Beschichtungsfilm gleichmäßiger Dicke zu bilden, so lange die Dicke des Beschichtungsfilms, der gebildet wird, nicht geringer als 50 μm ist. Im Fall des Zusetzens von keinem Zusatzstoff zu der Paste wird jedoch ein CdTe-Film mit einer Dicke von etwa 50 μm erhalten, wenn ein Beschichtungsfilm mit einer Dicke von 50 μm vollständig sublimiert wird. Wenn ein CdTe-Film mit einer derartigen Dicke in der Solarzelle verwendet wird, ist der Widerstand des CdTe-Films in Dickenrichtung groß, wodurch die Eigenschaften bzw. Kennlinien der erhaltenen Solarzelle unzureichend sind. D. h., ein dünnerer CdTe-Film ist zur Verwendung in der Solarzelle erwünscht. Die am stärksten bevorzugte Dicke beträgt etwa 6 μm. D. h., wenn der Paste kein Zusatzstoff zugesetzt wird, muss die Filmbildung auf halbem Weg gestoppt werden, während die Quelle zurückbleibt. Andererseits kann durch Zusetzen eines Zusatzstoffes zu der Paste, wie in diesem Beispiel, die Halbleitermaterialmenge in dem Beschichtungsfilm problemlos eingestellt werden, wodurch ein Halbleiterfilm gebildet werden kann, der eine bevorzugte Dicke aufweist. Da die Steuerung der Dicke des Beschichtungsfilms sich einfach gestaltet, muss lediglich die erforderliche Menge an Halbleitermaterial für einen Filmbildungsvorgang als Quelle eingesetzt werden. Als zuzusetzende Substanz ist Kohlenstoff, Siliziumkarbid, Siliziumdioxid, Aluminiumoxid, Zirkonoxid, Bornitrid, Siliziumnitrid oder Aluminiumnitrid bevorzugt. Diese Substanzen können für die Verwendung gemischt werden. Da das Kohlenstoff- und Siliziumkarbid ausgestrahlte Infrarotstrahlung absorbieren kann, kann die Quelle wirksam unter Verwendung von diesen erhitzt werden. Da sie außerdem den CdS-Film, der vorausgehend gebildet worden ist, vor thermischer Beschädigung schützen können, kann das Auftreten eines Mikro-Kurzschlusses verhindert werden, herrührend aus einem Verdünnen des CdS-Films durch die Sublimation, und übermäßige gegenseitige Diffusion an der Grenzfläche zwischen dem CdS-Film und dem CdTe-Film kann unterbunden werden.
  • Zum Zeitpunkt des Aufstreichens der Paste kann eine etwas größere Halbleitermaterialmenge dort angeordnet werden, indem eine größere Pastenmenge zum Haften am peripheren Teil des Trägerelements gebracht wird, wo die Temperatur der Paste beim Heizvorgang relativ niedriger ist als im zentralen Teil des Trägerlements.
  • Das Trägerelement zum Halten der Paste ist bevorzugt ein plattenförmiges Kohlenstoffmaterial, das Durchwärmungseigenschaft und geringe Wärmekapazität aufweist. Ein Glassubstrat ist im Hinblick auf Kosten und leichte Handhabung bevorzugt. Als Glas kann Borsilikatglas, Glas mit geringem Alkaligehalt, Kalknatronglas u. dgl. verwendet werden. Im Fall der Verwendung des Glassubstrats ist es bevorzugt, zumindest eine Kohlenstoffplatte unter dem Glassubstrat anzuordnen. Wenn die Ausdehnung des Trägerelements auf Grund der Wärmebehandlung berücksichtigt wird, ist ferner eine Keramik mit kleinem linearen Expansionskoeffizienten bevorzugt. Dieses Trägerelement kann mehrfach bzw. wiederholt verwendet werden.
  • Es ist bevorzugt, dass das Trägerelement aus einem Glas mit leitfähigem Oxidfilm auf seiner Oberfläche besteht. Unter Verwendung eines Glases mit leitfähigem Oxidfilm aus beispielsweise Indiumoxid, Indiumzinnoxid, Zinn(IV)-Oxid, Zinkoxid u. dgl. als Trägerelement kann die Abstrahlung von Wärme unterbunden werden, die den gebildeten Halbleiterfilm erreicht, nachdem die Verdampfung der Quelle beendet ist, wodurch eine übermäßige gegenseitige Diffusion an der Grenzfläche des CdS-Films und des CdTe-Films verhindert werden kann.
  • Durch Aufrauen einer Oberfläche des Trägerelements in Gegenüberlage zu der Seite, wo die Paste aufgestrichen wird, kann Wärmeabstrahlung in ähnlicher Weise unterbunden werden. Durch Streuung auf Grund der Unebenheit der Oberfläche des Trägerelements und Verbesserung der Wärmeabsorptionseigenschaft auf Grund der Vergrößerung der Oberfläche kann die Menge an Infrarotstrahlung verringert werden, die das Trägerelement durchsetzt und den gebildeten Halbleiterfilm erreicht.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 zeigt eine schematische Längsschnittansicht einer Solarzelle unter Verwendung eines CdTe-Films in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 2 zeigt eine schematische Längsschnittansicht unter Verwendung eines Aufbaus einer Anlage, die zum Bilden des CdTe-Films in dieser Ausführungsform verwendet wird.
  • 3 zeigt ein Kennliniendiagramm der Beziehung zwischen der Anzahl von Malen, mit denen der CdTe-Film in dieser Ausführungsform gebildet wird, und dem fotoelektrischen Wirkungsgrad einer Solarzelle, die unter Verwendung des CdTe-Films hergestellt ist.
  • 4 zeigt ein Kennliniendiagramm der Beziehung zwischen der der Quelle zugesetzten Kadmiumchloridmenge und dem fotoelektrischen Wirkungsgrad einer Solarzelle, die unter Verwendung des hergestellten CdTe-Films gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hergestellt ist.
  • 5 zeigt ein Kennliniendiagramm der Streuung des fotoelektrischen Wirkungsgrads einer Solarzelle, die unter Ver wendung eines CdTe-Films hergestellt ist, der gemäß noch einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hergestellt ist.
  • 6 zeigt ein Kennliniendiagramm der der Quelle zugesetzten Kadmiumchloridmenge und dem fotoelektrischen Wirkungsgrad einer Solarzelle, die unter Verwendung des CdTe-Films hergestellt ist, die gemäß noch einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hergestellt ist.
  • 7(a)–7(g) zeigen jeweils im Längsschnitt den Zustand des jeweiligen Herstellungsschritts der Solarzelle gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 8 zeigt eine schematische Längsschnittansicht einer Quellensubstratplatte, die in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
  • BESTE ART UND WEISE, DIE ERFINDUNG AUSZUFÜHREN
  • Das Verfahren zum Zubereiten bzw. Herstellen des CdTe-Films in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung wird nunmehr unter Bezug auf die Zeichnungen näher erläutert.
  • In den folgenden Beispielen wird eine in 1 gezeigte Solarzelle unter Verwendung des gewonnenen bzw. hergestellten CdTe-Films hergestellt.
  • Ein transparentes und isolierendes Substrat 1 besteht aus Borsilikatglas, Glas mit niedrigem Alkaligehalt, Kalknatronglas mit niedrigem Eisengehalt, Kalknatronglas u. dgl. Auf der Oberfläche des Substrats 1 ist ein transparenter leitfä hige Film bzw. eine entsprechende Dünnschicht 2 mit einer Dicke von 1.000–10.000 Å, bestehend aus Zinnoxid, Indiumzinnoxid (ITO) u. dgl., durch einen chemischen Dampfphasenaufwuchsprozess oder Zerstäuben gebildet. Unter diesen Umständen kann mitunter ein Silikafilm (SiO2-Film) zwischen dem Substrat 1 und dem transparenten leitenden Film 2 gebildet werden, um zu verhindern, dass eine Alkalikomponente in dem Substrat 1 in den transparenten leitfähigen Film 2 diffundiert. Durch Bilden eines CdS-Films 3 mit einer Dicke von 500– 2.000 Å auf dem transparenten leitfähigen Film 2 als N-Halbleiter wird ein Substrat 4 zum Bilden des CdTe-Films gewonnen. Dieser CdS-Film 3 wird durch thermische Zersetzung von etwa einer organometallischen Komplexverbindung, wie etwa Kadmiumisopropylxanthogenat auf dem transparenten leitfähigen Film 2 gebildet.
  • Im Folgenden sind als Beispiel für das Verfahren zum Zubereiten des CdTe-Halbleiterfilms in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung Verfahren zum Bilden eines CdTe-Films 5 auf der Oberfläche des derart gewonnenen CdS-Films 3 des Substrats 4 erläutert.
  • BEISPIEL 1
  • Durch Mischen von CdTe-Pulver als Halbleitermaterial mit Propylenglykol als Viskositätsförderer wurde eine Paste zubereitet. Durch Drucken der gewonnenen Paste auf das Glassubstrat als Trägerelement und Trocknen wurde ein Film aus dem Halbleitermaterial auf dem Glassubstrat gebildet, wodurch ein Quellensubstrat 9 erhalten wurde.
  • Das erhaltene Quellensubstrat 9 und das Substrat 4 wurden auf einer Herstellungsanlage installiert, wie in 2 gezeigt, und der CdTe-Film 5 wurde auf der Oberfläche des Substrats 4 wie folgt gebildet.
  • Eine Kammer 14 wird aus einer Quarzröhre hergestellt, und in dieser sind Suszeptoren 10a und 10b, hergestellt aus Kohlenstoff, mit einer Dicke von 1 mm als Durchwärmungselemente angeordnet. Auf den einander gegenüberliegenden Seiten der Suszeptoren 10a und 10b sind das Quellensubstrat 9 und das Substrat 4 so angeordnet, dass der Halbleitermaterialfilm zum CdS-Film 3 weist. In dieser Anordnung ist ein Abstandhalter 12 zwischen dem Quellensubstrat 9 und dem Substrat 4 derart angeordnet, dass die Distanz zwischen beiden konstant ist. Das Quellensubstrat 9 und das Substrat 4 können auf den Suszeptoren in umgekehrter Weise angeordnet sein unter Vertauschung von unten und oben.
  • Durch Ersetzen der Atmosphäre in der Kammer 14 durch Argongas und Heizen des Quellensubstrats 9 und des Substrats 4 durch Lampenheizer 13a und 13b für 30 Sekunden bis mehrere Minuten, wurde, während der Druck in der Kammer 14 auf 1 Torr durch Belüften mit einer Rotationspumpe 11 gehalten wurde, ein CdTe-Film 5 auf dem CdS-Film 3 des Substrats gebildet. In diesem Schritt wurde die Temperatur des Substrats 4 durch Heizen auf 400–650°C gehalten und die Temperatur des Quellensubstrats 9 wurde auf einer Temperatur gehalten, die nicht höher als die Temperatur des Substrats 4 um 5–100°C war.
  • In der vorstehend angeführten Weise wurden 100 Probenelemente zubereitet, wobei die CdTe-Filme 5 auf den CdS-Filmen 3 des Substrats 4 gebildet wurden. Bei dieser Zubereitung wurden die Quellen für jede Probe ersetzt bzw. ausgetauscht. Etwa die Hälfte der Quelle wurde außerdem zur Bildung des Films verbraucht.
  • Auf den Oberflächen der CdTe-Filme 5 der jeweiligen derart gebildeten Proben wurde eine Methanol- bzw. eine wässrige gesättigte Kadmiumchloridlösung aufgetragen, woraufhin das aufgetragene Methanol bzw. Wasser verdampft wurde. Das Substrat 4 für die Dünnschichtbildung wurde außerdem für 30 Minuten bei 400°C wärmebehandelt. Durch diese Wärmebehandlung wurden Körner in dem CdTe-Film zum Wachsen gebracht.
  • Eine Kohlenstoffpaste wurde zubereitet durch Mischen von Kohlenstoffpulver mit einer Lösung, die erhalten wurde durch Lösen von Polyvinylbutyral als Viskositätsförderer in Diethylenglykolmonobutylether durch Kneten. Nach Auftragen durch Kneten dieser Kohlenstoffpaste auf der Oberfläche des CdTe-Films 5 durch Siebdrucken wurde sie getrocknet und gesintert unter Bildung einer Kohlenstoffelektrodenschicht 6 als Stromkollektor. Andererseits wurde eine Paste zubereitet durch Mischen und Kneten eines gemischten Pulvers aus Silber und Indium, eines Epoxids und einer Alkohollösung, die hauptsächlich aus Terpineol bestand. Durch Auftragen der erhaltenen Paste auf der Oberfläche des CdS-Films 3 und der Kohlenstoffelektrodenschicht 6 durch Siebdrucken, Trocknen und daraufhin Sintern wurden eine a+ – Elektrode 7 und eine a– – Elektrode 8 gebildet.
  • VERGLEICHSBEISPIEL 1
  • Als Vergleichsbeispiel wurde ein CdTe-Film gebildet unter Verwendung von einem Film, der gewonnen wurde durch Füllen des CdTe-Pulvers ähnlich wie im Fall des Beispiels 1 in einem schalenförmigen Behälter als Quelle. In diesem Fall wurden die CdTe-Filme mit ein und derselben Quelle mehrmals gebildet. Durch diesen Prozess wurden etwa 90% der Quelle nach 100-maliger Bildung der CdTe-Filme zurückgelassen. Unter Verwendung der gewonnenen CdTe-Filme wurden Solarzellen ähnlich denjenigen des Beispiels 1 hergestellt.
  • Jedes von 100 Stücken der Solarzellen gemäß dem Beispiel 1 und dem Vergleichsbeispiel 1, erhalten in der vorstehend genannten Weise, wurden bezüglich ihres jeweiligen fotoelektrischen Wirkungsgrads mit einem Solarsimulator untersucht bei AM 1,5, 100 mW/cm2. Die Ergebnisse sind in 3 gezeigt. In diesem Diagramm sind auf der Abszisse die jeweiligen Solarzellen aufgetragen, angeordnet in Abfolge der Bildung der CdTe-Filme.
  • Wie aus 3 klar hervorgeht, schwankt in Übereinstimmung mit dem Herstellungsverfahren gemäß Vergleichsbeispiel 1 die Zusammensetzung der Quelle bei Wiederholung der Herstellung des Films, wodurch Qualität und Dicke des erhaltenen CdTe-Films sich ändern. Die Kennlinie der mit diesen CdTe-Filmen zubereiteten Zellen war ungünstig. Im Gegensatz hierzu ist es in Übereinstimmung mit dem Herstellungsverfahren gemäß Beispiel 1 möglich, eine kleine Quellenmenge gleichmäßig auf dem Glassubstrat gehalten bereit zu stellen. Durch dieses Verfahren kann die Nutzungsrate des Materials stark verbessert werden im Vergleich zu dem Herstellungsverfahren gemäß dem Vergleichsbeispiel 1, und zwar selbst dann, wenn die Quelle für jeden Filmbildungsvorgang ersetzt bzw. ausgetauscht wurde. D. h., durch Verwenden einer Quelle aus dem Beschichtungsfilm, gewonnen durch Herstellen eines Halbleitermaterials im Pastenzustand und Aufstreichen dieser Paste auf einem Substrat ist eine konstant stabile Zufuhr der Quelle möglich. Ein Halbleiterfilm hoher Qualität kann deshalb kostengünstig stabil hergestellt werden.
  • BEISPIEL 2
  • In diesem Beispiel wird das Zusetzen von Kadmiumchlorid in die Paste zum Bilden des CdTe-Films im voraus erläutert.
  • Ein CdTe-Pulver ähnlich demjenigen im Beispiel 1 wurde als Halbleitermaterial verwendet. Pasten wurden jeweils zubereitet durch Zusetzen von Kadmiumchlorid mit einer Rate von 0 bis 2,0 Gew.-% zu 100 Gewichtsteilen dieses CdTe-Pulvers.
  • Unter Verwendung der erhaltenen Pasten wurden CdTe-Filme gebildet und daraufhin wurden Solarzellen in ähnlicher Weise zubereitet wie im Fall des Beispiels 1.
  • Die Beziehung zwischen den Einbauverhältnissen von Kadmiumchlorid zum CdTe-Pulver und dem fotoelektrische Wirkungsgrad sind in 4 gezeigt.
  • Es wird bemerkt, wie in 4 gezeigt, dass durch Zusetzen von nicht weniger als 0,1 Gew.-% Kadmiumchlorid zu dem CdTe-Pulver der fotoelektrische Wirkungsgrad der gewonnenen Zelle verbessert ist. Wenn es jedoch in einer größeren Menge als 1,75 Gew.-% zugesetzt wird, wird der fotoelektrische Wirkungsgrad kleiner. Die zum CdTe-Pulver zugesetzte Menge an Kadmiumchlorid beträgt deshalb bevorzugt 0,1–1,75 Gew.-%. Insbesondere ist die Verbesserung des fotoelektrischen Wirkungsgrads bei 0,3–1,0 Gew.-% bemerkenswert und im Bereich von 0,5 Gew.-% am stärksten bevorzugt.
  • 100 Gewichtsteile CdTe-Pulver wurden mit 0,5 Gewichtsteilen Kadmiumchlorid gemischt. Unter Verwendung des gewonnenen Gemischs wurde eine Paste zubereitet, wie vorstehend angeführt. Unter Verwendung eines Halbleiterfilms, gebildet durch Auf streichen dieser Paste als Quelle, wurde ein CdTe-Film gebildet. In diesem Schritt wurde die Quelle bei jedem Filmbildungsvorgang in ähnlicher Weise ersetzt wie im Fall des Beispiels 1.
  • Als Vergleichsbeispiel wurde ein CdTe-Film außerdem gebildet unter Verwendung desselben Gemisches, angeordnet in einem schalenförmigen Behälter, um diesen mit hoher Dichte abzudecken. Zu diesem Zeitpunkt wurde die Quelle kontinuierlich mehrmals für den Filmbildungsvorgang ohne Ersetzen herangezogen.
  • Solarzellen wurden hergestellt unter Verwendung der CdTe-Filme, die in der vorstehend genannten Weise gewonnen wurden. Die Kennlinien der gewonnenen Solarzellen wurden in ähnlicher Weise untersucht. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 1 aufgeführt.
  • Tabelle 1
    Figure 00180001
  • Im Fall einer Verwendung des Halbleitermaterials in Pulverzustand unter Über- bzw. Abdeckung des Behälters und wie in der Tabelle 1 gezeigt, waren die Eigenschaften des Halbleiter films bei wiederholten Filmbildungsmalen beeinträchtigt. Dies beruht auf dem vorstehend genannten Verändern der Kadmiumchloridkonzentration und ihrer Ungleichmäßigkeit des Kadmiumchlorids. In Übereinstimmung mit diesem Verfahren ist es schwierig, einen CdTe-Film guter Qualität unter Verwendung einer kleinen Halbleitermaterialmenge zu bilden. D, h., mit jeder anderen Herangehensweise als Verwerfen bzw. Wegwerfen der Quelle, während lediglich ein Teil der Quelle verbraucht wird, und Zurücklassen des verbleibenden Halbleitermaterials in beträchtlicher Menge, ist es nicht möglich, den CdTe-Film stabil herzustellen.
  • In Übereinstimmung mit dem Herstellungsverfahren gemäß diesem Beispiel, demnach das Halbleitermaterial so hergestellt wird, dass es im Pastenzustand vorliegt, und demnach der Beschichtungsfilm, der gewonnen wird durch Auftragen der Paste auf dem Substrat, als Quelle genutzt wird, ist die Ungleichmäßigkeit der Eigenschaften der Solarzellen, hergestellt unter Verwendung des gewonnenen Halbleiterfilms, gering, weil keine Notwendigkeit besteht, die Quelle wiederholt zu nutzen. Dadurch ist es möglich, den Halbleiterfilm mit hoher Qualität bei geringen Kosten stabil herzustellen.
  • Bezüglich des Atmosphärengases wird eine ähnliche Wirkung erzielt im Fall der Verwendung eines Inertgases, wie etwa Stickstoff, Wasserstoff oder Heliumgas anstelle von Argon, das im vorstehend genannten Beispiel verwendet wird. Bei einer Filmbildung unter Druck von nicht mehr als 2 atm wird außerdem eine ähnliche Wirkung erzielt.
  • BEISPIEL 3
  • Unter Verwendung einer Quelle für den Beschichtungsfilm aus CdTe, gewonnen durch Drucken wie im Beispiel 1, kann ein CdTe-Film guter Qualität gebildet werden. Auf Grund der Tatsache, dass das CdTe-Pulver als Rohmaterial sehr teuer ist, wird (dadurch) der Preis des Produkts jedoch hoch. Der Grund ist, dass der CdTe-Eingriffsteil üblicherweise durch einen Bridgman-Prozess hergestellt wird. In Übereinstimmung mit diesem Prozess ist zusätzlich dazu, dass Heizen bei hoher Temperatur von nicht weniger als 1.000°C erforderlich ist, eine lange Zeitdauer erforderlich, um die Temperatur zu erhöhen und aus Sicherheitsgründen im Betrieb abzukühlen, um die Kristallinität zu verbessern.
  • In diesem Beispiel wird deshalb ein Verfahren zur Bildung des CdTe-Films guter Qualität erläutert unter Verwendung eines Startmaterials in Gestalt eines Cd-Pulvers und eines Te-Pulvers, die im Vergleich zum CdTe-Pulver kostengünstig sind. Der Preis kommerziell erhältlichen CdTe-Pulvers beträgt etwa 250 Yen/g; die Preise für kommerziell erhältliches Cd-Pulver und Te-Pulver betragen jedoch etwa 20 Yen/g. In Übereinstimmung mit dem Herstellungsverfahren gemäß diesem Beispiel können deshalb die Herstellungskosten deutlich verringert werden.
  • Das Cd-Puler, das Te-Pulver und eine Flüssigkeit (beispielsweise Wasser) wurden miteinander vermischt und gerührt unter Verwendung eines ringförmigen oder kugelförmigen Mediums. Daraufhin wurde eine Paste zubereitet durch Zusetzen von Propylenglykol zu dem erhaltenen Gemisch, nachdem es getrocknet war. Unter Verwendung der derart erhaltenen Paste wurde ein CdTe-Film gebildet und eine Solarzelle wurde in derselben Weise hergestellt wie im Fall des Beispiels 1.
  • Der photoelektrische Wirkungsgrad der derart gewonnenen Solarzelle wurde ähnlich gemessen wie im Fall des Beispiels 1. Die Ergebnisse sind in 5 gezeigt. In diesem Diagramm ist auf der Ordinate der Mittelwert ± die Standardabweichung des jeweiligen photoelektrischen Wirkungsgrads der Solarzellen gemäß dem Beispiel 3 und der Solarzellen gemäß dem Beispiel 1 aufgetragen.
  • Wie aus 5 deutlich hervorgeht, ist es in Übereinstimmung mit dem Herstellungsverfahren gemäß diesem Beispiel möglich, eine Solarzelle hervorragender Eigenschaft bzw. Kennlinie unter Verwendung kostengünstiger Materialien zu erhalten. Dies ist deshalb der Fall, weil die Temperaturverteilung in der Quelle gleichmäßig gemacht werden kann, da die Partikeldurchmesser von Cd und Te durch Pulverisieren gleichmäßig gemacht werden können, und weil die Menge an Quellenmaterial klein gemacht werden kann unter Verwendung des Films, der erhalten wird durch Auftragen des pulverisierten Gemisches als Quelle.
  • Das Cd-Pulver und das Te-Pulver wurden in äquimolarer Menge gemischt und in Wasser pulverisiert, um einen Partikeldurchmesser nicht größer als etwa 1 μm zu erzeugen unter Verwendung einer mittleren Rührmühle. Nach Trocknung des derart gewonnenen pulverisierten Pulvers wurde Propylenglykol als Viskositätsförderer dem pulverisierten Pulver zugesetzt und es wurde geknetet, um dadurch eine Paste zuzubereiten. Durch Drucken dieser Paste auf eine Kohlenstoffplatte mit einer Dicke von 1 mm als Trägerelement und Trocknen für 1 Stunde bei 120°C wurde ein Beschichtungsfilm gebildet und ein Quellensubstrat wurde gewonnen.
  • Bei der Untersuchung der Zusammensetzung des gebildeten Beschichtungsfilms durch Röntgenstrahlbeugung wurden Brechungsmaximalwerte der Cd-Einzelsubstanz, der Te-Einzelsubstanz und von CdTe beobachtet. Es wird davon ausgegangen, dass dieses CdTe bei der Pulverisierung durch die Pulverisierungsenergie synthetisiert wird.
  • Dieses Quellensubstrat 9 und das Substrat 4 wurden derart angeordnet, dass der Beschichtungsfilm zum CdS-Film mit einem Spalt von 2 mm weist. Daraufhin wurde die Atmosphäre in der Kammer 14 durch Argon ersetzt, das Quellensubstrat 9 und das Substrat 4 wurden auf Temperaturen von 600–630°C und von 580–600°C unter Beibehaltung des Drucks von 1–5 Torr geheizt und für 1 Minute so gehalten. Durch diese Prozedur wurde ein CdTe-Film mit einer Dicke von 6 μm auf dem CdS-Films des Substrats 4 gebildet.
  • Eine wässrige Lösung von CdCl2 mit einer Konzentration von 0,3 mol/l wurde auf der Oberfläche des gewonnenen CdTe-Films haften gelassen, woraufhin das Wasser verdampft wurde. Daraufhin wurde durch thermisches Behandeln bzw. Wärmebehandeln des CdTe-Films bei 400°C für 30 Minuten die Kristallinität des CdTe-Films verbessert. Daraufhin wurden ein Kohlenstofffilm und ein AgIn-Film als Elektrode der CdTe-Filmseite und Elektrode der CdS-Filmseite gebildet, wodurch eine Solarzelle hergestellt war.
  • Die Messung der Eigenschaften bzw. Kennlinien der hergestellten Solarzelle, durchgeführt mit einem Solarsimulator bei AM 1,5, 100 mW/cm2 ergab, dass der Kurzschlussstrom 23,5 mA/cm2 betrug und die Leerlaufspannung 0,813 V betrug. Der Füllfaktor betrug 0,696 und der photoelektrische Wirkungsgrad betrug 13,3%. Diese Werte entsprechen den Eigenschaften der Solarzelle des Vergleichsbeispiels 1, hergestellt unter Verwendung des CdTe-Films, der hergestellt wurde unter Verwendung des CdTe-Pulvers, das in dem schalenförmigen Behälter angeordnet wurde, um ihn abzudecken (Kurzschlussstrom 23,4 mA/cm2, Leerlaufspannung 0,815 V, Füllfaktor 0,701 und photoelektrische Wirkungsgrad 13,4%).
  • Als nächstes wurde eine Paste zubereitet durch Zusetzen einer geeigneten CdCl2-Menge als Schmelzpunkterniedrigungsmittel zusätzlich zu Propylenglykol als Viskositätsförderer zu dem pulverisierten Pulver ähnlich wie vorstehend angeführt. Nach Drucken der erhaltenen Paste auf eine Kohlenstoffplatte einer Dicke von 1 mm wurde die Paste für 1 Stunde bei 120°C getrocknet, um einen Beschichtungsfilm zu bilden, der ein Halbleitermaterial umfasst, und um ein Quellensubstrat 9 zu gewinnen. In einem Röntgenstrahlbeugungsmuster des erhaltenen Beschichtungsfilms wurde ein Maximalwert, der dem CdCl2 zuzuordnen ist, zusätzlich zu den Beugungsmaximalwerten der Cd-Einzelsubstanz, der Te-Einzelsubstanz und selbstverständlich von CdTe beobachtet.
  • Durch Heizen des erhaltenen Quellensubstrats 9 in Stickstoffatmosphäre für 1 Stunde bei einer Temperatur von 600–700°C wurde der Beschichtungsfilm gesintert. In einem Röntgenstrahlbeugungsmuster des derart gewonnenen, gesinterten Films wurde ausschließlich der Beugungsmaximalwert beobachtet, der dem CdTe zuzuordnen ist.
  • Als nächstes wurden das Quellensubstrat 9 und das Substrat 4 aufeinander zu weisend mit einem Spalt von 2 mm (dazwischen) angeordnet und ein CdTe-Film 5 wurde auf dem CdS-Film 3 in einer Prozedur gebildet, die vorstehend gezeigt ist. Nach der Bildung des CdTe-Films 5 wurde eine wässrige CdCl2-Lösung mit einer Konzentration von 0,3 mol/l am CdTe-Film 5 haften gelassen und Wasser wurde verdampft, woraufhin er für 30 Minuten bei 400°C wärmebehandelt wurde. Daraufhin wurden eine Solarzelle in einer vorstehend gezeigten Prozedur hergestellt und die Eigenschaften bzw. Kennlinien der Solarzelle wurde in ähnlicher Weise evaluiert. Messungen bezüglich der Eigenschaften bzw. Kennlinien der Solarzelle mit einem Solarsimulator mit AM 1,5, 100 mW/cm2 ergab, dass der Kurzschlussstrom 23,6 mA/cm2 betrug und die Leerlaufspannung 0,816 V betrug. Der Füllfaktor und der photoelektrische Wirkungsgrad ergaben sich mit 0,699 bzw. 13,5%. Diese Werte entsprechen denjenigen der Solarzelle gemäß dem Vergleichsbeispiel 1.
  • Ein Film wurde gebildet durch Aufstreichen eines feinen Pulvers, gewonnen durch Pulverisieren von einzelnem Cd und Te bzw. einer CdTe-Verbindung und Trocknen oder ein gesinterter Film hieraus wurde in der vorstehend erläuterten Weise gewonnen und als Quelle verwendet, um einen CdTe-Film guter Qualität herzustellen.
  • Eine ähnliche Wirkung wird erhalten unter Verwendung eines kommerziell erhältlichen CdTe als Startmaterial.
  • BEISPIEL 4
  • In diesem Beispiel wird ein Verfahren erläutert, das Cd und Te ähnlich wie im Beispiel 3 als Startmaterial verwendet, wobei Kadmiumchlorid diesem Gemisch zusätzlich zugesetzt wird.
  • Ein Schlammgemisch wurde zubereitet durch Pulverisieren von Cd und Te ähnlich denjenigen, die im Beispiel 3 in einem Nassprozess verwendet wurden. Durch Trocknen des Gemisches und Zusetzen von Kadmiumchlorid und Propylenglykol als Viskositätsförderer zu diesem Gemisch wurde eine Paste zubereitet. Ein CdTe-Film wurde gebildet unter Verwendung der gewonnenen Paste und eine Solarzelle wurde ähnlich hergestellt wie im Beispiel 1.
  • Die Eigenschaften der hergestellten Solarzelle wurden ähnlich evaluiert wie in den vorstehend genannten Beispielen.
  • Die den Quellen zugesetzten Kadmiumchloridmengen und der jeweilige photoelektrische Wirkungsgrad der Solarzellen, die unter Verwendung der jeweiligen Quellen hergestellt wurden, sind in 6 gezeigt.
  • Aus 6 geht hervor, dass durch Zusetzen von Kadmiumchlorid in einer Menge von nicht weniger als 0,1 Gew.-% für eine Summe der Gewichte von Cd und Te hierzu der photoelektrische Wirkungsgrad verbessert war im Vergleich zu einem Fall, in dem Kadmiumchlorid nicht zugesetzt wurde. Wenn Kadmiumchlorid in einer größeren Menge als 1,75 Gew.-% für eine Summe der Gewichte von Cd und Te zugesetzt wurde, wurde der photoelektrische Wirkungsgrad jedoch schlechter. Bevorzugt beträgt die zugesetzte Menge an Kadmiumchlorid 0,1–1,75 Gew.-%. Insbesondere ist die Verbesserung bezüglich des photoelektrische Wirkungsgrads deutlich mit 0,3–1,0 Gew.-% und derjenige im Bereich von 0,5 Gew.-% ist am stärksten bevorzugt.
  • BEISPIEL 5
  • In diesem Beispiel wird ein Verfahren zum Einbauen eines Gruppe-I-Elements bzw. eines Gruppe-V-Elements als Dotierstoff in die Quelle erläutert. In Übereinstimmung mit diesem Verfahren kann die Trägerkonzentration des CdTe-Films prob lemlos gesteuert werden. Das zugesetzte Gruppe-I-Element und/oder Gruppe-V-Element wird bzw. werden in die Quelle in einem Zustand als Einzelsubstanz oder als Verbindung bzw. Verbundstoff, wie etwa organometallischen Verbindungen, eingebaut. Diese Elemente können einzeln oder mehrfach verwendet werden.
  • Auf einer Oberfläche des Substrats 1 mit einer Dicke von 1,1 mm, hergestellt aus Borsilikatglas, wurde ein transparenter leitfähige Film 2 mit einer Dicke von 500–5.000 Å, bestehend aus Zinnoxid, durch einen Zerstäubungsprozess gebildet. Als nächstes wurde ein CdS-Film 3 mit einer Dicke von 500– 2.000 Å durch einen CVD-Prozess gebildet. Für die Bildung des CdS-Films 3 kann ein anderer Prozess, beispielsweise ein Lösungsabscheidungsverfahren, verwendet werden.
  • Ein Quellensubstrat 9, das für die Quelle vorgesehen wurde und dem eine Verunreinigung zugesetzt war, wurde auf einem Suszeptor 12a in der Unterseite der Anlage angeordnet. Andererseits wurde auf der Oberseite des Suszeptors 12b ein Substrat 4 mit einem Spalt von 0,1 mm bis mehreren Millimetern gegenüber der Oberfläche der Quelle angeordnet. Nach Ersetzen der Atmosphäre in der Kammer 14 durch Argongas bzw. Stickstoffgas, durch Heizen des Substrats 4 in einem Temperaturbereich von 400–800°C und des Quellensubstrats 9 bei einer Temperatur höher als diejenige des Substrats 5 und Halten derselben für eine bestimmte Zeitdauer an diesem Ort, wurde ein Halbleiterfilm auf der Oberfläche des Substrats 5 gebildet.
  • Obwohl es bevorzugt ist, den Argongas- bzw. Stickstoffgasdruck auf etwa 1–20 Torr in dem Schritt zu halten, kann der Film auch unter 1 atm gebildet werden. In diesem Fall ist es bevorzugt, dass die Temperaturdifferenz zwischen dem Substrat 4 und dem Quellensubstrat 9 nicht geringer als 50°C ist. Für den Fall, dass der Film unter 1 atm gebildet wird, besteht keine Notwendigkeit, die Kammer mit druckbeständigem Aufbau vorzusehen, wodurch die Anlage vereinfacht sein kann. Da die Geschwindigkeit zum Eintragen und Austragen des Substrats in die und aus der Anlage hoch gewählt werden kann, ist die Produktivität stark verbessert.
  • Für die Quelle wird eine Paste zubereitet unter Verwendung des CdTe, das mit Antimontellurid mit 0,01 Gew.-% eingebaut war. Durch Drucken der gewonnenen Paste auf ein Glassubstrat und Trocknen wurde das Quellensubstrat 9 gewonnen.
  • Unter Verwendung des gewonnenen Quellensubstrats 9 wurde ein CdTe-Film 5 unter Argonatmosphäre unter einem Druck von 1 Torr gebildet. Durch Halten des Substrats 4 in einem Temperaturbereich von 400–650°C und Halten des Quellensubstrats 9 auf einer Temperatur, die um 30°C höher war als diejenige des Substrats 4 für 2 Minuten, wurde in diesem Schritt der CdTe-Film 5 auf den CdS-Film 3 gebildet.
  • Eine Kohlenstoffpaste wurde durch Mischen und Kneten eines Kohlenstoffpulvers mit einer Lösung von Diethylenglykolmonobutylether getrennt zubereitet, der in Polyvinylbutyral löslich ist.
  • Die gewonnene Kohlenstoffpaste wurde auf dem CdTe-Film 5 durch einen Siebdruckprozess aufgetragen und nach dem Trocknen gesintert, um eine Kohlenstoffelektrodenschicht 6 zu bilden.
  • Durch Mischen eines gemischten Pulvers aus Silber und Indium und eines Epoxids mit Alkohol, der hauptsächlich aus Terpineol bestand, und Kneten des Gemisches wurde eine Paste zubereitet. Die gewonnene Paste wurde auf dem CdS-Films 3 und der Kohlenstoffelektrodenschicht 6 durch den Siebdruckprozess aufgetragen und daraufhin getrocknet und gesintert, um eine a+ – Elektrode 7 und eine a– – Elektrode 8 zu bilden.
  • Die CdTe-Filme 5 wurden in ähnlicher Weise gebildet unter Verwendung von jeweils Arsen, Antimon, Wismut, Phosphor, Lithium, Kalium, Natrium, Rubidium, Kupfer, Silber, Gold, Triphenylantimon, Antimonoctylat, Triphenylwismut, Triphenylphosphin, Triphenylphosphat, Triphenylphosphit, Triallylphosphin und Triallylamin anstelle des Antimontellurids als Verunreinigung zum Einbau in die CdTe-Paste. Unter Verwendung der jeweiligen CdTe-Filme 5, die derart gewonnen wurden, wurden Solarzellen hergestellt.
  • Als Vergleichsbeispiel wurde außerdem eine Solarzelle unter Verwendung eines CdTe-Films, zubereitet unter Verwendung einer CdTe-Paste ohne zusätzliche Verunreinigung so hergestellt, wie vorstehend aufgezeigt, und in ähnlicher Weise evaluiert.
  • Die Beziehungen zwischen dem jeweiligen photoelektrischen Wirkungsgrad der hergestellten Solarzellen und der Trägerkonzentration der CdTe-Filme sind in der Tabelle 2 aufgeführt.
  • Tabelle 2
    Figure 00290001
  • Aus der Tabelle 2 geht hervor, dass im Fall des Einbaus eines Gruppe-I-Elements bzw. eines Gruppe-V-Elements in die Quelle die Trägerkonzentration des gewonnenen CdTe-Films höher wurde und der photoelektrische Wirkungsgrad der Solarzelle höher wurde im Vergleich zum Fall ohne Einbau.
  • BEISPIEL 6
  • Ein CdTe-Film wurde durch ein Verfahren ähnlich demjenigen im Beispiel 5 mit der Ausnahme der Verwendung von Stickstoff anstelle von Argon als Atmosphärengas verwendet. Die zum Bilden des CdTe-Films 5 eingesetzten Bedingungen waren so, dass der Druck in der Kammer 14 1 atm betrug, das Substrat 4 in einem Temperaturbereich von 400–650°C gehalten wurde und das Quellensubstrat 9 auf einer Temperatur höher um etwa 100°C als diejenige des Substrats 4 für 10 Minuten gehalten wurde, wodurch ein CdTe-Film 5 gebildet wurde. Eine Solarzelle wurde in ähnlicher Weise hergestellt unter Verwendung des gewonnenen CdTe-Films 5.
  • Außerdem wurden die CdTe-Filme 5 gebildet unter Verwendung von jeweils Arsen, Antimon, Wismut, Phosphor, Lithium, Kalium, Natrium, Rubidium, Kupfer, Silber, Gold, Triphenylantimon, Antimonoctylat, Triphenylwismut, Triphenylphosphin, Triphenylphosphat, Triphenylphosphit, Triallylphosphin und Triallylamin anstelle des Antimontellurids als Verunreinigung zum Einbau in die Paste und unter Verwendung der derart gewonnenen CdTe-Filme wurden Solarzellen hergestellt.
  • Die Beziehungen zwischen dem jeweiligen photoelektrischen Wirkungsgrad der hergestellten Solarzellen und der Trägerkonzentration der CdTe-Filme sind in der Tabelle 3 aufgeführt.
  • Als Vergleichsbeispiel ist die Beziehung zwischen dem photoelektrischen Wirkungsgrad einer Solarzelle unter Verwendung eines CdTe-Films, gewonnen unter Verwendung einer CdTe-Paste ohne zusätzliche Verunreinigung und der Trägerkonzentration des CdTe-Films in Tabelle 3 ebenfalls aufgeführt.
  • Tabelle 3
    Figure 00310001
  • Aus der Tabelle 3 geht hervor, dass in jedem Fall des Einbaus eines Gruppe-I-Elements bzw. eines Gruppe-V-Elements in das Quellenmaterial die Trägerkonzentration des gewonnenen CdTe-Films höher wurde und der photoelektrische Wirkungsgrad der Solarzelle höher wurde im Vergleich zum Fall ohne Einbau.
  • BEISPIEL 7
  • Eine Lösung wurde zubereitet durch Auflösen von Kadmiumisopropylxanthogenat, bei dem es sich um eine organometallische Verbindung mit Schwefelbindung handelt, in 1-Methyl-2-Pyrrolidon.
  • Auf einem Glassubstrat 20 (Corning #1737) mit einer Länge und Breite von identischen 35 cm, gezeigt in 7(a), wurde ein Zinn(IV)-dioxidfilm 21 mit einer Dicke von etwa 600 nm gebildet.
  • Die in der vorstehend genannten Weise gewonnene Lösung wurde auf die Oberfläche des Zinn(IV)-dioxidfilms 21 aufgestrichen und bei 110°C getrocknet, um das Lösungsmittel zu verdampfen. Daraufhin wurde sie einer Wärmebehandlung in Luft für 3 Minuten bei 450°C unterworfen, um das Kadmiumisopropylxanthogenat zu zersetzen und um den CdS-Film 22 zu bilden. Durch Einstellen der Konzentration der Lösung, die dabei verwendet wurde, und mehrmaliger Wiederholung der Beschichtung für mehrere Male wurde die Dicke der CdS-Filme 22 mit 70 nm in diesem Schritt gewählt.
  • Durch einen Lasereinschreibprozess unter Verwendung eines YAG-Lasers wurde daraufhin ein Muster für eine 42-Zellen-Reihenverbindung gebildet, wie in 7(b) gezeigt.
  • Daraufhin wurde ein gemischtes Pulver gewonnen durch Mischen von 1 g Graphitpulver mit einer Reinheit von 3 N und einem Partikeldurchmesser nicht größer als 5 μm mit 6 g CdTe-Pulver mit einer Reinheit von 5 N.
  • Das derart gewonnene gemischte Pulver wurde auf einem Glassubstrat (Corning #1737) mit einer identischen Breite und Länge von 35 cm derart angeordnet, dass dieses abgedeckt war unter Bildung einer Partikelschicht und um ein Quellensubstrat zu gewinnen. Daraufhin wurden das Quellensubstrat und das Substrat 20 derart positioniert, dass die Partikelschicht zu dem CdS-Film 22 mit einem Spalt von 2 mm wies. Durch Heizen des Substrats 20 bei 600°C und der Quelle bei 630°C unter Argonatmosphäre unter einem Druck von 1 Torr für 2 Minuten wurden CdTe-Filme 23 mit einer Dicke von etwa 6 μm auf den CdS-Filmen 22 gebildet, wie in 7(c) gezeigt. Daraufhin und wie in 7(d) gezeigt, wurden Ätzlacke 30 auf der Oberfläche des Substrats 20 durch einen Siebdruckprozess aufgetragen und eine Wärmebehandlung wurde in einem Trockner für 5 Minuten bei 100°C durchgeführt.
  • Nachdem das Substrat 20 einem Ätzprozess für 5 Minuten durch Eintauchen in Salpetersäure unterworfen wurde, wurde das Substrat 20 in eine 10%-ige Natriumhydroxidlösung untergetaucht, um die Lackschicht 30 herunterfallen zu lassen, wie in 7(f) gezeigt. Daraufhin wurde das Substrat 20 in eine mit Methanol gesättigte Kadmiumchloridlösung untergetaucht und getrocknet und daraufhin einer Wärmebehandlung in Luft für 20 Minuten bei 400°C ausgesetzt. Der Rest an Kadmiumchlorid wurde daraufhin durch einen Ultraschallwellenwaschvorgang in reinem Wasser entfernt.
  • Nach Bilden eines Kohlenstofffilms 24, dem Kupfer auf der Oberfläche des Substrats 20 durch den Siebdruckprozess in Spurenmenge zugesetzt worden war, wurde er getrocknet und für 30 Minuten bei 390°C geheizt, um das Kupfer in die CdTe-Filme 23 zu diffundieren. Daraufhin wurden Silber-Indium-Filme 25 gebildet durch einen ähnlichen Siebdruckprozess und eine ähnli che Wärmebehandlung, um dadurch eine 42-Zellen-Reihenverbindung für eine Solarzelle zu gewinnen, wie in 7(g) gezeigt.
  • BEISPIEL 8
  • Auf einem Glassubstrat 20 (Corning #1737) mit identischer Länge und Breite von 35 cm wurde ein Zinn(IV)-dioxidfilm 21 mit einer Dicke von etwa 600 nm gebildet. Ähnlich wie im Beispiel 7 wurde daraufhin ein CdS-Film 22 mit einer Dicke von 70 nm auf der Oberfläche des Zinn(IV)-dioxidfilms 21 gebildet. Daraufhin wurde der CdS-Film 22 durch einen Laserbeschreibungsprozess unter Verwendung eines YAG-Lasers in ein Muster für eine 42-Zellen-Reihenverbindung bearbeitet.
  • Eine Paste wurde getrennt zubereitet durch Mischen von 50 g Graphitpulver mit einer Reinheit von 3 N und einem Partikeldurchmesser nicht größer als 5 μm mit 500 g CdTe-Pulver mit einer Reinheit von 5 N mit Propylenglykol.
  • Durch Auftragen der gewonnenen Paste auf einem Glassubstrat (Corning #1737) mit identischer Breite und Länge von 35 cm und Trocknen derselben in Luft für 4 Minuten bei 120°C wurde eine Partikelschicht mit einer Dicke von etwa 100 μm, hauptsächlich aus CdTe bestehend, gebildet, wodurch ein Quellensubstrat gewonnen war.
  • Das Quellensubstrat und das Substrat 20 wurden derart angeordnet, dass die Partikelschicht zum CdS-Film 22 mit einem Spalt von 2 mm weist. Durch Heizen des Substrats 20 bei 600°C und des Quellensubstrats bei 630°C unter Argonatmosphäre unter einem Druck von 1 Torr für 2 Minuten wurde die Quelle in der Partikelschicht vollständig sublimiert unter Bildung ei nes CdTe-Films 23 mit einer Dicke von etwa 6 μm auf den CdS-Filmen 22, wie in 7(c) gezeigt. Wie in 7(d) gezeigt, wurden daraufhin Ätzlacke 30 auf das Substrat 20 durch einen Siebdruckprozess aufgebracht bzw. aufgestrichen und eine Wärmebehandlung wurde in einem Trockner für 5 Minuten bei 100°C durchgeführt.
  • Unter Verwendung der gewonnenen CdTe-Filme 23 wurde eine Solarzelle ähnlich derjenigen des Beispiels 7 hergestellt.
  • Unter Verwendung von Pulvern aus Karbon black, Siliziumkarbid, Siliziumdioxid, Siliziumnitrid, Aluminiumoxid, Bornitrid, Zirkonoxid, Siliziumnitrid und Aluminiumnitrid, jeweils mit einer Reinheit von 3 N und einem Partikeldurchmesser nicht größer als 5 μm anstelle von Graphit wurden in ähnlicher Weise Solarzellen hergestellt.
  • BEISPIEL 9
  • Auf einem Glassubstrat 20 (Corning #1737) mit identischer) Länge und Breite von 35 cm wurde ein Zinn(IV)-dioxidfilm 21 mit einer Dicke von etwa 600 nm gebildet. Ähnlich wie im Beispiel 7 wurde als nächstes ein CdS-Film 22 mit einer Dicke von 70 nm auf der Oberfläche des Zinn(IV)-dioxidfilms 21 gebildet. Durch einen Laserbeschreibungsprozess unter Verwendung eines YAG-Lasers wurde daraufhin der CdS-Film 22 in ein Muster für eine 42-Zellen-Reihenverbindung bearbeitet.
  • Eine Paste wurde durch Mischen von 100 g Graphitpulver mit einer Reinheit von 3 N und einem Partikeldurchmesser nicht größer als 5 μm und 500 g CdTe-Pulver mit einer Reinheit von 5 N mit Propylenglykol getrennt zubereitet.
  • Durch Auftragen der gewonnenen Paste auf einem Glassubstrat 100 (Corning #1737) mit identischer Breite und Länge von 35 cm und Trocknen derselben in Luft für 4 Stunden bei 120°C wurde eine hauptsächlich aus CdTe- bestehende Partikelschicht gebildet unter Gewinnung eines Quellensubstrats.
  • Das Quellensubstrat und das Substrat 20 wurden derart angeordnet, dass die Partikelschicht 120 mit einem Spalt von 2 mm zum CdS-Film wies. Durch Heizen des Substrats 20 bei 600°C und des Quellensubstrats bei 630°C in Argonatmosphäre unter einem Druck von 1 Torr für 2 Minuten und bis das CdTe auf dem Quellensubstrat vollständig verdampft war (für 5 Minuten), wurde ein CdTe-Films 23 mit einer Dicke von etwa 6 μm auf der Oberfläche des Substrats 20 gebildet.
  • Unter Verwendung des gewonnenen CdTe-Films 23 wurde eine Solarzelle ähnlich derjenigen des Beispiels 7 hergestellt.
  • BEISPIEL 10
  • Auf einem Glassubstrat 20 (Corning #1737) mit identischer Länge und Breite von 35 cm wurde ein Zinn(IV)-dioxidfilm 11 mit einer Dicke von etwa 600 nm gebildet. Ähnlich wie im Fall des Beispiels 7 wurde als nächstes ein CdS-Film 22 mit einer Dicke von 70 nm auf der Oberfläche des Zinn(IV)-dioxidfilms 21 gebildet. Mit einem Laserbeschreibungsprozess unter Verwendung eines YAG-Lasers wurde daraufhin der CdS-Film 22 in ein Muster für eine 42-Zellen-Reihenverbindung bearbeitet.
  • Eine Paste wurde durch Mischen von 100 g Graphitpulver mit einer Reinheit von 3 N und einem Partikeldurchmesser nicht größer als 5 μm und 500 g CdTe-Pulver mit einer Reinheit von 5 N mit Propylenglykol als nächstes zubereitet.
  • Nach Bildung eines Indiumoxidfilms auf einer Oberfläche eines Glassubstrats 200 (Corning #1737) mit identischer Breite und Länge von 35 cm wurde der Indiumoxidfilm 110 durch Ätzen mit Ausnahme des spezifizierten Abschnitts entfernt, wie in 8 gezeigt. In diesem Schritt war das durch die Indiumoxidfilme 110 im zentralen Teil der Oberfläche eingenommene Verhältnis höher als im peripheren Teil bzw. Umfangsteil. Auf der Oberfläche der anderen Seite dieses Glassubstrats 200 wurde die vorstehend genannte Paste aufgestrichen und in Luft 4 Stunden bei 120°C getrocknet, um eine Partikelschicht 220 zu bilden, die hauptsächlich aus CdTe besteht, und um ein Quellensubstrat 230 zu gewinnen.
  • Das Quellensubstrat 230 und das Substrat 20, das ähnlich zu demjenigen war, das im Beispiel 7 verwendet wurde, wurden daraufhin so angeordnet, dass die Partikelschicht 220 mit einem Spalt von 2 mm zu dem CdS-Film weist. Durch Heizen des Substrats 20 bei 600°C und des Quellensubstrats 230 bei 60°C unter Argonatmosphäre unter einem Druck von 1 Torr, bis das CdTe auf dem Quellensubstrat 230 vollständig verdampft war (für 5 Minuten), wurde ein CdTe-Film 23 mit einer Dicke von etwa 6 μm gebildet.
  • Unter Verwendung des gewonnenen CdTe-Films wurde eine Solarzelle ähnlich derjenigen des Beispiels 7 hergestellt.
  • BEISPIEL 11
  • Nach Aufrauen einer Oberfläche eines Glassubstrats 200 (Corning #1737) mit identischer Länge und Breite von 35 cm durch Ätzen mit Hydrofluorsäure wurde eine Partikelschicht auf der anderen Oberfläche mit der Paste gebildet, die ähnlich war zu derjenigen im Beispiel 10, um ein Quellensubstrat zu gewinnen.
  • Unter Verwendung des gewonnenen Quellensubstrats wurde ein CdTe-Film gebildet und eine Solarzelle wurde ähnlich hergestellt wie im Fall des Beispiels 8.
  • VERGLEICHSBEISPIEL 3
  • Als Vergleichsbeispiel wurde eine Paste in Übereinstimmung mit einem Verfahren ähnlich demjenigen im Beispiel 8 mit Ausnahme des Zusatzes von Graphit zubereitet. Die gewonnene Quelle wurde in einer ähnlichen Weise wie im Beispiel 8 mit einer Menge angewendet, die gerade eben erforderlich ist, um den CdTe-Film mit einer Dicke von 6 nm zu bilden. Da er in diesem Fall kein Graphit enthält, muss die Pastenmenge für die Beschichtung geringer sein als im Fall des Beispiels 8, um die Dicke des zu bildenden Beschichtungsfilm auf etwa 50 μm einzustellen; es ist jedoch nicht möglich, die Menge der Quelle und die Dichte des Beschichtungsfilms gleichmäßig zu machen. Durch Auftragen der Minimalmenge für ein gleichmäßiges Aufstreichen wurde deshalb ein Quellensubstrat erzeugt. Unter Verwendung des Quellensubstrats wurde ein CdTe-Film in ähnlicher Weise wie im Beispiel 8 gebildet. Obwohl in diesem Schritt die Dicke des Beschichtungsfilms gleichmäßig gemacht wurde, war die Schwankung der Dicke des gewonnenen CdTe-Films größer als diejenige des CdTe-Films, der im Beispiel 8 gewonnen wurde. Unter Verwendung dieses CdTe-Films wurde eine Solarzelle in ähnlicher Weise wie im Beispiels 8 hergestellt. Diese wird als Solarzelle gemäß Vergleichsbeispiel 3 bezeichnet.
  • Bezüglich der Solarzellen der Beispiele 7 bis 11 und des Vergleichsbeispiels 3 wurden Messungen in Bezug auf die Leerlaufspannung (VOC) und den Füllfaktor (FF), bei dem es sich um einen Standard für die Entscheidung gut/schlecht der Ausgangseigenschaft bzw. -kennlinie handelt, unter der Bedingung AM 1,5; 100 mW/cm2 durchgeführt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 4 aufgeführt.
  • Tabelle 4
    Figure 00390001
  • Aus der Tabelle 4 geht hervor, dass die Solarzellen der Beispiele 7 bis 11 unter Verwendung der CdTe-Filme, die gebildet wurden unter Verwendung eines CdTe-Materials als Quelle, wobei ein Material zugesetzt wurde, das nach dem Heizen zurückbleibt, in jedem Belang der Eigenschaften bzw. Kennlinien hervorragend sind im Vergleich zu der Solarzelle des Vergleichsbeispiels 3. Es wird angenommen, dass dies auf der Tatsache beruht, dass durch Zusetzen dieser Materialien eine thermische Beschädigung des CdS-Films verhindert werden kann, die auf Strahlungswärme zurückzuführen ist.
  • Im Fall der Verwendung von Graphit, Kohlenstoff oder Siliziumkarbid im Beispiel 8 bzw. in den Beispielen 9 bis 11 ist es insbesondere unter Verwendung des Beschichtungsfilms einer Menge, die gerade eben für die Filmbildung zu einem Zeitpunkt als Quelle erforderlich ist, möglich, das Auftreten übermäßiger Erwärmung des Substrats für die Dünnschicht- bzw. Dünnfilmbildung zu unterbinden, und zwar direkt durch die Strahlungswärme nach Beendigung der Verdampfung der Quelle. Tellur, Kadmium und Kadmiumtellurid weisen eine geringe Absorptionsrate für Infrarotstrahlen und geringe Wärmeleitfähigkeit auf. Wenn die Quelle, die aus diesem Halbleitermaterial besteht, dick ist, ist deshalb, weil die Temperatur der Quelle beim Heizvorgang kaum erhöht wird, die Filmbildungsgeschwindigkeit niedrig und die Infrarotstrahlen, die durch die Quelle hindurchtreten, fallen auf den CdS-Film ein, der auf dem Substrat vorausgehend gebildet wurde. Da das CdS, das als N-Halbleiter für die Solarzellen typisch ist, für Infrarotstrahlen eine sehr hohe Absorptionsrate besitzt, wird es durch die einfallenden Infrarotstrahlen geheizt und unterliegt Verdampfung. Wenn der CdS-Film dünner als die geeignete Dicke gemacht wird und wenn die Verdampfung des CdS-Films weiter fortschreitet, werden Stiftlöcher erzeugt, wodurch Mikrokurzschlüsse hervorgerufen werden. Unter Verwendung der Infrarotabsorptionsmaterialien, die mit der Quelle gemischt sind, wie in diesen Beispielen, wird deshalb der übermäßige Temperaturanstieg des Substrats unterdrückt. Die gegenseitige Diffusion an der Verbindungsstelle zwischen dem CdS-Film und dem CdTe-Film wird deshalb unterbunden, um eine Solarzelle zu erhalten, die eine hohe Leerlaufspannung und einen großen Füllfaktor aufweist.
  • Da in Übereinstimmung mit dem Verfahren der Beispiele die Quelle vollständig genutzt bzw. aufgebraucht werden kann, kann die Nutzungsrate des Materials deutlich verbessert werden. Obwohl der CdTe-Film guter Qualität auch im Beispiel 7 erhalten werden kann, demnach ein Gemisch aus der Quelle und dem Zusatzstoff verwendet wird durch Füllen des Gemisches in einen Behälter, wie vorstehend erläutert, ist er auf diejenigen Fälle beschränkt, in denen die Anzahl von Malen wiederholter Nutzung ein und derselben Quelle zur Bildung des CdTe-Films klein ist. D. h., in Übereinstimmung mit diesem Verfahren kann ein Austausch nicht vermieden werden, wenn die Quelle wiederholt genutzt wird. Unter Verwendung des Beschichtungsfilms als Quelle, wie in den Beispielen 1 bis 9 erläutert, ist es deshalb möglich, den CdTe-Film guter Qualität wirksamer zu gewinnen.
  • Messungen wurden durchgeführt bezüglich der Dickenverteilungen in dem CdTe-Film, der in Übereinstimmung mit dem Beispiel gebildet worden vor, und dem CdTe-Film, der in Übereinstimmung mit dem Vergleichsbeispiel 3 gebildet wurde. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 5 aufgeführt. In dieser Tabelle bezeichnet die Distanz eine Distanz ausgehend vom zentralen Teil des Substrats in diagonaler Richtung.
  • Tabelle 5
    Figure 00420001
  • Die Solarzellen, die den CdTe-Film verwenden, der in Übereinstimmung mit dem Beispiel 8 erhalten wurde, und die Solarzellen, die in Übereinstimmung mit dem Vergleichsbeispiel 3 erhalten wurden, wurden hergestellt, wobei jede der Chargen 10 Teile enthielt und die Messungen wurden bezüglich der Filmdicke von CdTe und den Solarzelleneigenschaften bzw. -kennlinien durchgeführt. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 6 aufgeführt.
  • Tabelle 6
    Figure 00430001
  • Obere Spalte: Dicke des CdTe-Films im zentralen Teil des Substrats (μm).
  • Untere Spalte: photoelektrische Wirkungsgrad (%).
  • Der Unterschied zwischen dem CdTe-Film gemäß dem Beispiel 8 und dem CdTe-Film gemäß dem Vergleichsbeispiel 3 betrifft ausschließlich das Vorhandensein/nicht Vorhandensein des Zu satzes von Graphit zu den Pasten. D. h., wie aus der Tabelle 5 hervorgeht, kann durch Bildung mit einem Gemisch aus Quelle und Zusatzstoff ein CdTe-Film stabiler Dicke gewonnen werden.
  • Ferner wird bemerkt, dass aus der Tabelle 6 hervorgeht, dass der CdTe-Film gemäß dem Beispiel 8 eine kleinere Dickenschwankung innerhalb einer Charge und unter den Chargen aufweist im Vergleich zu dem CdTe-Film gemäß dem Vergleichsbeispiel 3. Aus diesem Grund ist es in Übereinstimmung mit dem Beispiel 8 möglich, eine Solarzelle noch besserer Eigenschaften bzw. Kennlinien stabil zu erzielen als im Fall des Vergleichsbeispiels 3.
  • Unter Verwendung einer mit einem Zusatzstoff gemischten Quelle ist es, wie vorstehend erläutert, möglich, eine gegenseitige Diffusion an einer Verbindungsstelle zwischen dem CdS und dem CdTe zu unterbinden, die aus übermäßiger Erwärmung durch Strahlung resultiert, wodurch ein CdTe-Film guter Qualität stabil gewonnen werden kann.
  • Als Zusatzstoff kann jede stabile Substanz verwendet werden, die sich nicht zersetzt oder die keine chemische Reaktion bezüglich des Trägerelements zum Erwärmungszeitpunkt hervorruft.
  • Unter Verwendung eines Substrats mit ungleichmäßiger Struktur auf der Oberfläche in Gegenüberlage zu der Oberfläche, auf der eine Partikelschicht gebildet ist, wie im Beispiel 11, ist es außerdem möglich, die Infrarotstrahlen durch die ungleichmäßige Oberfläche zu absorbieren und eine ähnliche Wirkung kann erzielt werden.
  • In Übereinstimmung mit dem Beispiel 10 ist es andererseits durch Verringern des Anteils, der durch einen transparenten leitfähigen Film am peripheren Teil des Substrats eingenommen wird im Vergleich zu dem zentralen Teil möglich, die Temperaturdifferenz auf der Oberfläche des Substrats klein zu machen unter Verwendung einer Aktion bezüglich des transparenten leitfähigen Films, demnach die Infrarotstrahlung unterdrückt wird. In Übereinstimmung mit diesem Verfahren kann die Dickenschwankung des CdTe-Films, der auf der Oberfläche des Substrats gebildet wird, klein gemacht werden. Eine ähnliche Wirkung kann auch erzielt werden durch direktes Anordnen eines getrennten Substrats, das einen ähnlichen Aufbau besitzt, auf einem normalen Quellensubstrat.
  • In den vorstehend erläuterten Beispielen kann, obwohl CdS als N-Halbleiter für eine Solarzelle verwendet wird, eine ähnliche Wirkung im Falle der Verwendung von CdZnS erzielt werden. Zum Bilden dieser N-Halbleiter kann ein bekanntes Verfahren eingesetzt werden, wie etwa das thermische Zersetzen einer organometallischen Verbindung, ein Flüssigphasenfilmbildungsprozess, ein Sublimationsprozess in geschlossenem Raum, ein Dampfniederschlagsprozess, ein Zerstäubungsprozess u. dgl.
  • Als transparenter leitfähiger Film kann auch Indium-Zinnoxid oder Zinkoxid anstelle des Zinnoxids verwendet werden. Zum Bilden des transparenten leitfähigen Films kann ein Zerstäubungsprozess, ein chemischer Dampfphasenaufwuchsprozess, ein Dampfabscheidungsprozess o. dgl. verwendet werden.
  • In den vorausgehend erwähnten Beispielen ist es auch möglich, obwohl das Glassubstrat, das den transparenten leitfähigen Film aufweist, und der CdS-Film auf der Oberfläche als Substrat zum Bilden des CdTe verwendet wird, anstelle dessen jegliches Halbleitermaterial zu verwenden, wie etwa Kadmiumzinksulfid, Galliumarsenid, Indiumgalliumarsenid, Indiumgalliumphosphorarsenid, Zinkselenid, Indiumselenid, Silizium, Germanium, Indiumkupferselenid, Indiumgalliumkupferselenid, Galliumnitrid u. dgl., und Metalle, wie etwa Eisen, Nickel, Molybdän u. dgl., als Substrat. Als Substrat kann zusätzlich zu Glas ein Keramikmaterial verwendet werden.
  • Obwohl das Verfahren zur Bildung des CdTe-Films beispielhaft angeführt ist, kann es auch angewendet werden auf eine Dünnfilm- bzw. Dünnschichtbildung anderer Halbleiter, wie etwa CdS, Kadmiumzinksulfid, Zinkselenid, Indiumselenid, Indiumkupferselenid, Indiumgalliumkupferselenid u. dgl.
  • Als zur Zubereitung der Paste verwendeter Viskositätsförderer kann auch ein anderes Material verwendet werden, wie etwa Ethylenglykol, Methylzellulose o. dgl. zusätzlich zu Propylenglykol, das in den vorstehend erläuterten Beispielen verwendet wurde.
  • INDUSTRIELLE NUTZBARKEIT
  • In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung kann ein CdTe-Film guter Qualität kostengünstig und wirksam gebildet werden. Die vorliegende Erfindung kann zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung eingesetzt werden, wie etwa einer Solarzelle, einer Infrarotstrahlenempfangsvorrichtung und einer integrierten Schaltung.

Claims (15)

  1. Verfahren zum Zubereiten eines CdTe-Films (5) durch einen Sublimationsprozess in geschlossenem Raum, aufweisend Einen Schritt zum Auftragen einer Paste, die ein Material für einen CdTe-Halbleiter enthält, auf einem Trägerelement (1) zur Bildung eines Beschichtungsfilms, der das Material für den CdTe-Halbleiter auf der Oberfläche des Trägerelements (1) enthält, einen Schritt zum Anordnen des Trägerelements (1) und eines Substrats (4) nahe zueinander, auf dem ein CdTe-Film (5) gebildet werden soll, um den Beschichtungsfilm zu veranlassen, zur Oberfläche des Substrats (4) zu weisen, und einen Schritt zur Bildung eines CdTe-Films (5) auf dem Substrat (4) durch Heizen des Beschichtungsfilms und des Substrats (4) und Veranlassen des Materials für den Halbleiter in dem Beschichtungsfilm, zu verdampfen.
  2. Verfahren zum Zubereiten eines CdTe-Films (5) nach Anspruch 1, wobei das Halbleitermaterial ein Gemisch aus einem Kadmiumpulver und einem Tellurpulver ist.
  3. Verfahren zum Zubereiten eines CdTe-Films (5) nach Anspruch 1, wobei die Paste Kadmiumchlorid enthält.
  4. Verfahren zum Zubereiten eines CdTe-Films (5) nach Anspruch 3, wobei die dem Halbleitermaterial zugesetzte Kadmiumchloridmenge 0,1–1,75 Gew.-% beträgt.
  5. Verfahren zum Zubereiten eines CdTe-Films (5) nach Anspruch 1, wobei die Paste ein Gruppe-I-Element bzw. ein Gruppe-V-Element enthält, das in ihr enthalten ist.
  6. Verfahren zum Zubereiten eines CdTe-Films (5) nach Anspruch 5, wobei das Gruppe-I-Element zumindest ein Element ist, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Lithium, Kalium, Natron, Rubidium, Kupfer, Silber und Gold besteht.
  7. Verfahren zum Zubereiten eines CdTe-Films (5) nach Anspruch 5, wobei das Gruppe-V-Element zumindest ein Element ist, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Arsen, Antimon, Wismut, Phosphor und Stickstoff besteht.
  8. Verfahren zum Zubereiten eines CdTe-Films (5) nach Anspruch 5, wobei das Gruppe-V-Element Antimon ist und in der Paste in einem Zustand als Antimontellurid enthalten ist.
  9. Verfahren zum Zubereiten eines CdTe-Films (5) nach Anspruch 5, wobei das Gruppe-V-Element in der Paste in einem Zustand enthalten ist als zumindest ein Element, das ausgewählt ist aus der Gruppe, die aus Triphenylantimon, Antimonoctylat, Triphenylwismut, Triphenylphosphin, Triphenylphosphat, Triphenylphosphit, Triallylphosphin und Triallylamin besteht.
  10. Verfahren zum Zubereiten eines CdTe-Films (5) nach Anspruch 1, wobei die Paste einen Zusatzstoff im Pulverzustand enthält, der in der Zusammensetzung beim Heizschritt stabil ist.
  11. Verfahren zum Zubereiten eines CdTe-Films (5) nach Anspruch 10, wobei der Zusatzstoff zumindest ein Element ist, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Kohlen stoff, Siliziumkarbid, Siliziumdioxid, Aluminiumoxid, Zirconoxid, Bornitrid, Siliziumnitrid und Aluminiumnitrid besteht.
  12. Verfahren zum Zubereiten eines CdTe-Films (5) nach Anspruch 1, wobei im Schritt zum Auftragen der Paste die aufgestrichene Pastenmenge im peripheren Teil des Substrats (4) größer gemacht ist als die aufgestrichene Pastenmenge im zentralen Teil des Substrats (4).
  13. Verfahren zum Zubereiten eines CdTe-Films (5) nach Anspruch 1, wobei das Trägerelement (1) zumindest ein Element ist, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Glas, Keramikmaterial und Kohlenstoff besteht.
  14. Verfahren zum Zubereiten eines CdTe-Films (5) nach Anspruch 1, wobei das Trägerelement (1) Glas ist, das auf einer Oberfläche seiner leitenden Oxidfilm (2) aufweist.
  15. Verfahren zum Zubereiten eines CdTe-Films (5) nach Anspruch 1, wobei eine Oberfläche des Trägerelements (1), die sich in Gegenüberlage zu der Oberfläche befindet, auf der die Paste aufgestrichen ist, rauh ist.
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Families Citing this family (52)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4776748B2 (ja) 1999-12-22 2011-09-21 株式会社半導体エネルギー研究所 太陽電池
JP4467692B2 (ja) * 1999-12-22 2010-05-26 株式会社半導体エネルギー研究所 太陽電池及びその作製方法
WO2003052837A1 (en) * 2001-12-13 2003-06-26 Midwest Research Institute Semiconductor device with higher oxygen (o2) concentration within window layers and method for making
EP1355359B1 (de) 2002-03-19 2007-04-04 Scheuten Glasgroep Selbstjustierende Serienverschaltung von Dünn- und Dickschichten und Verfahren zur Herstellung
CN101432457B (zh) * 2004-08-18 2013-06-12 卡利索有限责任公司 大气压化学气相淀积
US8455753B2 (en) * 2005-01-14 2013-06-04 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Solar cell and semiconductor device, and manufacturing method thereof
US7927659B2 (en) * 2005-04-26 2011-04-19 First Solar, Inc. System and method for depositing a material on a substrate
US7931937B2 (en) * 2005-04-26 2011-04-26 First Solar, Inc. System and method for depositing a material on a substrate
US7968145B2 (en) * 2005-04-26 2011-06-28 First Solar, Inc. System and method for depositing a material on a substrate
US7910166B2 (en) * 2005-04-26 2011-03-22 First Solar, Inc. System and method for depositing a material on a substrate
US20060261817A1 (en) * 2005-05-02 2006-11-23 Poddany James J System and method for testing a photovoltaic module
WO2007025062A2 (en) * 2005-08-25 2007-03-01 Wakonda Technologies, Inc. Photovoltaic template
JP4106397B2 (ja) 2006-09-14 2008-06-25 株式会社島津製作所 光または放射線検出器の製造方法
US8405037B2 (en) 2008-02-12 2013-03-26 Shimadzu Corporation Radiation detector manufacturing method, a radiation detector, and a radiographic apparatus
CN101328615B (zh) * 2008-04-28 2010-10-13 新疆大学 一种催化剂辅助真空热蒸发生长CdTe纳米棒的方法
US20100024876A1 (en) * 2008-08-04 2010-02-04 Mcclary Richard L Photon trapping solar cell
MY152036A (en) * 2008-12-08 2014-08-15 Calyxo Gmbh Thin-film deposition and recirculation of a semi-conductor material
US8084682B2 (en) * 2009-01-21 2011-12-27 Yung-Tin Chen Multiple band gapped cadmium telluride photovoltaic devices and process for making the same
CN101820018B (zh) 2009-02-27 2014-12-17 比亚迪股份有限公司 一种CdS薄膜的制备方法
CN101525743B (zh) * 2009-04-23 2011-06-15 浙江嘉远格隆能源股份有限公司 一种采用近空间升华技术在衬底沉积形成半导体薄膜的方法和装置
WO2010124059A2 (en) * 2009-04-24 2010-10-28 Wakonda Technologies, Inc. Crystalline thin-film photovoltaic structures and methods for forming the same
US9637408B2 (en) 2009-05-29 2017-05-02 Corsam Technologies Llc Fusion formable sodium containing glass
US20110104398A1 (en) * 2009-10-29 2011-05-05 General Electric Company Method and system for depositing multiple materials on a substrate
US8247255B2 (en) 2009-12-15 2012-08-21 PrimeStar, Inc. Modular system and process for continuous deposition of a thin film layer on a substrate
US8481355B2 (en) * 2009-12-15 2013-07-09 Primestar Solar, Inc. Modular system and process for continuous deposition of a thin film layer on a substrate
US8187555B2 (en) 2009-12-15 2012-05-29 Primestar Solar, Inc. System for cadmium telluride (CdTe) reclamation in a vapor deposition conveyor assembly
US20110139073A1 (en) * 2009-12-15 2011-06-16 Primestar Solar, Inc. Conveyor assembly for a vapor deposition apparatus
US8430966B2 (en) * 2009-12-16 2013-04-30 Primestar Solar, Inc. Vapor deposition apparatus and process for continuous deposition of a thin film layer on a substrate
US20110139247A1 (en) * 2009-12-16 2011-06-16 Primestar Solar, Inc. Graded alloy telluride layer in cadmium telluride thin film photovoltaic devices and methods of manufacturing the same
US8163089B2 (en) 2009-12-16 2012-04-24 Primestar Solar, Inc. Vapor deposition apparatus and process for continuous deposition of a thin film layer on a substrate
US8252117B2 (en) 2010-01-07 2012-08-28 Primestar Solar, Inc. Automatic feed system and related process for introducing source material to a thin film vapor deposition system
US20110207301A1 (en) * 2010-02-19 2011-08-25 Kormanyos Kenneth R Atmospheric pressure chemical vapor deposition with saturation control
US8361229B2 (en) 2010-04-22 2013-01-29 Primestar Solar, Inc. Seal configuration for a system for continuous deposition of a thin film layer on a substrate
US8361232B2 (en) 2010-04-29 2013-01-29 Primestar Solar, Inc. Vapor deposition apparatus and process for continuous indirect deposition of a thin film layer on a substrate
CN103222032A (zh) * 2010-10-05 2013-07-24 联邦科学和工业研究组织 烧结的器件
US8187386B2 (en) 2010-12-22 2012-05-29 Primestar Solar, Inc. Temporally variable deposition rate of CdTe in apparatus and process for continuous deposition
US8771421B2 (en) 2010-12-23 2014-07-08 First Solar, Inc. Entrance and exit roll seal configuration for a vapor deposition system
WO2012118771A2 (en) * 2011-02-28 2012-09-07 Alliance For Sustainable Energy, Llc Improved thin-film photovoltaic devices and methods of manufacture
US8247741B2 (en) 2011-03-24 2012-08-21 Primestar Solar, Inc. Dynamic system for variable heating or cooling of linearly conveyed substrates
US8677932B2 (en) 2011-08-03 2014-03-25 First Solar, Inc. Apparatus for metering granular source material in a thin film vapor deposition apparatus
US8673777B2 (en) 2011-09-30 2014-03-18 First Solar, Inc. In-line deposition system and process for deposition of a thin film layer
US8722136B2 (en) 2011-10-21 2014-05-13 First Solar, Inc. Heat strengthening of a glass superstrate for thin film photovoltaic devices
US9324898B2 (en) 2012-09-25 2016-04-26 Alliance For Sustainable Energy, Llc Varying cadmium telluride growth temperature during deposition to increase solar cell reliability
US9701567B2 (en) 2013-04-29 2017-07-11 Corning Incorporated Photovoltaic module package
US9093599B2 (en) 2013-07-26 2015-07-28 First Solar, Inc. Vapor deposition apparatus for continuous deposition of multiple thin film layers on a substrate
NL2014040B1 (en) * 2014-12-23 2016-10-12 Stichting Energieonderzoek Centrum Nederland Method of making a curent collecting grid for solar cells.
CN104575667B (zh) * 2014-12-24 2017-09-26 乐凯胶片股份有限公司 晶体硅太阳能电池正面用导电银浆
US10177271B2 (en) 2015-11-25 2019-01-08 The Regents Of The University Of California Photodetectors exploiting electrostatic trapping and percolation transport
CN110047998B (zh) * 2018-01-17 2023-09-26 杭州纤纳光电科技有限公司 一种沉浸式制备钙钛矿太阳能电池的设备及使用方法
US11929447B2 (en) 2018-03-13 2024-03-12 First Solar, Inc. Annealing materials and methods for annealing photovoltaic devices with annealing materials
US10930494B2 (en) * 2019-04-09 2021-02-23 Swift Solar Inc. Vapor phase transport system and method for depositing perovskite semiconductors
CN112670502B (zh) * 2021-01-28 2022-11-18 河南工业大学 一种碲化锑纳米片及在水系锌离子电池中的应用

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5147406B2 (de) * 1973-11-17 1976-12-15
JPS524167A (en) * 1975-06-27 1977-01-13 Futaba Corp Manufacturing process of p-n junction type solid element
JPS59115569A (ja) * 1982-12-22 1984-07-04 Agency Of Ind Science & Technol 光起電力素子の製造方法
DE4132882C2 (de) * 1991-10-03 1996-05-09 Antec Angewandte Neue Technolo Verfahren zur Herstellung von pn CdTe/CdS-Dünnschichtsolarzellen
US5248349A (en) * 1992-05-12 1993-09-28 Solar Cells, Inc. Process for making photovoltaic devices and resultant product
US5366764A (en) * 1992-06-15 1994-11-22 Sunthankar Mandar B Environmentally safe methods and apparatus for depositing and/or reclaiming a metal or semi-conductor material using sublimation
JPH0794769A (ja) * 1993-09-24 1995-04-07 Matsushita Electric Ind Co Ltd 太陽電池の製造法
JPH07147421A (ja) * 1993-11-25 1995-06-06 Sumitomo Metal Mining Co Ltd 焼結膜の製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
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