JP2000208792A - 化合物半導体薄膜およびその製造方法ならびにこれを用いた太陽電池 - Google Patents
化合物半導体薄膜およびその製造方法ならびにこれを用いた太陽電池Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 組成式がＡＢ3Ｃ5（ただしＡはＩｂ族元素、
ＢはIIIｂ族元素、ＣはVIｂ族元素）で表わされる化合
物半導体薄膜にII族元素を含有させることによって、キ
ャリア密度の高いｎ型の化合物半導体薄膜およびその製
造方法ならびにこれを用いた太陽電池を提供する。 【解決手段】 基板２１上に形成された裏面電極２２、
ｐ型化合物半導体薄膜２３、ｎ型化合物半導体薄膜２
４、バッファ層２５、窓層２６および透明導電膜２７を
含む。ｐ型化合物半導体薄膜２３は組成式ＤＥＦ2（た
だし、ＤはＩｂ族元素、ＥはIIIｂ族元素、ＦはVIｂ族
元素）で表わされ、ｎ型化合物半導体薄膜２４は組成式
ＡＢ3Ｃ5（ただし、ＡはＩｂ族元素、ＢはIIIｂ族元
素、ＣはVIｂ族元素）で表わされる化合物半導体薄膜に
II族元素を含有させてなる。
ＢはIIIｂ族元素、ＣはVIｂ族元素）で表わされる化合
物半導体薄膜にII族元素を含有させることによって、キ
ャリア密度の高いｎ型の化合物半導体薄膜およびその製
造方法ならびにこれを用いた太陽電池を提供する。 【解決手段】 基板２１上に形成された裏面電極２２、
ｐ型化合物半導体薄膜２３、ｎ型化合物半導体薄膜２
４、バッファ層２５、窓層２６および透明導電膜２７を
含む。ｐ型化合物半導体薄膜２３は組成式ＤＥＦ2（た
だし、ＤはＩｂ族元素、ＥはIIIｂ族元素、ＦはVIｂ族
元素）で表わされ、ｎ型化合物半導体薄膜２４は組成式
ＡＢ3Ｃ5（ただし、ＡはＩｂ族元素、ＢはIIIｂ族元
素、ＣはVIｂ族元素）で表わされる化合物半導体薄膜に
II族元素を含有させてなる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、化合物半導体薄膜
およびその製造方法ならびにこれを用いた太陽電池に関
し、特にたとえば、Ｉｂ族元素とIIIｂ族元素とVIｂ族
元素とを含む化合物半導体薄膜に関する。
およびその製造方法ならびにこれを用いた太陽電池に関
し、特にたとえば、Ｉｂ族元素とIIIｂ族元素とVIｂ族
元素とを含む化合物半導体薄膜に関する。
【０００２】
【従来の技術】Ｉｂ族元素、IIIｂ族元素およびVIｂ族
元素からなる化合物半導体薄膜（カルコパイライト構造
化合物半導体薄膜）であるＣｕＩｎＳｅ2（ＣＩＳ）あ
るいはＧａを固溶したＣｕ（Ｉｎ,Ｇａ）Ｓｅ2（ＣＩＧ
Ｓ）を光吸収層に用いた薄膜太陽電池が高いエネルギー
変換効率を示し、光照射等による効率の劣化がないとい
う利点を有していることが報告されている。
元素からなる化合物半導体薄膜（カルコパイライト構造
化合物半導体薄膜）であるＣｕＩｎＳｅ2（ＣＩＳ）あ
るいはＧａを固溶したＣｕ（Ｉｎ,Ｇａ）Ｓｅ2（ＣＩＧ
Ｓ）を光吸収層に用いた薄膜太陽電池が高いエネルギー
変換効率を示し、光照射等による効率の劣化がないとい
う利点を有していることが報告されている。
【０００３】従来のＣＩＳまたはＣＩＧＳ太陽電池で
は、一般的に、蒸着法やセレン化法等で形成したＣＩＳ
またはＣＩＧＳ膜上に化学析出法などでバッファ層を形
成する。
は、一般的に、蒸着法やセレン化法等で形成したＣＩＳ
またはＣＩＧＳ膜上に化学析出法などでバッファ層を形
成する。
【０００４】従来のＣＩＳ太陽電池について一例を図７
に示す。図７に示すように、従来の太陽電池１は、基板
２と基板２上に積層された裏面電極３、ＣＩＳ膜からな
るｐ型化合物半導体層４、バッファ層５、ＺｎＯ膜６お
よび透明導電膜７を含む。バッファ層５は、Ｚｎ（Ｏ，
ＯＨ，Ｓ）からなる。
に示す。図７に示すように、従来の太陽電池１は、基板
２と基板２上に積層された裏面電極３、ＣＩＳ膜からな
るｐ型化合物半導体層４、バッファ層５、ＺｎＯ膜６お
よび透明導電膜７を含む。バッファ層５は、Ｚｎ（Ｏ，
ＯＨ，Ｓ）からなる。
【０００５】従来の太陽電池１では、ＣＩＳまたはＣＩ
ＧＳ膜からなるｐ型化合物半導体層４とバッファ層５と
の間でｐｎ接合が形成されている。したがって、ＣＩＳ
またはＣＩＧＳ膜とバッファ層との接合がエネルギー変
換効率に大きな影響を与える。このため、従来から、Ｃ
ＩＳまたはＣＩＧＳ膜とバッファ層との間に良好な接合
が形成できるようバッファ層の形成方法が種々試みられ
てきた。
ＧＳ膜からなるｐ型化合物半導体層４とバッファ層５と
の間でｐｎ接合が形成されている。したがって、ＣＩＳ
またはＣＩＧＳ膜とバッファ層との接合がエネルギー変
換効率に大きな影響を与える。このため、従来から、Ｃ
ＩＳまたはＣＩＧＳ膜とバッファ層との間に良好な接合
が形成できるようバッファ層の形成方法が種々試みられ
てきた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の太陽電池１では、ｐ型化合物半導体層４の組成とバ
ッファ層５の組成とがまったく異なるため、接合付近に
多数の欠陥が生成するという問題があった。
来の太陽電池１では、ｐ型化合物半導体層４の組成とバ
ッファ層５の組成とがまったく異なるため、接合付近に
多数の欠陥が生成するという問題があった。
【０００７】本発明は、上記従来の問題を解決するた
め、ＣＩＳまたはＣＩＧＳ膜と良好な接合を形成するこ
とができるｎ型の化合物半導体薄膜およびその製造方
法、ならびにこれらの化合物半導体薄膜を用いた太陽電
池を提供することを目的とする。
め、ＣＩＳまたはＣＩＧＳ膜と良好な接合を形成するこ
とができるｎ型の化合物半導体薄膜およびその製造方
法、ならびにこれらの化合物半導体薄膜を用いた太陽電
池を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の第１の化合物半導体薄膜は、組成式ＡXＢY
ＣZ（ただし、ＡはＩｂ族元素、ＢはIIIｂ族元素、Ｃは
VIｂ族元素であり、０．０５≦Ｘ≦０．２、０．２５≦
Ｙ≦０．４、０．４５≦Ｚ≦０．６５）で表わされる化
合物半導体薄膜にII族元素を含有させることによってｎ
型のキャリア密度を増加させたことを特徴とする。上記
第１の化合物半導体薄膜では、電子密度の高いｎ型の化
合物半導体薄膜が得られる。
め、本発明の第１の化合物半導体薄膜は、組成式ＡXＢY
ＣZ（ただし、ＡはＩｂ族元素、ＢはIIIｂ族元素、Ｃは
VIｂ族元素であり、０．０５≦Ｘ≦０．２、０．２５≦
Ｙ≦０．４、０．４５≦Ｚ≦０．６５）で表わされる化
合物半導体薄膜にII族元素を含有させることによってｎ
型のキャリア密度を増加させたことを特徴とする。上記
第１の化合物半導体薄膜では、電子密度の高いｎ型の化
合物半導体薄膜が得られる。
【０００９】本発明の第２の化合物半導体薄膜は、組成
式ＤUＥVＦW（ただし、ＤはＩｂ族元素、ＥはIIIｂ族元
素、ＦはVIｂ族元素であり、０．１５≦Ｕ≦０．３５、
０．１５≦Ｖ≦０．３５、０．４≦Ｗ≦０．６）で表わ
されるｐ型化合物半導体薄膜と、前記ｐ型化合物半導体
薄膜上に積層されたｎ型の化合物半導体薄膜とを含み、
前記ｎ型の化合物半導体薄膜が組成式ＡXＢYＣZ（ただ
し、ＡはＩｂ族元素、ＢはIIIｂ族元素、ＣはVIｂ族元
素であり、０．０５≦Ｘ≦０．２、０．２５≦Ｙ≦０．
４、０．４５≦Ｚ≦０．６５）で表わされる化合物半導
体薄膜にII族元素を含有させることによってｎ型のキャ
リア密度を増加させたことを特徴とする。上記第２の化
合物半導体薄膜では、ｐ型の化合物半導体薄膜上に形成
されたｎ型の化合物半導体薄膜が得られ、特性が良好な
ｐｎ接合が得られる。
式ＤUＥVＦW（ただし、ＤはＩｂ族元素、ＥはIIIｂ族元
素、ＦはVIｂ族元素であり、０．１５≦Ｕ≦０．３５、
０．１５≦Ｖ≦０．３５、０．４≦Ｗ≦０．６）で表わ
されるｐ型化合物半導体薄膜と、前記ｐ型化合物半導体
薄膜上に積層されたｎ型の化合物半導体薄膜とを含み、
前記ｎ型の化合物半導体薄膜が組成式ＡXＢYＣZ（ただ
し、ＡはＩｂ族元素、ＢはIIIｂ族元素、ＣはVIｂ族元
素であり、０．０５≦Ｘ≦０．２、０．２５≦Ｙ≦０．
４、０．４５≦Ｚ≦０．６５）で表わされる化合物半導
体薄膜にII族元素を含有させることによってｎ型のキャ
リア密度を増加させたことを特徴とする。上記第２の化
合物半導体薄膜では、ｐ型の化合物半導体薄膜上に形成
されたｎ型の化合物半導体薄膜が得られ、特性が良好な
ｐｎ接合が得られる。
【００１０】上記第１および第２の化合物半導体薄膜で
は、Ｉｂ族元素がＣｕであり、IIIｂ族元素がＩｎおよ
びＧａから選ばれる少なくとも一つの元素であり、VIｂ
族元素がＳｅおよびＳから選ばれる少なくとも一つの元
素であることが好ましい。各元素に上記元素を用いるこ
とによって、太陽電池に好適な化合物半導体薄膜が得ら
れる。
は、Ｉｂ族元素がＣｕであり、IIIｂ族元素がＩｎおよ
びＧａから選ばれる少なくとも一つの元素であり、VIｂ
族元素がＳｅおよびＳから選ばれる少なくとも一つの元
素であることが好ましい。各元素に上記元素を用いるこ
とによって、太陽電池に好適な化合物半導体薄膜が得ら
れる。
【００１１】また、上記第１および第２の化合物半導体
薄膜では、II族元素が、Ｍｇ、ＺｎおよびＣｄから選ば
れる少なくとも一つの元素であることが好ましい。II族
元素に上記元素を用いることによって、特性が良好なｎ
型の化合物半導体薄膜が得られる。
薄膜では、II族元素が、Ｍｇ、ＺｎおよびＣｄから選ば
れる少なくとも一つの元素であることが好ましい。II族
元素に上記元素を用いることによって、特性が良好なｎ
型の化合物半導体薄膜が得られる。
【００１２】本発明の第１の化合物半導体薄膜の製造方
法は、組成式ＡXＢYＣZ（ただし、ＡはＩｂ族元素、Ｂ
はIIIｂ族元素、ＣはVIｂ族元素であり、０．０５≦Ｘ
≦０．２、０．２５≦Ｙ≦０．４、０．４５≦Ｚ≦０．
６５）で表わされる化合物半導体薄膜を形成する第１の
工程と、前記化合物半導体薄膜にII族元素を含有させる
第２の工程とを含むことを特徴とする。上記第１の製造
方法によれば、電子密度が高いｎ型の化合物半導体薄膜
が得られる。
法は、組成式ＡXＢYＣZ（ただし、ＡはＩｂ族元素、Ｂ
はIIIｂ族元素、ＣはVIｂ族元素であり、０．０５≦Ｘ
≦０．２、０．２５≦Ｙ≦０．４、０．４５≦Ｚ≦０．
６５）で表わされる化合物半導体薄膜を形成する第１の
工程と、前記化合物半導体薄膜にII族元素を含有させる
第２の工程とを含むことを特徴とする。上記第１の製造
方法によれば、電子密度が高いｎ型の化合物半導体薄膜
が得られる。
【００１３】本発明の第２の化合物半導体薄膜の製造方
法は、組成式ＤUＥVＦW（ただし、ＤはＩｂ族元素、Ｅ
はIIIｂ族元素、ＦはVIｂ族元素であり、０．１５≦Ｕ
≦０．３５、０．１５≦Ｖ≦０．３５、０．４≦Ｗ≦
０．６）で表わされるｐ型化合物半導体薄膜と、前記ｐ
型化合物半導体薄膜上に組成式ＡXＢYＣZ（ただし、Ａ
はＩｂ族元素、ＢはIIIｂ族元素、ＣはVIｂ族元素であ
り、０．０５≦Ｘ≦０．２、０．２５≦Ｙ≦０．４、
０．４５≦Ｚ≦０．６５）で表わされる化合物半導体薄
膜とを形成する第１の工程と、組成式ＡXＢYＣZで表わ
される前記化合物半導体薄膜にII族元素を含有させる第
２の工程とを含むことを特徴とする。上記第２の製造方
法によれば、組成式ＡXＢYＣZで表わされる化合物半導
体薄膜に集中的にII族元素を含有させることができるた
め、接合界面に欠陥が少ないｐｎ接合が形成された化合
物半導体薄膜が得られる。
法は、組成式ＤUＥVＦW（ただし、ＤはＩｂ族元素、Ｅ
はIIIｂ族元素、ＦはVIｂ族元素であり、０．１５≦Ｕ
≦０．３５、０．１５≦Ｖ≦０．３５、０．４≦Ｗ≦
０．６）で表わされるｐ型化合物半導体薄膜と、前記ｐ
型化合物半導体薄膜上に組成式ＡXＢYＣZ（ただし、Ａ
はＩｂ族元素、ＢはIIIｂ族元素、ＣはVIｂ族元素であ
り、０．０５≦Ｘ≦０．２、０．２５≦Ｙ≦０．４、
０．４５≦Ｚ≦０．６５）で表わされる化合物半導体薄
膜とを形成する第１の工程と、組成式ＡXＢYＣZで表わ
される前記化合物半導体薄膜にII族元素を含有させる第
２の工程とを含むことを特徴とする。上記第２の製造方
法によれば、組成式ＡXＢYＣZで表わされる化合物半導
体薄膜に集中的にII族元素を含有させることができるた
め、接合界面に欠陥が少ないｐｎ接合が形成された化合
物半導体薄膜が得られる。
【００１４】上記第１および第２の製造方法では、Ｉｂ
族元素がＣｕであり、IIIｂ族元素がＩｎおよびＧａか
ら選ばれる少なくとも一つの元素であり、VIｂ族元素が
ＳｅおよびＳから選ばれる少なくとも一つの元素である
ことが好ましい。各元素に上記元素を用いることによっ
て、太陽電池に好適な化合物半導体薄膜を製造できる。
族元素がＣｕであり、IIIｂ族元素がＩｎおよびＧａか
ら選ばれる少なくとも一つの元素であり、VIｂ族元素が
ＳｅおよびＳから選ばれる少なくとも一つの元素である
ことが好ましい。各元素に上記元素を用いることによっ
て、太陽電池に好適な化合物半導体薄膜を製造できる。
【００１５】上記第１および第２の製造方法では、II族
元素が、Ｍｇ、ＺｎおよびＣｄから選ばれる少なくとも
一つの元素であることが好ましい。II族元素に上記元素
を用いることによって、特性が良好なｎ型の化合物半導
体薄膜が得られる。
元素が、Ｍｇ、ＺｎおよびＣｄから選ばれる少なくとも
一つの元素であることが好ましい。II族元素に上記元素
を用いることによって、特性が良好なｎ型の化合物半導
体薄膜が得られる。
【００１６】上記第１および第２の製造方法では、第２
の工程が、組成式ＡXＢYＣZで表わされる化合物半導体
薄膜を、II族元素のイオンを含む溶液に接触させること
によって行われることが好ましい。上記方法を用いて第
２の工程を行うことによって、化合物半導体薄膜にII族
元素を容易に含有させることができる。
の工程が、組成式ＡXＢYＣZで表わされる化合物半導体
薄膜を、II族元素のイオンを含む溶液に接触させること
によって行われることが好ましい。上記方法を用いて第
２の工程を行うことによって、化合物半導体薄膜にII族
元素を容易に含有させることができる。
【００１７】上記第１および第２の製造方法では、溶液
が、II族元素のハロゲン化物、酢酸塩、硝酸塩および硫
酸塩から選ばれる少なくとも一つの化合物を溶質として
含むことが好ましい。溶液が上記溶質を含むことによっ
て、溶液中にII族元素のイオンが生成し、化合物半導体
薄膜にII族元素を容易に含有させることができる。
が、II族元素のハロゲン化物、酢酸塩、硝酸塩および硫
酸塩から選ばれる少なくとも一つの化合物を溶質として
含むことが好ましい。溶液が上記溶質を含むことによっ
て、溶液中にII族元素のイオンが生成し、化合物半導体
薄膜にII族元素を容易に含有させることができる。
【００１８】上記第１および第２の製造方法では、溶液
の温度が、１０℃以上１００℃以下であることが好まし
い。溶液の温度を１０℃以上とすることによって、化合
物半導体薄膜にII族元素を効率よく含有させることがで
きる。溶液の温度を１００℃以下とすることによって、
化合物半導体薄膜にダメージを与えることを防止でき
る。
の温度が、１０℃以上１００℃以下であることが好まし
い。溶液の温度を１０℃以上とすることによって、化合
物半導体薄膜にII族元素を効率よく含有させることがで
きる。溶液の温度を１００℃以下とすることによって、
化合物半導体薄膜にダメージを与えることを防止でき
る。
【００１９】上記第１および第２の製造方法では、溶液
のｐＨが、１０以上１２以下であることが好ましい。溶
液のｐＨを１０以上１２以下とすることによって、化合
物半導体薄膜にII族元素を効率よく含有させることがで
きる。
のｐＨが、１０以上１２以下であることが好ましい。溶
液のｐＨを１０以上１２以下とすることによって、化合
物半導体薄膜にII族元素を効率よく含有させることがで
きる。
【００２０】上記第１および第２の製造方法では、第２
の工程において、化合物半導体薄膜と溶液との接触が、
化合物半導体薄膜を溶液に浸漬することによって行われ
ることが好ましい。
の工程において、化合物半導体薄膜と溶液との接触が、
化合物半導体薄膜を溶液に浸漬することによって行われ
ることが好ましい。
【００２１】上記第１および第２の製造方法では、第２
の工程の後、化合物半導体薄膜を熱処理する第３の工程
をさらに含むことが好ましい。第２の工程の後、熱処理
することによって、化合物半導体薄膜の結晶性を向上さ
せることができる。
の工程の後、化合物半導体薄膜を熱処理する第３の工程
をさらに含むことが好ましい。第２の工程の後、熱処理
することによって、化合物半導体薄膜の結晶性を向上さ
せることができる。
【００２２】上記第１および第２の製造方法では、第３
の工程において、熱処理が、窒素、硫化水素およびＡｒ
から選ばれる少なくとも一つのガスからなるガス雰囲気
中、または真空中で行われることが好ましい。上記雰囲
気中で熱処理することによって、酸化を防いでアニール
することができる。
の工程において、熱処理が、窒素、硫化水素およびＡｒ
から選ばれる少なくとも一つのガスからなるガス雰囲気
中、または真空中で行われることが好ましい。上記雰囲
気中で熱処理することによって、酸化を防いでアニール
することができる。
【００２３】上記第１および第２の製造方法では、第３
の工程において、熱処理の温度が１００℃以上６００℃
以下であることが好ましい。熱処理の温度を１００℃以
上とすることによって、化合物半導体薄膜の結晶性を効
果的に向上させることができる。また、熱処理の温度を
６００℃以下とすることによって、基板の変形等を防止
することができる。
の工程において、熱処理の温度が１００℃以上６００℃
以下であることが好ましい。熱処理の温度を１００℃以
上とすることによって、化合物半導体薄膜の結晶性を効
果的に向上させることができる。また、熱処理の温度を
６００℃以下とすることによって、基板の変形等を防止
することができる。
【００２４】上記第１および第２の製造方法では、第２
の工程が、組成式ＡXＢYＣZで表わされる化合物半導体
薄膜上にII族元素を含む薄膜を形成した後、II族元素を
熱拡散させることによって行われることが好ましい。熱
拡散を用いることによって、化合物半導体薄膜にII族元
素を容易に含有させることができる。
の工程が、組成式ＡXＢYＣZで表わされる化合物半導体
薄膜上にII族元素を含む薄膜を形成した後、II族元素を
熱拡散させることによって行われることが好ましい。熱
拡散を用いることによって、化合物半導体薄膜にII族元
素を容易に含有させることができる。
【００２５】上記第１および第２の製造方法では、薄膜
が、蒸着法、スパッタリング法および化学析出法（Ｃｈ
ｅｍｉｃａｌ Ｂａｔｈ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｍｅ
ｔｈｏｄ）のいずれかによって形成されることが好まし
い。これらの方法を用いることによって、薄膜を容易に
形成できる。
が、蒸着法、スパッタリング法および化学析出法（Ｃｈ
ｅｍｉｃａｌ Ｂａｔｈ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｍｅ
ｔｈｏｄ）のいずれかによって形成されることが好まし
い。これらの方法を用いることによって、薄膜を容易に
形成できる。
【００２６】本発明の第３の化合物半導体薄膜の製造方
法は、Ｉｂ族元素、IIIｂ族元素、VIｂ族元素およびII
族元素を同時に堆積させることによって、Ｉｂ族元素、
IIIｂ族元素、VIｂ族元素およびII族元素を含みｎ型で
ある化合物半導体薄膜を成膜することを特徴とする。上
記第３の製造方法によれば、II族元素を含むｎ型の化合
物半導体薄膜を容易に製造できる。
法は、Ｉｂ族元素、IIIｂ族元素、VIｂ族元素およびII
族元素を同時に堆積させることによって、Ｉｂ族元素、
IIIｂ族元素、VIｂ族元素およびII族元素を含みｎ型で
ある化合物半導体薄膜を成膜することを特徴とする。上
記第３の製造方法によれば、II族元素を含むｎ型の化合
物半導体薄膜を容易に製造できる。
【００２７】上記第３の製造方法では、II族元素を含有
させる方法が、蒸着法またはスパッタリング法のいずれ
かであることが好ましい。蒸着法またはスパッタリング
法を用いることによって、安価で再現性よくｎ型の化合
物半導体薄膜を製造できる。
させる方法が、蒸着法またはスパッタリング法のいずれ
かであることが好ましい。蒸着法またはスパッタリング
法を用いることによって、安価で再現性よくｎ型の化合
物半導体薄膜を製造できる。
【００２８】上記第３の製造方法では、Ｉｂ族元素がＣ
ｕであり、IIIｂ族元素がＩｎおよびＧａから選ばれる
少なくとも一つの元素であり、VIｂ族元素がＳｅおよび
Ｓから選ばれる少なくとも一つの元素であることが好ま
しい。各元素に上記元素を用いることによって、太陽電
池に好適な化合物半導体薄膜が得られる。
ｕであり、IIIｂ族元素がＩｎおよびＧａから選ばれる
少なくとも一つの元素であり、VIｂ族元素がＳｅおよび
Ｓから選ばれる少なくとも一つの元素であることが好ま
しい。各元素に上記元素を用いることによって、太陽電
池に好適な化合物半導体薄膜が得られる。
【００２９】上記第３の製造方法では、II族元素が、Ｍ
ｇ、ＺｎおよびＣｄから選ばれる少なくとも一つの元素
であることが好ましい。II族元素に上記元素を用いるこ
とによって、特性のよいｎ型化合物半導体薄膜が得られ
る。
ｇ、ＺｎおよびＣｄから選ばれる少なくとも一つの元素
であることが好ましい。II族元素に上記元素を用いるこ
とによって、特性のよいｎ型化合物半導体薄膜が得られ
る。
【００３０】本発明の太陽電池は、前記請求項１ないし
４のいずれかに記載の化合物半導体薄膜を含む。本発明
の太陽電池によれば、請求項１ないし４のいずれかに記
載の化合物半導体薄膜を含むことによって接合界面に欠
陥が少ないｐｎ接合を形成することができるため、特性
が高い太陽電池が得られる。
４のいずれかに記載の化合物半導体薄膜を含む。本発明
の太陽電池によれば、請求項１ないし４のいずれかに記
載の化合物半導体薄膜を含むことによって接合界面に欠
陥が少ないｐｎ接合を形成することができるため、特性
が高い太陽電池が得られる。
【００３１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。
て説明する。
【００３２】（実施形態１）この実施形態１では、組成
式がＡＢ3Ｃ5（ただし、ＡはＩｂ族元素、ＢはIIIｂ族
元素、ＣはVIｂ族元素）で表わされる化合物半導体薄膜
にII族元素を含有させることによってｎ型のキャリア密
度を増加させた化合物半導体薄膜の一例について説明す
る。なお、組成式ＡＢ3Ｃ5で表わされる化合物半導体薄
膜は、製造方法等によって組成比がＡXＢYＣZ（ただ
し、０．０５≦Ｘ≦０．２、０．２５≦Ｙ≦０．４、
０．４５≦Ｚ≦０．６５）の範囲で変化しても、組成式
がＡＢ3Ｃ5の化合物半導体薄膜と同様の効果が得られる
（以下の実施形態において同様である）。
式がＡＢ3Ｃ5（ただし、ＡはＩｂ族元素、ＢはIIIｂ族
元素、ＣはVIｂ族元素）で表わされる化合物半導体薄膜
にII族元素を含有させることによってｎ型のキャリア密
度を増加させた化合物半導体薄膜の一例について説明す
る。なお、組成式ＡＢ3Ｃ5で表わされる化合物半導体薄
膜は、製造方法等によって組成比がＡXＢYＣZ（ただ
し、０．０５≦Ｘ≦０．２、０．２５≦Ｙ≦０．４、
０．４５≦Ｚ≦０．６５）の範囲で変化しても、組成式
がＡＢ3Ｃ5の化合物半導体薄膜と同様の効果が得られる
（以下の実施形態において同様である）。
【００３３】図１（ａ）を参照して、実施形態１の化合
物半導体薄膜１０は、たとえば基板１１上に形成され
る。
物半導体薄膜１０は、たとえば基板１１上に形成され
る。
【００３４】なお、図１（ｂ）に示すように、化合物半
導体薄膜１０は、組成式がＤＥＦ2で表わされるｐ型化
合物半導体薄膜１２上に形成してもよい。ここで、組成
式ＤＥＦ2で表わされる化合物半導体薄膜は、製造方法
等によって組成比がＤUＥVＦW（ただし、０．１５≦Ｕ
≦０．３５、０．１５≦Ｖ≦０．３５、０．４≦Ｗ≦
０．６）の範囲で変化しても、組成式がＤＥＦ2の化合
物半導体薄膜と同様の効果が得られる（以下の実施形態
において同様である）。
導体薄膜１０は、組成式がＤＥＦ2で表わされるｐ型化
合物半導体薄膜１２上に形成してもよい。ここで、組成
式ＤＥＦ2で表わされる化合物半導体薄膜は、製造方法
等によって組成比がＤUＥVＦW（ただし、０．１５≦Ｕ
≦０．３５、０．１５≦Ｖ≦０．３５、０．４≦Ｗ≦
０．６）の範囲で変化しても、組成式がＤＥＦ2の化合
物半導体薄膜と同様の効果が得られる（以下の実施形態
において同様である）。
【００３５】化合物半導体薄膜１０は、組成式ＡＢ3Ｃ5
で表わされる化合物半導体薄膜にII族元素を含有させる
ことによってｎ型のキャリア密度を増加させた化合物半
導体薄膜である。組成式ＡＢ3Ｃ5で表わされる化合物半
導体薄膜は一般に高抵抗のｎ型であるが、これにさらに
II族元素を含ませることによって、ｎ型のキャリア密度
を増加させることができる。これは、II族元素の一部が
ドーパントとして機能するためであると考えられる。
で表わされる化合物半導体薄膜にII族元素を含有させる
ことによってｎ型のキャリア密度を増加させた化合物半
導体薄膜である。組成式ＡＢ3Ｃ5で表わされる化合物半
導体薄膜は一般に高抵抗のｎ型であるが、これにさらに
II族元素を含ませることによって、ｎ型のキャリア密度
を増加させることができる。これは、II族元素の一部が
ドーパントとして機能するためであると考えられる。
【００３６】化合物半導体薄膜１０およびｐ型化合物半
導体薄膜１２において、Ｉｂ族元素であるＡおよびＤに
は、たとえば、Ｃｕを用いることができる。IIIｂ族元
素であるＢおよびＥには、たとえば、ＩｎおよびＧａか
ら選ばれる少なくとも一つの金属を用いることができ
る。なお、ＢおよびＥは、少なくともＩｎを含むことが
好ましい。VIｂ族元素であるＣおよびＦには、Ｓｅおよ
びＳから選ばれる少なくとも一つの元素を用いることが
できる。
導体薄膜１２において、Ｉｂ族元素であるＡおよびＤに
は、たとえば、Ｃｕを用いることができる。IIIｂ族元
素であるＢおよびＥには、たとえば、ＩｎおよびＧａか
ら選ばれる少なくとも一つの金属を用いることができ
る。なお、ＢおよびＥは、少なくともＩｎを含むことが
好ましい。VIｂ族元素であるＣおよびＦには、Ｓｅおよ
びＳから選ばれる少なくとも一つの元素を用いることが
できる。
【００３７】化合物半導体薄膜１０において、II族元素
には、たとえば、Ｍｇ、ＺｎおよびＣｄから選ばれる少
なくとも一つの元素を用いることができる。
には、たとえば、Ｍｇ、ＺｎおよびＣｄから選ばれる少
なくとも一つの元素を用いることができる。
【００３８】実施形態１で説明した化合物半導体薄膜１
０は、組成式がＡＢ3Ｃ5で表わされる化合物半導体薄膜
II族元素を含有させることによってｎ型とした化合物半
導体薄膜であるため、太陽電池等に好適な化合物半導体
薄膜が得られる。特に、実施形態１で説明した化合物半
導体薄膜１０を、組成式ＤＥＦ2で表わされる化合物半
導体薄膜１２上に形成した場合には、接合界面に欠陥が
少ないｐｎ接合が得られる。
０は、組成式がＡＢ3Ｃ5で表わされる化合物半導体薄膜
II族元素を含有させることによってｎ型とした化合物半
導体薄膜であるため、太陽電池等に好適な化合物半導体
薄膜が得られる。特に、実施形態１で説明した化合物半
導体薄膜１０を、組成式ＤＥＦ2で表わされる化合物半
導体薄膜１２上に形成した場合には、接合界面に欠陥が
少ないｐｎ接合が得られる。
【００３９】（実施形態２）実施形態２では、実施形態
１で説明した化合物半導体薄膜１０を製造する方法の一
例について説明する。
１で説明した化合物半導体薄膜１０を製造する方法の一
例について説明する。
【００４０】図１（ａ）の化合物半導体薄膜１０は、た
とえばスパッタリング法、蒸着法どによって、組成式Ａ
Ｂ3Ｃ5で表わされる化合物半導体薄膜を形成した後、II
族元素を含有させることによって製造できる。また、図
１（ｂ）の化合物半導体薄膜１０は、組成式ＤＥＦ2で
表わされる化合物半導体薄膜と組成式ＡＢ3Ｃ5で表わさ
れる化合物半導体薄膜とを、たとえばスパッタリング
法、蒸着法などによって積層して形成した後、組成式Ａ
Ｂ3Ｃ5で表わされる化合物半導体薄膜に集中的にII族元
素を含有させることによって製造できる。
とえばスパッタリング法、蒸着法どによって、組成式Ａ
Ｂ3Ｃ5で表わされる化合物半導体薄膜を形成した後、II
族元素を含有させることによって製造できる。また、図
１（ｂ）の化合物半導体薄膜１０は、組成式ＤＥＦ2で
表わされる化合物半導体薄膜と組成式ＡＢ3Ｃ5で表わさ
れる化合物半導体薄膜とを、たとえばスパッタリング
法、蒸着法などによって積層して形成した後、組成式Ａ
Ｂ3Ｃ5で表わされる化合物半導体薄膜に集中的にII族元
素を含有させることによって製造できる。
【００４１】II族元素を含有させるには、たとえば、組
成式ＡＢ3Ｃ5で表わされる化合物半導体薄膜をII族元素
のイオンを含む溶液に接触させればよい。なお、II族元
素は、組成式ＡＢ3Ｃ5で表わされる化合物半導体薄膜に
はII族元素が含有されやすいが、組成式ＤＥＦ2で表わ
される化合物半導体薄膜１２にはII族元素が含有されに
くい。したがって、組成式ＡＢ3Ｃ5で表わされる化合物
半導体薄膜に集中的にII族元素を含有させることが可能
であり、図１（ｂ）に示した化合物半導体薄膜１０を容
易に製造できる。
成式ＡＢ3Ｃ5で表わされる化合物半導体薄膜をII族元素
のイオンを含む溶液に接触させればよい。なお、II族元
素は、組成式ＡＢ3Ｃ5で表わされる化合物半導体薄膜に
はII族元素が含有されやすいが、組成式ＤＥＦ2で表わ
される化合物半導体薄膜１２にはII族元素が含有されに
くい。したがって、組成式ＡＢ3Ｃ5で表わされる化合物
半導体薄膜に集中的にII族元素を含有させることが可能
であり、図１（ｂ）に示した化合物半導体薄膜１０を容
易に製造できる。
【００４２】II族元素のイオンを含む溶液としては、た
とえば、II族元素のハロゲン化物、酢酸塩、硝酸塩およ
び硫酸塩から選ばれる少なくとも一つの化合物を溶質と
して含む溶液を用いることができる。
とえば、II族元素のハロゲン化物、酢酸塩、硝酸塩およ
び硫酸塩から選ばれる少なくとも一つの化合物を溶質と
して含む溶液を用いることができる。
【００４３】組成式ＡＢ3Ｃ5で表わされる化合物半導体
薄膜を溶液に接触させるには、たとえば、組成式ＡＢ3
Ｃ5で表わされる化合物半導体薄膜を上記溶液に浸漬す
ればよい。
薄膜を溶液に接触させるには、たとえば、組成式ＡＢ3
Ｃ5で表わされる化合物半導体薄膜を上記溶液に浸漬す
ればよい。
【００４４】接触させる溶液の温度としては、１０℃以
上１００℃以下であることが好ましい。また、接触させ
る溶液のｐＨは、１０以上１２以下であることが好まし
い。
上１００℃以下であることが好ましい。また、接触させ
る溶液のｐＨは、１０以上１２以下であることが好まし
い。
【００４５】なお、上記製造方法では、組成式ＡＢ3Ｃ5
で表わされる化合物半導体薄膜を溶液に接触させた後、
化合物半導体薄膜１０をさらに熱処理してもよい。
で表わされる化合物半導体薄膜を溶液に接触させた後、
化合物半導体薄膜１０をさらに熱処理してもよい。
【００４６】熱処理は、窒素、硫化水素およびＡｒから
選ばれる少なくとも一つのガスからなるガス雰囲気中、
または真空中で行うことが好ましい。また、熱処理の温
度は、１００℃以上６００℃以下であることが好まし
い。
選ばれる少なくとも一つのガスからなるガス雰囲気中、
または真空中で行うことが好ましい。また、熱処理の温
度は、１００℃以上６００℃以下であることが好まし
い。
【００４７】上記実施形態２の製造方法によれば、組成
式ＡＢ3Ｃ5で表わされる化合物半導体薄膜にII族元素を
含有させることによってｎ型とした化合物半導体薄膜１
０が容易に得られる。
式ＡＢ3Ｃ5で表わされる化合物半導体薄膜にII族元素を
含有させることによってｎ型とした化合物半導体薄膜１
０が容易に得られる。
【００４８】また、上記実施形態２の製造方法では、組
成式ＤＥＦ2で表わされるｐ型化合物半導体薄膜１２上
に形成された化合物半導体薄膜１０が容易に得られる。
したがって、実施形態２の製造方法によれば、接合界面
に欠陥が少ない接合が得られるため、太陽電池などの半
導体素子を製造する方法として好ましい。
成式ＤＥＦ2で表わされるｐ型化合物半導体薄膜１２上
に形成された化合物半導体薄膜１０が容易に得られる。
したがって、実施形態２の製造方法によれば、接合界面
に欠陥が少ない接合が得られるため、太陽電池などの半
導体素子を製造する方法として好ましい。
【００４９】（実施形態３）実施形態３では、実施形態
１で説明した化合物半導体薄膜１０を製造する方法の他
の一例について説明する。
１で説明した化合物半導体薄膜１０を製造する方法の他
の一例について説明する。
【００５０】実施形態３では、化合物半導体薄膜にII族
元素を含有させる方法のみが異なるため、重複する説明
は省略する。
元素を含有させる方法のみが異なるため、重複する説明
は省略する。
【００５１】実施形態３の製造方法では、組成式ＡＢ3
Ｃ5で表わされる化合物半導体薄膜を形成する際に、同
時にII族元素を含有させる。
Ｃ5で表わされる化合物半導体薄膜を形成する際に、同
時にII族元素を含有させる。
【００５２】組成式ＡＢ3Ｃ5で表わされる化合物半導体
薄膜は、たとえば、蒸着法、スパッタリング法、化学析
出法などによって形成できる。
薄膜は、たとえば、蒸着法、スパッタリング法、化学析
出法などによって形成できる。
【００５３】II族元素を含有させる方法としては、たと
えば、組成式ＡＢ3Ｃ5で表わされる化合物半導体薄膜を
蒸着法またはスパッタリング法で形成する際に、II族元
素も同時に蒸着またはスパッタリングすればよい。
えば、組成式ＡＢ3Ｃ5で表わされる化合物半導体薄膜を
蒸着法またはスパッタリング法で形成する際に、II族元
素も同時に蒸着またはスパッタリングすればよい。
【００５４】上記実施形態３の製造方法によれば、実施
形態２と同様の効果が得られる。
形態２と同様の効果が得られる。
【００５５】（実施形態４）実施形態４では、実施形態
１で説明した化合物半導体薄膜１０を製造する方法の他
の一例について説明する。
１で説明した化合物半導体薄膜１０を製造する方法の他
の一例について説明する。
【００５６】実施形態４では、II族元素を含有させる方
法のみが異なるため、重複する説明は省略する。
法のみが異なるため、重複する説明は省略する。
【００５７】実施形態４の製造方法では、組成式ＡＢ3
Ｃ5で表わされる化合物半導体薄膜を形成した後、熱拡
散によってII族元素を化合物半導体薄膜に含有させる。
Ｃ5で表わされる化合物半導体薄膜を形成した後、熱拡
散によってII族元素を化合物半導体薄膜に含有させる。
【００５８】組成式ＡＢ3Ｃ5で表わされる化合物半導体
薄膜は、たとえば、蒸着法、スパッタリング法、化学析
出法などによって形成できる。その後、組成式ＡＢ3Ｃ5
で表わされる化合物半導体薄膜上に、II族元素を含む薄
膜を形成し、さらに熱処理することによってII族元素を
化合物半導体薄膜に含有させる。II族元素を含む薄膜
は、たとえば、蒸着法、スパッタリング法、化学析出法
などで形成できる。このようにして、実施形態１で説明
した化合物半導体薄膜１０を製造できる。
薄膜は、たとえば、蒸着法、スパッタリング法、化学析
出法などによって形成できる。その後、組成式ＡＢ3Ｃ5
で表わされる化合物半導体薄膜上に、II族元素を含む薄
膜を形成し、さらに熱処理することによってII族元素を
化合物半導体薄膜に含有させる。II族元素を含む薄膜
は、たとえば、蒸着法、スパッタリング法、化学析出法
などで形成できる。このようにして、実施形態１で説明
した化合物半導体薄膜１０を製造できる。
【００５９】なお、図１（ｂ）で説明した化合物半導体
薄膜１０を製造する場合には、組成式ＤＥＦ2で表わさ
れる化合物半導体薄膜と、組成式ＡＢ3Ｃ5で表わされる
化合物半導体薄膜とを積層した後、上記熱拡散を行えば
よい。この場合にも、実施形態２の製造方法と同様に、
II族元素を、組成式ＡＢ3Ｃ5で表わされる化合物半導体
薄膜に集中的に含有させることができる。
薄膜１０を製造する場合には、組成式ＤＥＦ2で表わさ
れる化合物半導体薄膜と、組成式ＡＢ3Ｃ5で表わされる
化合物半導体薄膜とを積層した後、上記熱拡散を行えば
よい。この場合にも、実施形態２の製造方法と同様に、
II族元素を、組成式ＡＢ3Ｃ5で表わされる化合物半導体
薄膜に集中的に含有させることができる。
【００６０】上記実施形態４の製造方法によれば、実施
形態２と同様の効果が得られる。
形態２と同様の効果が得られる。
【００６１】（実施形態５）実施形態５では、上記実施
形態１〜３で説明した化合物半導体薄膜を用いた太陽電
池の一例について説明する。
形態１〜３で説明した化合物半導体薄膜を用いた太陽電
池の一例について説明する。
【００６２】図２を参照して、実施形態５の太陽電池２
０は、基板２１と、基板２１上に順次積層された裏面電
極２２、ｐ型化合物半導体薄膜２３、ｎ型化合物半導体
薄膜２４、バッファ層２５、窓層２６および透明導電膜
２７と、ｐ側電極２８と、ｎ側電極２９とを含む。
０は、基板２１と、基板２１上に順次積層された裏面電
極２２、ｐ型化合物半導体薄膜２３、ｎ型化合物半導体
薄膜２４、バッファ層２５、窓層２６および透明導電膜
２７と、ｐ側電極２８と、ｎ側電極２９とを含む。
【００６３】基板２１には、たとえばガラス基板を用い
ることができる。裏面電極２２には、たとえばＭｏ膜を
用いることができる。ｐ型化合物半導体薄膜２３には、
実施形態１で説明した化合物半導体薄膜１２を用いるこ
とができる。ｎ型化合物半導体薄膜２４は、実施形態１
で説明した化合物半導体薄膜１０である。バッファ層２
５には、たとえばＺｎ（Ｏ，ＯＨ，Ｓ）膜を用いること
ができる。窓層２６には、たとえばＺｎＯ膜を用いるこ
とができる。透明導電膜２７には、たとえばＩＴＯ（Ｉ
ｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）を用いることができ
る。ｐ側電極２８およびｎ側電極２９には、たとえばＮ
ｉＣｒ膜とＡｕ膜とを積層した金属膜を用いることがで
きる。
ることができる。裏面電極２２には、たとえばＭｏ膜を
用いることができる。ｐ型化合物半導体薄膜２３には、
実施形態１で説明した化合物半導体薄膜１２を用いるこ
とができる。ｎ型化合物半導体薄膜２４は、実施形態１
で説明した化合物半導体薄膜１０である。バッファ層２
５には、たとえばＺｎ（Ｏ，ＯＨ，Ｓ）膜を用いること
ができる。窓層２６には、たとえばＺｎＯ膜を用いるこ
とができる。透明導電膜２７には、たとえばＩＴＯ（Ｉ
ｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）を用いることができ
る。ｐ側電極２８およびｎ側電極２９には、たとえばＮ
ｉＣｒ膜とＡｕ膜とを積層した金属膜を用いることがで
きる。
【００６４】裏面電極２２、バッファ層２５、窓層２
６、透明導電膜２７、ｐ側電極２８およびｎ側電極２９
は、常法に従い、スパッタリング法や蒸着法などで形成
できる。ｐ型化合物半導体薄膜２３およびｎ型化合物半
導体薄膜２４は、実施形態２〜４で説明した方法で形成
できる。
６、透明導電膜２７、ｐ側電極２８およびｎ側電極２９
は、常法に従い、スパッタリング法や蒸着法などで形成
できる。ｐ型化合物半導体薄膜２３およびｎ型化合物半
導体薄膜２４は、実施形態２〜４で説明した方法で形成
できる。
【００６５】実施形態５の太陽電池では、ｐ型化合物半
導体薄膜２３とｎ型化合物半導体薄膜２４によってｐｎ
接合が形成されているため、接合界面付近に欠陥が少な
い。したがって、実施形態５の太陽電池によれば、変換
効率が高い太陽電池が得られる。
導体薄膜２３とｎ型化合物半導体薄膜２４によってｐｎ
接合が形成されているため、接合界面付近に欠陥が少な
い。したがって、実施形態５の太陽電池によれば、変換
効率が高い太陽電池が得られる。
【００６６】なお、実施形態５で説明した太陽電池は一
例であり、本発明の化合物半導体薄膜１０を含む太陽電
池であれば、他の構造はいかなる構造であってもよい。
例であり、本発明の化合物半導体薄膜１０を含む太陽電
池であれば、他の構造はいかなる構造であってもよい。
【００６７】
【実施例】以下、実施例を用いて本発明をより具体的に
説明する。ただし、本発明は以下の実施例にのみ限定さ
れるものではない。
説明する。ただし、本発明は以下の実施例にのみ限定さ
れるものではない。
【００６８】（実施例１）実施例１では、Ｉｂ族元素と
IIIｂ族元素とVIｂ族元素とを１：３：５の割合で含有
する化合物半導体薄膜と、Ｃｄを含む化合物を含有する
溶液とを接触させることにより、前記化合物半導体薄膜
にＣｄを含有させる一例について説明する。
IIIｂ族元素とVIｂ族元素とを１：３：５の割合で含有
する化合物半導体薄膜と、Ｃｄを含む化合物を含有する
溶液とを接触させることにより、前記化合物半導体薄膜
にＣｄを含有させる一例について説明する。
【００６９】まず、蒸着法によって、ガラス基板上にＭ
ｏ膜を形成し、その上にＣｕＩｎ3Ｓｅ5を形成した。
ｏ膜を形成し、その上にＣｕＩｎ3Ｓｅ5を形成した。
【００７０】次に、カドミウムを含む化合物（塩）であ
る硫酸カドミウム（ＣｄＳＯ4）とアンモニアを含有す
る溶液を用意した。溶液中の硫酸カドミウムの濃度は
０．００１Ｍ、アンモニアの濃度は１Ｍとした。この溶
液を入れた容器を８５℃に保った温水槽に静置した。こ
の溶液にＣｕＩｎ3Ｓｅ5を形成した基板を、約６分間浸
漬した。その後、溶液から基板を引き上げて純水で洗浄
した。
る硫酸カドミウム（ＣｄＳＯ4）とアンモニアを含有す
る溶液を用意した。溶液中の硫酸カドミウムの濃度は
０．００１Ｍ、アンモニアの濃度は１Ｍとした。この溶
液を入れた容器を８５℃に保った温水槽に静置した。こ
の溶液にＣｕＩｎ3Ｓｅ5を形成した基板を、約６分間浸
漬した。その後、溶液から基板を引き上げて純水で洗浄
した。
【００７１】前記の様に処理したＣｕＩｎ3Ｓｅ5膜の膜
深さ方向の組成をオージェ電子分光分析法によって測定
した。測定結果を図３に示す。図３の横軸は表面からの
深さを示している。図３に示すように、表面から３５ｎ
ｍの深さまでＣｄの信号が観測された。このことから、
溶液に浸漬したＣｕＩｎ3Ｓｅ5膜がＣｄを含有している
ことが確認できた。
深さ方向の組成をオージェ電子分光分析法によって測定
した。測定結果を図３に示す。図３の横軸は表面からの
深さを示している。図３に示すように、表面から３５ｎ
ｍの深さまでＣｄの信号が観測された。このことから、
溶液に浸漬したＣｕＩｎ3Ｓｅ5膜がＣｄを含有している
ことが確認できた。
【００７２】また、上記処理を行ったＣｕＩｎ3Ｓｅ5膜
の伝導型を調べたところ、電子密度が５×１０15ｃｍ-3
のｎ型であった。
の伝導型を調べたところ、電子密度が５×１０15ｃｍ-3
のｎ型であった。
【００７３】このようにして、ＣｕＩｎ3Ｓｅ5膜にＣｄ
を容易に含有させることができ、ｎ型のＣｕＩｎ3Ｓｅ5
膜が得られる。なお、ここでは、Ｃｄの塩として硫酸塩
を用いたが、塩化物、ヨウ化物、臭化物、硝酸塩、酢酸
塩等を用いても同様の結果が得られる。
を容易に含有させることができ、ｎ型のＣｕＩｎ3Ｓｅ5
膜が得られる。なお、ここでは、Ｃｄの塩として硫酸塩
を用いたが、塩化物、ヨウ化物、臭化物、硝酸塩、酢酸
塩等を用いても同様の結果が得られる。
【００７４】なお、比較例として、Ｉｂ族元素とIIIｂ
族元素とVIｂ族元素とを１：１：２の割合で含有する化
合物半導体薄膜に対しても同様の処理をして、Ｉｂ族元
素とIIIｂ族元素とVIｂ族元素とを１：３：５の割合で
含有する化合物半導体薄膜との違いを検討した。
族元素とVIｂ族元素とを１：１：２の割合で含有する化
合物半導体薄膜に対しても同様の処理をして、Ｉｂ族元
素とIIIｂ族元素とVIｂ族元素とを１：３：５の割合で
含有する化合物半導体薄膜との違いを検討した。
【００７５】蒸着法によって、ガラス基板上にＭｏ膜を
形成し、その上にＣｕＩｎＳｅ2膜を形成した。次に、
前記と同様の条件でＣｕＩｎＳｅ2膜とＣｄを含む化合
物を含有する溶液とを接触させた。
形成し、その上にＣｕＩｎＳｅ2膜を形成した。次に、
前記と同様の条件でＣｕＩｎＳｅ2膜とＣｄを含む化合
物を含有する溶液とを接触させた。
【００７６】Ｃｄ含有溶液に接触させたＣｕＩｎＳｅ2
膜の膜深さ方向の組成をオージェ電子分光分析法によっ
て測定した。測定結果を図４に示す。図４の横軸は表面
からの深さを示している。図４に示すように、表面から
２０ｎｍの深さまでＣｄの信号が観測された。
膜の膜深さ方向の組成をオージェ電子分光分析法によっ
て測定した。測定結果を図４に示す。図４の横軸は表面
からの深さを示している。図４に示すように、表面から
２０ｎｍの深さまでＣｄの信号が観測された。
【００７７】化合物半導体薄膜に含有されたＣｄの量
は、ＣｕＩｎ3Ｓｅ5膜では約１０％であったのに対し、
ＣｕＩｎＳｅ2膜では約５％であった。またＣｄが検出
された深さはＣｕＩｎ3Ｓｅ5膜では３５ｎｍであったの
に対し、ＣｕＩｎＳｅ2膜では２０ｎｍであった。この
結果から、ＣｕＩｎ3Ｓｅ5膜とＣｕＩｎＳｅ2膜の場合
を比較すると、ＣｄはＣｕＩｎ3Ｓｅ5膜の方が含有され
やすいことがわかる。
は、ＣｕＩｎ3Ｓｅ5膜では約１０％であったのに対し、
ＣｕＩｎＳｅ2膜では約５％であった。またＣｄが検出
された深さはＣｕＩｎ3Ｓｅ5膜では３５ｎｍであったの
に対し、ＣｕＩｎＳｅ2膜では２０ｎｍであった。この
結果から、ＣｕＩｎ3Ｓｅ5膜とＣｕＩｎＳｅ2膜の場合
を比較すると、ＣｄはＣｕＩｎ3Ｓｅ5膜の方が含有され
やすいことがわかる。
【００７８】この実施例ではＣｕＩｎ3Ｓｅ5について説
明したが、ＣｕＩｎ3Ｓｅ5においてＩｎの一部をＧａで
置換したＣｕ（Ｉｎ，Ｇａ）3Ｓｅ5でも同様の結果が得
られた。
明したが、ＣｕＩｎ3Ｓｅ5においてＩｎの一部をＧａで
置換したＣｕ（Ｉｎ，Ｇａ）3Ｓｅ5でも同様の結果が得
られた。
【００７９】（実施例２）実施例２では、Ｉｂ族元素と
IIIｂ族元素とVIｂ族元素とを１：１：２の割合で含有
する化合物半導体薄膜と、Ｉｂ族元素とIIIｂ族元素とV
Iｂ族元素とを１：３：５の割合で含有する化合物半導
体薄膜とを積層した後、Ｃｄを含有させる一例について
述べる。
IIIｂ族元素とVIｂ族元素とを１：１：２の割合で含有
する化合物半導体薄膜と、Ｉｂ族元素とIIIｂ族元素とV
Iｂ族元素とを１：３：５の割合で含有する化合物半導
体薄膜とを積層した後、Ｃｄを含有させる一例について
述べる。
【００８０】ガラス基板上に、蒸着法によって、約２μ
ｍの厚さのＣｕＩｎＳｅ2層を形成し、さらにその上に
約１０ｎｍの厚さのＣｕＩｎ3Ｓｅ5層を形成した。
ｍの厚さのＣｕＩｎＳｅ2層を形成し、さらにその上に
約１０ｎｍの厚さのＣｕＩｎ3Ｓｅ5層を形成した。
【００８１】次に、Ｃｄを含む化合物（塩）である酢酸
カドミウム（Ｃｄ（ＣＨ3ＣＯＯ）2）とアンモニアとを
含有する溶液を用意した。溶液中の酢酸カドミウムの濃
度は０．００１Ｍ、アンモニアの濃度は１Ｍとした。こ
の溶液を入れた容器を８５℃に保った温水槽に静置し
た。この溶液に前記の基板を約６分間浸漬した。その
後、溶液から基板を引き上げて純水で洗浄した。
カドミウム（Ｃｄ（ＣＨ3ＣＯＯ）2）とアンモニアとを
含有する溶液を用意した。溶液中の酢酸カドミウムの濃
度は０．００１Ｍ、アンモニアの濃度は１Ｍとした。こ
の溶液を入れた容器を８５℃に保った温水槽に静置し
た。この溶液に前記の基板を約６分間浸漬した。その
後、溶液から基板を引き上げて純水で洗浄した。
【００８２】前記の様に処理した膜の膜深さ方向の組成
をオージェ電子分光分析法によって測定した。測定結果
を図５に示す。図５の横軸は表面からの深さを示してい
る。図５に示すように、表面のＣｕＩｎ3Ｓｅ5の部分に
Ｃｄの信号が観測された。一方、ＣｕＩｎＳｅ2層には
Ｃｄの信号はほとんど観察されなかった。これは、実施
例１で示したとおり、ＣｕＩｎ3Ｓｅ5にはＣｄが含有さ
れやすいのに対し、ＣｕＩｎＳｅ2にはＣｄが含有され
にくいためである。
をオージェ電子分光分析法によって測定した。測定結果
を図５に示す。図５の横軸は表面からの深さを示してい
る。図５に示すように、表面のＣｕＩｎ3Ｓｅ5の部分に
Ｃｄの信号が観測された。一方、ＣｕＩｎＳｅ2層には
Ｃｄの信号はほとんど観察されなかった。これは、実施
例１で示したとおり、ＣｕＩｎ3Ｓｅ5にはＣｄが含有さ
れやすいのに対し、ＣｕＩｎＳｅ2にはＣｄが含有され
にくいためである。
【００８３】以上のように、ＣｕＩｎＳｅ2層の上にＣ
ｕＩｎ3Ｓｅ5層を形成した構造の化合物半導体薄膜にお
いては、Ｃｄの含有されやすさの違いを用いてＣｕＩｎ
3Ｓｅ5膜にのみ選択的にＣｄを含有させることができ
る。
ｕＩｎ3Ｓｅ5層を形成した構造の化合物半導体薄膜にお
いては、Ｃｄの含有されやすさの違いを用いてＣｕＩｎ
3Ｓｅ5膜にのみ選択的にＣｄを含有させることができ
る。
【００８４】この実施例ではＣｕＩｎ3Ｓｅ5およびＣｕ
ＩｎＳｅ2について説明したが、ＣｕＩｎ3Ｓｅ5および
ＣｕＩｎＳｅ2においてＩｎの一部をＧａで置換したＣ
ｕ（Ｉｎ，Ｇａ）3Ｓｅ5およびＣｕ（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓｅ
2でも同様の結果が得られた。
ＩｎＳｅ2について説明したが、ＣｕＩｎ3Ｓｅ5および
ＣｕＩｎＳｅ2においてＩｎの一部をＧａで置換したＣ
ｕ（Ｉｎ，Ｇａ）3Ｓｅ5およびＣｕ（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓｅ
2でも同様の結果が得られた。
【００８５】（実施例３）実施例３では、Ｉｂ族元素と
IIIｂ族元素とVIｂ族元素とを１：３：５の割合で含有
しさらにＺｎを含む化合物半導体薄膜の製造方法の一例
について説明する。
IIIｂ族元素とVIｂ族元素とを１：３：５の割合で含有
しさらにＺｎを含む化合物半導体薄膜の製造方法の一例
について説明する。
【００８６】まず、蒸着法によって、ガラス基板上にＭ
ｏ膜を形成し、その上にＣｕＩｎ3Ｓｅ5を形成した。
ｏ膜を形成し、その上にＣｕＩｎ3Ｓｅ5を形成した。
【００８７】次に、亜鉛を含む化合物（塩）である硫酸
亜鉛（ＺｎＳＯ4）とアンモニアとを含有する溶液を用
意した。溶液中の硫酸亜鉛の濃度は０．０１Ｍ、アンモ
ニアの濃度は１Ｍとした。この溶液を入れた容器を８５
℃に保った温水槽に静置した。この溶液に、ＣｕＩｎ3
Ｓｅ5基板を約２０分間浸漬した。その後、溶液から基
板を引き上げて純水で洗浄した。さらに、上記の処理を
した基板を窒素雰囲気中、２５０℃で３０分間、熱処理
した。
亜鉛（ＺｎＳＯ4）とアンモニアとを含有する溶液を用
意した。溶液中の硫酸亜鉛の濃度は０．０１Ｍ、アンモ
ニアの濃度は１Ｍとした。この溶液を入れた容器を８５
℃に保った温水槽に静置した。この溶液に、ＣｕＩｎ3
Ｓｅ5基板を約２０分間浸漬した。その後、溶液から基
板を引き上げて純水で洗浄した。さらに、上記の処理を
した基板を窒素雰囲気中、２５０℃で３０分間、熱処理
した。
【００８８】上記の様に処理したＣｕＩｎ3Ｓｅ5膜の膜
深さ方向の組成をオージェ電子分光分析法によって測定
した。測定結果を図６に示す。図６の横軸は、表面から
の深さを示している。図６に示すように、ＣｕＩｎ3Ｓ
ｅ5膜の表面から３０ｎｍの深さまで、Ｚｎの信号が観
察された。このことから、溶液に浸漬したＣｕＩｎ3Ｓ
ｅ5膜にはＺｎが含有されていることが確認できた。
深さ方向の組成をオージェ電子分光分析法によって測定
した。測定結果を図６に示す。図６の横軸は、表面から
の深さを示している。図６に示すように、ＣｕＩｎ3Ｓ
ｅ5膜の表面から３０ｎｍの深さまで、Ｚｎの信号が観
察された。このことから、溶液に浸漬したＣｕＩｎ3Ｓ
ｅ5膜にはＺｎが含有されていることが確認できた。
【００８９】このように、ＣｕＩｎ3Ｓｅ5にＺｎを容易
に含有させることができる。なお、ここでは、Ｚｎの塩
として硫酸塩を用いたが、塩化物、ヨウ化物、臭化物、
硝酸塩、酢酸塩等を用いても同様の結果が得られる。
に含有させることができる。なお、ここでは、Ｚｎの塩
として硫酸塩を用いたが、塩化物、ヨウ化物、臭化物、
硝酸塩、酢酸塩等を用いても同様の結果が得られる。
【００９０】この実施例ではＣｕＩｎ3Ｓｅ5について説
明したが、ＣｕＩｎ3Ｓｅ5においいてＩｎの一部をＧａ
で置換したＣｕ（Ｉｎ，Ｇａ）3Ｓｅ5でも同様の結果が
得られた。
明したが、ＣｕＩｎ3Ｓｅ5においいてＩｎの一部をＧａ
で置換したＣｕ（Ｉｎ，Ｇａ）3Ｓｅ5でも同様の結果が
得られた。
【００９１】（実施例４）実施例４では、Ｉｂ族元素と
IIIｂ族元素とVIｂ族元素とを１：１：２の割合で含有
する化合物半導体薄膜と、Ｉｂ族元素とIIIｂ族元素とV
Iｂ族元素とを１：３：５の割合で含有しさらにＣｄを
含む化合物半導体薄膜とを積層した半導体薄膜を含む太
陽電池を製造した一例について説明する。
IIIｂ族元素とVIｂ族元素とを１：１：２の割合で含有
する化合物半導体薄膜と、Ｉｂ族元素とIIIｂ族元素とV
Iｂ族元素とを１：３：５の割合で含有しさらにＣｄを
含む化合物半導体薄膜とを積層した半導体薄膜を含む太
陽電池を製造した一例について説明する。
【００９２】図２を参照して、実施例４の太陽電池につ
いて説明する。
いて説明する。
【００９３】実施例４では、基板２１であるガラス基板
上に、裏面電極２２であるＭｏ膜（膜厚１μｍ）を形成
し、その上にｐ型化合物半導体薄膜２３であるＣｕ（Ｉ
ｎ，Ｇａ）Ｓｅ2膜（膜厚２μｍ）とＣｕ（Ｉｎ，Ｇ
ａ）3Ｓｅ5膜（膜厚１０ｎｍ）とを蒸着法によって形成
した。その後、化合物半導体薄膜を形成した基板２１
を、実施例２で述べたように、Ｃｄを含有する塩を溶質
として含む溶液に接触させる処理を行った。
上に、裏面電極２２であるＭｏ膜（膜厚１μｍ）を形成
し、その上にｐ型化合物半導体薄膜２３であるＣｕ（Ｉ
ｎ，Ｇａ）Ｓｅ2膜（膜厚２μｍ）とＣｕ（Ｉｎ，Ｇ
ａ）3Ｓｅ5膜（膜厚１０ｎｍ）とを蒸着法によって形成
した。その後、化合物半導体薄膜を形成した基板２１
を、実施例２で述べたように、Ｃｄを含有する塩を溶質
として含む溶液に接触させる処理を行った。
【００９４】前記処理を行った後、化合物半導体薄膜を
窒素気流中、２５０℃で３０分間、熱処理した。
窒素気流中、２５０℃で３０分間、熱処理した。
【００９５】熱処理後に、化学析出法によってＺｎを含
むバッファ層２５（膜厚３０ｎｍ）を形成した。バッフ
ァ層２５の形成のために、酢酸亜鉛（Ｚｎ（ＣＨ3ＣＯ
Ｏ）2）とチオ尿素（ＮＨ2ＣＳＮＨ2）とアンモニア水
を混合した溶液を用意した。この溶液を入れた容器を８
５℃に保った温水漕に静置した。この溶液中に前記の熱
処理済みの基板を約２０分間浸漬した後に引き上げて純
水で洗浄した。このようにして、バッファ層２５を形成
した。
むバッファ層２５（膜厚３０ｎｍ）を形成した。バッフ
ァ層２５の形成のために、酢酸亜鉛（Ｚｎ（ＣＨ3ＣＯ
Ｏ）2）とチオ尿素（ＮＨ2ＣＳＮＨ2）とアンモニア水
を混合した溶液を用意した。この溶液を入れた容器を８
５℃に保った温水漕に静置した。この溶液中に前記の熱
処理済みの基板を約２０分間浸漬した後に引き上げて純
水で洗浄した。このようにして、バッファ層２５を形成
した。
【００９６】さらに、バッファ層２５上に、窓層２６
（膜厚１００ｎｍ）および透明導電膜２７（膜厚１００
ｎｍ）となるＺｎＯ膜とＩＴＯ膜とをスパッタリング法
によって形成した。スパッタリングは、Ａｒガス８ｍＴ
ｏｒｒの雰囲気中で高周波パワー５００Ｗをターゲット
に印加して行った。その後、ｐ側電極２８（膜厚３５０
ｎｍ）およびｎ側電極２９（膜厚３５０ｎｍ）を形成し
た。ｐ側電極２８およびｎ側電極２９は、ＮｉＣｒ膜と
Ａｕ膜とを電子ビーム蒸着法によって積層することによ
って形成した。
（膜厚１００ｎｍ）および透明導電膜２７（膜厚１００
ｎｍ）となるＺｎＯ膜とＩＴＯ膜とをスパッタリング法
によって形成した。スパッタリングは、Ａｒガス８ｍＴ
ｏｒｒの雰囲気中で高周波パワー５００Ｗをターゲット
に印加して行った。その後、ｐ側電極２８（膜厚３５０
ｎｍ）およびｎ側電極２９（膜厚３５０ｎｍ）を形成し
た。ｐ側電極２８およびｎ側電極２９は、ＮｉＣｒ膜と
Ａｕ膜とを電子ビーム蒸着法によって積層することによ
って形成した。
【００９７】このようにして作製した太陽電池に、ＡＭ
１．５、１００ｍＷ／ｃｍ2の疑似太陽光を照射して太
陽電池特性を測定した。
１．５、１００ｍＷ／ｃｍ2の疑似太陽光を照射して太
陽電池特性を測定した。
【００９８】前記方法により作製した太陽電池の特性を
測定した結果、Ｃｕ（Ｉｎ，Ｇａ） 3Ｓｅ5膜にＣｄを含
有させたものは、Ｃｄを含有させないものに比べて太陽
電池特性を示す開放電圧および短絡電流が１．１倍、曲
線因子が１．４倍になり、その結果、変換効率が１．７
倍になった。
測定した結果、Ｃｕ（Ｉｎ，Ｇａ） 3Ｓｅ5膜にＣｄを含
有させたものは、Ｃｄを含有させないものに比べて太陽
電池特性を示す開放電圧および短絡電流が１．１倍、曲
線因子が１．４倍になり、その結果、変換効率が１．７
倍になった。
【００９９】一方、比較例として、Ｃｕ（Ｉｎ，Ｇａ）
3Ｓｅ5膜の上に、窓層２６であるＺｎＯ膜と透明導電膜
２７であるＩＴＯ膜を形成した太陽電池（図２におい
て、バッファ層２５がない太陽電池）を作製した。この
比較例の太陽電池において、Ｃｄ含有溶液に接触させる
ことにより、Ｃｄを含有させたＣｕ（Ｉｎ，Ｇａ）3Ｓ
ｅ5膜とＣｄを含有させていないＣｕ（Ｉｎ，Ｇａ）3Ｓ
ｅ5膜を用いた場合とを比較した。比較の結果、Ｃｄを
含有させていないＣｕ（Ｉｎ，Ｇａ）3Ｓｅ5膜を用いた
場合では太陽電池特性はほとんどでなかったが、Ｃｄを
含有させたＣｕ（Ｉｎ，Ｇａ）3Ｓｅ5膜を用いた場合、
開放電圧０．２６Ｖ、短絡電流２８ｍＡ／ｃｍ2、曲線
因子０．４５、太陽電池変換効率３．３％の特性を示し
た。これはＣｕ（Ｉｎ，Ｇａ）3Ｓｅ5にＣｄを含有させ
ることによりＣｕ（Ｉｎ，Ｇａ）3Ｓｅ5がｎ型化し、そ
の下のｐ型半導体であるＣｕ（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓｅ2との
間にｐｎ接合が形成されたためである。
3Ｓｅ5膜の上に、窓層２６であるＺｎＯ膜と透明導電膜
２７であるＩＴＯ膜を形成した太陽電池（図２におい
て、バッファ層２５がない太陽電池）を作製した。この
比較例の太陽電池において、Ｃｄ含有溶液に接触させる
ことにより、Ｃｄを含有させたＣｕ（Ｉｎ，Ｇａ）3Ｓ
ｅ5膜とＣｄを含有させていないＣｕ（Ｉｎ，Ｇａ）3Ｓ
ｅ5膜を用いた場合とを比較した。比較の結果、Ｃｄを
含有させていないＣｕ（Ｉｎ，Ｇａ）3Ｓｅ5膜を用いた
場合では太陽電池特性はほとんどでなかったが、Ｃｄを
含有させたＣｕ（Ｉｎ，Ｇａ）3Ｓｅ5膜を用いた場合、
開放電圧０．２６Ｖ、短絡電流２８ｍＡ／ｃｍ2、曲線
因子０．４５、太陽電池変換効率３．３％の特性を示し
た。これはＣｕ（Ｉｎ，Ｇａ）3Ｓｅ5にＣｄを含有させ
ることによりＣｕ（Ｉｎ，Ｇａ）3Ｓｅ5がｎ型化し、そ
の下のｐ型半導体であるＣｕ（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓｅ2との
間にｐｎ接合が形成されたためである。
【０１００】実施例４の太陽電池では、ｐ型のＣｕ（Ｉ
ｎ，Ｇａ）Ｓｅ2膜と、ｎ型のＣｕ（Ｉｎ，Ｇａ）3Ｓｅ
5膜によってｐｎ接合が形成されるため、接合界面に欠
陥が少なく、変換効率が高い太陽電池が得られる。
ｎ，Ｇａ）Ｓｅ2膜と、ｎ型のＣｕ（Ｉｎ，Ｇａ）3Ｓｅ
5膜によってｐｎ接合が形成されるため、接合界面に欠
陥が少なく、変換効率が高い太陽電池が得られる。
【０１０１】（実施例５）本実施例５では、実施形態４
で説明した方法でＣｕ（Ｉｎ，Ｇａ）3Ｓｅ5にＭｇを含
有させ、太陽電池を作製した一例について説明する。
で説明した方法でＣｕ（Ｉｎ，Ｇａ）3Ｓｅ5にＭｇを含
有させ、太陽電池を作製した一例について説明する。
【０１０２】ガラス基板上にＭｏ膜を被覆し、その上に
蒸着法によってＣｕ（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓｅ2膜とＣｕ（Ｉ
ｎ，Ｇａ）3Ｓｅ5膜とを積層して形成した。さらにその
上に、Ｍｇを蒸着法により蒸着した。前述の膜をアルゴ
ン雰囲気中、２５０℃で１時間熱処理することによっ
て、Ｍｇを熱拡散させた。
蒸着法によってＣｕ（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓｅ2膜とＣｕ（Ｉ
ｎ，Ｇａ）3Ｓｅ5膜とを積層して形成した。さらにその
上に、Ｍｇを蒸着法により蒸着した。前述の膜をアルゴ
ン雰囲気中、２５０℃で１時間熱処理することによっ
て、Ｍｇを熱拡散させた。
【０１０３】前述のように作製した膜の表面をオージェ
電子分光分析法により組成を分析した結果、Ｃｕ（Ｉ
ｎ，Ｇａ）3Ｓｅ5膜がＭｇを均質に含有していることが
わかった。
電子分光分析法により組成を分析した結果、Ｃｕ（Ｉ
ｎ，Ｇａ）3Ｓｅ5膜がＭｇを均質に含有していることが
わかった。
【０１０４】実施例４と同様の方法で太陽電池を作製
し、特性を評価したところ実施例４と同程度の太陽電池
特性であった。
し、特性を評価したところ実施例４と同程度の太陽電池
特性であった。
【０１０５】以上、本発明の実施の形態について例を挙
げて説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定され
ず本発明の技術的思想に基づく他の実施形態に適用する
ことができる。
げて説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定され
ず本発明の技術的思想に基づく他の実施形態に適用する
ことができる。
【０１０６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の第１の化
合物半導体薄膜は、組成式ＡＢ3Ｃ5で表わされる化合物
半導体薄膜にII族元素を含ませることによって、ｎ型の
キャリア密度を増加させている。したがって、本発明の
第１の化合物半導体薄膜によれば、ｐ型のカルコパイラ
イト構造化合物半導体薄膜と良好な接合を形成できる化
合物半導体薄膜が得られる。
合物半導体薄膜は、組成式ＡＢ3Ｃ5で表わされる化合物
半導体薄膜にII族元素を含ませることによって、ｎ型の
キャリア密度を増加させている。したがって、本発明の
第１の化合物半導体薄膜によれば、ｐ型のカルコパイラ
イト構造化合物半導体薄膜と良好な接合を形成できる化
合物半導体薄膜が得られる。
【０１０７】本発明の第２の化合物半導体薄膜によれ
ば、接合界面に欠陥が少ないｐｎ接合を含む化合物半導
体薄膜が得られる。
ば、接合界面に欠陥が少ないｐｎ接合を含む化合物半導
体薄膜が得られる。
【０１０８】本発明の化合物半導体薄膜の第１の製造方
法によれば、組成式ＡＢ3Ｃ5で表わされる化合物半導体
薄膜にII族元素を含有させることによって、キャリア密
度の高いｎ型の化合物半導体薄膜を容易に製造できる。
法によれば、組成式ＡＢ3Ｃ5で表わされる化合物半導体
薄膜にII族元素を含有させることによって、キャリア密
度の高いｎ型の化合物半導体薄膜を容易に製造できる。
【０１０９】本発明の化合物半導体薄膜の第２の製造方
法によれば、組成式ＡＢ3Ｃ5で表わされる化合物半導体
薄膜にII族元素を含ませることによって、キャリア密度
の高いｎ型の化合物半導体薄膜を容易に製造できる。さ
らに、本発明の第２の製造方法によれば、組成式ＤＥＦ
2で表わされる化合物半導体薄膜と組成式ＡＢ3Ｃ5で表
わされる化合物半導体薄膜との積層膜において、組成式
ＡＢ3Ｃ5で表わされる化合物半導体薄膜に選択的にII族
元素を含有させることができ、接合界面に欠陥が少ない
ｐｎ接合を容易に形成することができる。
法によれば、組成式ＡＢ3Ｃ5で表わされる化合物半導体
薄膜にII族元素を含ませることによって、キャリア密度
の高いｎ型の化合物半導体薄膜を容易に製造できる。さ
らに、本発明の第２の製造方法によれば、組成式ＤＥＦ
2で表わされる化合物半導体薄膜と組成式ＡＢ3Ｃ5で表
わされる化合物半導体薄膜との積層膜において、組成式
ＡＢ3Ｃ5で表わされる化合物半導体薄膜に選択的にII族
元素を含有させることができ、接合界面に欠陥が少ない
ｐｎ接合を容易に形成することができる。
【図１】 （ａ）および（ｂ）は、本発明の化合物半導
体薄膜について、一例を示す断面図である。
体薄膜について、一例を示す断面図である。
【図２】 本発明の化合物半導体薄膜を用いた太陽電池
について、一例を示す断面図である。
について、一例を示す断面図である。
【図３】 本発明の化合物半導体薄膜について、オージ
ェ電子分光分析法の測定結果の一例を示すグラフであ
る。
ェ電子分光分析法の測定結果の一例を示すグラフであ
る。
【図４】 比較例の化合物半導体薄膜について、オージ
ェ電子分光分析法の測定結果を示すグラフである。
ェ電子分光分析法の測定結果を示すグラフである。
【図５】 本発明の化合物半導体薄膜について、オージ
ェ電子分光分析法の測定結果の他の一例を示すグラフで
ある。
ェ電子分光分析法の測定結果の他の一例を示すグラフで
ある。
【図６】 本発明の化合物半導体薄膜について、オージ
ェ電子分光分析法の測定結果のその他の一例を示すグラ
フである。
ェ電子分光分析法の測定結果のその他の一例を示すグラ
フである。
【図７】 従来の太陽電池について、一例を示す断面図
である。
である。
１０ 化合物半導体薄膜 １１、２１ 基板 １２、２３ ｐ型化合物半導体薄膜 ２０ 太陽電池 ２２ 裏面電極 ２４ ｎ型化合物半導体薄膜 ２５ バッファ層 ２６ 窓層 ２７ 透明導電膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 林 茂生 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 佐藤 琢也 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 5F051 AA10 AA16 CB11 CB14 CB15 CB29 DA03 HA19
Claims (23)
- 【請求項１】 組成式ＡXＢYＣZ（ただし、ＡはＩｂ族
元素、ＢはIIIｂ族元素、ＣはVIｂ族元素であり、０．
０５≦Ｘ≦０．２、０．２５≦Ｙ≦０．４、０．４５≦
Ｚ≦０．６５）で表わされる化合物半導体薄膜にII族元
素を含有させることによってｎ型のキャリア密度を増加
させたことを特徴とする化合物半導体薄膜。 - 【請求項２】 組成式ＤUＥVＦW（ただし、ＤはＩｂ族
元素、ＥはIIIｂ族元素、ＦはVIｂ族元素であり、０．
１５≦Ｕ≦０．３５、０．１５≦Ｖ≦０．３５、０．４
≦Ｗ≦０．６）で表わされるｐ型化合物半導体薄膜と、
前記ｐ型化合物半導体薄膜上に積層されたｎ型の化合物
半導体薄膜とを含み、 前記ｎ型の化合物半導体薄膜が組成式ＡXＢYＣZ（ただ
し、ＡはＩｂ族元素、ＢはIIIｂ族元素、ＣはVIｂ族元
素であり、０．０５≦Ｘ≦０．２、０．２５≦Ｙ≦０．
４、０．４５≦Ｚ≦０．６５）で表わされる化合物半導
体薄膜にII族元素を含有させることによってｎ型のキャ
リア密度を増加させたことを特徴とする化合物半導体薄
膜。 - 【請求項３】 前記Ｉｂ族元素がＣｕであり、前記III
ｂ族元素がＩｎおよびＧａから選ばれる少なくとも一つ
の元素であり、前記VIｂ族元素がＳｅおよびＳから選ば
れる少なくとも一つの元素である請求項１または２に記
載の化合物半導体薄膜。 - 【請求項４】 前記II族元素が、Ｍｇ、ＺｎおよびＣｄ
から選ばれる少なくとも一つの元素である請求項１ない
し３のいずれかに記載の化合物半導体薄膜。 - 【請求項５】 組成式ＡXＢYＣZ（ただし、ＡはＩｂ族
元素、ＢはIIIｂ族元素、ＣはVIｂ族元素であり、０．
０５≦Ｘ≦０．２、０．２５≦Ｙ≦０．４、０．４５≦
Ｚ≦０．６５）で表わされる化合物半導体薄膜を形成す
る第１の工程と、前記化合物半導体薄膜にII族元素を含
有させる第２の工程とを含むことを特徴とする化合物半
導体薄膜の製造方法。 - 【請求項６】 組成式ＤUＥVＦW（ただし、ＤはＩｂ族
元素、ＥはIIIｂ族元素、ＦはVIｂ族元素であり、０．
１５≦Ｕ≦０．３５、０．１５≦Ｖ≦０．３５、０．４
≦Ｗ≦０．６）で表わされるｐ型化合物半導体薄膜と、
前記ｐ型化合物半導体薄膜上に組成式ＡXＢYＣZ（ただ
し、ＡはＩｂ族元素、ＢはIIIｂ族元素、ＣはVIｂ族元
素であり、０．０５≦Ｘ≦０．２、０．２５≦Ｙ≦０．
４、０．４５≦Ｚ≦０．６５）で表わされる化合物半導
体薄膜とを形成する第１の工程と、 組成式ＡXＢYＣZで表わされる前記化合物半導体薄膜にI
I族元素を含有させる第２の工程とを含むことを特徴と
する化合物半導体薄膜の製造方法。 - 【請求項７】 前記Ｉｂ族元素がＣｕであり、前記III
ｂ族元素がＩｎおよびＧａから選ばれる少なくとも一つ
の元素であり、前記VIｂ族元素がＳｅおよびＳから選ば
れる少なくとも一つの元素である請求項５または６に記
載の化合物半導体薄膜の製造方法。 - 【請求項８】 前記II族元素が、Ｍｇ、ＺｎおよびＣｄ
から選ばれる少なくとも一つの元素である請求項５ない
し７のいずれかに記載の化合物半導体薄膜の製造方法。 - 【請求項９】 前記第２の工程が、組成式ＡXＢYＣZで
表わされる前記化合物半導体薄膜を、前記II族元素のイ
オンを含む溶液に接触させることによって行われる請求
項５ないし８のいずれかに記載の化合物半導体薄膜の製
造方法。 - 【請求項１０】 前記溶液が、前記II族元素のハロゲン
化物、酢酸塩、硝酸塩および硫酸塩から選ばれる少なく
とも一つの化合物を溶質として含む請求項９に記載の化
合物半導体薄膜の製造方法。 - 【請求項１１】 前記溶液の温度が、１０℃以上１００
℃以下である請求項９に記載の化合物半導体薄膜の製造
方法。 - 【請求項１２】 前記溶液のｐＨが、１０以上１２以下
である請求項９に記載の化合物半導体薄膜の製造方法。 - 【請求項１３】 前記第２の工程において、前記化合物
半導体薄膜と前記溶液との接触が、前記化合物半導体薄
膜を前記溶液に浸漬することによって行われる請求項９
に記載の化合物半導体薄膜の製造方法。 - 【請求項１４】 前記第２の工程の後、前記化合物半導
体薄膜を熱処理する第３の工程をさらに含む請求項９に
記載の化合物半導体薄膜の製造方法。 - 【請求項１５】 前記第３の工程において、前記熱処理
が、窒素、硫化水素およびＡｒから選ばれる少なくとも
一つのガスからなるガス雰囲気中、または真空中で行わ
れる請求項１４に記載の化合物半導体薄膜の製造方法。 - 【請求項１６】 前記第３の工程において、前記熱処理
の温度が１００℃以上６００℃以下である請求項１４に
記載の化合物半導体薄膜の製造方法。 - 【請求項１７】 前記第２の工程が、組成式ＡXＢYＣZ
で表わされる前記化合物半導体薄膜上に前記II族元素を
含む薄膜を形成した後、前記II族元素を熱拡散させるこ
とによって行われる請求項５ないし８のいずれかに記載
の化合物半導体薄膜の製造方法。 - 【請求項１８】 前記薄膜が、蒸着法、スパッタリング
法および化学析出法（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｂａｔｈ Ｄ
ｅｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｍｅｔｈｏｄ）から選ばれる一つ
の方法によって形成される請求項１７に記載の化合物半
導体薄膜の製造方法。 - 【請求項１９】 Ｉｂ族元素、IIIｂ族元素、VIｂ族元
素およびII族元素を同時に堆積させることによって、Ｉ
ｂ族元素、IIIｂ族元素、VIｂ族元素およびII族元素を
含みｎ型である化合物半導体薄膜を成膜することを特徴
とする化合物半導体薄膜の製造方法。 - 【請求項２０】 前記II族元素の堆積が、蒸着法または
スパッタリング法のいずれかによって行われる請求項１
９に記載の化合物半導体薄膜の製造方法。 - 【請求項２１】 前記Ｉｂ族元素がＣｕであり、前記II
Iｂ族元素がＩｎおよびＧａから選ばれる少なくとも一
つの元素であり、前記VIｂ族元素がＳｅおよびＳから選
ばれる少なくとも一つの元素である請求項１９に記載の
化合物半導体薄膜の製造方法。 - 【請求項２２】 前記II族元素が、Ｍｇ、ＺｎおよびＣ
ｄから選ばれる少なくとも一つの元素である請求項１９
ないし２１のいずれかに記載の化合物半導体薄膜の製造
方法。 - 【請求項２３】 前記請求項１ないし４のいずれかに記
載の化合物半導体薄膜を含むことを特徴とする太陽電
池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11007884A JP2000208792A (ja) | 1999-01-14 | 1999-01-14 | 化合物半導体薄膜およびその製造方法ならびにこれを用いた太陽電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11007884A JP2000208792A (ja) | 1999-01-14 | 1999-01-14 | 化合物半導体薄膜およびその製造方法ならびにこれを用いた太陽電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000208792A true JP2000208792A (ja) | 2000-07-28 |
Family
ID=11678037
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11007884A Pending JP2000208792A (ja) | 1999-01-14 | 1999-01-14 | 化合物半導体薄膜およびその製造方法ならびにこれを用いた太陽電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000208792A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015032774A (ja) * | 2013-08-06 | 2015-02-16 | 本田技研工業株式会社 | 太陽電池の製造方法 |
-
1999
- 1999-01-14 JP JP11007884A patent/JP2000208792A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015032774A (ja) * | 2013-08-06 | 2015-02-16 | 本田技研工業株式会社 | 太陽電池の製造方法 |
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