JP2003197941A - 太陽電池の製造方法 - Google Patents
太陽電池の製造方法Info
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- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
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- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
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- Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 エネルギー変換効率が高いＩ−III−VI族系
太陽電池を低コストに製造する方法を提供する。 【解決手段】 Ｉａ族元素とＩｂ族元素とIII族元素とV
Iｂ族元素とを含む化合物半導体層を備える太陽電池の
製造方法であって、複数の蒸着源１３〜１６を用いて化
合物半導体層を形成する工程を含み、複数の蒸着源１３
〜１６の１つが、上記Ｉａ族元素の化合物と、上記Ｉｂ
族元素、上記III族元素および上記VIｂ族元素からなる
群より選ばれる少なくとも１つの元素とを含む蒸着源で
ある。
太陽電池を低コストに製造する方法を提供する。 【解決手段】 Ｉａ族元素とＩｂ族元素とIII族元素とV
Iｂ族元素とを含む化合物半導体層を備える太陽電池の
製造方法であって、複数の蒸着源１３〜１６を用いて化
合物半導体層を形成する工程を含み、複数の蒸着源１３
〜１６の１つが、上記Ｉａ族元素の化合物と、上記Ｉｂ
族元素、上記III族元素および上記VIｂ族元素からなる
群より選ばれる少なくとも１つの元素とを含む蒸着源で
ある。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、太陽電池の製造方
法に関する。
法に関する。
【０００２】
【従来の技術】Ｃｕ（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓｅ2に代表される
カルコパイライト構造半導体を光吸収層として用いた太
陽電池（以下、Ｉ−III−VI族系太陽電池という場合が
ある）において高いエネルギー変換効率を得るには光吸
収層となる半導体層の品質が重要となる。大きなグレイ
ンのＣｕ（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓｅ2を作製してＣｕ（Ｉｎ，
Ｇａ）Ｓｅ2の導電率を向上させる方法として、Ｉａ族
元素であるＮａをＣｕ（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓｅ2膜中へ添加
する方法が特開平８-１０２５４６号公報に開示されて
いる。
カルコパイライト構造半導体を光吸収層として用いた太
陽電池（以下、Ｉ−III−VI族系太陽電池という場合が
ある）において高いエネルギー変換効率を得るには光吸
収層となる半導体層の品質が重要となる。大きなグレイ
ンのＣｕ（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓｅ2を作製してＣｕ（Ｉｎ，
Ｇａ）Ｓｅ2の導電率を向上させる方法として、Ｉａ族
元素であるＮａをＣｕ（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓｅ2膜中へ添加
する方法が特開平８-１０２５４６号公報に開示されて
いる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、Ｎａ2
ＳなどのＩａ族元素を含む化合物を蒸着源として用いた
場合、蒸着源を別に用意する必要があり、装置コストの
増加につながる。
ＳなどのＩａ族元素を含む化合物を蒸着源として用いた
場合、蒸着源を別に用意する必要があり、装置コストの
増加につながる。
【０００４】このような状況に鑑み、本発明は、エネル
ギー変換効率が高いＩ−III−VI族系太陽電池を低コス
トに製造する方法を提供することを目的とする。
ギー変換効率が高いＩ−III−VI族系太陽電池を低コス
トに製造する方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の製造方法は、Ｉａ族元素とＩｂ族元素とII
I族元素とVIｂ族元素とを含む化合物半導体層を備える
太陽電池の製造方法であって、複数の蒸着源を用いて前
記化合物半導体層を形成する工程を含み、前記複数の蒸
着源の１つが、前記Ｉａ族元素の化合物と、前記Ｉｂ族
元素、前記III族元素および前記VIｂ族元素からなる群
より選ばれる少なくとも１つの元素とを含む蒸着源Ａで
あることを特徴とする。この製造方法によれば、エネル
ギー変換効率が高いＩ−III−VI族系太陽電池を低コス
トに製造できる。
め、本発明の製造方法は、Ｉａ族元素とＩｂ族元素とII
I族元素とVIｂ族元素とを含む化合物半導体層を備える
太陽電池の製造方法であって、複数の蒸着源を用いて前
記化合物半導体層を形成する工程を含み、前記複数の蒸
着源の１つが、前記Ｉａ族元素の化合物と、前記Ｉｂ族
元素、前記III族元素および前記VIｂ族元素からなる群
より選ばれる少なくとも１つの元素とを含む蒸着源Ａで
あることを特徴とする。この製造方法によれば、エネル
ギー変換効率が高いＩ−III−VI族系太陽電池を低コス
トに製造できる。
【０００６】上記製造方法の好ましい一例では、前記蒸
着源Ａが、前記Ｉａ族元素の化合物と前記III族元素と
からなり、前記化合物半導体層を形成する際に、前記蒸
着源Ａを７５０℃〜１０００℃の範囲内の温度に加熱す
る。この構成の場合には、前記蒸着源Ａに含まれる前記
Ｉａ族元素の化合物の質量が、前記蒸着源Ａに含まれる
前記III族元素の質量の０．０００１倍以上であること
が好ましい。
着源Ａが、前記Ｉａ族元素の化合物と前記III族元素と
からなり、前記化合物半導体層を形成する際に、前記蒸
着源Ａを７５０℃〜１０００℃の範囲内の温度に加熱す
る。この構成の場合には、前記蒸着源Ａに含まれる前記
Ｉａ族元素の化合物の質量が、前記蒸着源Ａに含まれる
前記III族元素の質量の０．０００１倍以上であること
が好ましい。
【０００７】上記製造方法の他の好ましい一例では、前
記蒸着源Ａが、前記Ｉａ族元素の化合物と前記Ｉｂ族元
素とからなり、前記化合物半導体層を形成する際に、前
記蒸着源Ａを９００℃〜１１００℃の範囲内の温度に加
熱する。
記蒸着源Ａが、前記Ｉａ族元素の化合物と前記Ｉｂ族元
素とからなり、前記化合物半導体層を形成する際に、前
記蒸着源Ａを９００℃〜１１００℃の範囲内の温度に加
熱する。
【０００８】上記製造方法のその他の好ましい一例で
は、前記蒸着源Ａが、前記Ｉａ族元素の化合物と前記VI
ｂ族元素とからなり、前記化合物半導体層を形成する際
に、前記蒸着源Ａを１７０℃〜３００℃の範囲内の温度
に加熱する。
は、前記蒸着源Ａが、前記Ｉａ族元素の化合物と前記VI
ｂ族元素とからなり、前記化合物半導体層を形成する際
に、前記蒸着源Ａを１７０℃〜３００℃の範囲内の温度
に加熱する。
【０００９】上記製造方法では、前記Ｉａ族元素がＮａ
であることが好ましい。この構成によれば、変換効率が
特に高い太陽電池を製造できる。この構成の場合、前記
化合物が、前記Ｉａ族元素とVIｂ族元素との化合物であ
ることが好ましく、前記Ｉａ族元素の化合物がＮａＦで
あることが特に好ましい。
であることが好ましい。この構成によれば、変換効率が
特に高い太陽電池を製造できる。この構成の場合、前記
化合物が、前記Ｉａ族元素とVIｂ族元素との化合物であ
ることが好ましく、前記Ｉａ族元素の化合物がＮａＦで
あることが特に好ましい。
【００１０】上記製造方法では、前記Ｉｂ族元素がＣｕ
およびＡｇからなる群より選ばれる少なくとも１つの元
素であり、前記III族元素がＩｎおよびＧａからなる群
より選ばれる少なくとも１つの元素であり、前記VIｂ族
元素がＳｅおよびＳからなる群から選ばれる少なくとも
１つの元素であることが好ましい。
およびＡｇからなる群より選ばれる少なくとも１つの元
素であり、前記III族元素がＩｎおよびＧａからなる群
より選ばれる少なくとも１つの元素であり、前記VIｂ族
元素がＳｅおよびＳからなる群から選ばれる少なくとも
１つの元素であることが好ましい。
【００１１】
【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。本発明の製造方法は、Ｉａ族元素とＩｂ族
元素とIII族元素とVIｂ族元素とを含む化合物半導体層
（光吸収層）を備える太陽電池の製造方法である。そし
て、本発明の製造方法は、複数の蒸着源を用いた蒸着法
によって上記化合物半導体層を形成する工程を含み、複
数の蒸着源の１つが、上記Ｉａ族元素の化合物と、上記
Ｉｂ族元素、上記III族元素および上記VIｂ族元素から
なる群より選ばれる少なくとも１つの元素とを含む蒸着
源（以下、蒸着源Ａという場合がある）である。蒸着源
Ａは、たとえば、上記少なくとも１つの元素の粉末にＩ
ａ族元素の化合物の粉末を加えることによって形成でき
る。
て説明する。本発明の製造方法は、Ｉａ族元素とＩｂ族
元素とIII族元素とVIｂ族元素とを含む化合物半導体層
（光吸収層）を備える太陽電池の製造方法である。そし
て、本発明の製造方法は、複数の蒸着源を用いた蒸着法
によって上記化合物半導体層を形成する工程を含み、複
数の蒸着源の１つが、上記Ｉａ族元素の化合物と、上記
Ｉｂ族元素、上記III族元素および上記VIｂ族元素から
なる群より選ばれる少なくとも１つの元素とを含む蒸着
源（以下、蒸着源Ａという場合がある）である。蒸着源
Ａは、たとえば、上記少なくとも１つの元素の粉末にＩ
ａ族元素の化合物の粉末を加えることによって形成でき
る。
【００１２】上記Ｉａ族元素は、たとえばＮａやＬｉ、
Ｋであり、Ｉａ族元素の化合物には、たとえばＮａＦや
ＬｉＦ、Ｎａ2Ｓ、Ｎａ2Ｓｅを用いることができる。上
記Ｉｂ族元素には、ＣｕおよびＡｇからなる群より選ば
れる少なくとも１つの元素を用いることができる。上記
III族元素には、ＩｎおよびＧａからなる群より選ばれ
る少なくとも１つの元素を用いることができる。上記VI
ｂ族元素には、ＳｅおよびＳ（硫黄）からなる群より選
ばれる少なくとも１つの元素を用いることができる。上
記化合物半導体層は、Ｉｂ族元素とIII族元素とVIｂ族
元素とを構成元素とする化合物半導体層に、さらに微量
のＩａ族元素を加えた半導体層である。具体的には、Ｃ
ｕＩｎＳｅ2、Ｃｕ（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓｅ2またはこれらの
Ｓｅの一部をＳで置換した半導体層に、Ｉａ族元素を加
えた半導体層である。以下、蒸着源Ａの３つの例につい
て説明する。
Ｋであり、Ｉａ族元素の化合物には、たとえばＮａＦや
ＬｉＦ、Ｎａ2Ｓ、Ｎａ2Ｓｅを用いることができる。上
記Ｉｂ族元素には、ＣｕおよびＡｇからなる群より選ば
れる少なくとも１つの元素を用いることができる。上記
III族元素には、ＩｎおよびＧａからなる群より選ばれ
る少なくとも１つの元素を用いることができる。上記VI
ｂ族元素には、ＳｅおよびＳ（硫黄）からなる群より選
ばれる少なくとも１つの元素を用いることができる。上
記化合物半導体層は、Ｉｂ族元素とIII族元素とVIｂ族
元素とを構成元素とする化合物半導体層に、さらに微量
のＩａ族元素を加えた半導体層である。具体的には、Ｃ
ｕＩｎＳｅ2、Ｃｕ（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓｅ2またはこれらの
Ｓｅの一部をＳで置換した半導体層に、Ｉａ族元素を加
えた半導体層である。以下、蒸着源Ａの３つの例につい
て説明する。
【００１３】（実施形態１）実施形態１の製造方法で
は、蒸着源Ａとして、Ｉａ族元素の化合物とIII族元素
とからなる蒸着源を用いる。具体的には、ＩｎにＮａＦ
を混合した蒸着源や、ＧａにＮａＦを混合した蒸着源を
用いることができる。これらの蒸着源Ａでは、蒸着源Ａ
に含まれるＩａ族元素の化合物の質量が、蒸着源Ａに含
まれるIII族元素の質量の０．０００１倍以上であるこ
とが好ましい。実施形態１の製造方法で化合物半導体層
を形成する場合には、蒸着源Ａの温度を７５０℃〜１０
００℃の範囲内の温度に加熱して蒸着を行うことが好ま
しい。
は、蒸着源Ａとして、Ｉａ族元素の化合物とIII族元素
とからなる蒸着源を用いる。具体的には、ＩｎにＮａＦ
を混合した蒸着源や、ＧａにＮａＦを混合した蒸着源を
用いることができる。これらの蒸着源Ａでは、蒸着源Ａ
に含まれるＩａ族元素の化合物の質量が、蒸着源Ａに含
まれるIII族元素の質量の０．０００１倍以上であるこ
とが好ましい。実施形態１の製造方法で化合物半導体層
を形成する場合には、蒸着源Ａの温度を７５０℃〜１０
００℃の範囲内の温度に加熱して蒸着を行うことが好ま
しい。
【００１４】（実施形態２）実施形態２の製造方法で
は、蒸着源Ａとして、Ｉａ族元素の化合物とＩｂ族元素
とからなる蒸着源を用いる。具体的には、ＣｕにＮａＦ
を混合した蒸着源を用いることができる。実施形態１の
製造方法で化合物半導体層を形成する場合には、蒸着源
Ａの温度を９００℃〜１１００℃の範囲内の温度に加熱
して蒸着を行うことが好ましい。
は、蒸着源Ａとして、Ｉａ族元素の化合物とＩｂ族元素
とからなる蒸着源を用いる。具体的には、ＣｕにＮａＦ
を混合した蒸着源を用いることができる。実施形態１の
製造方法で化合物半導体層を形成する場合には、蒸着源
Ａの温度を９００℃〜１１００℃の範囲内の温度に加熱
して蒸着を行うことが好ましい。
【００１５】（実施形態３）実施形態３の製造方法で
は、蒸着源Ａとして、Ｉａ族元素の化合物とVIｂ族元素
とからなる蒸着源を用いる。具体的には、ＳｅにＮａＦ
を混合した蒸着源やＳにＮａＦを混合した蒸着源を用い
ることができる。実施形態１の製造方法で化合物半導体
層を形成する場合には、蒸着源Ａの温度を１７０℃〜３
００℃の範囲内の温度に加熱して蒸着を行うことが好ま
しい。
は、蒸着源Ａとして、Ｉａ族元素の化合物とVIｂ族元素
とからなる蒸着源を用いる。具体的には、ＳｅにＮａＦ
を混合した蒸着源やＳにＮａＦを混合した蒸着源を用い
ることができる。実施形態１の製造方法で化合物半導体
層を形成する場合には、蒸着源Ａの温度を１７０℃〜３
００℃の範囲内の温度に加熱して蒸着を行うことが好ま
しい。
【００１６】以上のように説明した蒸着源を用いること
によって、Ｉａ族元素を含まない光吸収層を製造する従
来の蒸着装置をそのまま用いることができる。すなわ
ち、蒸着源を増やすことなく蒸着を行うことができるた
め、変換効率が高い太陽電池を低コストに製造できる。
また、上記製造方法では、蒸着源Ａに混入するＩａ族元
素の量を制御することによって化合物半導体層中のＩａ
族元素の量を制御することができるため、微量のＩａ族
元素を制御性よく加えることが可能である。
によって、Ｉａ族元素を含まない光吸収層を製造する従
来の蒸着装置をそのまま用いることができる。すなわ
ち、蒸着源を増やすことなく蒸着を行うことができるた
め、変換効率が高い太陽電池を低コストに製造できる。
また、上記製造方法では、蒸着源Ａに混入するＩａ族元
素の量を制御することによって化合物半導体層中のＩａ
族元素の量を制御することができるため、微量のＩａ族
元素を制御性よく加えることが可能である。
【００１７】なお、上記化合物半導体層以外の層は、一
般的な太陽電池の製造方法を用いて太陽電池を製造すれ
ばよく、その製造方法については特に限定はない。たと
えば、基板上に、下部電極、光吸収層、窓層、上部電極
の順に形成すればよい。また、これらの層の間に、バッ
ファ層などをさらに備えてもよい。これらの一例につい
ては実施例で説明する。
般的な太陽電池の製造方法を用いて太陽電池を製造すれ
ばよく、その製造方法については特に限定はない。たと
えば、基板上に、下部電極、光吸収層、窓層、上部電極
の順に形成すればよい。また、これらの層の間に、バッ
ファ層などをさらに備えてもよい。これらの一例につい
ては実施例で説明する。
【００１８】
【実施例】以下、実施例を用いて本発明をさらに詳細に
説明する。
説明する。
【００１９】（実施例１）実施例１では、本発明の製造
方法を用いて太陽電池を作製した一例について、図１お
よび図２を参照しながら説明する。図２には、実施例１
で製造した太陽電池２０の断面図を模式的に示す。
方法を用いて太陽電池を作製した一例について、図１お
よび図２を参照しながら説明する。図２には、実施例１
で製造した太陽電池２０の断面図を模式的に示す。
【００２０】はじめに、厚さ１００μｍのステンレス基
板２１を準備し、ステンレス基板２１上に、ＲＦマグネ
トロンスパッタによってＭｏ膜２２を堆積した。膜厚は
１μｍであった。
板２１を準備し、ステンレス基板２１上に、ＲＦマグネ
トロンスパッタによってＭｏ膜２２を堆積した。膜厚は
１μｍであった。
【００２１】次に、Ｎａを混入したＣｕ（Ｉｎ，Ｇａ）
Ｓｅ2層２３（光吸収層）を、蒸着装置１０を用いて形
成した。蒸着装置１０の構成を図１に模式的に示す。蒸
着装置１０は、真空槽１１と、真空槽１１内に配置され
た基板加熱ヒータ１２、蒸着源１３、蒸着源１４、蒸着
源１５および蒸着源１６とを備える。蒸着装置１０は、
真空槽１１内に配置された基板１８（実施例１ではステ
ンレス基板２１）上に化合物半導体層を形成するための
装置である。なお、図１では、蒸着源１３〜１６が、そ
れぞれ、るつぼ１７ａ〜１７ｄ内に配置されている場合
を示しているが、るつぼの代わりにボートなどを用いて
もよい。また、通常、基板１８は基板加熱ヒータ１２を
内蔵する基板ステージ上に配置される。以下に、Ｃｕ
（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓｅ2層２３の形成方法について説明す
る。
Ｓｅ2層２３（光吸収層）を、蒸着装置１０を用いて形
成した。蒸着装置１０の構成を図１に模式的に示す。蒸
着装置１０は、真空槽１１と、真空槽１１内に配置され
た基板加熱ヒータ１２、蒸着源１３、蒸着源１４、蒸着
源１５および蒸着源１６とを備える。蒸着装置１０は、
真空槽１１内に配置された基板１８（実施例１ではステ
ンレス基板２１）上に化合物半導体層を形成するための
装置である。なお、図１では、蒸着源１３〜１６が、そ
れぞれ、るつぼ１７ａ〜１７ｄ内に配置されている場合
を示しているが、るつぼの代わりにボートなどを用いて
もよい。また、通常、基板１８は基板加熱ヒータ１２を
内蔵する基板ステージ上に配置される。以下に、Ｃｕ
（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓｅ2層２３の形成方法について説明す
る。
【００２２】実施例１では、蒸着源１３としてＣｕを用
い、蒸着源１４としてＮａＦを混入したＩｎを用い、蒸
着源１５としてＧａを用い、蒸着源１６としてＳｅを用
いた。そして、Ｃｕと、ＮａＦを混入したＩｎと、Ｇａ
と、Ｓｅとを電離真空計で圧力を制御しながら基板温度
４５０℃でＭｏ膜２２上に堆積させ、Ｎａを含むＣｕ
（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓｅ2層２３を形成した。蒸着時の各元
素の圧力は、Ｃｕの圧力が３.９９×１０-5Ｐａ（３×
１０-7Ｔｏｒｒ）、Ｓｅが２.６６×１０-3Ｐａ（２×
１０-5Ｔｏｒｒ）、Ｉｎが１.０６４×１０-4Ｐａ（８
×１０-7Ｔｏｒｒ）、Ｇａが３.９９×１０-5Ｐａ（３
×１０-7Ｔｏｒｒ）とした。また、蒸着時の蒸着源１４
の温度は、８７０℃とした。Ｉｎに混入したＮａＦの量
は、質量比で（ＮａＦ）／（Ｉｎ）＝０.００１とし
た。ＮａＦの混入は、Ｉｎの粉末にＮａＦの粉末を加え
ることによって行った。
い、蒸着源１４としてＮａＦを混入したＩｎを用い、蒸
着源１５としてＧａを用い、蒸着源１６としてＳｅを用
いた。そして、Ｃｕと、ＮａＦを混入したＩｎと、Ｇａ
と、Ｓｅとを電離真空計で圧力を制御しながら基板温度
４５０℃でＭｏ膜２２上に堆積させ、Ｎａを含むＣｕ
（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓｅ2層２３を形成した。蒸着時の各元
素の圧力は、Ｃｕの圧力が３.９９×１０-5Ｐａ（３×
１０-7Ｔｏｒｒ）、Ｓｅが２.６６×１０-3Ｐａ（２×
１０-5Ｔｏｒｒ）、Ｉｎが１.０６４×１０-4Ｐａ（８
×１０-7Ｔｏｒｒ）、Ｇａが３.９９×１０-5Ｐａ（３
×１０-7Ｔｏｒｒ）とした。また、蒸着時の蒸着源１４
の温度は、８７０℃とした。Ｉｎに混入したＮａＦの量
は、質量比で（ＮａＦ）／（Ｉｎ）＝０.００１とし
た。ＮａＦの混入は、Ｉｎの粉末にＮａＦの粉末を加え
ることによって行った。
【００２３】次に、化学浴析出法によって、窓層である
ＣｄＳ層２４をＣｕ（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓｅ2層２３上に堆
積させ、ｐｎ接合を形成した。
ＣｄＳ層２４をＣｕ（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓｅ2層２３上に堆
積させ、ｐｎ接合を形成した。
【００２４】次に、ＺｎＯからなるバッファ層２５と、
ＩＴＯからなる透明電極層２６とをスパッタリング法で
形成し、さらに取り出し電極２７および２８を形成し、
太陽電池２０を作製した（図２参照）。取り出し電極
は、Ａｕを用いて形成した。
ＩＴＯからなる透明電極層２６とをスパッタリング法で
形成し、さらに取り出し電極２７および２８を形成し、
太陽電池２０を作製した（図２参照）。取り出し電極
は、Ａｕを用いて形成した。
【００２５】一方、蒸着源１４にＮａＦを混入しないこ
とを除いて上記方法と同様の方法を用い、Ｎａを含まな
いＣｕ（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓｅ2層を光吸収層とする太陽電
池を作製した。このようにして作製した２つの太陽電池
について、ＡＭ１.５、１００ｍＷ／ｃｍ2の擬似太陽光
を用いて特性を測定した結果を表１に示す。
とを除いて上記方法と同様の方法を用い、Ｎａを含まな
いＣｕ（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓｅ2層を光吸収層とする太陽電
池を作製した。このようにして作製した２つの太陽電池
について、ＡＭ１.５、１００ｍＷ／ｃｍ2の擬似太陽光
を用いて特性を測定した結果を表１に示す。
【００２６】
【表１】
【００２７】表１から明らかにように、本発明によれ
ば、蒸着源を増やすことなくエネルギー変換効率の高い
太陽電池を作製することができた。
ば、蒸着源を増やすことなくエネルギー変換効率の高い
太陽電池を作製することができた。
【００２８】（実施例２）実施例２では、本発明の製造
方法を用いて太陽電池を作製した他の一例について説明
する。なお、実施例２では、Ｎａを混入したＣｕ（Ｉ
ｎ，Ｇａ）Ｓｅ2層２３の形成方法のみが実施例１とは
異なるため、それ以外の説明は省略する。以下に、実施
例２におけるＣｕ（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓｅ2層の形成方法に
ついて説明する。
方法を用いて太陽電池を作製した他の一例について説明
する。なお、実施例２では、Ｎａを混入したＣｕ（Ｉ
ｎ，Ｇａ）Ｓｅ2層２３の形成方法のみが実施例１とは
異なるため、それ以外の説明は省略する。以下に、実施
例２におけるＣｕ（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓｅ2層の形成方法に
ついて説明する。
【００２９】実施例２では、図１の蒸着装置１０を用い
てＣｕ（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓｅ2層を形成する際に、蒸着源
１３としてＮａＦを混入したＣｕを用い、蒸着源１４と
してＩｎを用い、蒸着源１５としてＧａを用い、蒸着源
１６としてＳｅを用いた。そして、ＮａＦを混入したＣ
ｕと、Ｉｎと、Ｇａと、Ｓｅとを電離真空計で圧力を制
御しながら基板温度４５０℃で堆積させ、Ｎａを含むＣ
ｕ（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓｅ 2層を形成した。それぞれの圧力
は、Ｃｕの圧力が３.９９×１０-5Ｐａ（３×１０-7Ｔ
ｏｒｒ）、Ｓｅが２.６６×１０-3Ｐａ（２×１０-5Ｔ
ｏｒｒ）、Ｉｎが１.０６４×１０-4Ｐａ（８×１０-7
Ｔｏｒｒ）、Ｇａが３.９９×１０-5Ｐａ（３×１０-7
Ｔｏｒｒ）とした。また、蒸着時の蒸着源１３の温度
は、１０７０℃とした。Ｃｕに混入したＮａＦの量は、
質量比で（ＮａＦ）／（Ｃｕ）＝０.０００５とした。
てＣｕ（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓｅ2層を形成する際に、蒸着源
１３としてＮａＦを混入したＣｕを用い、蒸着源１４と
してＩｎを用い、蒸着源１５としてＧａを用い、蒸着源
１６としてＳｅを用いた。そして、ＮａＦを混入したＣ
ｕと、Ｉｎと、Ｇａと、Ｓｅとを電離真空計で圧力を制
御しながら基板温度４５０℃で堆積させ、Ｎａを含むＣ
ｕ（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓｅ 2層を形成した。それぞれの圧力
は、Ｃｕの圧力が３.９９×１０-5Ｐａ（３×１０-7Ｔ
ｏｒｒ）、Ｓｅが２.６６×１０-3Ｐａ（２×１０-5Ｔ
ｏｒｒ）、Ｉｎが１.０６４×１０-4Ｐａ（８×１０-7
Ｔｏｒｒ）、Ｇａが３.９９×１０-5Ｐａ（３×１０-7
Ｔｏｒｒ）とした。また、蒸着時の蒸着源１３の温度
は、１０７０℃とした。Ｃｕに混入したＮａＦの量は、
質量比で（ＮａＦ）／（Ｃｕ）＝０.０００５とした。
【００３０】一方、蒸着源１３にＮａＦを混入しないこ
とを除いて上記方法と同様の方法を用い、Ｎａを含まな
いＣｕ（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓｅ2層を光吸収層とする太陽電
池を作製した。このようにして作製した２つの太陽電池
について、ＡＭ１.５、１００ｍＷ／ｃｍ2の擬似太陽光
を用いて特性を測定した結果を表２に示す。
とを除いて上記方法と同様の方法を用い、Ｎａを含まな
いＣｕ（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓｅ2層を光吸収層とする太陽電
池を作製した。このようにして作製した２つの太陽電池
について、ＡＭ１.５、１００ｍＷ／ｃｍ2の擬似太陽光
を用いて特性を測定した結果を表２に示す。
【００３１】
【表２】
【００３２】表２から明らかにように、本発明によれ
ば、蒸着源を増やすことなくエネルギー変換効率の高い
太陽電池を作製することができた。
ば、蒸着源を増やすことなくエネルギー変換効率の高い
太陽電池を作製することができた。
【００３３】（実施例３）実施例３では、本発明の製造
方法を用いて太陽電池を作製した他の一例について説明
する。なお、実施例３では、Ｎａを混入したＣｕ（Ｉ
ｎ，Ｇａ）Ｓｅ2層２３の形成方法のみが実施例１とは
異なるため、それ以外の説明は省略する。以下に、実施
例３におけるＣｕ（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓｅ2層の形成方法に
ついて説明する。
方法を用いて太陽電池を作製した他の一例について説明
する。なお、実施例３では、Ｎａを混入したＣｕ（Ｉ
ｎ，Ｇａ）Ｓｅ2層２３の形成方法のみが実施例１とは
異なるため、それ以外の説明は省略する。以下に、実施
例３におけるＣｕ（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓｅ2層の形成方法に
ついて説明する。
【００３４】実施例３では、図１の蒸着装置１０を用い
てＣｕ（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓｅ2層を形成する際に、蒸着源
１３としてＣｕを用い、蒸着源１４としてＩｎを用い、
蒸着源１５としてＧａを用い、蒸着源１６としてＮａＦ
を混入したＳｅを用いた。そして、Ｃｕと、Ｉｎと、Ｇ
ａと、ＮａＦを混入したＳｅとを電離真空計で圧力を制
御しながら基板温度４５０℃で堆積させ、Ｎａを含むＣ
ｕ（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓｅ 2層を形成した。それぞれの圧力
は、Ｃｕの圧力が３.９９×１０-5Ｐａ（３×１０-7Ｔ
ｏｒｒ）、Ｓｅが２.６６×１０-3Ｐａ（２×１０-5Ｔ
ｏｒｒ）、Ｉｎが１.０６４×１０-4Ｐａ（８×１０-7
Ｔｏｒｒ）、Ｇａが３.９９×１０-5Ｐａ（３×１０-7
Ｔｏｒｒ）とした。また、蒸着時の蒸着源１６の温度
は、２０５℃とした。Ｓｅに混入したＮａＦの量は、質
量比で（ＮａＦ）／（Ｓｅ）＝０.０１とした。
てＣｕ（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓｅ2層を形成する際に、蒸着源
１３としてＣｕを用い、蒸着源１４としてＩｎを用い、
蒸着源１５としてＧａを用い、蒸着源１６としてＮａＦ
を混入したＳｅを用いた。そして、Ｃｕと、Ｉｎと、Ｇ
ａと、ＮａＦを混入したＳｅとを電離真空計で圧力を制
御しながら基板温度４５０℃で堆積させ、Ｎａを含むＣ
ｕ（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓｅ 2層を形成した。それぞれの圧力
は、Ｃｕの圧力が３.９９×１０-5Ｐａ（３×１０-7Ｔ
ｏｒｒ）、Ｓｅが２.６６×１０-3Ｐａ（２×１０-5Ｔ
ｏｒｒ）、Ｉｎが１.０６４×１０-4Ｐａ（８×１０-7
Ｔｏｒｒ）、Ｇａが３.９９×１０-5Ｐａ（３×１０-7
Ｔｏｒｒ）とした。また、蒸着時の蒸着源１６の温度
は、２０５℃とした。Ｓｅに混入したＮａＦの量は、質
量比で（ＮａＦ）／（Ｓｅ）＝０.０１とした。
【００３５】一方、蒸着源１６にＮａＦを混入しないこ
とを除いて上記方法と同様の方法を用い、Ｎａを含まな
いＣｕ（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓｅ2層を光吸収層とする太陽電
池を作製した。このようにして作製した２つの太陽電池
について、ＡＭ１.５、１００ｍＷ／ｃｍ2の擬似太陽光
を用いて特性を測定した結果を表３に示す。
とを除いて上記方法と同様の方法を用い、Ｎａを含まな
いＣｕ（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓｅ2層を光吸収層とする太陽電
池を作製した。このようにして作製した２つの太陽電池
について、ＡＭ１.５、１００ｍＷ／ｃｍ2の擬似太陽光
を用いて特性を測定した結果を表３に示す。
【００３６】
【表３】
【００３７】表３から明らかにように、本発明によれ
ば、蒸着源を増やすことなくエネルギー変換効率の高い
太陽電池を作製することができた。
ば、蒸着源を増やすことなくエネルギー変換効率の高い
太陽電池を作製することができた。
【００３８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の製造方法
によれば、Ｉａ族元素を混入した化合物半導体層を蒸着
源を増やすことなく形成できるため、エネルギー変換効
率の高い太陽電池を低コストに製造できる。また、本発
明の製造方法では、Ｉａ族元素の混入量の制御が容易に
なる。
によれば、Ｉａ族元素を混入した化合物半導体層を蒸着
源を増やすことなく形成できるため、エネルギー変換効
率の高い太陽電池を低コストに製造できる。また、本発
明の製造方法では、Ｉａ族元素の混入量の制御が容易に
なる。
【図１】 本発明の化合物半導体薄膜の製造装置（蒸着
装置）について一例を示す模式図である。
装置）について一例を示す模式図である。
【図２】 本発明の太陽電池について一例を模式的に示
す断面図である。
す断面図である。
１０ 蒸着装置
１１ 真空槽
１２ 基板加熱ヒータ
１３、１４、１５、１６ 蒸着源
１７ａ〜ｄ るつぼ
１８ 基板
２０ 太陽電池
２１ ステンレス基板
２２ Ｍｏ膜
２３ Ｎａを含むＣｕ（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓｅ2層
２４ ＣｄＳ層
２５ ＺｎＯ層
２６ ＩＴＯ層
２７、２８ 取り出し電極
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 橋本 泰宏
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） 4K029 AA02 BA41 BB02 CA01 DB03
DB14
5F051 AA10 CB14
5F103 AA01 BB02 BB24 BB42 DD30
HH05 LL20 RR05 RR08
Claims (9)
- 【請求項１】 Ｉａ族元素とＩｂ族元素とIII族元素とV
Iｂ族元素とを含む化合物半導体層を備える太陽電池の
製造方法であって、 複数の蒸着源を用いて前記化合物半導体層を形成する工
程を含み、 前記複数の蒸着源の１つが、前記Ｉａ族元素の化合物
と、前記Ｉｂ族元素、前記III族元素および前記VIｂ族
元素からなる群より選ばれる少なくとも１つの元素とを
含む蒸着源Ａであることを特徴とする太陽電池の製造方
法。 - 【請求項２】 前記蒸着源Ａが、前記Ｉａ族元素の化合
物と前記III族元素とからなり、 前記化合物半導体層を形成する際に、前記蒸着源Ａを７
５０℃〜１０００℃の範囲内の温度に加熱する請求項１
に記載の太陽電池の製造方法。 - 【請求項３】 前記蒸着源Ａに含まれる前記Ｉａ族元素
の化合物の質量が、前記蒸着源Ａに含まれる前記III族
元素の質量の０．０００１倍以上である請求項２に記載
の太陽電池の製造方法。 - 【請求項４】 前記蒸着源Ａが、前記Ｉａ族元素の化合
物と前記Ｉｂ族元素とからなり、 前記化合物半導体層を形成する際に、前記蒸着源Ａを９
００℃〜１１００℃の範囲内の温度に加熱する請求項１
に記載の太陽電池の製造方法。 - 【請求項５】 前記蒸着源Ａが、前記Ｉａ族元素の化合
物と前記VIｂ族元素とからなり、 前記化合物半導体層を形成する際に、前記蒸着源Ａを１
７０℃〜３００℃の範囲内の温度に加熱する請求項１に
記載の太陽電池の製造方法。 - 【請求項６】 前記Ｉａ族元素がＮａである請求項１〜
５のいずれかに記載の太陽電池の製造方法。 - 【請求項７】 前記Ｉａ族元素の化合物が、前記Ｉａ族
元素とVIｂ族元素との化合物である請求項６に記載の太
陽電池の製造方法。 - 【請求項８】 前記化合物がＮａＦである請求項７に記
載の太陽電池の製造方法。 - 【請求項９】 前記Ｉｂ族元素がＣｕおよびＡｇからな
る群より選ばれる少なくとも１つの元素であり、前記II
I族元素がＩｎおよびＧａからなる群より選ばれる少な
くとも１つの元素であり、前記VIｂ族元素がＳｅおよび
Ｓからなる群から選ばれる少なくとも１つの元素である
請求項１〜８のいずれかに記載の太陽電池の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001400369A JP2003197941A (ja) | 2001-12-28 | 2001-12-28 | 太陽電池の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001400369A JP2003197941A (ja) | 2001-12-28 | 2001-12-28 | 太陽電池の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003197941A true JP2003197941A (ja) | 2003-07-11 |
Family
ID=27604987
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001400369A Withdrawn JP2003197941A (ja) | 2001-12-28 | 2001-12-28 | 太陽電池の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003197941A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011114657A1 (ja) * | 2010-03-18 | 2011-09-22 | 三菱マテリアル株式会社 | スパッタリングターゲット及びその製造方法 |
| CN102956754A (zh) * | 2012-11-28 | 2013-03-06 | 中国电子科技集团公司第十八研究所 | 薄膜太阳电池吸收层的制备方法 |
-
2001
- 2001-12-28 JP JP2001400369A patent/JP2003197941A/ja not_active Withdrawn
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011114657A1 (ja) * | 2010-03-18 | 2011-09-22 | 三菱マテリアル株式会社 | スパッタリングターゲット及びその製造方法 |
| CN102753721A (zh) * | 2010-03-18 | 2012-10-24 | 三菱综合材料株式会社 | 溅射靶及其制造方法 |
| CN102753721B (zh) * | 2010-03-18 | 2015-02-11 | 三菱综合材料株式会社 | 溅射靶及其制造方法 |
| US8968491B2 (en) | 2010-03-18 | 2015-03-03 | Mitsubishi Materials Corporation | Sputtering target and method for producing same |
| CN102956754A (zh) * | 2012-11-28 | 2013-03-06 | 中国电子科技集团公司第十八研究所 | 薄膜太阳电池吸收层的制备方法 |
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