JPH05114749A - 電子素子部材およびその製造方法 - Google Patents
電子素子部材およびその製造方法Info
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- JPH05114749A JPH05114749A JP3275761A JP27576191A JPH05114749A JP H05114749 A JPH05114749 A JP H05114749A JP 3275761 A JP3275761 A JP 3275761A JP 27576191 A JP27576191 A JP 27576191A JP H05114749 A JPH05114749 A JP H05114749A
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- Japan
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- substrate
- oxide
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/541—CuInSe2 material PV cells
Landscapes
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】太陽電池を構成する金属電極と基板との接合の
密着性を高めることを目的とする。 【構成】また、酸化物基板と金属電極との接合をＴｉＯ
ｘ層またはＣｒＯｘ層を介して行うことにより、酸化物
基板と金属電極との密着性を高めた。この場合、基板と
の接合面におけるのｘの値は、ＴｉＯｘについては、
０．５≦ｘ≦２、ＣｒＯｘについては０．５≦ｘ≦１．
５であることが好ましい。なお、基板との接合面以外の
位置においてはｘの値は任意である。 【効果】金属電極層と基板との接合の密着性が高まり、
耐久性および信頼性に優れ、しかも積層に起因する光電
変換率の低下が極めて少ない素子を得ることができる。
密着性を高めることを目的とする。 【構成】また、酸化物基板と金属電極との接合をＴｉＯ
ｘ層またはＣｒＯｘ層を介して行うことにより、酸化物
基板と金属電極との密着性を高めた。この場合、基板と
の接合面におけるのｘの値は、ＴｉＯｘについては、
０．５≦ｘ≦２、ＣｒＯｘについては０．５≦ｘ≦１．
５であることが好ましい。なお、基板との接合面以外の
位置においてはｘの値は任意である。 【効果】金属電極層と基板との接合の密着性が高まり、
耐久性および信頼性に優れ、しかも積層に起因する光電
変換率の低下が極めて少ない素子を得ることができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、薄膜接合構造に関する
もので、特にモリブデン電極を有するＣｕＩｎＳｅ
2（以下、「ＣＩＳ」という）薄膜太陽電池、あるい
は、このＣＩＳ薄膜とアモルファスシリコンなどを組み
合わせたタンデム型太陽電池に適用した場合に特に有効
な電子素子部材およびその製造方法である。
もので、特にモリブデン電極を有するＣｕＩｎＳｅ
2（以下、「ＣＩＳ」という）薄膜太陽電池、あるい
は、このＣＩＳ薄膜とアモルファスシリコンなどを組み
合わせたタンデム型太陽電池に適用した場合に特に有効
な電子素子部材およびその製造方法である。
【０００２】
【従来の技術】ＣＩＳ薄膜太陽電池は、地上電力用の低
コスト太陽電池の有力候補として注目を集め、変換効率
の向上を目的として、活性層であるＣＩＳ層や窓層であ
る硫化カドミウム（ＣｄＳ）層の成膜法、あるいは、積
層構造に関して数多くの改良が試みられている。
コスト太陽電池の有力候補として注目を集め、変換効率
の向上を目的として、活性層であるＣＩＳ層や窓層であ
る硫化カドミウム（ＣｄＳ）層の成膜法、あるいは、積
層構造に関して数多くの改良が試みられている。
【０００３】変換効率を向上させるためには、成膜条件
や活性層の構造を改良することがまず第一であるが、一
方、太陽光線が活性層に到達するまでのエネルギ−ロス
や光起電力として取り出す際のロスを低く抑えることも
重要な課題である。
や活性層の構造を改良することがまず第一であるが、一
方、太陽光線が活性層に到達するまでのエネルギ−ロス
や光起電力として取り出す際のロスを低く抑えることも
重要な課題である。
【０００４】また、温度サイクル等に対する耐久性ひい
ては信頼性を向上させるために、基板、電極および活性
層の間の相互の機械的付着強度あるいは密着性が大きい
ことが要求される。
ては信頼性を向上させるために、基板、電極および活性
層の間の相互の機械的付着強度あるいは密着性が大きい
ことが要求される。
【０００５】電極材料は活性層の種類に応じて選択され
るが、ＣＩＳの場合、基板との間に形成する電極として
モリブデンを使用するのが一般的である。また、基板材
料の選定は太陽電池のコストに直接影響をおよぼすので
ガラス等の比較的低価格な材料を使用するのが通常であ
る。
るが、ＣＩＳの場合、基板との間に形成する電極として
モリブデンを使用するのが一般的である。また、基板材
料の選定は太陽電池のコストに直接影響をおよぼすので
ガラス等の比較的低価格な材料を使用するのが通常であ
る。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上記モリブデン電極
は、通常、ガラス等の基板上にスパッタリング法により
形成されるが、この際、基板と電極との界面に微小な空
間が発生したり、活性層の形成中あるいは形成後の熱処
理によって同様な空間が発生したり成長したりして、付
着強度が不十分となり、太陽電池の耐久性および信頼性
低下や太陽電池の効率低下の原因の一つとなっていた。
は、通常、ガラス等の基板上にスパッタリング法により
形成されるが、この際、基板と電極との界面に微小な空
間が発生したり、活性層の形成中あるいは形成後の熱処
理によって同様な空間が発生したり成長したりして、付
着強度が不十分となり、太陽電池の耐久性および信頼性
低下や太陽電池の効率低下の原因の一つとなっていた。
【０００７】本発明は、モリブデン等の金属電極と、基
板との接合性が高い電子素子部材およびその製造方法を
提供することを目的とする。
板との接合性が高い電子素子部材およびその製造方法を
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】本発明は上記課題を解決
するためになされたもので、基板と電極との接合を中間
層を介して行うことによって、密着性を向上させたもの
である。
するためになされたもので、基板と電極との接合を中間
層を介して行うことによって、密着性を向上させたもの
である。
【０００９】本発明の対象とする基板は、少なくとも接
合界面に酸化物を有したものである。この酸化物として
は、例えばＳｉＯ2があげられるが、これに限定される
ものではない。
合界面に酸化物を有したものである。この酸化物として
は、例えばＳｉＯ2があげられるが、これに限定される
ものではない。
【００１０】中間層は、遷移金属、その合金あるいはこ
れらの酸化物から選択し得るが、特には、Ｔｉ、Ｃｒか
ら成ることが好ましい。さらには、ＴｉＯｘ、ＣｒＯｘ
等の金属酸化物であれば、より好ましい。また、その膜
厚については特に限定されるものではない。
れらの酸化物から選択し得るが、特には、Ｔｉ、Ｃｒか
ら成ることが好ましい。さらには、ＴｉＯｘ、ＣｒＯｘ
等の金属酸化物であれば、より好ましい。また、その膜
厚については特に限定されるものではない。
【００１１】ＴｉＯｘを用いた場合の、基板との接合面
におけるこの中間層の酸素の比率ｘは、 ０．５≦ｘ≦２ の範囲内であることが好ましい。
におけるこの中間層の酸素の比率ｘは、 ０．５≦ｘ≦２ の範囲内であることが好ましい。
【００１２】また、ＣｒＯｘについては、 ０．５≦ｘ≦１．５ の範囲内であることが好ましい。
【００１３】なお、ＴｉＯｘ、ＣｒＯｘとも、該接合界
面以外の位置におけるｘの値は任意である。例えば、中
間層の表層側面については、ｘ＝０として、Ｔｉあるい
はＣｒとすることがより好ましい。
面以外の位置におけるｘの値は任意である。例えば、中
間層の表層側面については、ｘ＝０として、Ｔｉあるい
はＣｒとすることがより好ましい。
【００１４】以上説明した本発明を適用した電子素子部
材の構造の一例を図１に示した。
材の構造の一例を図１に示した。
【００１５】ガラス基板上に、ＳｉＯ2、ＴｉＯｘ、金
属電極を積層した構造となっている。なお、ＳｉＯ2は
ガラス基板中のアルカリ金属の拡散を抑えるためであ
り、アルカリ金属を含まないガラスを使用する場合に
は、ＳｉＯ2はなくても構わない。
属電極を積層した構造となっている。なお、ＳｉＯ2は
ガラス基板中のアルカリ金属の拡散を抑えるためであ
り、アルカリ金属を含まないガラスを使用する場合に
は、ＳｉＯ2はなくても構わない。
【００１６】また、ＴｉＯｘ層中の酸素濃度の変化を図
２に示した。
２に示した。
【００１７】図２（ａ）のように、膜厚方向の位置に応
じて濃度が連続的に変化していることが好ましいが、段
階上に変化してもよい。また、図２（ｂ）のように、一
定の値を保つものであってもよい。
じて濃度が連続的に変化していることが好ましいが、段
階上に変化してもよい。また、図２（ｂ）のように、一
定の値を保つものであってもよい。
【００１８】つまり、基板との接合界面における酸素濃
度が上述の範囲内になっていればよく、他の位置での酸
素濃度は重要ではない。
度が上述の範囲内になっていればよく、他の位置での酸
素濃度は重要ではない。
【００１９】さらに、以上のようにして構成した電子素
子部材の金属電極上にＣｕＩｎＳｅ2等の活性層を形成
することにより、光電変換素子が得られる。この場合の
金属電極としてはモリブデンを使用することが好まし
い。
子部材の金属電極上にＣｕＩｎＳｅ2等の活性層を形成
することにより、光電変換素子が得られる。この場合の
金属電極としてはモリブデンを使用することが好まし
い。
【００２０】
【作用】基板と、金属電極との接合を、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｔ
ｉＯｘ、ＣｒＯｘ等の金属もしくは金属酸化物を介して
行うことにより、接合の密着性を高めることができる。
また、これにより、光電変換素子の耐久性および信頼性
が向上すると共に変換効率も素子本来の値に近くなる。
ｉＯｘ、ＣｒＯｘ等の金属もしくは金属酸化物を介して
行うことにより、接合の密着性を高めることができる。
また、これにより、光電変換素子の耐久性および信頼性
が向上すると共に変換効率も素子本来の値に近くなる。
【００２１】
【実施例】本発明の実施例を説明する。
【００２２】本実施例のデバイスには、アルカリ金属等
を含まないガラス基板であれば、脱脂洗浄後、そのまま
使用することができる。
を含まないガラス基板であれば、脱脂洗浄後、そのまま
使用することができる。
【００２３】一方、アルカリ金属等を含む白板ガラス等
については、ＳｉＯ2をディップコ−ト等の方法で被覆
し、脱脂洗浄して使用しうる。
については、ＳｉＯ2をディップコ−ト等の方法で被覆
し、脱脂洗浄して使用しうる。
【００２４】これ以降、白板ガラスにＳｉＯ2をコ−ト
したものを基板として用いた例を説明する。
したものを基板として用いた例を説明する。
【００２５】例１ 基板としては、表面にＳｉＯ2をディップコ−トした白
板ガラスを使用した。
板ガラスを使用した。
【００２６】そして、この基板表面に、０．２μのチタ
ン層を直流マグネトロンスパッタリング法により形成し
た。
ン層を直流マグネトロンスパッタリング法により形成し
た。
【００２７】実際のスパッタリングの条件は以下のとお
りである。
りである。
【００２８】 続いて、このチタン層の上に下記の条件で、直流マグネ
トロンスパッタリング法により１μのモリブデン電極薄
膜を形成した。
トロンスパッタリング法により１μのモリブデン電極薄
膜を形成した。
【００２９】 さらに、このモリブデン電極上に、三元スパッタリング
法によりＣＩＳの活性層を形成し、アニ−ルした。
法によりＣＩＳの活性層を形成し、アニ−ルした。
【００３０】本実施例においては、多層膜を基板側から
観察すると、鏡面となっており、基板とモリブデン電極
との間に空間がないことが確認された。膜の付着強度試
験法として通常採用されているスコッチテ−プ法を行
い、膜の剥離のないことが確認できた。
観察すると、鏡面となっており、基板とモリブデン電極
との間に空間がないことが確認された。膜の付着強度試
験法として通常採用されているスコッチテ−プ法を行
い、膜の剥離のないことが確認できた。
【００３１】例２ この例は、例１の０．２μのチタン層に代わって、０．
１μのＴｉ層と、０．１μのＴｉＯ2層とを形成した。
なおこれ以外の点は、上記例１と同じ工程で作成した。
１μのＴｉ層と、０．１μのＴｉＯ2層とを形成した。
なおこれ以外の点は、上記例１と同じ工程で作成した。
【００３２】まず、基板上に、０．１μのＴｉＯ2層を
直流マグネトロンスパッタリング法により形成した。こ
の時の条件は以下のとおりである。
直流マグネトロンスパッタリング法により形成した。こ
の時の条件は以下のとおりである。
【００３３】 この後、スパッタガスをアルゴンガスに置換し、以下の
条件で、再び直流マグネトロンスパッタリングを行い、
０．１μのＴｉ層を形成した。
条件で、再び直流マグネトロンスパッタリングを行い、
０．１μのＴｉ層を形成した。
【００３４】 そして、この０．１μのＴｉ層の上に、上述したとおり
例１と同様の方法で、モリブデン電極およびＣＩＳ層を
形成した。
例１と同様の方法で、モリブデン電極およびＣＩＳ層を
形成した。
【００３５】このようにして形成した多層膜を、基板側
から観察すると、鏡面になっており、基板と電極との間
には空間は認められなかった。膜の付着強度試験法とし
て通常採用されているスコッチテ−プ法を行い、膜の剥
離のないことが確認できた。また、この効果は例１で示
したＴｉのみから成る中間層を設ける場合よりも高かっ
た。
から観察すると、鏡面になっており、基板と電極との間
には空間は認められなかった。膜の付着強度試験法とし
て通常採用されているスコッチテ−プ法を行い、膜の剥
離のないことが確認できた。また、この効果は例１で示
したＴｉのみから成る中間層を設ける場合よりも高かっ
た。
【００３６】例３ この例は、モリブデン電極と基板との間に、０．２μの
ＴｉＯx層を設けたものである。なお、このｘの値は、
基板／ＴｉＯｘ層界面からの距離が大きくなるにつれて
減少して行く構造とした。
ＴｉＯx層を設けたものである。なお、このｘの値は、
基板／ＴｉＯｘ層界面からの距離が大きくなるにつれて
減少して行く構造とした。
【００３７】具体的な製造工程を説明する。
【００３８】基板上に、ＴｉＯx層を形成するため、以
下の条件でスパッタリングを開始した。
下の条件でスパッタリングを開始した。
【００３９】 スパッタリング開始後、スパッタガス全体の圧力を一定
に保ったままで、スパッタガス中における酸素ガスの分
圧のみを徐々に下げた。そして、スパッタリング終了時
には、酸素分圧を０にした。
に保ったままで、スパッタガス中における酸素ガスの分
圧のみを徐々に下げた。そして、スパッタリング終了時
には、酸素分圧を０にした。
【００４０】その結果、中間層の厚さ方向に酸素含有率
の勾配を有するＴｉＯx層が形成された。
の勾配を有するＴｉＯx層が形成された。
【００４１】その後、上記例１と同様にして、Ｍｏおよ
びＣＩＳ層を形成した。
びＣＩＳ層を形成した。
【００４２】このようにして形成した多層膜を基板側か
ら観察すると、鏡面になっており、基板と電極との間に
空間は認められなかった。膜の付着強度試験法として通
常採用されているスコッチテ−プ法を行い、膜の剥離の
ないことが確認できた。また、この効果は例１で示した
Ｔｉのみから成る中間層を設ける場合よりも高かった。
ら観察すると、鏡面になっており、基板と電極との間に
空間は認められなかった。膜の付着強度試験法として通
常採用されているスコッチテ−プ法を行い、膜の剥離の
ないことが確認できた。また、この効果は例１で示した
Ｔｉのみから成る中間層を設ける場合よりも高かった。
【００４３】なお、基板とのＴｉＯx層との接合面にお
けるｘの値が、 ０．５≦ｘ≦２ の範囲で、このような効果が見られた。
けるｘの値が、 ０．５≦ｘ≦２ の範囲で、このような効果が見られた。
【００４４】なお、上記の例において、中間層をＣｒあ
るいはＣｒＯｘ（０．５≦ｘ≦１．５）とした場合に
も、同様の効果が確認された。
るいはＣｒＯｘ（０．５≦ｘ≦１．５）とした場合に
も、同様の効果が確認された。
【００４５】比較例 チタン層を形成しない点以外は、例１と同じ手法で、基
板上に直接モリブデン電極薄膜を形成した。
板上に直接モリブデン電極薄膜を形成した。
【００４６】この場合、基板側から多層膜を観察する
と、鏡面ではなく、基板と電極との間に空間の存在が認
められた。スコッチテ−プ法で試験を行ったところ、膜
は基板から剥離した。
と、鏡面ではなく、基板と電極との間に空間の存在が認
められた。スコッチテ−プ法で試験を行ったところ、膜
は基板から剥離した。
【００４７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ガラス基板と金属電極との接合性を高めることができ
る。また、本発明を適用すれば、耐久性および信頼性に
優れしかも積層に起因する変換効率の低下が極めて少な
い、光電変換素子が提供される。
ガラス基板と金属電極との接合性を高めることができ
る。また、本発明を適用すれば、耐久性および信頼性に
優れしかも積層に起因する変換効率の低下が極めて少な
い、光電変換素子が提供される。
【図１】本発明による接合構造を示す説明図である。
【図２】中間層中の酸素濃度分布を示す説明図である。
Claims (10)
- 【請求項１】酸化物に覆われた面を有する基板と、 該基板の酸化物に覆われた面上に形成された、Ｔｉ、Ｃ
ｒ、ＴｉＯｘ、ＣｒＯｘからなる群より選ばれた少なく
とも一の材料を含む中間層と、 該中間層上に設けられた金属層と、 を有することを特徴とする電子素子部材。 - 【請求項２】上記中間層はＴｉＯｘからなり、少なくと
も上記基板との接合界面において、該ＴｉＯｘ膜の酸素
含有率を示すｘの値が、 ０．５≦ｘ≦２ の条件を満たすことを特徴とする請求項１記載の電子素
子部材。 - 【請求項３】上記中間層はＣｒＯｘからなり、少なくと
も上記基板との接合界面において、該ＣｒＯｘ膜の酸素
含有率を示すｘの値が、 ０．５≦ｘ≦１．５ の条件を満たすことを特徴とする請求項１記載の電子素
子部材。 - 【請求項４】酸化物と金属との接合を、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｔ
ｉＯｘ、ＣｒＯｘからなる群より選ばれた少なくとも一
の材料を介して行うことを特徴とする電子素子部材製造
方法。 - 【請求項５】請求項１、２、または３記載の電子素子部
材と、 上記金属層の上に形成された光電変換機能を有する活性
層とを備えたことを特徴とする光電変換素子。 - 【請求項６】酸化物に覆われた面を有する基板と、 該基板の酸化物に覆われた面上に形成され、酸素含有率
を示すｘの値が該酸化物との接合面において０．５≦ｘ
≦２であるＴｉＯｘ層と、 該ＴｉＯｘ層上に設けられたＴｉ層と、 該Ｔｉ層上に設けられた金属Ｍｏ層と、 該金属Ｍｏ層の上に形成されたＣｕＩｎＳｅ2層と、 を備えたことを特徴とする光電変換素子。 - 【請求項７】酸化物に覆われた面を有する基板と、 該基板の酸化物に覆われた面上に形成され、酸素含有率
を示すｘの値が該酸化物との接合面において０．５≦ｘ
≦１．５であるＣｒＯｘ層と、 該ＣｒＯｘ層上に設けられたＣｒ層と、 該Ｃｒ層上に設けられた金属Ｍｏ層と、 該金属Ｍｏ層の上に形成されたＣｕＩｎＳｅ2層と、 を備えたことを特徴とする光電変換素子。 - 【請求項８】酸化物上にＴｉ、Ｃｒ、ＴｉＯｘ、ＣｒＯ
ｘからなる群より選ばれた少なくとも一の材料を含む中
間層を形成する工程と、 上記中間層上に金属電極層を形成する工程と、 上記金属電極層上に光電変換機能を有する活性層を形成
する工程と、 を含むことを特徴とする光電変換素子製造方法。 - 【請求項９】酸化物との接合面における酸素濃度ｘが
０．５≦ｘ≦２であるＴｉＯｘ層と該ＴｉＯｘ層上に位
置するＴｉ層とからなる中間層を、酸化物上に形成する
工程と、 上記中間層上に金属Ｍｏからなる電極層を形成する工程
と、 上記金属Ｍｏ電極層上にＣｕＩｎＳｅ2からなる光電変
換機能を有する活性層を形成する工程と、 を含むことを特徴とする光電変換素子製造方法。 - 【請求項１０】酸化物との接合面における酸素濃度ｘが
０．５≦ｘ≦１．５であるＣｒＯｘ層と該ＣｒＯｘ層上
に位置するＣｒ層とからなる中間層を、酸化物上に形成
する工程と、 上記中間層上に金属Ｍｏからなる電極層を形成する工程
と、 上記金属Ｍｏ電極層上にＣｕＩｎＳｅ2からなる光電変
換機能を有する活性層を形成する工程と、 を含むことを特徴とする光電変換素子製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3275761A JPH05114749A (ja) | 1991-10-23 | 1991-10-23 | 電子素子部材およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3275761A JPH05114749A (ja) | 1991-10-23 | 1991-10-23 | 電子素子部材およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05114749A true JPH05114749A (ja) | 1993-05-07 |
Family
ID=17560028
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3275761A Pending JPH05114749A (ja) | 1991-10-23 | 1991-10-23 | 電子素子部材およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05114749A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP2007266626A (ja) * | 1994-12-01 | 2007-10-11 | Shell Solar Gmbh | 基板上に太陽電池を製造する方法及びカルコパイライト吸収層を有する太陽電池 |
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-
1991
- 1991-10-23 JP JP3275761A patent/JPH05114749A/ja active Pending
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| EP2369635A3 (fr) * | 2001-01-31 | 2014-10-08 | Saint-Gobain Glass France | Substrat transparent muni d'une électrode |
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