JPH05275331A - カルコパイライト薄膜の製造方法及び太陽電池 - Google Patents
カルコパイライト薄膜の製造方法及び太陽電池Info
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- JPH05275331A JPH05275331A JP4068057A JP6805792A JPH05275331A JP H05275331 A JPH05275331 A JP H05275331A JP 4068057 A JP4068057 A JP 4068057A JP 6805792 A JP6805792 A JP 6805792A JP H05275331 A JPH05275331 A JP H05275331A
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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
- Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
- Recrystallisation Techniques (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 化学量論比の組成を有し、格子欠陥や過剰不
純物の少ないｐｎ伝導形ならびに導電率を制御し得るカ
ルコパイライト薄膜の製造方法を提供する。 【構成】 Ｃｕ、Ｉｎ、Ｓｅを入れた各ルツボを加熱
し、１０-7Torrの真空中で、表面の一部にＭｏ金属膜が
形成されたガラス基板３０上に蒸着する際に、同時にイ
オンガンで励起された窒素イオンを加速電圧１５０Ｖで
加速して照射して製造したカルコパイライト構造を有す
るＣｕＩｎＳｅ2 ：Ｎ薄膜２を石英管１中に入れ、窒素
ガス３を流入させながら、ヒータ４を用いて加熱し、５
００℃の温度で１時間熱処理を行う。
純物の少ないｐｎ伝導形ならびに導電率を制御し得るカ
ルコパイライト薄膜の製造方法を提供する。 【構成】 Ｃｕ、Ｉｎ、Ｓｅを入れた各ルツボを加熱
し、１０-7Torrの真空中で、表面の一部にＭｏ金属膜が
形成されたガラス基板３０上に蒸着する際に、同時にイ
オンガンで励起された窒素イオンを加速電圧１５０Ｖで
加速して照射して製造したカルコパイライト構造を有す
るＣｕＩｎＳｅ2 ：Ｎ薄膜２を石英管１中に入れ、窒素
ガス３を流入させながら、ヒータ４を用いて加熱し、５
００℃の温度で１時間熱処理を行う。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、カルコパイライト薄膜
の製造方法及び当該方法によって得られたカルコパイラ
イト薄膜を用いた薄膜太陽電池に関する。
の製造方法及び当該方法によって得られたカルコパイラ
イト薄膜を用いた薄膜太陽電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】I 族とIII 族とVI族元素あるいはII族と
IV族とV 族元素の化合物であるカルコパイライト構造半
導体は、例えばI-III-VI2 あるいはII-IV-V 2 （ここで
I 族元素としてはＣｕ、Ａｇなど、III 族元素としては
Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎなど、VI族元素としては、Ｓ、Ｓｅ、
Ｔｅなど、II族元素としてはＺｎ、Ｃｄなど、IV族元素
としてはＳｉ、Ｇｅ、Ｓｎなど、また、V 族元素として
はＰ、Ａｓ、Ｓｂなど）などの化合物が知られており、
その構成元素により、広い範囲でバンドギャップが異な
る材料が得られ、また、大きな光吸収係数を有する材料
等が得られることから、太陽電池や発光素子への応用が
期待されている。
IV族とV 族元素の化合物であるカルコパイライト構造半
導体は、例えばI-III-VI2 あるいはII-IV-V 2 （ここで
I 族元素としてはＣｕ、Ａｇなど、III 族元素としては
Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎなど、VI族元素としては、Ｓ、Ｓｅ、
Ｔｅなど、II族元素としてはＺｎ、Ｃｄなど、IV族元素
としてはＳｉ、Ｇｅ、Ｓｎなど、また、V 族元素として
はＰ、Ａｓ、Ｓｂなど）などの化合物が知られており、
その構成元素により、広い範囲でバンドギャップが異な
る材料が得られ、また、大きな光吸収係数を有する材料
等が得られることから、太陽電池や発光素子への応用が
期待されている。
【０００３】このような素子への適用にはｐｎ接合を形
成することが重要であることから、伝導形ならびにキャ
リア密度等の制御が必要となる。従来、カルコパイライ
ト薄膜のｐｎ伝導形を制御する場合、カルコパイライト
化合物の構成元素であるI 族元素とIII 族元素またはII
族元素とIV族元素の組成比を変える方法が用いられてき
た。
成することが重要であることから、伝導形ならびにキャ
リア密度等の制御が必要となる。従来、カルコパイライ
ト薄膜のｐｎ伝導形を制御する場合、カルコパイライト
化合物の構成元素であるI 族元素とIII 族元素またはII
族元素とIV族元素の組成比を変える方法が用いられてき
た。
【０００４】例えば、ＣｕＩｎＳｅ2 薄膜の場合では、
組成比がIII 族元素であるＩｎよりI 族元素であるＣｕ
の方が多い時はｐ形、その逆の時はｎ形となる。この場
合、組成比がずれることから、多くの格子欠陥が生じる
ことや過剰成分の析出あるいはカルコパイライト構造以
外の異相化合物の出現等の問題が生じ、これらにより移
動度等の電気的特性ならびに光吸収係数等の光学的特性
が劣化する。また、組成比を変化させてキャリア濃度な
らびに導電率を制御することは困難であることが報告さ
れている（例えば、ノウフィ他、アプライド・フィジク
ス・レター、R.Noufi etal.,Appl.Phys.Lett.,45(1984)
p.668 ）。
組成比がIII 族元素であるＩｎよりI 族元素であるＣｕ
の方が多い時はｐ形、その逆の時はｎ形となる。この場
合、組成比がずれることから、多くの格子欠陥が生じる
ことや過剰成分の析出あるいはカルコパイライト構造以
外の異相化合物の出現等の問題が生じ、これらにより移
動度等の電気的特性ならびに光吸収係数等の光学的特性
が劣化する。また、組成比を変化させてキャリア濃度な
らびに導電率を制御することは困難であることが報告さ
れている（例えば、ノウフィ他、アプライド・フィジク
ス・レター、R.Noufi etal.,Appl.Phys.Lett.,45(1984)
p.668 ）。
【０００５】これに対し、イオン・ビームを照射しなが
ら真空蒸着を行うカルコパイライト薄膜の製造法を用い
ると、組成比ずれによらずに、つまり、化学量論比を満
足する組成比で、照射するイオンによりｐ、ｎ形の伝導
形及び照射イオン密度によりキャリア濃度及び導電率の
制御が可能になる。しかしながら、イオン照射によるカ
ルコパイライト構造の乱れが観測されており、結晶性の
優れた薄膜は得られていない。
ら真空蒸着を行うカルコパイライト薄膜の製造法を用い
ると、組成比ずれによらずに、つまり、化学量論比を満
足する組成比で、照射するイオンによりｐ、ｎ形の伝導
形及び照射イオン密度によりキャリア濃度及び導電率の
制御が可能になる。しかしながら、イオン照射によるカ
ルコパイライト構造の乱れが観測されており、結晶性の
優れた薄膜は得られていない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】カルコパイライト薄膜
を用いて、例えば、太陽電池などを製造する場合、ｐｎ
接合を作製することが必要である。前述したような組成
比ずれによってカルコパイライト薄膜のｐｎ接合を作製
した場合、格子欠陥及び過剰成分の析出あるいはカルコ
パイライト構造以外の異相化合物の出現等によりキャリ
ア再結合が増大し、太陽電池の開放電圧及び短絡電流の
低下を引き起こすなどの問題がある。
を用いて、例えば、太陽電池などを製造する場合、ｐｎ
接合を作製することが必要である。前述したような組成
比ずれによってカルコパイライト薄膜のｐｎ接合を作製
した場合、格子欠陥及び過剰成分の析出あるいはカルコ
パイライト構造以外の異相化合物の出現等によりキャリ
ア再結合が増大し、太陽電池の開放電圧及び短絡電流の
低下を引き起こすなどの問題がある。
【０００７】これに対し、イオン・ビームを照射しなが
ら蒸着して製造した膜では、化学量論比組成で、照射す
るイオンによりｐあるいはｎ形が得られるためカルコパ
イライト構造以外の異相化合物あるいは過剰成分の析出
は防げるが、イオン照射によって生じるカルコパイライ
ト構造の乱れによる格子欠陥等がキャリア再結合の中心
となり、例えば太陽電池などに適用した場合にその開放
電圧及び短絡電流の低下を引き起こす要因となるなどの
問題がある。
ら蒸着して製造した膜では、化学量論比組成で、照射す
るイオンによりｐあるいはｎ形が得られるためカルコパ
イライト構造以外の異相化合物あるいは過剰成分の析出
は防げるが、イオン照射によって生じるカルコパイライ
ト構造の乱れによる格子欠陥等がキャリア再結合の中心
となり、例えば太陽電池などに適用した場合にその開放
電圧及び短絡電流の低下を引き起こす要因となるなどの
問題がある。
【０００８】本発明は、多くの格子欠陥が生じたり、過
剰成分の析出あるいはカルコパイライト構造以外の異相
化合物の出現等の問題が生じる欠点が改良され、従って
移動度等の電気的特性ならびに光吸収係数等の光学的特
性の劣化のおそれが少なく、また、キャリア濃度ならび
に導電率を制御することが容易で、カルコパイライト構
造の乱れが少なく、化学量論比を満足する組成比の、結
晶性の優れたカルコパイライト薄膜の製造方法、ならび
に、開放電圧及び短絡電流の低下の少ない太陽電池を提
供することを目的とするものである。
剰成分の析出あるいはカルコパイライト構造以外の異相
化合物の出現等の問題が生じる欠点が改良され、従って
移動度等の電気的特性ならびに光吸収係数等の光学的特
性の劣化のおそれが少なく、また、キャリア濃度ならび
に導電率を制御することが容易で、カルコパイライト構
造の乱れが少なく、化学量論比を満足する組成比の、結
晶性の優れたカルコパイライト薄膜の製造方法、ならび
に、開放電圧及び短絡電流の低下の少ない太陽電池を提
供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明のカルコパイライト薄膜の製造方法は、非晶
質あるいは結晶あるいは金属基板上に、イオン・ビーム
を照射しながら、真空蒸着あるいはスパッタ蒸着あるい
は減圧気相化学反応蒸着を行って製造したカルコパイラ
イト薄膜を、ガス雰囲気中で熱処理することを特徴とす
る。
め、本発明のカルコパイライト薄膜の製造方法は、非晶
質あるいは結晶あるいは金属基板上に、イオン・ビーム
を照射しながら、真空蒸着あるいはスパッタ蒸着あるい
は減圧気相化学反応蒸着を行って製造したカルコパイラ
イト薄膜を、ガス雰囲気中で熱処理することを特徴とす
る。
【００１０】前記カルコパイライト薄膜の製造方法にお
いては、ガス雰囲気中で熱処理する方法が、カルコパイ
ライト薄膜の構成元素であるV 族あるいはVI族元素の粉
末を蒸発させながらガス雰囲気中で熱処理する方法であ
ることが好ましい。
いては、ガス雰囲気中で熱処理する方法が、カルコパイ
ライト薄膜の構成元素であるV 族あるいはVI族元素の粉
末を蒸発させながらガス雰囲気中で熱処理する方法であ
ることが好ましい。
【００１１】また、前記カルコパイライト薄膜の製造方
法においては、ガス雰囲気中で熱処理する場合の雰囲気
ガスが、水素、ヘリウム、窒素、アルゴンから選ばれた
少なくとも一種類のガスであることが好ましい。
法においては、ガス雰囲気中で熱処理する場合の雰囲気
ガスが、水素、ヘリウム、窒素、アルゴンから選ばれた
少なくとも一種類のガスであることが好ましい。
【００１２】更に、本発明のカルコパイライト薄膜の製
造方法は、非晶質あるいは結晶あるいは金属基板上に、
イオン・ビームを照射しながら、真空蒸着あるいはスパ
ッタ蒸着あるいは減圧気相化学反応蒸着を行って製造し
たカルコパイライト薄膜を、真空中で、そのカルコパイ
ライト薄膜の構成元素であるV 族あるいはVI族元素を前
記薄膜付近に蒸発させつつ熱処理することを特徴とす
る。
造方法は、非晶質あるいは結晶あるいは金属基板上に、
イオン・ビームを照射しながら、真空蒸着あるいはスパ
ッタ蒸着あるいは減圧気相化学反応蒸着を行って製造し
たカルコパイライト薄膜を、真空中で、そのカルコパイ
ライト薄膜の構成元素であるV 族あるいはVI族元素を前
記薄膜付近に蒸発させつつ熱処理することを特徴とす
る。
【００１３】また、本発明の薄膜太陽電池は、光吸収層
として、前記記載のいずれかの製造方法によって得られ
たカルコパイライト薄膜を用いてなる薄膜太陽電池であ
る。
として、前記記載のいずれかの製造方法によって得られ
たカルコパイライト薄膜を用いてなる薄膜太陽電池であ
る。
【００１４】
【作用】本発明のカルコパイライト薄膜の製造方法は、
イオン・ビームを照射しながら製造したカルコパイライ
ト薄膜をガス雰囲気中で熱処理することにより、結晶性
が回復する。従って、格子欠陥等の電気的特性の阻害要
因が減少し、前記特性が向上する。
イオン・ビームを照射しながら製造したカルコパイライ
ト薄膜をガス雰囲気中で熱処理することにより、結晶性
が回復する。従って、格子欠陥等の電気的特性の阻害要
因が減少し、前記特性が向上する。
【００１５】また、本発明のカルコパイライト薄膜の製
造方法において、カルコパイライト薄膜を構成するV 族
あるいはVI族元素の粉末を蒸発させながら熱処理するこ
とにより、前記薄膜中のV 族あるいはVI族元素の蒸発を
防ぐことができ、組成比ずれをより少なくすることがで
き、且つ、結晶性の回復が得られ、好ましい。
造方法において、カルコパイライト薄膜を構成するV 族
あるいはVI族元素の粉末を蒸発させながら熱処理するこ
とにより、前記薄膜中のV 族あるいはVI族元素の蒸発を
防ぐことができ、組成比ずれをより少なくすることがで
き、且つ、結晶性の回復が得られ、好ましい。
【００１６】本発明のカルコパイライト薄膜の製造方法
において、雰囲気ガスとして、水素、窒素、ヘリウム、
アルゴンから選ばれた少なくとも一種類のガスを用いる
ことにより、ガスとカルコパイライト薄膜との反応を防
ぐことができ、好ましい。さらに、水素イオンまたは窒
素イオンを照射して製造したカルコパイライト薄膜を、
水素雰囲気または窒素雰囲気中で熱処理するとカルコパ
イライト薄膜中の水素または窒素の離脱を防止すること
ができ好ましい。
において、雰囲気ガスとして、水素、窒素、ヘリウム、
アルゴンから選ばれた少なくとも一種類のガスを用いる
ことにより、ガスとカルコパイライト薄膜との反応を防
ぐことができ、好ましい。さらに、水素イオンまたは窒
素イオンを照射して製造したカルコパイライト薄膜を、
水素雰囲気または窒素雰囲気中で熱処理するとカルコパ
イライト薄膜中の水素または窒素の離脱を防止すること
ができ好ましい。
【００１７】また、本発明のカルコパイライト薄膜の製
造方法において、真空中で熱処理する方法を採用するこ
とにより、結晶性が回復したカルコパイライト薄膜を大
気にさらすことなく、その上に他材料あるいは伝導形、
導電率の異なるカルコパイライト薄膜を堆積することが
可能となる。従って、大気にさらすことによって起こ
る、薄膜表面の酸化等による異物の生成や大気中の不純
物の堆積を防ぐことができ、積層膜との界面のキャリア
再結合中心を減少できる。
造方法において、真空中で熱処理する方法を採用するこ
とにより、結晶性が回復したカルコパイライト薄膜を大
気にさらすことなく、その上に他材料あるいは伝導形、
導電率の異なるカルコパイライト薄膜を堆積することが
可能となる。従って、大気にさらすことによって起こ
る、薄膜表面の酸化等による異物の生成や大気中の不純
物の堆積を防ぐことができ、積層膜との界面のキャリア
再結合中心を減少できる。
【００１８】以上の製造方法によって、伝導形やキャリ
ア密度が照射イオンで制御された結晶性の優れたカルコ
パイライト薄膜が得られる。また、本発明の太陽電池
は、光吸収層として、前記記載のいずれかの製造方法に
よって得られたカルコパイライト薄膜を用いているの
で、格子欠陥やｐｎ接合界面の異物等によって生じるキ
ャリア再結合中心が少なくなるため、高い変換効率を有
する太陽電池を提供できる。
ア密度が照射イオンで制御された結晶性の優れたカルコ
パイライト薄膜が得られる。また、本発明の太陽電池
は、光吸収層として、前記記載のいずれかの製造方法に
よって得られたカルコパイライト薄膜を用いているの
で、格子欠陥やｐｎ接合界面の異物等によって生じるキ
ャリア再結合中心が少なくなるため、高い変換効率を有
する太陽電池を提供できる。
【００１９】
【実施例】本発明に於いて、基板としては前述のように
非晶質あるいは結晶あるいは金属基板が通常使用され
る。
非晶質あるいは結晶あるいは金属基板が通常使用され
る。
【００２０】非晶質基板としては、例えば、ガラスある
いは石英基板などが挙げられる。また、結晶基板として
は、例えば、ＺｎＳｅ、ＺｎＳ、ＺｎＴｅ、ＣｄＳ、Ｃ
ｄＳｅ、ＣｄＴｅ、ＧａＡｓ、ＧａＰ、ＩｎＰなどが挙
げられ、カルコパイライト薄膜の構成元素に応じて適宜
選定して用いることができ、特にＺｎＳｅ、ＺｎＳ、Ｃ
ｄＳ、ＧａＡｓ、ＧａＰなどが好んで用いられる。ま
た、金属基板としては各種金属を用いることができ、特
に制限するものではないが、太陽電池に適用する場合に
は、ＭｏのほかＡｌ、Ａｕ、Ｐｔ等やこれらの金属を含
有する合金などが用いられ、合金の場合はＡｕ−Ｔｉ合
金などが好ましく用いられる。
いは石英基板などが挙げられる。また、結晶基板として
は、例えば、ＺｎＳｅ、ＺｎＳ、ＺｎＴｅ、ＣｄＳ、Ｃ
ｄＳｅ、ＣｄＴｅ、ＧａＡｓ、ＧａＰ、ＩｎＰなどが挙
げられ、カルコパイライト薄膜の構成元素に応じて適宜
選定して用いることができ、特にＺｎＳｅ、ＺｎＳ、Ｃ
ｄＳ、ＧａＡｓ、ＧａＰなどが好んで用いられる。ま
た、金属基板としては各種金属を用いることができ、特
に制限するものではないが、太陽電池に適用する場合に
は、ＭｏのほかＡｌ、Ａｕ、Ｐｔ等やこれらの金属を含
有する合金などが用いられ、合金の場合はＡｕ−Ｔｉ合
金などが好ましく用いられる。
【００２１】カルコパイライトとしては、例えばI-III-
VI2 あるいはII-IV-V 2 （ここでI族元素としてはＣ
ｕ、Ａｇなど、III 族元素としてはＡｌ、Ｇａ、Ｉｎな
ど、VI族元素としては、Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅなど、II族元素
としてはＺｎ、Ｃｄなど、IV族元素としてはＳｉ、Ｇ
ｅ、Ｓｎなど、また、V 族元素としてはＰ、Ａｓ、Ｓｂ
など）などの化合物が知られており、目的に応じて適宜
選定して用いることができる。少数の代表的な例を挙げ
ると、ＣｕＩｎＳｅ2 、ＣｕＩｎＳ2 、ＣｕＡｌＳ 2 な
ど、また、複数の成分の組み合わせの混晶として代表的
なものは、Ｃｕ（Ｇａ1-x Ｉｎx ）Ｓｅ2 （ただし、０
＜ｘ＜１）などであるが、特にこれらに限定されるもの
ではない。
VI2 あるいはII-IV-V 2 （ここでI族元素としてはＣ
ｕ、Ａｇなど、III 族元素としてはＡｌ、Ｇａ、Ｉｎな
ど、VI族元素としては、Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅなど、II族元素
としてはＺｎ、Ｃｄなど、IV族元素としてはＳｉ、Ｇ
ｅ、Ｓｎなど、また、V 族元素としてはＰ、Ａｓ、Ｓｂ
など）などの化合物が知られており、目的に応じて適宜
選定して用いることができる。少数の代表的な例を挙げ
ると、ＣｕＩｎＳｅ2 、ＣｕＩｎＳ2 、ＣｕＡｌＳ 2 な
ど、また、複数の成分の組み合わせの混晶として代表的
なものは、Ｃｕ（Ｇａ1-x Ｉｎx ）Ｓｅ2 （ただし、０
＜ｘ＜１）などであるが、特にこれらに限定されるもの
ではない。
【００２２】真空蒸着法でこれらのカルコパイライト薄
膜を形成するには、カルコパイライトの組成や基板その
他によってその条件は異なるので一概に規定出来るもの
ではないが、通常１０-3Ｔｏｒｒ以下の真空が用いられ
る。またスパッタ蒸着法の場合も、カルコパイライトの
組成や基板その他によってその条件は異なるので一概に
規定出来るものではないが、通常１０-4〜１０-2Ｔｏｒ
ｒ程度の真空が用いられる。更にまた、減圧気相化学反
応蒸着法の場合も、カルコパイライトの組成や基板その
他によってその条件は異なるので一概に規定出来るもの
ではないが、通常１０-2Ｔｏｒｒ以下の真空条件下で反
応させる方法などが一般的である。
膜を形成するには、カルコパイライトの組成や基板その
他によってその条件は異なるので一概に規定出来るもの
ではないが、通常１０-3Ｔｏｒｒ以下の真空が用いられ
る。またスパッタ蒸着法の場合も、カルコパイライトの
組成や基板その他によってその条件は異なるので一概に
規定出来るものではないが、通常１０-4〜１０-2Ｔｏｒ
ｒ程度の真空が用いられる。更にまた、減圧気相化学反
応蒸着法の場合も、カルコパイライトの組成や基板その
他によってその条件は異なるので一概に規定出来るもの
ではないが、通常１０-2Ｔｏｒｒ以下の真空条件下で反
応させる方法などが一般的である。
【００２３】イオンビームは特に限定するものではない
が、通常イオンガンにより、例えば窒素イオン、水素イ
オン、塩素イオン、アルゴンイオン、ヘリウムイオンな
ど必要に応じて適宜のイオンビームを照射すればよい。
照射するイオンビームの照射条件は、使用するイオン発
生装置、作製するカルコパイライト薄膜の種類ならびに
添加する不純物の種類やその量、あるいは、イオン発生
装置と基板の距離などによって異なるので、規定するこ
とは出来ないが、通常加速電圧で５０Ｖ〜２ＫＶの範囲
から、条件に応じて適宜好ましい条件を選定することが
できる。
が、通常イオンガンにより、例えば窒素イオン、水素イ
オン、塩素イオン、アルゴンイオン、ヘリウムイオンな
ど必要に応じて適宜のイオンビームを照射すればよい。
照射するイオンビームの照射条件は、使用するイオン発
生装置、作製するカルコパイライト薄膜の種類ならびに
添加する不純物の種類やその量、あるいは、イオン発生
装置と基板の距離などによって異なるので、規定するこ
とは出来ないが、通常加速電圧で５０Ｖ〜２ＫＶの範囲
から、条件に応じて適宜好ましい条件を選定することが
できる。
【００２４】ガス雰囲気中で熱処理する場合の雰囲気ガ
スとしては、水素、窒素、ヘリウム、アルゴンから選ば
れた少なくとも一種類のガスを用いることが好ましく、
これらのガスは、ガスとカルコパイライト薄膜とが反応
しにくいので好ましく用いられる。また、特に、水素イ
オンまたは窒素イオン照射して製造したカルコパイライ
ト薄膜を、水素雰囲気または窒素雰囲気中で熱処理する
とカルコパイライト薄膜中の水素または窒素の離脱を防
止することができ好ましい。
スとしては、水素、窒素、ヘリウム、アルゴンから選ば
れた少なくとも一種類のガスを用いることが好ましく、
これらのガスは、ガスとカルコパイライト薄膜とが反応
しにくいので好ましく用いられる。また、特に、水素イ
オンまたは窒素イオン照射して製造したカルコパイライ
ト薄膜を、水素雰囲気または窒素雰囲気中で熱処理する
とカルコパイライト薄膜中の水素または窒素の離脱を防
止することができ好ましい。
【００２５】真空中で熱処理する場合は、特に限定する
ものではないが、通常１Ｔｏｒｒ以下の真空を用いるこ
とが好ましい。また、熱処理条件についても、カルコパ
イライト構造を構成する元素や添加不純物の種類、用い
る基板の種類などに応じて異なるので、明確に規定する
ことは出来ないが、通常２００℃〜１０００℃の範囲で
結晶性の回復や電気特性の向上が得られる最適な熱処理
条件を選定して用いることができる。
ものではないが、通常１Ｔｏｒｒ以下の真空を用いるこ
とが好ましい。また、熱処理条件についても、カルコパ
イライト構造を構成する元素や添加不純物の種類、用い
る基板の種類などに応じて異なるので、明確に規定する
ことは出来ないが、通常２００℃〜１０００℃の範囲で
結晶性の回復や電気特性の向上が得られる最適な熱処理
条件を選定して用いることができる。
【００２６】また、カルコパイライト薄膜を構成するV
族あるいはVI族元素の粉末を蒸発させながら熱処理する
場合には、蒸発させるV 族あるいはVI族元素としては、
カルコパイライト薄膜を構成するV 族あるいはVI族元素
と同一のV 族あるいはVI族元素を用いることが好まし
く、前記薄膜中のV 族あるいはVI族元素の蒸発を防ぐこ
とができ、組成比ずれをより少なくすることができる。
族あるいはVI族元素の粉末を蒸発させながら熱処理する
場合には、蒸発させるV 族あるいはVI族元素としては、
カルコパイライト薄膜を構成するV 族あるいはVI族元素
と同一のV 族あるいはVI族元素を用いることが好まし
く、前記薄膜中のV 族あるいはVI族元素の蒸発を防ぐこ
とができ、組成比ずれをより少なくすることができる。
【００２７】本発明の理解をより容易にするため、更に
具体的な実施例を用いて本発明を以下説明する。図１は
本発明の一実施例のカルコパイライト薄膜をガス雰囲気
中で熱処理する場合に用いた装置の概念図である。
具体的な実施例を用いて本発明を以下説明する。図１は
本発明の一実施例のカルコパイライト薄膜をガス雰囲気
中で熱処理する場合に用いた装置の概念図である。
【００２８】Ｃｕ、Ｉｎ、Ｓｅを入れた各ルツボをそれ
ぞれ１１４０℃、８６０℃、２００℃で加熱し、１０-7
Torrの真空中で、表面の一部にＭｏ金属膜が形成された
ガラス基板３０上に蒸着する際に、同時に電子サイクロ
トロン共鳴を用いたイオンガン（ＥＣＲイオンガン）で
励起された窒素イオンを加速電圧１５０Ｖで加速して照
射することにより製造したカルコパイライト構造を有す
るＣｕＩｎＳｅ2 ：Ｎ薄膜２を石英管１中に入れ、窒素
ガス３を流入させながら、ヒータ４を用いて加熱し、そ
れぞれ３００℃、４００℃、５００℃の温度で１時間熱
処理を行った。結晶性の回復を調べるため、波長５１
４．５nmのアルゴン・レーザを用いてラマン散乱スペク
トルを測定した。結果を図２に示す。図２は熱処理温度
に対すラマン散乱スペクトルの変化を示すグラフであ
る。
ぞれ１１４０℃、８６０℃、２００℃で加熱し、１０-7
Torrの真空中で、表面の一部にＭｏ金属膜が形成された
ガラス基板３０上に蒸着する際に、同時に電子サイクロ
トロン共鳴を用いたイオンガン（ＥＣＲイオンガン）で
励起された窒素イオンを加速電圧１５０Ｖで加速して照
射することにより製造したカルコパイライト構造を有す
るＣｕＩｎＳｅ2 ：Ｎ薄膜２を石英管１中に入れ、窒素
ガス３を流入させながら、ヒータ４を用いて加熱し、そ
れぞれ３００℃、４００℃、５００℃の温度で１時間熱
処理を行った。結晶性の回復を調べるため、波長５１
４．５nmのアルゴン・レーザを用いてラマン散乱スペク
トルを測定した。結果を図２に示す。図２は熱処理温度
に対すラマン散乱スペクトルの変化を示すグラフであ
る。
【００２９】図２の実線５は熱処理していない膜、実線
６は３００℃で熱処理した膜、実線７は４００℃で熱処
理した膜、実線８は５００℃で熱処理した膜のラマン散
乱スペクトルを表わす。全ての膜で１７０cm-1付近にピ
ークが観測されている。これは、ＣｕＩｎＳｅ2 におい
てＳｅがカルコパイライト構造の配置に存在することを
証明している。しかしながら、熱処理していない膜５と
３００℃で熱処理した膜６と４００℃で熱処理した膜７
の１７０cm-1付近のラマン散乱スペクトルのピークは歪
んだ形状を示しており、ピーク半値幅が広い。つまり、
カルコパイライト構造に乱れが生じていることがわか
る。これに対し、５００℃で熱処理した膜では１７０cm
-1付近のピークは尖鋭化しており、ピーク半値幅が狭
い。従って、イオン照射によって生じたカルコパイライ
ト構造の乱れが減少し、結晶性が回復したと考えられ
る。
６は３００℃で熱処理した膜、実線７は４００℃で熱処
理した膜、実線８は５００℃で熱処理した膜のラマン散
乱スペクトルを表わす。全ての膜で１７０cm-1付近にピ
ークが観測されている。これは、ＣｕＩｎＳｅ2 におい
てＳｅがカルコパイライト構造の配置に存在することを
証明している。しかしながら、熱処理していない膜５と
３００℃で熱処理した膜６と４００℃で熱処理した膜７
の１７０cm-1付近のラマン散乱スペクトルのピークは歪
んだ形状を示しており、ピーク半値幅が広い。つまり、
カルコパイライト構造に乱れが生じていることがわか
る。これに対し、５００℃で熱処理した膜では１７０cm
-1付近のピークは尖鋭化しており、ピーク半値幅が狭
い。従って、イオン照射によって生じたカルコパイライ
ト構造の乱れが減少し、結晶性が回復したと考えられ
る。
【００３０】図３は熱処理温度に対する導電率の変化を
示すグラフであり、実線９に熱処理温度に対する導電率
の違いを示す。熱処理していない膜１１と３００℃と４
００℃で熱処理した膜の導電率はほぼ等しく、約５×１
０-2／Ωcmと低い値であるのに対し、５００℃で熱処理
した膜では０．７／Ωcmと高い値となる。これは、格子
欠陥や余分に格子間に入った窒素が減少することによ
り、電気伝導を阻害していた要因が除去されたためと考
えられる。このことからも、５００℃で熱処理したこと
により結晶性が回復したと考えられる。
示すグラフであり、実線９に熱処理温度に対する導電率
の違いを示す。熱処理していない膜１１と３００℃と４
００℃で熱処理した膜の導電率はほぼ等しく、約５×１
０-2／Ωcmと低い値であるのに対し、５００℃で熱処理
した膜では０．７／Ωcmと高い値となる。これは、格子
欠陥や余分に格子間に入った窒素が減少することによ
り、電気伝導を阻害していた要因が除去されたためと考
えられる。このことからも、５００℃で熱処理したこと
により結晶性が回復したと考えられる。
【００３１】次に、カルコパイライト薄膜ＣｕＩｎＳｅ
2 の構成元素であるＳｅ粉末を蒸発させながら熱処理す
る方法の一実施例について述べる。図１の石英管１中
に、前記実施例と同様な製造法で成膜したＣｕＩｎＳｅ
2 ：Ｎ薄膜２とＳｅ粉末を入れ、窒素ガス３を流入させ
ながら、ヒータ４を用いて加熱し、それぞれ３００℃、
４００℃、５００℃の温度で１時間熱処理を行った。ラ
マン散乱スペクトルの結果は図２の結果とほぼ同様にな
った。前記実施例との相違は、導電率の違いが挙げられ
る。図３の破線１０にＳｅ粉末を用いて熱処理した場合
の導電率の変化を示す。前記実施例と同様５００℃で熱
処理した膜の導電率が高い値を示す。さらに、前記実施
例の５００℃で熱処理した膜の導電率よりも１桁高い値
である８／Ωcmとなっている。これは、Ｓｅ粉末を蒸発
させながら熱処理することにより、前記実施例において
は生じたと考えられるＣｕＩｎＳｅ2 膜中からのＳｅ元
素の蒸発を防止できるためと考えられる。
2 の構成元素であるＳｅ粉末を蒸発させながら熱処理す
る方法の一実施例について述べる。図１の石英管１中
に、前記実施例と同様な製造法で成膜したＣｕＩｎＳｅ
2 ：Ｎ薄膜２とＳｅ粉末を入れ、窒素ガス３を流入させ
ながら、ヒータ４を用いて加熱し、それぞれ３００℃、
４００℃、５００℃の温度で１時間熱処理を行った。ラ
マン散乱スペクトルの結果は図２の結果とほぼ同様にな
った。前記実施例との相違は、導電率の違いが挙げられ
る。図３の破線１０にＳｅ粉末を用いて熱処理した場合
の導電率の変化を示す。前記実施例と同様５００℃で熱
処理した膜の導電率が高い値を示す。さらに、前記実施
例の５００℃で熱処理した膜の導電率よりも１桁高い値
である８／Ωcmとなっている。これは、Ｓｅ粉末を蒸発
させながら熱処理することにより、前記実施例において
は生じたと考えられるＣｕＩｎＳｅ2 膜中からのＳｅ元
素の蒸発を防止できるためと考えられる。
【００３２】なお、前記２つの実施例と同様な方法で、
雰囲気ガスとして窒素の代わりに水素あるいはヘリウム
あるいはアルゴンあるいはそれらの混合ガスを用いた場
合も、ラマン散乱スペクトル及び導電率の熱処理温度に
対する変化は、図２と図３に示す結果と同様であった。
雰囲気ガスとして窒素の代わりに水素あるいはヘリウム
あるいはアルゴンあるいはそれらの混合ガスを用いた場
合も、ラマン散乱スペクトル及び導電率の熱処理温度に
対する変化は、図２と図３に示す結果と同様であった。
【００３３】次に、真空中でカルコパイライト薄膜を熱
処理する方法について述べる。真空中で熱処理すると、
カルコパイライト薄膜構成元素のうち、蒸気圧の高いV
族あるいはVI族元素が膜中から蒸発する。従って、カル
コパイライト薄膜構成元素の組成比がずれ、格子欠陥が
増加する。そこで、V 族あるいはVI族元素をカルコパイ
ライト薄膜付近に蒸発させつつ熱処理する方法を用い
る。この場合、一定の熱処理温度以上では、蒸発してき
たV 族あるいはVI族元素はカルコパイライト薄膜に堆積
あるいは反応することなく薄膜付近にV 族あるいはVI族
元素が充満するため、カルコパイライト薄膜中からのV
族あるいはVI族元素の蒸発を防ぐことができる。
処理する方法について述べる。真空中で熱処理すると、
カルコパイライト薄膜構成元素のうち、蒸気圧の高いV
族あるいはVI族元素が膜中から蒸発する。従って、カル
コパイライト薄膜構成元素の組成比がずれ、格子欠陥が
増加する。そこで、V 族あるいはVI族元素をカルコパイ
ライト薄膜付近に蒸発させつつ熱処理する方法を用い
る。この場合、一定の熱処理温度以上では、蒸発してき
たV 族あるいはVI族元素はカルコパイライト薄膜に堆積
あるいは反応することなく薄膜付近にV 族あるいはVI族
元素が充満するため、カルコパイライト薄膜中からのV
族あるいはVI族元素の蒸発を防ぐことができる。
【００３４】図４に真空中でＳｅ元素を蒸発させつつ熱
処理する場合に用いた一実施例の装置の概念図を示す。
真空容器１２中で、表面の一部にＭｏ金属膜が形成され
たガラス基板３０上に前記実施例と同様な方法でＣｕＩ
ｎＳｅ2 ：Ｎ薄膜２を形成した直後、Ｓｅ蒸着源１３か
らＳｅ元素を蒸発させながら基板ヒータ１４を用いて熱
処理した。１５は基板ヒータ１４の電源、１６は真空ポ
ンプ（図示せず）に接続される排気口を示すものであ
る。
処理する場合に用いた一実施例の装置の概念図を示す。
真空容器１２中で、表面の一部にＭｏ金属膜が形成され
たガラス基板３０上に前記実施例と同様な方法でＣｕＩ
ｎＳｅ2 ：Ｎ薄膜２を形成した直後、Ｓｅ蒸着源１３か
らＳｅ元素を蒸発させながら基板ヒータ１４を用いて熱
処理した。１５は基板ヒータ１４の電源、１６は真空ポ
ンプ（図示せず）に接続される排気口を示すものであ
る。
【００３５】熱処理温度が１５０℃以下ではＣｕＩｎＳ
ｅ2 薄膜上にＳｅの堆積膜が生じたが、それ以上の温度
ではＳｅ堆積膜は生じなかった。温度３００℃、４００
℃、５００℃で１時間熱処理した時のラマン散乱スペク
トルは図２に示した結果とほぼ同様になり、熱処理温度
５００℃で１７０cm-1付近に鋭いピークが観測された。
従って、５００℃で１時間熱処理することにより結晶性
が回復すると考えられる。次に、導電率の熱処理温度に
対する変化は図３の破線１０に示す結果とほぼ同様とな
り、Ｓｅ粉末を蒸発させながら熱処理した場合と同様Ｓ
ｅ元素の欠乏が生じないため導電率は高い値を示した。
ｅ2 薄膜上にＳｅの堆積膜が生じたが、それ以上の温度
ではＳｅ堆積膜は生じなかった。温度３００℃、４００
℃、５００℃で１時間熱処理した時のラマン散乱スペク
トルは図２に示した結果とほぼ同様になり、熱処理温度
５００℃で１７０cm-1付近に鋭いピークが観測された。
従って、５００℃で１時間熱処理することにより結晶性
が回復すると考えられる。次に、導電率の熱処理温度に
対する変化は図３の破線１０に示す結果とほぼ同様とな
り、Ｓｅ粉末を蒸発させながら熱処理した場合と同様Ｓ
ｅ元素の欠乏が生じないため導電率は高い値を示した。
【００３６】以上の実施例では加熱手段としてヒータを
用いたが、赤外線ランプあるいはレーザ光を用いても同
様な効果が得られる。次に、ＣｕＩｎＳｅ2 以外のカル
コパイライト薄膜について本発明の有効性について述べ
る。真空度１０-3TorrのＡｒ９０％とＨ2 Ｓ１０％の混
合ガス雰囲気中で、１ＫＶで加速されたイオンビームを
Ｃｕ、Ｉｎの各ターゲットに照射しスパッタする際に、
窒素イオンを３００Ｖで加速して同時に基板に照射する
方法によりＣｕＩｎＳ2 ：Ｎ薄膜を製造した。基板には
表面の一部にＭｏ金属膜が形成されたガラス基板を用
い、成膜中の基板温度は３００℃以上（３５０℃、４０
０℃、４５０℃）とした。前記薄膜を石英管中で、１０
％のＨ2 Ｓと９０％のＡｒの混合ガスを流入して、３０
０℃以上の温度で１時間熱処理した。４５０℃以上の温
度で熱処理した膜では、ラマン散乱スペクトルより結晶
性の回復を確認した。また、導電率は、熱処理前の膜が
１０-4／Ωｃｍ以下を示したのに対し、４５０℃で熱処
理した膜では約１／Ωｃｍ程度になり、低抵抗化した。
用いたが、赤外線ランプあるいはレーザ光を用いても同
様な効果が得られる。次に、ＣｕＩｎＳｅ2 以外のカル
コパイライト薄膜について本発明の有効性について述べ
る。真空度１０-3TorrのＡｒ９０％とＨ2 Ｓ１０％の混
合ガス雰囲気中で、１ＫＶで加速されたイオンビームを
Ｃｕ、Ｉｎの各ターゲットに照射しスパッタする際に、
窒素イオンを３００Ｖで加速して同時に基板に照射する
方法によりＣｕＩｎＳ2 ：Ｎ薄膜を製造した。基板には
表面の一部にＭｏ金属膜が形成されたガラス基板を用
い、成膜中の基板温度は３００℃以上（３５０℃、４０
０℃、４５０℃）とした。前記薄膜を石英管中で、１０
％のＨ2 Ｓと９０％のＡｒの混合ガスを流入して、３０
０℃以上の温度で１時間熱処理した。４５０℃以上の温
度で熱処理した膜では、ラマン散乱スペクトルより結晶
性の回復を確認した。また、導電率は、熱処理前の膜が
１０-4／Ωｃｍ以下を示したのに対し、４５０℃で熱処
理した膜では約１／Ωｃｍ程度になり、低抵抗化した。
【００３７】また、Ｃ5 Ｈ5 Ｃｕ・Ｐ（Ｃ2 Ｈ5 ）3 と
（Ｃ2 Ｈ5 ）3 Ａｌの有機金属とＨ 2 Ｓを１０-3Torrの
真空中で反応させる減圧気相化学反応蒸着法を行う際
に、ＥＣＲイオンガンより励起された塩素イオンを１５
０Ｖで加速して照射しながら基板温度６００℃でＧａＡ
ｓ基板上とＺｎＳｅ基板上に結晶成長させたｎ形ＣｕＡ
ｌＳ2 ：Ｃｌ薄膜をアルゴン雰囲気中と、真空中でＳを
蒸発させながら熱処理した。
（Ｃ2 Ｈ5 ）3 Ａｌの有機金属とＨ 2 Ｓを１０-3Torrの
真空中で反応させる減圧気相化学反応蒸着法を行う際
に、ＥＣＲイオンガンより励起された塩素イオンを１５
０Ｖで加速して照射しながら基板温度６００℃でＧａＡ
ｓ基板上とＺｎＳｅ基板上に結晶成長させたｎ形ＣｕＡ
ｌＳ2 ：Ｃｌ薄膜をアルゴン雰囲気中と、真空中でＳを
蒸発させながら熱処理した。
【００３８】ラマン散乱スペクトルより両方法とも温度
４００℃で１時間熱処理したＣｕＡｌＳ2 ：Ｃｌ薄膜で
は結晶性の回復が確認できた。熱処理後の薄膜及び基板
の塩素元素の膜厚方向の分布を調べた結果、膜中に塩素
は十分含まれていることと基板であるＧａＡｓあるいは
ＺｎＳｅへの塩素の浸透がないことがわかった。
４００℃で１時間熱処理したＣｕＡｌＳ2 ：Ｃｌ薄膜で
は結晶性の回復が確認できた。熱処理後の薄膜及び基板
の塩素元素の膜厚方向の分布を調べた結果、膜中に塩素
は十分含まれていることと基板であるＧａＡｓあるいは
ＺｎＳｅへの塩素の浸透がないことがわかった。
【００３９】以上より、本発明の熱処理法が、イオン照
射しながら製造したカルコパイライト薄膜の結晶性の回
復に有用であることがわかる。図５は本発明方法により
得られるカルコパイライト薄膜を用いて製造した太陽電
池の一実施例の断面構造概略図である。Ｍｏ薄膜１７の
上の所定領域に、Ｃｕ、Ｉｎ、Ｓｅの３源蒸着中に窒素
イオンを照射して製造したカルコパイライト薄膜である
ｐ形ＣｕＩｎＳｅ2 ：Ｎ薄膜２を形成する。その後、真
空中にてＳｅ源からＳｅ元素をＣｕＩｎＳｅ2 ：Ｎ薄膜
付近に蒸発させつつ５００℃で１時間熱処理する。その
上にイオン照射せずに化学量論比組成のＣｕＩｎＳｅ2
薄膜１８を蒸着する。その上にヘテロｐｎ接合を形成す
るためにｎ形ＣｄＳ薄膜１９を真空蒸着法で製造する。
ＣｄＳ膜１９上の所定領域に上部透明電極２０を形成す
る。また、２１、２２はそれぞれＭｏ薄膜１７あるいは
透明電極２０と接続された電極リード線を示す。
射しながら製造したカルコパイライト薄膜の結晶性の回
復に有用であることがわかる。図５は本発明方法により
得られるカルコパイライト薄膜を用いて製造した太陽電
池の一実施例の断面構造概略図である。Ｍｏ薄膜１７の
上の所定領域に、Ｃｕ、Ｉｎ、Ｓｅの３源蒸着中に窒素
イオンを照射して製造したカルコパイライト薄膜である
ｐ形ＣｕＩｎＳｅ2 ：Ｎ薄膜２を形成する。その後、真
空中にてＳｅ源からＳｅ元素をＣｕＩｎＳｅ2 ：Ｎ薄膜
付近に蒸発させつつ５００℃で１時間熱処理する。その
上にイオン照射せずに化学量論比組成のＣｕＩｎＳｅ2
薄膜１８を蒸着する。その上にヘテロｐｎ接合を形成す
るためにｎ形ＣｄＳ薄膜１９を真空蒸着法で製造する。
ＣｄＳ膜１９上の所定領域に上部透明電極２０を形成す
る。また、２１、２２はそれぞれＭｏ薄膜１７あるいは
透明電極２０と接続された電極リード線を示す。
【００４０】このような製造工程では、各膜を大気にさ
らすことなく真空中で素子を形成できるため、膜界面の
酸化物の生成あるいは大気中の異物の付着を阻止でき、
かつ格子欠陥や過剰不純物の少ないＣｕＩｎＳｅ2 膜を
製造できる。従って、キャリア再結合中心となる界面の
異物やＣｕＩｎＳｅ2 膜内の格子欠陥や過剰不純物が少
ないため、高い変換効率を有する薄膜太陽電池が形成で
きる。
らすことなく真空中で素子を形成できるため、膜界面の
酸化物の生成あるいは大気中の異物の付着を阻止でき、
かつ格子欠陥や過剰不純物の少ないＣｕＩｎＳｅ2 膜を
製造できる。従って、キャリア再結合中心となる界面の
異物やＣｕＩｎＳｅ2 膜内の格子欠陥や過剰不純物が少
ないため、高い変換効率を有する薄膜太陽電池が形成で
きる。
【００４１】
【発明の効果】本発明のカルコパイライト薄膜の製造方
法によれば、イオン・ビームを照射することによって生
じたカルコパイライト構造の乱れを回復させることが可
能となる。従って、格子欠陥や過剰不純物の少ないｐｎ
伝導形ならびに導電率を制御したカルコパイライト薄膜
の製造方法を提供できる。
法によれば、イオン・ビームを照射することによって生
じたカルコパイライト構造の乱れを回復させることが可
能となる。従って、格子欠陥や過剰不純物の少ないｐｎ
伝導形ならびに導電率を制御したカルコパイライト薄膜
の製造方法を提供できる。
【００４２】また、本発明のカルコパイライト薄膜の製
造方法において、カルコパイライト薄膜を構成するV 族
あるいはVI族元素の粉末を蒸発させながら熱処理する好
ましい態様によれば、更に組成比ずれをより少なくする
ことができる。
造方法において、カルコパイライト薄膜を構成するV 族
あるいはVI族元素の粉末を蒸発させながら熱処理する好
ましい態様によれば、更に組成比ずれをより少なくする
ことができる。
【００４３】本発明のカルコパイライト薄膜の製造方法
において、雰囲気ガスとして、水素、窒素、ヘリウム、
アルゴンから選ばれた少なくとも一種類のガスを用いる
好ましい態様によれば、ガスとカルコパイライト薄膜と
の反応を防ぐことができ、また、水素イオンまたは窒素
イオン照射して製造したカルコパイライト薄膜を、水素
雰囲気または窒素雰囲気中で熱処理するとカルコパイラ
イト薄膜中の水素または窒素の離脱を防止することがで
きる。
において、雰囲気ガスとして、水素、窒素、ヘリウム、
アルゴンから選ばれた少なくとも一種類のガスを用いる
好ましい態様によれば、ガスとカルコパイライト薄膜と
の反応を防ぐことができ、また、水素イオンまたは窒素
イオン照射して製造したカルコパイライト薄膜を、水素
雰囲気または窒素雰囲気中で熱処理するとカルコパイラ
イト薄膜中の水素または窒素の離脱を防止することがで
きる。
【００４４】また、本発明のカルコパイライト薄膜の製
造方法において、真空中で熱処理する好ましい態様によ
れば、薄膜表面の酸化等による異物の生成や大気中の不
純物の堆積を防ぐことができ、積層膜との界面のキャリ
ア再結合中心を減少できる。
造方法において、真空中で熱処理する好ましい態様によ
れば、薄膜表面の酸化等による異物の生成や大気中の不
純物の堆積を防ぐことができ、積層膜との界面のキャリ
ア再結合中心を減少できる。
【００４５】また、本発明の太陽電池は、高い変換効率
を有する太陽電池を提供できる。
を有する太陽電池を提供できる。
【図１】本発明の一実施例のカルコパイライト薄膜をガ
ス雰囲気中で熱処理する場合に用いた装置の概念図。
ス雰囲気中で熱処理する場合に用いた装置の概念図。
【図２】熱処理温度に対すラマン散乱スペクトルの変化
を示すグラフ。
を示すグラフ。
【図３】熱処理温度に対する導電率の変化を示すグラ
フ。
フ。
【図４】本発明の一実施例のカルコパイライト薄膜を真
空中でＳｅ元素を蒸発させつつ熱処理する場合に用いた
装置の概念図。
空中でＳｅ元素を蒸発させつつ熱処理する場合に用いた
装置の概念図。
【図５】本発明の一実施例の太陽電池の断面構造図。
１ 石英管 ２ ＣｕＩｎＳｅ2 ：Ｎ膜 ３ 窒素ガス ４ ヒータ ５ 熱処理していないＣｕＩｎＳｅ2 ：Ｎ膜のラマン散
乱スペクトル ６ ３００℃で１時間熱処理したＣｕＩｎＳｅ2 ：Ｎ膜
のラマン散乱スペクトル ７ ４００℃で１時間熱処理したＣｕＩｎＳｅ2 ：Ｎ膜
のラマン散乱スペクトル ８ ５００℃で１時間熱処理したＣｕＩｎＳｅ2 ：Ｎ膜
のラマン散乱スペクトル ９ 熱処理したＣｕＩｎＳｅ2 ：Ｎ膜 １０ 熱処理していないＣｕＩｎＳｅ2 ：Ｎ膜 １１ Ｓｅ粉末を蒸発させながら熱処理したＣｕＩｎＳ
ｅ2 ：Ｎ膜 １２ 真空容器 １３ Ｓｅ蒸着源 １４ 基板ヒータ １５ 電源 １６ 排気口 １７ Ｍｏ薄膜 １８ イオン照射していない化学量論比組成を満足する
ＣｕＩｎＳｅ2 膜 １９ ＣｄＳ膜 ２０ 上部透明電極 ２１ 電極リード線 ２２ 電極リード線 ３０ 基板
乱スペクトル ６ ３００℃で１時間熱処理したＣｕＩｎＳｅ2 ：Ｎ膜
のラマン散乱スペクトル ７ ４００℃で１時間熱処理したＣｕＩｎＳｅ2 ：Ｎ膜
のラマン散乱スペクトル ８ ５００℃で１時間熱処理したＣｕＩｎＳｅ2 ：Ｎ膜
のラマン散乱スペクトル ９ 熱処理したＣｕＩｎＳｅ2 ：Ｎ膜 １０ 熱処理していないＣｕＩｎＳｅ2 ：Ｎ膜 １１ Ｓｅ粉末を蒸発させながら熱処理したＣｕＩｎＳ
ｅ2 ：Ｎ膜 １２ 真空容器 １３ Ｓｅ蒸着源 １４ 基板ヒータ １５ 電源 １６ 排気口 １７ Ｍｏ薄膜 １８ イオン照射していない化学量論比組成を満足する
ＣｕＩｎＳｅ2 膜 １９ ＣｄＳ膜 ２０ 上部透明電極 ２１ 電極リード線 ２２ 電極リード線 ３０ 基板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 平尾 孝 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内
Claims (5)
- 【請求項１】 非晶質あるいは結晶あるいは金属基板上
に、イオン・ビームを照射しながら、真空蒸着あるいは
スパッタ蒸着あるいは減圧気相化学反応蒸着を行って製
造したカルコパイライト薄膜を、ガス雰囲気中で熱処理
することを特徴とするカルコパイライト薄膜の製造方
法。 - 【請求項２】 ガス雰囲気中で熱処理する方法が、カル
コパイライト薄膜の構成元素であるV 族あるいはVI族元
素の粉末を蒸発させながらガス雰囲気中で熱処理する方
法である請求項１記載のカルコパイライト薄膜の製造方
法。 - 【請求項３】 ガス雰囲気中で熱処理する場合の雰囲気
ガスが、水素、ヘリウム、窒素、アルゴンから選ばれた
少なくとも一種類のガスである請求項１〜２のいずれか
に記載のカルコパイライト薄膜の製造方法。 - 【請求項４】 非晶質あるいは結晶あるいは金属基板上
に、イオン・ビームを照射しながら、真空蒸着あるいは
スパッタ蒸着あるいは減圧気相化学反応蒸着を行って製
造したカルコパイライト薄膜を、真空中で、そのカルコ
パイライト薄膜の構成元素であるV 族あるいはVI族元素
を前記薄膜付近に蒸発させつつ熱処理することを特徴と
するカルコパイライト薄膜の製造方法。 - 【請求項５】 光吸収層として、請求項１〜４記載のい
ずれかの製造方法によって得られたカルコパイライト薄
膜を用いてなる薄膜太陽電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4068057A JPH05275331A (ja) | 1992-03-26 | 1992-03-26 | カルコパイライト薄膜の製造方法及び太陽電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4068057A JPH05275331A (ja) | 1992-03-26 | 1992-03-26 | カルコパイライト薄膜の製造方法及び太陽電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05275331A true JPH05275331A (ja) | 1993-10-22 |
Family
ID=13362775
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4068057A Pending JPH05275331A (ja) | 1992-03-26 | 1992-03-26 | カルコパイライト薄膜の製造方法及び太陽電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05275331A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07254723A (ja) * | 1994-03-16 | 1995-10-03 | Yazaki Corp | 薄膜太陽電池の製造方法 |
| JPH08107227A (ja) * | 1994-10-04 | 1996-04-23 | Yazaki Corp | 薄膜太陽電池の製造装置 |
| JPH08203824A (ja) * | 1995-01-31 | 1996-08-09 | Toyota Motor Corp | 結晶質薄膜の製造方法 |
| JPH09279140A (ja) * | 1996-04-09 | 1997-10-28 | Nippon Hoso Kyokai <Nhk> | 低速電子線励起用蛍光体およびその蛍光体を低抵抗化する方法 |
| KR100964946B1 (ko) * | 2008-02-21 | 2010-06-21 | (주)알파플러스 | 양면가열히터를 갖는 태양전지의 광흡수층 박막 형성 장치 |
| JP2011109052A (ja) * | 2009-11-20 | 2011-06-02 | Korea Electronics Telecommun | 薄膜型光吸収層製造方法、これを用いた薄膜太陽電池製造方法、および薄膜太陽電池 |
| JP2018182087A (ja) * | 2017-04-14 | 2018-11-15 | トヨタ紡織株式会社 | Ｍｇ系熱電材料の製造方法、及びＭｇ系熱電材料の性能回復方法 |
-
1992
- 1992-03-26 JP JP4068057A patent/JPH05275331A/ja active Pending
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