JPH05315633A - ＣｕＩｎＳｅ２ 系薄膜太陽電池およびその製法 - Google Patents
ＣｕＩｎＳｅ２ 系薄膜太陽電池およびその製法Info
- Publication number
- JPH05315633A JPH05315633A JP4139893A JP13989392A JPH05315633A JP H05315633 A JPH05315633 A JP H05315633A JP 4139893 A JP4139893 A JP 4139893A JP 13989392 A JP13989392 A JP 13989392A JP H05315633 A JPH05315633 A JP H05315633A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cuinse
- solar cell
- film
- layer
- thin film
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- 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)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 ＣｕＩｎＳｅ2 と裏面電極の界面での密着性
不良に起因する電池特性劣化の問題を解決して、膜の剥
離がなく、密着性に優れた経時変化のない薄膜太陽電池
およびその製法を提供すること。 【構成】 Ｍｏ基板上にスパッタ法でＴｉを１μｍ積層
した後、ＣｕとＩｎを電着法でＣｕ／Ｉｎのモル比が
１．３となるように積層し、約１μｍの厚さに成膜す
る。次いでこれをＮ2 ＋Ｈ2 混合ガス中５℃／分の昇温
速度で４００℃まで昇温し、３０分間保持した後Ｓｅガ
スを導入して２時間反応させＣｕＩｎＳｅ2 膜を形成
し、その上にｎ層としてのＣｄＳ膜と窓層としてのＩｎ
ドープＣｄＳ膜を形成して太陽電池を形成する。
不良に起因する電池特性劣化の問題を解決して、膜の剥
離がなく、密着性に優れた経時変化のない薄膜太陽電池
およびその製法を提供すること。 【構成】 Ｍｏ基板上にスパッタ法でＴｉを１μｍ積層
した後、ＣｕとＩｎを電着法でＣｕ／Ｉｎのモル比が
１．３となるように積層し、約１μｍの厚さに成膜す
る。次いでこれをＮ2 ＋Ｈ2 混合ガス中５℃／分の昇温
速度で４００℃まで昇温し、３０分間保持した後Ｓｅガ
スを導入して２時間反応させＣｕＩｎＳｅ2 膜を形成
し、その上にｎ層としてのＣｄＳ膜と窓層としてのＩｎ
ドープＣｄＳ膜を形成して太陽電池を形成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、アモルファスシリコン
系太陽電池と比較して太陽光スペクトルの長波長領域の
利用度が高いＣｕＩｎＳｅ2 系多結晶薄膜光起電力装置
に関し、更に詳しくは、特にＴｉが裏面電極とＣｕＩｎ
Ｓｅ2 半導体との界面に緩衝層として組み入れられてい
るセル構造およびその製法に関するものである。
系太陽電池と比較して太陽光スペクトルの長波長領域の
利用度が高いＣｕＩｎＳｅ2 系多結晶薄膜光起電力装置
に関し、更に詳しくは、特にＴｉが裏面電極とＣｕＩｎ
Ｓｅ2 半導体との界面に緩衝層として組み入れられてい
るセル構造およびその製法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の技術として、ＣｕＩｎＳｅ2 に代
表される三元化合物半導体をｐ層とし、ＣｄＳに代表さ
れるII−ＶI 族化合物半導体をｎ層としてヘテロ接合を
形成する太陽電池は、高効率が得られる可能性が高いこ
とから、近年、その研究、開発が盛んに進められてい
る。
表される三元化合物半導体をｐ層とし、ＣｄＳに代表さ
れるII−ＶI 族化合物半導体をｎ層としてヘテロ接合を
形成する太陽電池は、高効率が得られる可能性が高いこ
とから、近年、その研究、開発が盛んに進められてい
る。
【０００３】この種の薄膜太陽電池の基本構造は、特開
昭５７−５０２１９６号公報に開示されるようにＭｏ／
ＣｕＩｎＳｅ2 ／ＣｄＳ／ＣｄＳ：Ｉｎであり、効率向
上のためにＣｕＩｎＳｅ2 、ＣｄＳのワイドギャップ化
や、窓層材料としてのＺｎＯの採用等が報告されてい
る。また、裏面電極とＣｕＩｎＳｅ2 との界面にＧａ層
を緩衝層として配置する構造（特開平２−９４６６９
号）や、あるいはＴｅを緩衝層とする構造等も提案され
ている。
昭５７−５０２１９６号公報に開示されるようにＭｏ／
ＣｕＩｎＳｅ2 ／ＣｄＳ／ＣｄＳ：Ｉｎであり、効率向
上のためにＣｕＩｎＳｅ2 、ＣｄＳのワイドギャップ化
や、窓層材料としてのＺｎＯの採用等が報告されてい
る。また、裏面電極とＣｕＩｎＳｅ2 との界面にＧａ層
を緩衝層として配置する構造（特開平２−９４６６９
号）や、あるいはＴｅを緩衝層とする構造等も提案され
ている。
【０００４】しかしながらこのような従来技術にあって
は、ＣｕＩｎＳｅ2 と裏面電極の界面での密着性不良に
起因する電池特性の劣化がこの系の太陽電池における最
大の問題とされている。一般的に裏面電極材料としてＭ
ｏが採用されているのは導電率という観点からは最適材
料でないものの、入手し易さ、価格、およびＣｕＩｎＳ
ｅ2 構成元素と比較的反応しにくいといった観点による
ものである。
は、ＣｕＩｎＳｅ2 と裏面電極の界面での密着性不良に
起因する電池特性の劣化がこの系の太陽電池における最
大の問題とされている。一般的に裏面電極材料としてＭ
ｏが採用されているのは導電率という観点からは最適材
料でないものの、入手し易さ、価格、およびＣｕＩｎＳ
ｅ2 構成元素と比較的反応しにくいといった観点による
ものである。
【０００５】このため密着性改善策として、裏面電極で
あるＭｏの上にインジウムあるいは鉛を電着して緩衝層
とすることが考えられたが、効果はなかった。また、Ｇ
ａ、Ｔｅを界面に積層した後ＣｕＩｎＳｅ2 を形成する
ことで一応の改善は確認されているが、この効果の機構
はまだ不明である。この方法におけるＧａ、Ｔｅの役割
はあくまで単なる緩衝剤であるから、接着機構として機
械的接着が主効果になっていると予想され、従って界面
の凹凸等の表面性状により、接着性が大きく左右される
ことになることがわかった。
あるＭｏの上にインジウムあるいは鉛を電着して緩衝層
とすることが考えられたが、効果はなかった。また、Ｇ
ａ、Ｔｅを界面に積層した後ＣｕＩｎＳｅ2 を形成する
ことで一応の改善は確認されているが、この効果の機構
はまだ不明である。この方法におけるＧａ、Ｔｅの役割
はあくまで単なる緩衝剤であるから、接着機構として機
械的接着が主効果になっていると予想され、従って界面
の凹凸等の表面性状により、接着性が大きく左右される
ことになることがわかった。
【０００６】上述の従来法においては、次のような欠点
を有していた。 (1) 裏面電極としてＭｏを使用し、緩衝層を設けない場
合、半導体構成成分であるＣｕ、Ｉｎ、ＳｅとＭｏとの
間では反応、拡散が期待できないため、密着性は機械的
密着機構に頼らざるを得なかった。この為、環境条件等
が変化すると、部分的な剥離が生じることを避けること
ができなかった。 (2) 緩衝層としてＩｎ、Ｇａ、Ｔｅを使用する場合、こ
れら元素とＭｏとの反応もほとんど期待できないため、
多少の改善は可能となっても機械的密着機構であること
に変りなく、根本的解決には致らなかった。 (3）また、Ｉｎ、Ｇａ、Ｔｅはカルコパイライト構造を
有する三元化合物の一成分として知られており、ＧｕＩ
ｎＳｅ2 に固溶して混晶化合物になることが考えられ
る。この場合、混晶を形成すると半導体として最も重要
とされる組成変動に起因する特性変化を生じる可能性が
高くなるため、ＣｕＩｎＳｅ2 形成の再現性が劣ってい
た。
を有していた。 (1) 裏面電極としてＭｏを使用し、緩衝層を設けない場
合、半導体構成成分であるＣｕ、Ｉｎ、ＳｅとＭｏとの
間では反応、拡散が期待できないため、密着性は機械的
密着機構に頼らざるを得なかった。この為、環境条件等
が変化すると、部分的な剥離が生じることを避けること
ができなかった。 (2) 緩衝層としてＩｎ、Ｇａ、Ｔｅを使用する場合、こ
れら元素とＭｏとの反応もほとんど期待できないため、
多少の改善は可能となっても機械的密着機構であること
に変りなく、根本的解決には致らなかった。 (3）また、Ｉｎ、Ｇａ、Ｔｅはカルコパイライト構造を
有する三元化合物の一成分として知られており、ＧｕＩ
ｎＳｅ2 に固溶して混晶化合物になることが考えられ
る。この場合、混晶を形成すると半導体として最も重要
とされる組成変動に起因する特性変化を生じる可能性が
高くなるため、ＣｕＩｎＳｅ2 形成の再現性が劣ってい
た。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記問題点
に鑑み、半導体の組成に影響をおよぼさずに裏面電極と
の密着性が良好で、且つ再現性に優れたＣｕＩｎＳｅ2
系化合物半導体薄膜太陽電池のセル構造とその製造方法
の提供を目的とする。
に鑑み、半導体の組成に影響をおよぼさずに裏面電極と
の密着性が良好で、且つ再現性に優れたＣｕＩｎＳｅ2
系化合物半導体薄膜太陽電池のセル構造とその製造方法
の提供を目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明者らは斯かる課題
を解決するために鋭意研究したところ、裏面電極である
ＭｏあるいはＷとＣｕＩｎＳｅ2 との界面にＴｉを緩衝
層として使用すると、半導体形成時の熱処理に際してＴ
ｉがＭｏおよび半導体構成元素であるＣｕと拡散、反応
することによって、化学的密着機構が可能となり再現性
よく高品質な三元半導体薄膜が得られることを見出し、
本発明を提供することができた。
を解決するために鋭意研究したところ、裏面電極である
ＭｏあるいはＷとＣｕＩｎＳｅ2 との界面にＴｉを緩衝
層として使用すると、半導体形成時の熱処理に際してＴ
ｉがＭｏおよび半導体構成元素であるＣｕと拡散、反応
することによって、化学的密着機構が可能となり再現性
よく高品質な三元半導体薄膜が得られることを見出し、
本発明を提供することができた。
【０００９】すなわち本発明は、カルコパイライト型結
晶構造を有するＣｕＩｎＳｅ2 多結晶半導体薄膜とＣｄ
Ｓ、ＣｄＺｎＳ等のII−ＶI 族系半導体とによって形成
される太陽電池において、裏面電極とＣｕＩｎＳｅ2 と
の間にＴｉからなる緩衝層を設けたことを特徴とする太
陽電池であり、他の発明は、基板上にＴｉを予め積層せ
しめた後、Ｃｕ、Ｉｎを該層上に成膜し、次いでこれら
を不活性あるいは還元性雰囲気において３００〜６００
℃に加熱した後、セレン化反応を行い、得られたＣｕＩ
ｎＳｅ2 層上にｎ層と窓層とを設けて太陽電池となすこ
とを特徴とするＣｕＩｎＳｅ2 系薄膜太陽電池の製法に
関するものである。
晶構造を有するＣｕＩｎＳｅ2 多結晶半導体薄膜とＣｄ
Ｓ、ＣｄＺｎＳ等のII−ＶI 族系半導体とによって形成
される太陽電池において、裏面電極とＣｕＩｎＳｅ2 と
の間にＴｉからなる緩衝層を設けたことを特徴とする太
陽電池であり、他の発明は、基板上にＴｉを予め積層せ
しめた後、Ｃｕ、Ｉｎを該層上に成膜し、次いでこれら
を不活性あるいは還元性雰囲気において３００〜６００
℃に加熱した後、セレン化反応を行い、得られたＣｕＩ
ｎＳｅ2 層上にｎ層と窓層とを設けて太陽電池となすこ
とを特徴とするＣｕＩｎＳｅ2 系薄膜太陽電池の製法に
関するものである。
【００１０】
【作用】本発明では、ガラス上にスパッタ法または蒸着
法でＭｏあるいはＷの薄膜を形成した基板や、Ｍｏ、Ｗ
の薄板を基板として使用し、この上にＴｉを０．０５〜
２μｍとなるように積層する。この場合、Ｔｉ積層法と
しては、スパッタ法や蒸着法等可能な方法であればいか
なる方法でもよく、このようにして形成された基板上に
Ｃｕ、Ｉｎを化学量論組成よりもＣｕリッチとなるよう
に積層する。Ｃｕ、Ｉｎの積層方法は、蒸着法や電着法
等いずれの方法でもよく、また、単なる積層でも合金と
しての成膜でもよい。
法でＭｏあるいはＷの薄膜を形成した基板や、Ｍｏ、Ｗ
の薄板を基板として使用し、この上にＴｉを０．０５〜
２μｍとなるように積層する。この場合、Ｔｉ積層法と
しては、スパッタ法や蒸着法等可能な方法であればいか
なる方法でもよく、このようにして形成された基板上に
Ｃｕ、Ｉｎを化学量論組成よりもＣｕリッチとなるよう
に積層する。Ｃｕ、Ｉｎの積層方法は、蒸着法や電着法
等いずれの方法でもよく、また、単なる積層でも合金と
しての成膜でもよい。
【００１１】次に、このようにして成膜したＣｕ−Ｉｎ
膜を不活性雰囲気あるいは還元性雰囲気下において３０
０〜６００℃に加熱する。このような予備加熱を実施す
るのは、量論比以上に存在するＣｕとＴｉとを反応させ
て反応生成物を形成させるためである。この場合、３０
０℃以下では反応生成物を形成できず、６００℃以上に
加熱すると過剰に反応してＣｕＩｎＳｅ2 を形成するた
めのＣｕが不足することになる。反応生成物の量は、温
度によって一義的に決まり、加熱時間３０分以上ではほ
ぼ飽和してくるため、反応温度を定めるとＣｕとＴｉと
の反応量の予測が可能になり、どの程度Ｃｕを過剰にす
ればよいかを決定できる。Ｔｉの膜厚としては、２μｍ
以上にしても特に問題がないが、その分だけＣｕを過剰
に積層することとなり経済的でなくなる。
膜を不活性雰囲気あるいは還元性雰囲気下において３０
０〜６００℃に加熱する。このような予備加熱を実施す
るのは、量論比以上に存在するＣｕとＴｉとを反応させ
て反応生成物を形成させるためである。この場合、３０
０℃以下では反応生成物を形成できず、６００℃以上に
加熱すると過剰に反応してＣｕＩｎＳｅ2 を形成するた
めのＣｕが不足することになる。反応生成物の量は、温
度によって一義的に決まり、加熱時間３０分以上ではほ
ぼ飽和してくるため、反応温度を定めるとＣｕとＴｉと
の反応量の予測が可能になり、どの程度Ｃｕを過剰にす
ればよいかを決定できる。Ｔｉの膜厚としては、２μｍ
以上にしても特に問題がないが、その分だけＣｕを過剰
に積層することとなり経済的でなくなる。
【００１２】その後、ガス状態のセレンを導入してセレ
ン化反応を行なうが、最終的に生成されたＣｕＩｎＳｅ
2 は、量論組成近くになっており、過剰のＣｕは基板と
半導体層の界面において、Ｔｉ−Ｃｕ合金あるいはＴｉ
−Ｃｕ−Ｓｅ合金となり、この両方と化学的に反応して
密着性を向上させる役目を果たすことになる。
ン化反応を行なうが、最終的に生成されたＣｕＩｎＳｅ
2 は、量論組成近くになっており、過剰のＣｕは基板と
半導体層の界面において、Ｔｉ−Ｃｕ合金あるいはＴｉ
−Ｃｕ−Ｓｅ合金となり、この両方と化学的に反応して
密着性を向上させる役目を果たすことになる。
【００１３】本発明において使用する基板の材質として
は、Ｔｉと反応するが半導体構成成分であるＣｕ、Ｉ
ｎ、Ｓｅとは反応しないことが要求される。これは、基
板とこれらの成分とが反応すると最も重要な組成制御が
困難になるからであ。この目的にかなう材質としてＭｏ
あるいはＷがあり、これらはＴｉとは反応して合金化す
るが、その他の構成元素、特にＣｕ、Ｉｎとは合金を形
成しないという特質を有する。
は、Ｔｉと反応するが半導体構成成分であるＣｕ、Ｉ
ｎ、Ｓｅとは反応しないことが要求される。これは、基
板とこれらの成分とが反応すると最も重要な組成制御が
困難になるからであ。この目的にかなう材質としてＭｏ
あるいはＷがあり、これらはＴｉとは反応して合金化す
るが、その他の構成元素、特にＣｕ、Ｉｎとは合金を形
成しないという特質を有する。
【００１４】ＣｕＩｎＳｅ2 の形成方法としては、三元
同時蒸着が考えられる。この方法においては、基板を加
熱した状態でＣｕだけを最初に蒸着した後、同時蒸着を
実施することで本法の構成も可能であるがＳｅを固相状
態とする固相セレン化法では、Ｔｉ−Ｃｕの反応よりも
Ｃｕ−Ｓｅの反応が優先されるために形成されるＣｕＩ
ｎＳｅ2 組成がＣｕリッチとなるし、あるいはＣｕｘＳ
ｅ等の異相が存在して半導体としての特性が劣ることに
なる。
同時蒸着が考えられる。この方法においては、基板を加
熱した状態でＣｕだけを最初に蒸着した後、同時蒸着を
実施することで本法の構成も可能であるがＳｅを固相状
態とする固相セレン化法では、Ｔｉ−Ｃｕの反応よりも
Ｃｕ−Ｓｅの反応が優先されるために形成されるＣｕＩ
ｎＳｅ2 組成がＣｕリッチとなるし、あるいはＣｕｘＳ
ｅ等の異相が存在して半導体としての特性が劣ることに
なる。
【００１５】最後に、上述の手段で製造したＣｕＩｎＳ
ｅ2 の上に、ｎ層としてＣｄＳを、窓層としてＩｎをド
ープしたＣｄＳを形成するが、この形成法は蒸着等の一
般的な成膜法であれば特に制限はない。また、ｎ層はＣ
ｄＳだけでなくII−VI族系化合物であればよく、窓層も
II−VI族系化合物にドープして低抵抗にしたものやＺｎ
Ｏ等でもよい。このようにして形成したＣｕＩｎＳｅ2
系太陽電池は、基板との剥離が存在しないため、本発明
法では再現性が向上した。
ｅ2 の上に、ｎ層としてＣｄＳを、窓層としてＩｎをド
ープしたＣｄＳを形成するが、この形成法は蒸着等の一
般的な成膜法であれば特に制限はない。また、ｎ層はＣ
ｄＳだけでなくII−VI族系化合物であればよく、窓層も
II−VI族系化合物にドープして低抵抗にしたものやＺｎ
Ｏ等でもよい。このようにして形成したＣｕＩｎＳｅ2
系太陽電池は、基板との剥離が存在しないため、本発明
法では再現性が向上した。
【００１６】以下、実施例により詳細に説明するが、本
発明はこれらにより制限されるものではない。
発明はこれらにより制限されるものではない。
【００１７】
【実施例１】Ｍｏ板を基板として用い、該基板上にスパ
ッタ法にてＴｉを１μｍ積層した。更に、ＣｕとＩｎを
電着法にてＣｕ／Ｉｎのモル比が１．３となるように積
層したところ、膜厚は約１μｍであった。次いで、これ
を反応管内に設置しＮ2 ＋Ｈ2 混合ガスを５００ｃｃ／
分で導入しながら、５℃／分の速度で４００℃まで昇温
した。この温度で３０分間保持した後、Ｓｅガスを導入
し、２時間保持した。その後、Ｓｅガスの導入を停止
し、反応管内に残留するＳｅあるいは過剰に付着するＳ
ｅを除去するために、１時間同じ温度に保持した後、室
温まで冷却した。
ッタ法にてＴｉを１μｍ積層した。更に、ＣｕとＩｎを
電着法にてＣｕ／Ｉｎのモル比が１．３となるように積
層したところ、膜厚は約１μｍであった。次いで、これ
を反応管内に設置しＮ2 ＋Ｈ2 混合ガスを５００ｃｃ／
分で導入しながら、５℃／分の速度で４００℃まで昇温
した。この温度で３０分間保持した後、Ｓｅガスを導入
し、２時間保持した。その後、Ｓｅガスの導入を停止
し、反応管内に残留するＳｅあるいは過剰に付着するＳ
ｅを除去するために、１時間同じ温度に保持した後、室
温まで冷却した。
【００１８】得られた膜の構造をＸＲＤにて解析する
と、ＣｕＩｎＳｅ2 の他に若干のＴｉ−Ｓｅ系化合物が
存在していたが、ＥＤＸ法による組成分析では、Ｃｕ／
Ｉｎ／Ｓｅ＝２４／２６／５０（ａｔ％）でほぼ化学量
論比になっていた。次いで、該ＣｕＩｎＳｅ2 膜上に、
ｎ層としてＣｄＳ、窓層としてＩｎをドープしたＣｄＳ
を積層して太陽電池を構成し、特性を測定したところ開
放電圧Ｖｏｃは３００ｍＶ、短絡電流密度Ｊｓｃは、４
０ｍＡ／ｃｍ2 、曲線因子ＦＦは０．４８であった。こ
のセルは、室温、大気中保存で、１週間放置しても膜の
剥離がなく、電池特性の劣化も認められなかった。
と、ＣｕＩｎＳｅ2 の他に若干のＴｉ−Ｓｅ系化合物が
存在していたが、ＥＤＸ法による組成分析では、Ｃｕ／
Ｉｎ／Ｓｅ＝２４／２６／５０（ａｔ％）でほぼ化学量
論比になっていた。次いで、該ＣｕＩｎＳｅ2 膜上に、
ｎ層としてＣｄＳ、窓層としてＩｎをドープしたＣｄＳ
を積層して太陽電池を構成し、特性を測定したところ開
放電圧Ｖｏｃは３００ｍＶ、短絡電流密度Ｊｓｃは、４
０ｍＡ／ｃｍ2 、曲線因子ＦＦは０．４８であった。こ
のセルは、室温、大気中保存で、１週間放置しても膜の
剥離がなく、電池特性の劣化も認められなかった。
【００１９】
【実施例２】積層時のＣｕ／Ｉｎモル比を１．６とした
以外は、実施例１と同様に処理したところ、得られた膜
の組成は、ＥＤＸ法によるとＣｕ／Ｉｎ／Ｓｅ＝３０／
１８／５２で化学量論比よりもＣｕリッチになってい
た。また、ＸＲＤによる構造解析では、ＣｕＩｎＳｅ2
以外にＣｕｘＳｅの結晶を含んだ異相の混在する状態で
あり、Ｔｉ−Ｓｅ化合物も存在していた。次いでセルを
構成し、電池特性を調べたが、光応答性は認められなか
った。また、膜の剥離も認められなかった。
以外は、実施例１と同様に処理したところ、得られた膜
の組成は、ＥＤＸ法によるとＣｕ／Ｉｎ／Ｓｅ＝３０／
１８／５２で化学量論比よりもＣｕリッチになってい
た。また、ＸＲＤによる構造解析では、ＣｕＩｎＳｅ2
以外にＣｕｘＳｅの結晶を含んだ異相の混在する状態で
あり、Ｔｉ−Ｓｅ化合物も存在していた。次いでセルを
構成し、電池特性を調べたが、光応答性は認められなか
った。また、膜の剥離も認められなかった。
【００２０】
【比較例１】セレン化温度を６５０℃とした以外は実施
例１と同様に処理したところ、得られた膜の組成はＣｕ
／Ｉｎ／Ｓｅ＝１４／２７／５９で化学量論比から大き
く変動していた。またＸＲＤの結果を見ると、ＣｕＩｎ
Ｓｅ2 以外にＣｕ−Ｔｉ−Ｓｅ系化合物が存在してお
り、この場合、膜の剥離はなかったが、光応答もほとん
どなく太陽電池のセルとしては使用できないものであっ
た。
例１と同様に処理したところ、得られた膜の組成はＣｕ
／Ｉｎ／Ｓｅ＝１４／２７／５９で化学量論比から大き
く変動していた。またＸＲＤの結果を見ると、ＣｕＩｎ
Ｓｅ2 以外にＣｕ−Ｔｉ−Ｓｅ系化合物が存在してお
り、この場合、膜の剥離はなかったが、光応答もほとん
どなく太陽電池のセルとしては使用できないものであっ
た。
【００２１】
【比較例２】セレン化温度を２５０℃とした以外は実施
例１と同様に処理したところ、得られた膜の組成はＣｕ
／Ｉｎ／Ｓｅ＝２８／２２／５０となっており、化学量
論からＣｕリッチ側に大きくずれていた。またＸＲＤの
結果を見ると、結晶構造はＣｕＩｎＳｅ2 とＣｕｘＳｅ
であり、Ｃｕ−ＴｉあるいはＴｉ−Ｃｕ−Ｓｅ系化合物
は存在しなかった。この場合、セルを構成しても光応答
を示さなく、また、膜の表面は、剥離に起因すると考え
られる膨れが観察された。
例１と同様に処理したところ、得られた膜の組成はＣｕ
／Ｉｎ／Ｓｅ＝２８／２２／５０となっており、化学量
論からＣｕリッチ側に大きくずれていた。またＸＲＤの
結果を見ると、結晶構造はＣｕＩｎＳｅ2 とＣｕｘＳｅ
であり、Ｃｕ−ＴｉあるいはＴｉ−Ｃｕ−Ｓｅ系化合物
は存在しなかった。この場合、セルを構成しても光応答
を示さなく、また、膜の表面は、剥離に起因すると考え
られる膨れが観察された。
【００２２】
【比較例３】実施例１と同様の基板上に、ＣｕとＩｎと
を蒸着法で積層した。これらの組成は量論組成とし、こ
の上にさらにＳｅを量論組成の２倍として積層し、固相
セレン化を実施した。この時のセレン化反応は、温度４
００℃で行い、時間は２時間であった。
を蒸着法で積層した。これらの組成は量論組成とし、こ
の上にさらにＳｅを量論組成の２倍として積層し、固相
セレン化を実施した。この時のセレン化反応は、温度４
００℃で行い、時間は２時間であった。
【００２３】得られた膜の組成はＣｕ／Ｉｎ／Ｓｅ＝２
４／２６／５０であり、ほぼ化学量論値であった。その
構造はＣｕＩｎＳｅ2 単独で、Ｃｕ−ＴｉあるいはＴｉ
−Ｓｅ系化合物は存在しなかった。次いで、セル構成
後、特性を調べるとＶｏｃ＝２００ｍＶ、Ｊｓｃ＝２５
ｍＡ／ｃｍ2 、ＦＦ＝０．３３であったが、一週間放置
すると剥離に起因する膨れが見られＪｓｃが１３ｍＡ／
ｃｍ2 まで低下してしていた。
４／２６／５０であり、ほぼ化学量論値であった。その
構造はＣｕＩｎＳｅ2 単独で、Ｃｕ−ＴｉあるいはＴｉ
−Ｓｅ系化合物は存在しなかった。次いで、セル構成
後、特性を調べるとＶｏｃ＝２００ｍＶ、Ｊｓｃ＝２５
ｍＡ／ｃｍ2 、ＦＦ＝０．３３であったが、一週間放置
すると剥離に起因する膨れが見られＪｓｃが１３ｍＡ／
ｃｍ2 まで低下してしていた。
【００２４】
【比較例４】Ｔｉを積層していないＭｏの薄板を基板と
した以外は、実施例１と同様に処理し、ＣｕとＩｎとの
モル比は０．９とした。得られた膜の組成はＣｕ／Ｉｎ
／Ｓｅ＝２４／２５／５１であり、結晶構造もＣｕＩｎ
Ｓｅ2 単独であった。次いで、セル構成後、特性を調べ
たところＶｏｃ＝２８０ｍＶ、Ｊｓｃ＝３５ｍＡ／ｃｍ
2 、ＦＦ＝０．４５であったが、室温で一週間放置した
後測定したところＪｓｃが２０ｍＡ／ｃｍ2 で劣化する
と共に剥離に起因する膨れが観察された。
した以外は、実施例１と同様に処理し、ＣｕとＩｎとの
モル比は０．９とした。得られた膜の組成はＣｕ／Ｉｎ
／Ｓｅ＝２４／２５／５１であり、結晶構造もＣｕＩｎ
Ｓｅ2 単独であった。次いで、セル構成後、特性を調べ
たところＶｏｃ＝２８０ｍＶ、Ｊｓｃ＝３５ｍＡ／ｃｍ
2 、ＦＦ＝０．４５であったが、室温で一週間放置した
後測定したところＪｓｃが２０ｍＡ／ｃｍ2 で劣化する
と共に剥離に起因する膨れが観察された。
【００２５】
【発明の効果】上述のように本発明は、ＣｕＩｎＳｅ2
系太陽電池の構成において基板とＣｕＩｎＳｅ2 系膜と
の間にＴｉを緩衝層として形成することによって、化学
的接合が可能となり、膜の剥離がなくなり、密着性に優
れた経時変化のない太陽電池の形成を可能とした。
系太陽電池の構成において基板とＣｕＩｎＳｅ2 系膜と
の間にＴｉを緩衝層として形成することによって、化学
的接合が可能となり、膜の剥離がなくなり、密着性に優
れた経時変化のない太陽電池の形成を可能とした。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 光根 裕 東京都千代田区丸の内１丁目８番２号 同 和鉱業株式会社内
Claims (2)
- 【請求項１】 カルコパイライト型結晶構造を有するＣ
ｕＩｎＳｅ2 多結晶半導体薄膜とＣｄＳ、ＣｄＺｎＳ等
のII−VI族系半導体とによって形成される太陽電池にお
いて、裏面電極とＣｕＩｎＳｅ2 との間にＴｉからなる
緩衝層を設けたことを特徴とする薄膜太陽電池。 - 【請求項２】 基板上にＴｉを予め積層せしめた後、Ｃ
ｕ、Ｉｎを該層上に成膜し、次いでこれらを不活性ある
いは還元性雰囲気下において３００〜６００℃に加熱し
た後、セレン化反応を行い、得られたＣｕＩｎＳｅ2 層
上に、ｎ層と窓層とを設けて太陽電池となすことを特徴
とするＣｕＩｎＳｅ2 系薄膜太陽電池の製法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4139893A JPH05315633A (ja) | 1992-05-01 | 1992-05-01 | ＣｕＩｎＳｅ２ 系薄膜太陽電池およびその製法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4139893A JPH05315633A (ja) | 1992-05-01 | 1992-05-01 | ＣｕＩｎＳｅ２ 系薄膜太陽電池およびその製法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05315633A true JPH05315633A (ja) | 1993-11-26 |
Family
ID=15256067
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4139893A Pending JPH05315633A (ja) | 1992-05-01 | 1992-05-01 | ＣｕＩｎＳｅ２ 系薄膜太陽電池およびその製法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05315633A (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1995009441A1 (de) * | 1993-09-30 | 1995-04-06 | Siemens Aktiengesellschaft | Solarzelle mit einer chalkopyritabsorberschicht |
| JP2003282908A (ja) * | 2002-03-25 | 2003-10-03 | Honda Motor Co Ltd | 光吸収層の作製方法および装置 |
| JP2007527121A (ja) * | 2004-03-05 | 2007-09-20 | ソリブロ アーベー | Ｃｉｇｓプロセスのインラインプロセス制御のための方法および装置 |
| WO2009041657A1 (ja) | 2007-09-28 | 2009-04-02 | Fujifilm Corporation | 太陽電池用基板および太陽電池 |
| WO2009041660A1 (ja) | 2007-09-28 | 2009-04-02 | Fujifilm Corporation | 太陽電池用基板および太陽電池 |
| WO2009041659A1 (ja) | 2007-09-28 | 2009-04-02 | Fujifilm Corporation | 太陽電池 |
| CN102054899A (zh) * | 2010-06-21 | 2011-05-11 | 中国科学技术大学 | 一种制备作为太阳能电池吸收层的CuInSe2薄膜的方法 |
| CN102270700A (zh) * | 2011-07-20 | 2011-12-07 | 中国科学技术大学 | 一种太阳能电池用CuInSe2薄膜的制备方法 |
| EP2369634A3 (fr) * | 2001-01-31 | 2014-09-24 | Saint-Gobain Glass France | Substrat transparent muni d'une electrode |
| CN110098058A (zh) * | 2019-05-06 | 2019-08-06 | 吉林大学 | 一种基于CuTi2S4模板原位制备的Ti/Cu2-xSe对电极、制备方法及其应用 |
-
1992
- 1992-05-01 JP JP4139893A patent/JPH05315633A/ja active Pending
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1995009441A1 (de) * | 1993-09-30 | 1995-04-06 | Siemens Aktiengesellschaft | Solarzelle mit einer chalkopyritabsorberschicht |
| US5676766A (en) * | 1993-09-30 | 1997-10-14 | Siemens Aktiengesellschaft | Solar cell having a chalcopyrite absorber layer |
| EP2369634A3 (fr) * | 2001-01-31 | 2014-09-24 | Saint-Gobain Glass France | Substrat transparent muni d'une electrode |
| JP2003282908A (ja) * | 2002-03-25 | 2003-10-03 | Honda Motor Co Ltd | 光吸収層の作製方法および装置 |
| JP2007527121A (ja) * | 2004-03-05 | 2007-09-20 | ソリブロ アーベー | Ｃｉｇｓプロセスのインラインプロセス制御のための方法および装置 |
| WO2009041657A1 (ja) | 2007-09-28 | 2009-04-02 | Fujifilm Corporation | 太陽電池用基板および太陽電池 |
| WO2009041660A1 (ja) | 2007-09-28 | 2009-04-02 | Fujifilm Corporation | 太陽電池用基板および太陽電池 |
| WO2009041659A1 (ja) | 2007-09-28 | 2009-04-02 | Fujifilm Corporation | 太陽電池 |
| CN102054899A (zh) * | 2010-06-21 | 2011-05-11 | 中国科学技术大学 | 一种制备作为太阳能电池吸收层的CuInSe2薄膜的方法 |
| CN102270700A (zh) * | 2011-07-20 | 2011-12-07 | 中国科学技术大学 | 一种太阳能电池用CuInSe2薄膜的制备方法 |
| CN110098058A (zh) * | 2019-05-06 | 2019-08-06 | 吉林大学 | 一种基于CuTi2S4模板原位制备的Ti/Cu2-xSe对电极、制备方法及其应用 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5676766A (en) | Solar cell having a chalcopyrite absorber layer | |
| JP3249408B2 (ja) | 薄膜太陽電池の薄膜光吸収層の製造方法及び製造装置 | |
| US5626688A (en) | Solar cell with chalcopyrite absorber layer | |
| US6534704B2 (en) | Solar cell | |
| CN101443920B (zh) | 制备用于薄膜太阳能电池制造及其相应装置的前体膜和化合物层的技术 | |
| US4612411A (en) | Thin film solar cell with ZnO window layer | |
| US8415559B2 (en) | Method for forming copper indium gallium chalcogenide layer with shaped gallium profile | |
| US20060219288A1 (en) | Process and photovoltaic device using an akali-containing layer | |
| US8252621B2 (en) | Method for forming copper indium gallium chalcogenide layer with optimized gallium content at its surface | |
| EP2201605A2 (en) | Photovoltaic devices including an interfacial layer | |
| US8673678B2 (en) | Process of making a thin-film photovoltaic device and thin-film photovoltaic device | |
| JP2922466B2 (ja) | 薄膜太陽電池 | |
| JP2922465B2 (ja) | 薄膜太陽電池の製造方法 | |
| Nakada et al. | Improved efficiency of Cu (In, Ga) Se/sub 2/thin film solar cells with chemically deposited ZnS buffer layers by air-annealing-formation of homojunction by solid phase diffusion | |
| JPH07122762A (ja) | 薄膜光起電力装置 | |
| JPH11177112A (ja) | 光起電力装置及びその製造方法 | |
| JPH10135501A (ja) | 半導体装置及びその製造方法並びに太陽電池 | |
| JP3408618B2 (ja) | 太陽電池の製造方法 | |
| JPH0555615A (ja) | 薄膜太陽電池の製造方法 | |
| JP2003008039A (ja) | 化合物太陽電池の製造方法 | |
| JPH09213977A (ja) | 半導体薄膜の製造方法 | |
| JP2000012883A (ja) | 太陽電池の製造方法 | |
| Sheldon | Process integration issues in thin‐film photovoltaics and their impact on future research directions | |
| Alkhayat et al. | Study of Degradation of Cu (In, Ga) Se 2 Solar Cell Parameters due to Temperature | |
| JP3520683B2 (ja) | 化合物半導体薄膜とその製造方法及び太陽電池 |