JPH054826B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH054826B2 JPH054826B2 JP62222317A JP22231787A JPH054826B2 JP H054826 B2 JPH054826 B2 JP H054826B2 JP 62222317 A JP62222317 A JP 62222317A JP 22231787 A JP22231787 A JP 22231787A JP H054826 B2 JPH054826 B2 JP H054826B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- film
- cadmium telluride
- compound semiconductor
- cdte
- 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.)
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
- H10F71/00—Manufacture or treatment of devices covered by this subclass
- H10F71/125—The active layers comprising only Group II-VI materials, e.g. CdS, ZnS or CdTe
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
- H10F77/00—Constructional details of devices covered by this subclass
- H10F77/10—Semiconductor bodies
- H10F77/16—Material structures, e.g. crystalline structures, film structures or crystal plane orientations
- H10F77/169—Thin semiconductor films on metallic or insulating substrates
Landscapes
- Light Receiving Elements (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
Description
産業上の利用分野
本発明は、太陽電池及びフオトセンサー等の光
起電力素子に利用可能なテルル化カドミウム薄膜
の製造方法に関するものである。 従来の技術 近年、−族を中心とした多結晶薄膜太陽電
池は、低価化を目指す太陽電池の一つの方向とし
て注目を浴びている。一方、高効率化という観点
からはタンデム型太陽電池という新しい構成法に
重点を移しつつある（例えばJ.D.Meakin、etal、
Solar、Cells 16（1986）477）。 以下図面を参照しながら、上述した従来の
CdTe薄膜の一例について説明する。タンデム型
太陽電池というのは、第２図に示すCdTe１と
CuInSe2３といつた禁制帯幅の異なる半導体を組
合せて、一方で短波長の光、他方で長波長の光を
効率よく吸収すると共に、積層構造にあるため発
生する起電圧を両者の和として高効率化をはかろ
うとするものである。第３図にCdTe膜厚の各波
長の光の透過率を示すが、膜厚が増すと透過率は
大幅に低下することがわかる。したがつてタンデ
ム構造では、数μｍ以下のCdTe薄膜形成は重要
であり、現在蒸着や近接昇華法によつて形成され
ている（例えばY.S.Tyan etal、Proc−16th
IEEE PVSC（1982）794）。 発明が解決しようとする問題点 しかしながら上記のような、蒸着や近接昇華法
では、基板面積が限定されると同時に量産性にか
ける。すなわち、大面積CdTe薄膜を安価に製造
できないという問題点を有していた。一方、大面
積化が容易な方法としてスクリーン印刷焼結法
（例えば、H.Matsumoto etal、Japan.J.Appl.
Phys.22−５（1983）891）があるが、印刷条件を
いかに変えても10μｍ以下のCdTe薄膜は形成で
きない。 本発明は上記問題点に鑑み、タンデム型太陽電
池の上部素子に利用可能な膜厚のテルル化カドミ
ウム薄膜を大面積でかつ量産性にすぐれ、低コス
ト化が可能な方法で製造する方法を提供するもの
である。 問題点を解決するための手段 上記問題点を解決するために本発明のテルル化
カドミウムの製造方法は、Cd、Te粉末を水中で
粉砕した混合物をペースト状にし塗布焼結するこ
とによつて形成される２層の膜のうち、容易に除
去できる多孔質膜を除去することによつて厚さ
0.5〜3μｍのテルル化カドミウム薄膜を製造する
ものである。 作 用 本発明は上記した構成により、大面積化が容易
な印刷方式を利用できると同時に、多孔質膜を除
去することによつて10μｍ以上の厚膜しか形成で
きないという印刷焼結方式の問題点を解決するこ
とになる。 実施例 以下本発明の一実施例のテルル化カドミウム薄
膜の製造方法について、図面を参照にしながら説
明する。 CdS粉末に融剤としてCdCl2を10重量％加え、
それに粘結剤としてプロピレングリコールを加え
ペースト状にしたものを、第１図ａの断面図に示
すようにガラス基板１上に塗布した後、N2雰囲
気中において690℃60分間焼成することにより、
ｎ型焼結膜８を形成した。この上にCd粉末とTe
粉末の重量比が１対1.05の混合物に水に加えて、
アルミナボールを用いた媒体撹拌ミルにより700
回転／分で１時間〜５時間粉砕することにより得
られた平均粒径１〜4μｍのCdTe化合物を含む混
合物を100℃で48時間乾燥した乾燥粉にプロピレ
ングリコールを添加して混合したペースト状のも
のをスクリーン印刷した。続いて100℃で60分間
乾燥させプロピレングリコールを蒸発させる。乾
燥後、基板を第４図のアルミナ製の焼成ボート１
５の中に入れ、その上に第５図のアルミナ製の孔
１６をもつた有孔蓋１７を置く。この焼成ボート
を540℃〜650℃の範囲で温度を変えて約60分間焼
成する。焼成時における蓋１７の孔１６の効果を
調べるため、孔の径と数を変えたアルミナ製の蓋
を作製し、前述のCdTe印刷膜を焼成した。焼成
により第１図ａに示す通りCdS焼結膜８に接して
CdS表面付近ではCdS中に残存するCdCl2によつ
て平均膜厚Ｄ（μｍ）の緻密なCdTe膜９とCd、
Teの蒸発により多孔質なCdTe膜１０とが形成さ
れる。次に同膜を純水中で超音波を10分かける
と、多孔質CdTe膜１０が除去され、第１図ｂの
様になる。表１にCdTe膜形成に使用した粉砕粉
の粒径と粉砕粉中のTeに対するCdTe組成比（以
後はCdTe化度と呼ぶ）を変化させたときの緻密
なCdTe膜９の膜厚Ｄ及び多孔質CdTe膜１０の
除去前後の波長λ＝750nｍの透過率を示す。各
条件とも膜１０を除去することによつて透過率が
向上することがわかる。焼成温度はすべて600℃、
蓋の孔の面積の被焼結膜面積に対する比率（以
後、孔面積率と呼ぶ）は1.0％で一定にした。
起電力素子に利用可能なテルル化カドミウム薄膜
の製造方法に関するものである。 従来の技術 近年、−族を中心とした多結晶薄膜太陽電
池は、低価化を目指す太陽電池の一つの方向とし
て注目を浴びている。一方、高効率化という観点
からはタンデム型太陽電池という新しい構成法に
重点を移しつつある（例えばJ.D.Meakin、etal、
Solar、Cells 16（1986）477）。 以下図面を参照しながら、上述した従来の
CdTe薄膜の一例について説明する。タンデム型
太陽電池というのは、第２図に示すCdTe１と
CuInSe2３といつた禁制帯幅の異なる半導体を組
合せて、一方で短波長の光、他方で長波長の光を
効率よく吸収すると共に、積層構造にあるため発
生する起電圧を両者の和として高効率化をはかろ
うとするものである。第３図にCdTe膜厚の各波
長の光の透過率を示すが、膜厚が増すと透過率は
大幅に低下することがわかる。したがつてタンデ
ム構造では、数μｍ以下のCdTe薄膜形成は重要
であり、現在蒸着や近接昇華法によつて形成され
ている（例えばY.S.Tyan etal、Proc−16th
IEEE PVSC（1982）794）。 発明が解決しようとする問題点 しかしながら上記のような、蒸着や近接昇華法
では、基板面積が限定されると同時に量産性にか
ける。すなわち、大面積CdTe薄膜を安価に製造
できないという問題点を有していた。一方、大面
積化が容易な方法としてスクリーン印刷焼結法
（例えば、H.Matsumoto etal、Japan.J.Appl.
Phys.22−５（1983）891）があるが、印刷条件を
いかに変えても10μｍ以下のCdTe薄膜は形成で
きない。 本発明は上記問題点に鑑み、タンデム型太陽電
池の上部素子に利用可能な膜厚のテルル化カドミ
ウム薄膜を大面積でかつ量産性にすぐれ、低コス
ト化が可能な方法で製造する方法を提供するもの
である。 問題点を解決するための手段 上記問題点を解決するために本発明のテルル化
カドミウムの製造方法は、Cd、Te粉末を水中で
粉砕した混合物をペースト状にし塗布焼結するこ
とによつて形成される２層の膜のうち、容易に除
去できる多孔質膜を除去することによつて厚さ
0.5〜3μｍのテルル化カドミウム薄膜を製造する
ものである。 作 用 本発明は上記した構成により、大面積化が容易
な印刷方式を利用できると同時に、多孔質膜を除
去することによつて10μｍ以上の厚膜しか形成で
きないという印刷焼結方式の問題点を解決するこ
とになる。 実施例 以下本発明の一実施例のテルル化カドミウム薄
膜の製造方法について、図面を参照にしながら説
明する。 CdS粉末に融剤としてCdCl2を10重量％加え、
それに粘結剤としてプロピレングリコールを加え
ペースト状にしたものを、第１図ａの断面図に示
すようにガラス基板１上に塗布した後、N2雰囲
気中において690℃60分間焼成することにより、
ｎ型焼結膜８を形成した。この上にCd粉末とTe
粉末の重量比が１対1.05の混合物に水に加えて、
アルミナボールを用いた媒体撹拌ミルにより700
回転／分で１時間〜５時間粉砕することにより得
られた平均粒径１〜4μｍのCdTe化合物を含む混
合物を100℃で48時間乾燥した乾燥粉にプロピレ
ングリコールを添加して混合したペースト状のも
のをスクリーン印刷した。続いて100℃で60分間
乾燥させプロピレングリコールを蒸発させる。乾
燥後、基板を第４図のアルミナ製の焼成ボート１
５の中に入れ、その上に第５図のアルミナ製の孔
１６をもつた有孔蓋１７を置く。この焼成ボート
を540℃〜650℃の範囲で温度を変えて約60分間焼
成する。焼成時における蓋１７の孔１６の効果を
調べるため、孔の径と数を変えたアルミナ製の蓋
を作製し、前述のCdTe印刷膜を焼成した。焼成
により第１図ａに示す通りCdS焼結膜８に接して
CdS表面付近ではCdS中に残存するCdCl2によつ
て平均膜厚Ｄ（μｍ）の緻密なCdTe膜９とCd、
Teの蒸発により多孔質なCdTe膜１０とが形成さ
れる。次に同膜を純水中で超音波を10分かける
と、多孔質CdTe膜１０が除去され、第１図ｂの
様になる。表１にCdTe膜形成に使用した粉砕粉
の粒径と粉砕粉中のTeに対するCdTe組成比（以
後はCdTe化度と呼ぶ）を変化させたときの緻密
なCdTe膜９の膜厚Ｄ及び多孔質CdTe膜１０の
除去前後の波長λ＝750nｍの透過率を示す。各
条件とも膜１０を除去することによつて透過率が
向上することがわかる。焼成温度はすべて600℃、
蓋の孔の面積の被焼結膜面積に対する比率（以
後、孔面積率と呼ぶ）は1.0％で一定にした。
【表】
次に焼成温度と孔面積率を変えた場合のＤ値及
び透過率の関係を表２にまとめて示す。 粉砕条件は粉砕時間を３時間で一定にした。前
述と同様の各条件とも除去することにより透過率
が向上する。ただし焼成過度が650℃になると多
孔質膜１０の強度が増し、超音波処理では除去で
きなくなる。そのため穴面積率が下がると除去処
理後も透過率がかわらないものがある。穴面積率
が上がると印刷膜中のCd、Teの蒸発量が増加し
多孔質層がより気孔率の高い多孔質になるものと
思われる。 多孔質CdTe膜１０の除去方法として、ブラシ
洗浄や希硝酸によるエツチング処理等でも同様な
結果が得られた。
び透過率の関係を表２にまとめて示す。 粉砕条件は粉砕時間を３時間で一定にした。前
述と同様の各条件とも除去することにより透過率
が向上する。ただし焼成過度が650℃になると多
孔質膜１０の強度が増し、超音波処理では除去で
きなくなる。そのため穴面積率が下がると除去処
理後も透過率がかわらないものがある。穴面積率
が上がると印刷膜中のCd、Teの蒸発量が増加し
多孔質層がより気孔率の高い多孔質になるものと
思われる。 多孔質CdTe膜１０の除去方法として、ブラシ
洗浄や希硝酸によるエツチング処理等でも同様な
結果が得られた。
【表】
【表】
以上のように本実施例によれば、Cd、Te、
CdTe粉を印刷焼結して形成された焼結膜のう
ち、容易に除去できる多孔質膜のみを除去するこ
とによつて大面積で厚さ0.5〜3μｍのCdTe薄膜を
製造することができる。 以下本発明の第２の実施例について第１図ｃを
参照しながら説明する。第１の実施例で形成した
平均膜厚2μｍのCdTe膜９上にCu１１を厚さ50Å
で蒸着し、その上に酸化インジウムスズの薄膜１
２を形成した。次にCdSとオーミツクな電極１４
を形成し、太陽電池素子を形成した。この素孔は
多孔質膜１０の除去前と同等の変換効率をもち、
なおかつ、λ＝750nｍの透過率は12％であつた。
また光の入射方向はガラス側でもCdTe側でも可
能となつた。 以上のように、印刷焼成後の多孔質CdTe膜を
除去することによつて、タンデム型太陽電池の上
部素子に利用できる。 発明の効果 以上のように本発明は、粉砕によつて形成した
Cd、Te、CdTe粉の混合物を印刷焼結した後、
多孔質CdTe膜を除去することによつてタンデム
型太陽電池の上部素子として利用可能なCdTe薄
膜を大面積で安価に製造することができる。
CdTe粉を印刷焼結して形成された焼結膜のう
ち、容易に除去できる多孔質膜のみを除去するこ
とによつて大面積で厚さ0.5〜3μｍのCdTe薄膜を
製造することができる。 以下本発明の第２の実施例について第１図ｃを
参照しながら説明する。第１の実施例で形成した
平均膜厚2μｍのCdTe膜９上にCu１１を厚さ50Å
で蒸着し、その上に酸化インジウムスズの薄膜１
２を形成した。次にCdSとオーミツクな電極１４
を形成し、太陽電池素子を形成した。この素孔は
多孔質膜１０の除去前と同等の変換効率をもち、
なおかつ、λ＝750nｍの透過率は12％であつた。
また光の入射方向はガラス側でもCdTe側でも可
能となつた。 以上のように、印刷焼成後の多孔質CdTe膜を
除去することによつて、タンデム型太陽電池の上
部素子に利用できる。 発明の効果 以上のように本発明は、粉砕によつて形成した
Cd、Te、CdTe粉の混合物を印刷焼結した後、
多孔質CdTe膜を除去することによつてタンデム
型太陽電池の上部素子として利用可能なCdTe薄
膜を大面積で安価に製造することができる。
第１図ａ，ｂは本発明の第１の実施例における
CdTe薄膜製造方法を示す図、第１図ｃは第２の
実施例を示す太陽電池の断面図、第２図は代表的
タンデム型太陽電池の断面図、第３図はCdTe膜
厚と光透過率との関係を示す図、第４図、第５図
はCdTe焼結時に使用する焼成容器のボートと蓋
を示す図である。 １……ガラス基板、２……モリブデン薄膜、３
……セレン化インジウム銅、４……硫化カドミウ
ム、５……酸化インジユウムスズ、６……テルル
化カドミウム、７……入射光、８……CdS焼結
膜、９……緻密なCdTe膜、１０……多孔質な
CdTe膜、１１……Cu薄膜、１２……酸化インジ
ウムスズ、１３……リード線、１４……オーミツ
ク電極、１５……焼成容器ボート、１６……蓋の
孔、１７……焼成容器の蓋。
CdTe薄膜製造方法を示す図、第１図ｃは第２の
実施例を示す太陽電池の断面図、第２図は代表的
タンデム型太陽電池の断面図、第３図はCdTe膜
厚と光透過率との関係を示す図、第４図、第５図
はCdTe焼結時に使用する焼成容器のボートと蓋
を示す図である。 １……ガラス基板、２……モリブデン薄膜、３
……セレン化インジウム銅、４……硫化カドミウ
ム、５……酸化インジユウムスズ、６……テルル
化カドミウム、７……入射光、８……CdS焼結
膜、９……緻密なCdTe膜、１０……多孔質な
CdTe膜、１１……Cu薄膜、１２……酸化インジ
ウムスズ、１３……リード線、１４……オーミツ
ク電極、１５……焼成容器ボート、１６……蓋の
孔、１７……焼成容器の蓋。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ Cd粉末とTe粉末との混合物を水中であらか
じめ微粉末に粉砕させてCdTeを含むCd、Teの
混合物を形成させて乾燥した後、粘結剤を添加し
てペースト状にしたものを支持基板上に塗布し、
それを複数個の開孔を有する焼成容器内で焼結す
ることにより、支持基板に接して薄い緻密な
CdTeもしくはCd、Teを含む第１の化合物半導
体膜と、さらにその上に多孔質なCdTeもしくは
Cd、Teを含む第２の化合物半導体膜を形成し、
その後多孔質なCdTeもしくはCd、Teを含む第
２の化合物半導体膜を除去し、厚さ0.5〜3μｍの
テルル化カドミウム薄膜を形成することを特徴と
するタンデム型太陽電池の上部素子用テルル化カ
ドミウム薄膜の製造方法。 ２ 支持基板として、ガラス基板上にCdS粉末も
しくはそれを含む粉末にCdCl2と粘結剤を加えた
ペーストを印刷焼結した粘結膜を使用することを
特徴とする特許請求の範囲第１項記載のテルル化
カドミウム薄膜の製造方法。 ３ 第１の化合物半導体膜厚を、この膜の焼結時
に使用する複数個の開孔を有する焼成容器の開孔
の面積の総和の焼成される被焼結膜面積に対する
比率で調節することを特徴とする特許請求の範囲
第１項記載のテルル化カドミウム薄膜の製造方
法。 ４ 第１の化合物半導体膜厚を、同膜焼結時の温
度で調節することを特徴とする特許請求の範囲第
１項記載のテルル化カドミウム薄膜の製造方法。 ５ 第２の化合物半導体膜を溶液中で超音波をあ
て除去することを特徴とする特許請求の範囲第１
項記載のテルル化カドミウム薄膜の製造方法。 ６ 第２の化合物半導体膜をブラシ洗浄を含む機
械的手法によつて除去することを特徴とする特許
請求の範囲第１項記載のテルル化カドミウム薄膜
の製造方法。 ７ 第２の化合物半導体膜を硝酸を含む化学的エ
ツチング法によつて除去することを特徴とする特
許請求の範囲第１項記載のテルル化カドミウム薄
膜の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62222317A JPS6464370A (en) | 1987-09-04 | 1987-09-04 | Manufacture of cadmium telluride thin film |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62222317A JPS6464370A (en) | 1987-09-04 | 1987-09-04 | Manufacture of cadmium telluride thin film |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6464370A JPS6464370A (en) | 1989-03-10 |
| JPH054826B2 true JPH054826B2 (ja) | 1993-01-20 |
Family
ID=16780464
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62222317A Granted JPS6464370A (en) | 1987-09-04 | 1987-09-04 | Manufacture of cadmium telluride thin film |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6464370A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5139814A (en) * | 1987-07-11 | 1992-08-18 | Usui Kokusai Sangyo Kaisha | Method of manufacturing metal pipes coated with tin or tin based alloys |
| CN102392282B (zh) * | 2011-11-26 | 2014-02-12 | 济南大学 | 一种在水相碱性条件下电化学制备碲化镉半导体薄膜的方法 |
-
1987
- 1987-09-04 JP JP62222317A patent/JPS6464370A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6464370A (en) | 1989-03-10 |
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