JPH06310747A - カルコパイライト薄膜の形成方法及び薄膜太陽電池の製造法 - Google Patents
カルコパイライト薄膜の形成方法及び薄膜太陽電池の製造法Info
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- JPH06310747A JPH06310747A JP5097900A JP9790093A JPH06310747A JP H06310747 A JPH06310747 A JP H06310747A JP 5097900 A JP5097900 A JP 5097900A JP 9790093 A JP9790093 A JP 9790093A JP H06310747 A JPH06310747 A JP H06310747A
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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
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- Y02E10/541—CuInSe2 material PV cells
-
- 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
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- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【構成】 カルコパイライト化合物を構成するカルコゲ
ン元素を除く成分金属元素に対するカルコゲン元素のモ
ル比が０．２以上１未満である薄膜を、カルコゲン元素
を含有するガス雰囲気中で熱処理するカルコパイライト
薄膜の形成方法。 【効果】 基板に対する密着性が良好で、化学量論組成
を有する高結晶性のカルコパイライト薄膜を作製でき
る。又、この薄膜を用いれば、良好な特性を有する薄膜
太陽電池を作製できる。
ン元素を除く成分金属元素に対するカルコゲン元素のモ
ル比が０．２以上１未満である薄膜を、カルコゲン元素
を含有するガス雰囲気中で熱処理するカルコパイライト
薄膜の形成方法。 【効果】 基板に対する密着性が良好で、化学量論組成
を有する高結晶性のカルコパイライト薄膜を作製でき
る。又、この薄膜を用いれば、良好な特性を有する薄膜
太陽電池を作製できる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、カルコパイライト型化
合物の薄膜の形成方法及び薄膜太陽電池の製造方法に関
するものである。
合物の薄膜の形成方法及び薄膜太陽電池の製造方法に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】カルコパイライト型化合物は、太陽電池
や発光素子等への応用が期待されている材料である。従
来、カルコパイライト型化合物の薄膜（以下、カルコパ
イライト薄膜と記す。）を非晶質基板、非晶質薄膜ある
いは金属薄膜上に形成する場合は、カルコパイライト型
化合物そのものを蒸発源として蒸着させる真空蒸着法、
カルコパイライト型化合物そのものをターゲットとして
用いるスパッタリング法、カルコパイライト型化合物の
成分元素を別々に蒸着させる多元の真空蒸着法、カルコ
パイライト型化合物の成分元素を別々にターゲットとし
て用いるマルチスパッタリング法、あるいは構成金属の
積層薄膜、例えばＣｕ−Ｉｎ薄膜のカルコゲナイト化等
のプロセスによって形成している。
や発光素子等への応用が期待されている材料である。従
来、カルコパイライト型化合物の薄膜（以下、カルコパ
イライト薄膜と記す。）を非晶質基板、非晶質薄膜ある
いは金属薄膜上に形成する場合は、カルコパイライト型
化合物そのものを蒸発源として蒸着させる真空蒸着法、
カルコパイライト型化合物そのものをターゲットとして
用いるスパッタリング法、カルコパイライト型化合物の
成分元素を別々に蒸着させる多元の真空蒸着法、カルコ
パイライト型化合物の成分元素を別々にターゲットとし
て用いるマルチスパッタリング法、あるいは構成金属の
積層薄膜、例えばＣｕ−Ｉｎ薄膜のカルコゲナイト化等
のプロセスによって形成している。
【０００３】しかしながら、カルコパイライト型化合物
そのものを蒸発源あるいはターゲットとして用いる場
合、カルコゲン元素の離脱による組成ずれがおこりやす
い。成分元素を別々に蒸着、スパッタする場合は、個々
の元素の蒸着速度の厳密な制御が難しい等の問題が生じ
る。また、構成金属の積層薄膜をカルコゲナイト化する
場合、形成した薄膜の基板に対する密着性が悪かった
り、形状の異なる結晶粒が混在しやすい等の問題があっ
た。
そのものを蒸発源あるいはターゲットとして用いる場
合、カルコゲン元素の離脱による組成ずれがおこりやす
い。成分元素を別々に蒸着、スパッタする場合は、個々
の元素の蒸着速度の厳密な制御が難しい等の問題が生じ
る。また、構成金属の積層薄膜をカルコゲナイト化する
場合、形成した薄膜の基板に対する密着性が悪かった
り、形状の異なる結晶粒が混在しやすい等の問題があっ
た。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、基板に対す
る密着性が良好で、カルコゲン元素の欠乏がなく、組成
の制御された高結晶性のカルコパイライト薄膜の形成方
法及びそれを用いた薄膜太陽電池の製造方法を提供する
ことを目的とする。
る密着性が良好で、カルコゲン元素の欠乏がなく、組成
の制御された高結晶性のカルコパイライト薄膜の形成方
法及びそれを用いた薄膜太陽電池の製造方法を提供する
ことを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】かかる状況下において、
本発明者らは、カルコパイライト薄膜中の成分金属元素
とカルコゲン元素との組成比と、膜の結晶性との関係に
ついて鋭意検討した結果、カルコゲン元素の組成比が、
化学量論組成（カルコゲン元素／金属元素のモル比１）
よりやや小さな薄膜を、そのカルコゲン元素を含有する
ガス雰囲気中で熱処理することにより、膜中にカルコゲ
ン元素が取り込まれて化学量論組成に近づくと共に、結
晶粒が大きく成長し、高結晶性のカルコパイライト薄膜
を形成することができ、しかも、このようなカルコパイ
ライト薄膜を用いて作製した薄膜太陽電池は、従来の方
法で作製したものに比べ、良好な特性を示すことをみい
だし、本発明をなすに至った。
本発明者らは、カルコパイライト薄膜中の成分金属元素
とカルコゲン元素との組成比と、膜の結晶性との関係に
ついて鋭意検討した結果、カルコゲン元素の組成比が、
化学量論組成（カルコゲン元素／金属元素のモル比１）
よりやや小さな薄膜を、そのカルコゲン元素を含有する
ガス雰囲気中で熱処理することにより、膜中にカルコゲ
ン元素が取り込まれて化学量論組成に近づくと共に、結
晶粒が大きく成長し、高結晶性のカルコパイライト薄膜
を形成することができ、しかも、このようなカルコパイ
ライト薄膜を用いて作製した薄膜太陽電池は、従来の方
法で作製したものに比べ、良好な特性を示すことをみい
だし、本発明をなすに至った。
【０００６】すなわち、本発明は以下のとおりである。 １） 元素周期律表Ｉｂ族及びＩＩＩｂ族金属並びにカ
ルコゲン元素からなり、熱処理後にカルコパイライト型
構造を採りうる薄膜を、上記カルコゲン元素を含有する
ガス雰囲気中で熱処理するカルコパイライト型化合物の
薄膜の形成方法において、熱処理前の上記薄膜中の元素
周期律表Ｉｂ族及びＩＩＩｂ族金属に対するカルコゲン
元素のモル比が、０．２以上１未満であることを特徴と
するカルコパイライト型化合物の薄膜の形成方法。 ２） 上記１記載のカルコパイライト型化合物の薄膜の
形成方法によって得られたカルコパイライト型化合物の
薄膜を用いることを特徴とする薄膜太陽電池の製造法。
ルコゲン元素からなり、熱処理後にカルコパイライト型
構造を採りうる薄膜を、上記カルコゲン元素を含有する
ガス雰囲気中で熱処理するカルコパイライト型化合物の
薄膜の形成方法において、熱処理前の上記薄膜中の元素
周期律表Ｉｂ族及びＩＩＩｂ族金属に対するカルコゲン
元素のモル比が、０．２以上１未満であることを特徴と
するカルコパイライト型化合物の薄膜の形成方法。 ２） 上記１記載のカルコパイライト型化合物の薄膜の
形成方法によって得られたカルコパイライト型化合物の
薄膜を用いることを特徴とする薄膜太陽電池の製造法。
【０００７】本発明におけるカルコパイライト型化合物
とは、Ｃｕ，Ａｇ等の元素周期律表Ｉｂ族金属及びＡ
ｌ，Ｇａ，Ｉｎ等の元素周期律表ＩＩＩｂ族金属並びに
Ｓ，Ｓｅ，Ｔｅ等のカルコゲン元素からなり、カルコパ
イライト（黄銅鉱）型構造をとる化合物を総称したもの
である。本発明において、熱処理前の薄膜の形成方法と
しては、スパッタ蒸着法、抵抗加熱蒸着法、電子線ビー
ム蒸着法、ＭＢＥ、ＭＯＣＶＤ、ＡＬＥ、スプレー加熱
分解法、無電解メッキ法等多くの方法が選択できる。そ
の場合、熱処理前に、元素周期律表Ｉｂ族及びＩＩＩｂ
族金属に対するカルコゲン元素のモル比が０．２以上１
未満であるような薄膜を形成する方法は、特に限定され
るものではないが、例えば、形成しようとするカルコパ
イライト型化合物の粉末又は成分金属元素各々のカルコ
ゲナイド化合物の混合粉末を、アルゴン等の不活性雰囲
気中で熱処理した粉末を原料として、スパッタ蒸着ある
いは抵抗加熱蒸着を行う方法及び成分金属元素とカルコ
ゲン元素を別々にとばす多源同時蒸着において、各元素
の蒸発速度をコントロールする方法等がある。
とは、Ｃｕ，Ａｇ等の元素周期律表Ｉｂ族金属及びＡ
ｌ，Ｇａ，Ｉｎ等の元素周期律表ＩＩＩｂ族金属並びに
Ｓ，Ｓｅ，Ｔｅ等のカルコゲン元素からなり、カルコパ
イライト（黄銅鉱）型構造をとる化合物を総称したもの
である。本発明において、熱処理前の薄膜の形成方法と
しては、スパッタ蒸着法、抵抗加熱蒸着法、電子線ビー
ム蒸着法、ＭＢＥ、ＭＯＣＶＤ、ＡＬＥ、スプレー加熱
分解法、無電解メッキ法等多くの方法が選択できる。そ
の場合、熱処理前に、元素周期律表Ｉｂ族及びＩＩＩｂ
族金属に対するカルコゲン元素のモル比が０．２以上１
未満であるような薄膜を形成する方法は、特に限定され
るものではないが、例えば、形成しようとするカルコパ
イライト型化合物の粉末又は成分金属元素各々のカルコ
ゲナイド化合物の混合粉末を、アルゴン等の不活性雰囲
気中で熱処理した粉末を原料として、スパッタ蒸着ある
いは抵抗加熱蒸着を行う方法及び成分金属元素とカルコ
ゲン元素を別々にとばす多源同時蒸着において、各元素
の蒸発速度をコントロールする方法等がある。
【０００８】熱処理前の薄膜中の元素周期律表Ｉｂ族金
属とＩＩＩｂ族金属のモル比は、熱処理後にカルコパイ
ライト型構造をとりうれば特に限定されるものではない
が、ＩＩＩｂ族金属に対するＩｂ族金属のモル比が、例
えば３以上と１よりも非常に大きかったり、０．３以下
と非常に小さかったりすると、熱処理後にカルコパイラ
イト型化合物とともにＩｂ族金属やＩＩＩｂ族金属のカ
ルコゲナイドが混在するようになり好ましくない。
属とＩＩＩｂ族金属のモル比は、熱処理後にカルコパイ
ライト型構造をとりうれば特に限定されるものではない
が、ＩＩＩｂ族金属に対するＩｂ族金属のモル比が、例
えば３以上と１よりも非常に大きかったり、０．３以下
と非常に小さかったりすると、熱処理後にカルコパイラ
イト型化合物とともにＩｂ族金属やＩＩＩｂ族金属のカ
ルコゲナイドが混在するようになり好ましくない。
【０００９】また本発明においては、熱処理前の薄膜
の、カルコゲン元素を除く成分金属元素である元素周期
律表Ｉｂ族及びＩＩＩｂ族金属に対するカルコゲン元素
のモル比が、０．２以上１未満であることが必要であ
り、好ましくは０．３以上０．９以下である。１以上で
あると、熱処理による結晶性向上効果が著しく小さくな
る。一方、モル比が０．２より小さいと、熱処理した膜
が、中にボイドを有する密着性の低いものになる。
の、カルコゲン元素を除く成分金属元素である元素周期
律表Ｉｂ族及びＩＩＩｂ族金属に対するカルコゲン元素
のモル比が、０．２以上１未満であることが必要であ
り、好ましくは０．３以上０．９以下である。１以上で
あると、熱処理による結晶性向上効果が著しく小さくな
る。一方、モル比が０．２より小さいと、熱処理した膜
が、中にボイドを有する密着性の低いものになる。
【００１０】カルコゲン元素を含有するガス雰囲気中で
熱処理する場合のガスとしては、カルコゲン元素単体の
蒸気、カルコゲン元素の水素化物、炭化物、メチル化
物、エチル化物等があり、中でも水素化物は熱処理効果
が大きく現れ好ましい。カルコゲン元素を含有するガス
の濃度は特に限定されないが、０．０１〜１００ｍｏｌ
％が好ましく、より好ましくは０．１〜３０ｍｏｌ％で
ある。希釈ガスとしては、アルゴン、ヘリウム、窒素等
の不活性ガスが用いられる。熱処理の温度については、
このガスによる結晶性向上効果を得るためには、熱処理
前の膜成長時の基板温度より高いことが必要であり、３
００℃以上であることが好ましい。また、熱処理時間に
ついては、０．５時間以上が好ましい。
熱処理する場合のガスとしては、カルコゲン元素単体の
蒸気、カルコゲン元素の水素化物、炭化物、メチル化
物、エチル化物等があり、中でも水素化物は熱処理効果
が大きく現れ好ましい。カルコゲン元素を含有するガス
の濃度は特に限定されないが、０．０１〜１００ｍｏｌ
％が好ましく、より好ましくは０．１〜３０ｍｏｌ％で
ある。希釈ガスとしては、アルゴン、ヘリウム、窒素等
の不活性ガスが用いられる。熱処理の温度については、
このガスによる結晶性向上効果を得るためには、熱処理
前の膜成長時の基板温度より高いことが必要であり、３
００℃以上であることが好ましい。また、熱処理時間に
ついては、０．５時間以上が好ましい。
【００１１】カルコパイライト化合物には、多くの種類
があるが、それらのうち、ＣｕＩｎＳ2 ，ＣｕＩｎＳｅ
2 ，ＣｕＩｎＴｅ2 ，ＣｕＧａＳｅ2 ，ＣｕＧａＴ
ｅ2 ，ＡｇＩｎＳ2 ，ＡｇＩｎＳｅ2 ，ＡｇＩｎＴ
ｅ2 ，ＡｇＧａＳｅ2 ，ＡｇＧａＴｅ 2 或いはそれらの
固溶体等が、適当なバンドギャップを持っており、薄膜
太陽電池用の材料として好ましい。
があるが、それらのうち、ＣｕＩｎＳ2 ，ＣｕＩｎＳｅ
2 ，ＣｕＩｎＴｅ2 ，ＣｕＧａＳｅ2 ，ＣｕＧａＴ
ｅ2 ，ＡｇＩｎＳ2 ，ＡｇＩｎＳｅ2 ，ＡｇＩｎＴ
ｅ2 ，ＡｇＧａＳｅ2 ，ＡｇＧａＴｅ 2 或いはそれらの
固溶体等が、適当なバンドギャップを持っており、薄膜
太陽電池用の材料として好ましい。
【００１２】本発明の特徴は、カルコパイライト薄膜を
形成するに際し、熱処理前の薄膜中のカルコゲン元素を
除く成分金属元素に対するカルコゲン元素のモル比が
０．２以上１未満になっていることであり、構成するカ
ルコゲン元素を含有する雰囲気中で熱処理することによ
り、化学量論組成に近づくと共に、結晶粒が著しく成長
して高結晶性のカルコパイライト薄膜を形成でき、か
つ、このようなカルコパイライト薄膜を用いて作製した
薄膜太陽電池が良好な特性を示すということである。
形成するに際し、熱処理前の薄膜中のカルコゲン元素を
除く成分金属元素に対するカルコゲン元素のモル比が
０．２以上１未満になっていることであり、構成するカ
ルコゲン元素を含有する雰囲気中で熱処理することによ
り、化学量論組成に近づくと共に、結晶粒が著しく成長
して高結晶性のカルコパイライト薄膜を形成でき、か
つ、このようなカルコパイライト薄膜を用いて作製した
薄膜太陽電池が良好な特性を示すということである。
【００１３】
【実施例】以下に、この発明の実施例を具体的に説明す
る。
る。
【００１４】
【実施例１】Ｃｕ2 Ｓ粉末とＩｎ2 Ｓ3 粉末をモル比
１：１で混合後、Ａｒ雰囲気中８５０℃で４時間焼成し
た。この粉末より作製したターゲットを用いて、スパッ
タリング法により、基板温度２５０℃でＣｕ，Ｉｎ，Ｓ
からなる薄膜を形成した。この薄膜の組成比をＥＰＭＡ
により測定したところ、Ｃｕ２８ａｔ％、Ｉｎ２８ａｔ
％、Ｓ４４ａｔ％（Ｃｕ／Ｉｎ：１．０、Ｓ／（Ｃｕ＋
Ｉｎ）：０．７９）であった。
１：１で混合後、Ａｒ雰囲気中８５０℃で４時間焼成し
た。この粉末より作製したターゲットを用いて、スパッ
タリング法により、基板温度２５０℃でＣｕ，Ｉｎ，Ｓ
からなる薄膜を形成した。この薄膜の組成比をＥＰＭＡ
により測定したところ、Ｃｕ２８ａｔ％、Ｉｎ２８ａｔ
％、Ｓ４４ａｔ％（Ｃｕ／Ｉｎ：１．０、Ｓ／（Ｃｕ＋
Ｉｎ）：０．７９）であった。
【００１５】次に、この薄膜を５ｍｏｌ％のＨ2 Ｓを含
むＡｒガス雰囲気中７００℃で３時間熱処理を行った。
熱処理後の薄膜の組成比をＥＰＭＡ（日本電子（株）製
ＪＣＸＡ−７３３）により測定したところ、Ｃｕ２５
ａｔ％、Ｉｎ２５ａｔ％、Ｓ５０ａｔ％であり、化学量
論組成のＣｕＩｎＳ2 薄膜が形成されたことがわかる。
また、図１は、熱処理後の薄膜のＸ線回折スペクトル
（（株）リガク製 ＲＵ−２００を使用した。）である
が、このスペクトルからもカルコパイライト型構造を有
するＣｕＩｎＳ2 薄膜であることが確認できる。尚、Ｃ
ｕＩｎＳ2 （１１２）面のピークの半値幅は０．２４度
であった。
むＡｒガス雰囲気中７００℃で３時間熱処理を行った。
熱処理後の薄膜の組成比をＥＰＭＡ（日本電子（株）製
ＪＣＸＡ−７３３）により測定したところ、Ｃｕ２５
ａｔ％、Ｉｎ２５ａｔ％、Ｓ５０ａｔ％であり、化学量
論組成のＣｕＩｎＳ2 薄膜が形成されたことがわかる。
また、図１は、熱処理後の薄膜のＸ線回折スペクトル
（（株）リガク製 ＲＵ−２００を使用した。）である
が、このスペクトルからもカルコパイライト型構造を有
するＣｕＩｎＳ2 薄膜であることが確認できる。尚、Ｃ
ｕＩｎＳ2 （１１２）面のピークの半値幅は０．２４度
であった。
【００１６】図２は、上記の方法により作製したＣｕＩ
ｎＳ2 薄膜を用いた太陽電池の１例である。金属薄膜２
上の所定領域に、本発明の方法により、組成比がＣｕ／
Ｉｎ＝１のＣｕＩｎＳ2 薄膜３を形成する。その上に、
ヘテロｐ−ｎ接合を形成するために、ＣｄＳ薄膜４を形
成する。その上の所定領域に、上部透明電極５を形成す
る。このようにして作製した太陽電池素子にＡＭ１．５
の光を照射したところ、変換効率は４．５％であった。
ｎＳ2 薄膜を用いた太陽電池の１例である。金属薄膜２
上の所定領域に、本発明の方法により、組成比がＣｕ／
Ｉｎ＝１のＣｕＩｎＳ2 薄膜３を形成する。その上に、
ヘテロｐ−ｎ接合を形成するために、ＣｄＳ薄膜４を形
成する。その上の所定領域に、上部透明電極５を形成す
る。このようにして作製した太陽電池素子にＡＭ１．５
の光を照射したところ、変換効率は４．５％であった。
【００１７】
【比較例１】混合粉末の焼成雰囲気が１０ｍｏｌ％のＨ
2 Ｓを含むＡｒガスであること以外は、実施例１と同様
にして、ＣｕＩｎＳ2 薄膜及び太陽電池素子を作製し
た。熱処理前後の薄膜の組成比は、いずれもＣｕ２４．
５ａｔ％，Ｉｎ２４．５ａｔ％，Ｓ５１ａｔ％（Ｃｕ／
Ｉｎ：１．０、Ｓ／（Ｃｕ＋Ｉｎ）：１．０４）であ
り、熱処理による組成の変化はみられなかった。図３
は、熱処理後の薄膜のＸ線回折スペクトルであるが、カ
ルコパイライト型構造に特有の（１０３）面ピークがみ
られない。また、実施例１に比べて、ピーク強度が低い
上に、ＣｕＩｎＳ2 （１１２）面ピークの半値幅が０．
４８度と大きく、結晶性が劣っていることがわかる。さ
らに、作製した太陽電池素子にＡＭ１．５の光を照射し
たところ、変換効率は１．５％であった。
2 Ｓを含むＡｒガスであること以外は、実施例１と同様
にして、ＣｕＩｎＳ2 薄膜及び太陽電池素子を作製し
た。熱処理前後の薄膜の組成比は、いずれもＣｕ２４．
５ａｔ％，Ｉｎ２４．５ａｔ％，Ｓ５１ａｔ％（Ｃｕ／
Ｉｎ：１．０、Ｓ／（Ｃｕ＋Ｉｎ）：１．０４）であ
り、熱処理による組成の変化はみられなかった。図３
は、熱処理後の薄膜のＸ線回折スペクトルであるが、カ
ルコパイライト型構造に特有の（１０３）面ピークがみ
られない。また、実施例１に比べて、ピーク強度が低い
上に、ＣｕＩｎＳ2 （１１２）面ピークの半値幅が０．
４８度と大きく、結晶性が劣っていることがわかる。さ
らに、作製した太陽電池素子にＡＭ１．５の光を照射し
たところ、変換効率は１．５％であった。
【００１８】
【実施例２】Ｃｕ，Ｉｎ，Ｓｅの３つの蒸発源より、温
度２５０℃の基板上に、同時に蒸着し、Ｃｕ−Ｉｎ−Ｓ
ｅからなる薄膜を形成した。この際、各蒸発源の温度を
コントロールすることにより、膜中のＣｕとＩｎのモル
比が１で、ＣｕとＩｎに対するＳｅのモル比が１より小
さくなるようにした。この薄膜の組成比をＥＰＭＡによ
り測定したところ、Ｃｕ３３ａｔ％，Ｉｎ３３ａｔ％，
Ｓｅ３４ａｔ％（Ｃｕ／Ｉｎ：１．０，Ｓｅ／（Ｃｕ＋
Ｉｎ）：０．５２）であった。次に、この薄膜を、１０
ｍｏｌ％のＳｅ蒸気を含むＮ2 ガス中６００℃で２時間
熱処理を行った。熱処理後の薄膜の組成比をＥＰＭＡに
より測定したところ、Ｃｕ２５ａｔ％，Ｉｎ２５ａｔ
％，Ｓｅ５０ａｔ％であり、化学量論組成のＣｕＩｎＳ
ｅ2 薄膜が形成されたことがわかる。又、熱処理後の薄
膜のＸ線回折スペクトルにおけるＣｕＩｎＳｅ2 （１１
２）面のピークの半値幅は０．２５度であった。
度２５０℃の基板上に、同時に蒸着し、Ｃｕ−Ｉｎ−Ｓ
ｅからなる薄膜を形成した。この際、各蒸発源の温度を
コントロールすることにより、膜中のＣｕとＩｎのモル
比が１で、ＣｕとＩｎに対するＳｅのモル比が１より小
さくなるようにした。この薄膜の組成比をＥＰＭＡによ
り測定したところ、Ｃｕ３３ａｔ％，Ｉｎ３３ａｔ％，
Ｓｅ３４ａｔ％（Ｃｕ／Ｉｎ：１．０，Ｓｅ／（Ｃｕ＋
Ｉｎ）：０．５２）であった。次に、この薄膜を、１０
ｍｏｌ％のＳｅ蒸気を含むＮ2 ガス中６００℃で２時間
熱処理を行った。熱処理後の薄膜の組成比をＥＰＭＡに
より測定したところ、Ｃｕ２５ａｔ％，Ｉｎ２５ａｔ
％，Ｓｅ５０ａｔ％であり、化学量論組成のＣｕＩｎＳ
ｅ2 薄膜が形成されたことがわかる。又、熱処理後の薄
膜のＸ線回折スペクトルにおけるＣｕＩｎＳｅ2 （１１
２）面のピークの半値幅は０．２５度であった。
【００１９】上記の方法により作製したＣｕＩｎＳｅ2
薄膜をＣｕＩｎＳ2 薄膜の代わりに用いて実施例１と同
様の構造の太陽電池素子を作製し、これにＡＭ１．５の
光を照射したところ、変換効率は６．５％であった。
薄膜をＣｕＩｎＳ2 薄膜の代わりに用いて実施例１と同
様の構造の太陽電池素子を作製し、これにＡＭ１．５の
光を照射したところ、変換効率は６．５％であった。
【００２０】
【比較例２】Ｃｕ，Ｉｎ，Ｓｅ各蒸発源の温度をコント
ロールすることにより、膜中のＣｕとＩｎのモル比が１
で、ＣｕとＩｎに対するＳｅのモル比が１より大きくな
るようにしたこと以外は、実施例２と同様にしてＣｕＩ
ｎＳｅ2 薄膜及び太陽電池素子を作製した。熱処理前後
の薄膜の組成比は、いずれもＣｕ２４．２ａｔ％，Ｉｎ
２４．２ａｔ％，Ｓｅ５１．６ａｔ％（Ｃｕ／Ｉｎ：
１．０、Ｓｅ／（Ｃｕ＋Ｉｎ）：１．０７）であり、熱
処理による組成の変化はみられなかった。熱処理後の薄
膜のＸ線回折スペクトルにおけるＣｕＩｎＳｅ2 （１１
２）面のピークの半値幅は０．４８度であった。また、
作製した太陽電池素子にＡＭ１．５の光を照射したとこ
ろ、変換効率は３．５％であった。
ロールすることにより、膜中のＣｕとＩｎのモル比が１
で、ＣｕとＩｎに対するＳｅのモル比が１より大きくな
るようにしたこと以外は、実施例２と同様にしてＣｕＩ
ｎＳｅ2 薄膜及び太陽電池素子を作製した。熱処理前後
の薄膜の組成比は、いずれもＣｕ２４．２ａｔ％，Ｉｎ
２４．２ａｔ％，Ｓｅ５１．６ａｔ％（Ｃｕ／Ｉｎ：
１．０、Ｓｅ／（Ｃｕ＋Ｉｎ）：１．０７）であり、熱
処理による組成の変化はみられなかった。熱処理後の薄
膜のＸ線回折スペクトルにおけるＣｕＩｎＳｅ2 （１１
２）面のピークの半値幅は０．４８度であった。また、
作製した太陽電池素子にＡＭ１．５の光を照射したとこ
ろ、変換効率は３．５％であった。
【００２１】
【比較例３】Ｃｕ，Ｉｎ，Ｓｅ各蒸発源の温度をコント
ロールすることにより、膜中のＣｕとＩｎのモル比が
１、ＣｕとＩｎに対するＳｅのモル比が０．１になるよ
うにしたこと以外は、実施例２と同様にしてＣｕＩｎＳ
ｅ2 薄膜及び太陽電池素子を作製した。熱処理後の薄膜
の組成比をＥＰＭＡにより測定したところ、Ｃｕ２５ａ
ｔ％，Ｉｎ２５ａｔ％，Ｓｅ５０ａｔ％であり、Ｘ線回
折スペクトルにおけるＣｕＩｎＳｅ2 （１１２）面のピ
ークの半値幅は０．２６度であった。ただし、ＳＥＭに
より表面を観察すると、明かに異相とわかる針状結晶が
混在しており、加えて、熱処理後の薄膜には部分的に剥
離がみられた。作製した太陽電池素子にＡＭ１．５の光
を照射したところ、変換効率は３．２％であった。
ロールすることにより、膜中のＣｕとＩｎのモル比が
１、ＣｕとＩｎに対するＳｅのモル比が０．１になるよ
うにしたこと以外は、実施例２と同様にしてＣｕＩｎＳ
ｅ2 薄膜及び太陽電池素子を作製した。熱処理後の薄膜
の組成比をＥＰＭＡにより測定したところ、Ｃｕ２５ａ
ｔ％，Ｉｎ２５ａｔ％，Ｓｅ５０ａｔ％であり、Ｘ線回
折スペクトルにおけるＣｕＩｎＳｅ2 （１１２）面のピ
ークの半値幅は０．２６度であった。ただし、ＳＥＭに
より表面を観察すると、明かに異相とわかる針状結晶が
混在しており、加えて、熱処理後の薄膜には部分的に剥
離がみられた。作製した太陽電池素子にＡＭ１．５の光
を照射したところ、変換効率は３．２％であった。
【００２２】
【発明の効果】本発明によれば、基板に対する密着性が
良好で、化学量論組成を有する高結晶性のカルコパイラ
イト薄膜を形成することができ、この薄膜を用いて作製
した薄膜太陽電池は良好な特性を示す。
良好で、化学量論組成を有する高結晶性のカルコパイラ
イト薄膜を形成することができ、この薄膜を用いて作製
した薄膜太陽電池は良好な特性を示す。
【図１】実施例１における、熱処理後の薄膜のＸ線回折
スペクトルである。
スペクトルである。
【図２】本発明によるカルコパイライト薄膜を用いた太
陽電池の素子構造の１例である。
陽電池の素子構造の１例である。
【図３】比較例１における、熱処理後の薄膜のＸ線回折
スペクトルである。
スペクトルである。
１ ガラス基板 ２ 金属電極 ３ ＣｕＩｎＳ2 薄膜 ４ ＣｄＳ薄膜 ５ 透明電極
Claims (2)
- 【請求項１】 元素周期律表Ｉｂ族及びＩＩＩｂ族金属
並びにカルコゲン元素からなり、熱処理後にカルコパイ
ライト型構造を採りうる薄膜を、上記カルコゲン元素を
含有するガス雰囲気中で熱処理するカルコパイライト型
化合物の薄膜の形成方法において、熱処理前の上記薄膜
中の元素周期律表Ｉｂ族及びＩＩＩｂ族金属に対するカ
ルコゲン元素のモル比が、０．２以上１未満であること
を特徴とするカルコパイライト型化合物の薄膜の形成方
法。 - 【請求項２】 請求項１記載のカルコパイライト型化合
物の薄膜の形成方法によって得られたカルコパイライト
型化合物の薄膜を用いることを特徴とする薄膜太陽電池
の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5097900A JPH06310747A (ja) | 1993-04-23 | 1993-04-23 | カルコパイライト薄膜の形成方法及び薄膜太陽電池の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5097900A JPH06310747A (ja) | 1993-04-23 | 1993-04-23 | カルコパイライト薄膜の形成方法及び薄膜太陽電池の製造法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06310747A true JPH06310747A (ja) | 1994-11-04 |
Family
ID=14204618
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5097900A Withdrawn JPH06310747A (ja) | 1993-04-23 | 1993-04-23 | カルコパイライト薄膜の形成方法及び薄膜太陽電池の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06310747A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012151432A (ja) * | 2010-06-28 | 2012-08-09 | Kyocera Corp | 光電変換素子および光電変換装置ならびに光電変換素子の製造方法 |
| JP2013224487A (ja) * | 2012-03-19 | 2013-10-31 | Mitsubishi Materials Corp | 化合物薄膜形成用スパッタリングターゲット及びその製造方法 |
-
1993
- 1993-04-23 JP JP5097900A patent/JPH06310747A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012151432A (ja) * | 2010-06-28 | 2012-08-09 | Kyocera Corp | 光電変換素子および光電変換装置ならびに光電変換素子の製造方法 |
| JP2013224487A (ja) * | 2012-03-19 | 2013-10-31 | Mitsubishi Materials Corp | 化合物薄膜形成用スパッタリングターゲット及びその製造方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20000704 |